Příležitosti pro studenty

Ph.D. pozice: Quantification and digitization of composite structure using sparse, fast imaging concept

​​

​Zahraniční stáže: kde naši studenti dosud byli​​

Příležitosti pro studenty bakalářských a magisterských programů

Naše laboratoř se zabývá celou řadou různých projektů, kterých se mohou zůčastnit studenti bakalářských a magisterských programů. Náš seznam témat závěrečných prací se neustále rozšiřuje a rádi vycházíme vstříc silným stránkám a preferencím konkrétních studentů. Pokud jsi nadšenec do CT nebo jsi o této technologii slyšel teprve nedávno a myslíš si, že práce s ní by mohla být zajímavá, nejspíše budeme mít téma závěrečné práce, které ti sedne.

Mezi okruhy možných témat najdeš:

• Praktický vývoj a experiment v oblastech metrologického CT, snímání dat, měřícího hardware a pokročilých CT technik
• Zpracování a analýzu dat, včetně jejich segmentace a klasifikace, CT rekonstrukčních algoritmů a zvyšování kvality obrazových dat
• Biologický výzkum od přípravy vzorku přes samotné měření, až po zpracování a interpretaci výsledků 

​Pokud tě kterákoliv z těchto oblastí zaujala, nebo pokud máš svůj vlastní nápad na téma týkající se CT, neváhej nás kontaktovat skrze adresu uvedenou v panelu vlevo nebo na emailu tomas.zikmund@ceitec.vutbr.cz.

Použité práce (všechny vznikly zde v CT laboratoři): 1, 2, 3, 4, 5

PhD témata

Redukce limitů tomografické rekonstrukce

Školitel: prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.

Školitel-specialista: Ing. Tomáš Zikmund, Ph.D.

Tomografická rekonstrukce je klíčovou součástí procedury akvizice dat pomocí výpočetní tomografie (CT). Jedná se o typ vícerozměrného inverzního problému, jehož cílem je získat odhad konkrétního systému z konečného počtu projekčních obrazů získaných během CT měření. K řešení tohoto problému byly vyvinuty různé metody, většina z nich byla založena na inverzním řešení Radonovy transformace. Při použití takového přístupu však musí být splněno několik podmínek pro získání správných rekonstruovaných informací. Jedná se hlavně o  postup CT měření z hlediska získaného počtu projekčních obrazů, použité geometrie měření nebo rozměrů vzorku. Cílem této práce je studovat limity tomografické rekonstrukce a vyvinout praktická řešení pro jejich redukci.

Korelace rentgenové počítačové tomografie s mikroskopickými technikami pro charakterizaci materiálů

Školitel: prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.

Školitel-specialista: Ing. Tomáš Zikmund, Ph.D.

Rentgenová počítačová tomografie (CT) je významnou metodou pro 3D nedestruktivní zobrazování vzorků v mnoha odvětvích. V průmyslu je běžně využívána k odhalování vad a kontrole kvality, vědecké projekty využívají hojně zobrazování a kvantifikaci dat a aplikují řadu analýz ke zjišťování morfologických a fyzikálních parametrů. Pro zasazení do kontextu s ostatními metodami je často třeba doplnit CT data zavedenými zobrazovacími metodami jako elektronová a světelná mikroskopie a kvalitativními technikami, jako například rentgenová spektroskopie.

Data z jednotlivých technik typicky mají odlišný formát, velikost, rozlišení apod. Kombinace takto rozdílných informací o vzorku je výzvou. U sesazování dvou odlišných 3D datasetů je třeba zajistit, aby si struktury vzorku vzájemně odpovídaly, u kombinace 2D a 3D technik je třeba najít v 3D datech odpovídající 2D řez. To vyžaduje programátorský přístup nebo využití speciálního software. Tato práce se bude zabývat technikami korelací informací z různých zobrazovacích metod. Takový multidisciplinární přístup je v dnešní době velmi žádaný a má velký potenciál.

Použití rentgenové počítačové tomografie v metrologii

Školitel: prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.

Školitel-specialista: Ing. Tomáš Zikmund, Ph.D.

Rentgenová počítačová tomografie (X-ray computed tomography, CT) je nedestruktivní zobrazovací metoda vhodná k použití v metrologii. Díky vývoji standardů se stává významným nástrojem pro zjišťování přesných rozměrů. Ve srovnání s konvenčními optickými nebo dotykovými souřadnicovými měřícími přístroji je zásadní výhodou CT schopnost měřit rozměry vnějších i vnitřních struktur bez jejich nutné demontáže nebo destrukce. CT poskytuje komplexní informace o vzorcích různých tvarů, rozměrů a materiálů. Zásadní omezení při měření představují rozměry a hustota měřeného vzorku, neboť rentgenové záření má omezené schopnosti průchodu materiálem. Přesnost CT měření je ale ovlivněna tomografickými artefakty nebo složením vzorku. Cílem této práce bude navrhnout praktická řešení CT analýz pro metrologii a následné srovnání s konvenčně využívanými metodami pro určení přesných rozměrů.

Hodnocení a charakterizace materiálu rentgenovou počítačovou tomografií

Školitel: prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.

Školitel-specialista: Ing. Tomáš Zikmund, Ph.D.

Zpracování obrazu a počítačové vidění mají zásadní význam v každém oboru, ve kterém dochází k vylepšování, manipulování a analýze obrazů. Zejména má zásadní roli v dálkovém průzkumu, lékařském zobrazování, průmyslové inspekci, materiálovému výzkumu a dalších. Téma zahrnuje tvorbu obrazu, teorii filtrování obrazu, zvýšení kvality obrazu, rekonstrukci obrazu, registraci obrazu a 3D vizualizaci. Důraz je kladen na programování a implementaci užitečných funkcí zpracování obrazu a počítačového vidění. Připravené metody analýzy obrazu budou přizpůsobeny specifickým potřebám materiálového výzkumu s využitím nejnovějších technik souvisejících s rentgenovou počítačovou tomografií (zobrazování ve fázovém kontrastu, 3D rekonstrukce, sloučení informací z více zobrazovacich technik).

Rentgenová počítačová tomografie měkkých a mineralizovaných tkání biologických vzorků

Školitel: prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.

Školitel-specialista: Ing. Tomáš Zikmund, Ph.D.

Rentgenová počítačová tomografie se začíná řadit mezi zobrazovací metody běžně používané v oblastech výzkumu vývojové biologie a ostatních biologických oborů. MikroCT sken nativního vzorku zobrazí pouze mineralizovanou kostní tkáň. V případě, že je potřeba zobrazit i okolní měkké tkáně se musí vzorek nabarvit v roztocích prvků s vysokým protonovým číslem. Spojení skenů nativního a nabarveného vzorku umožní přeskočení časově velmi náročného procesu manuální segmentace mineralizovaných kostí v nabarveném datasetu, tento přístup nabídne novou, rychlejší metodu analýzy komplexních biologických vzorků. Součástí této práce bude optimalizace metod barvení měkkých tkání a ko-registrace nativního a barveného datasetu.

Hloubkové profilování povrchových vrstev metodami laserové spektroskopie

Školitel: prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.

Školitel-specialista: Ing. Pavel Pořízka, Ph.D. / Ing. Tomáš Zikmund, Ph.D.

Vývoj moderních materiálů, zahrnující povlaky a vrstvy, vyžaduje nové a rozvíjející se trendy v oblasti analytické chemie. Ve srovnání s ostatními analytickými metodami umožňuje spektroskopie laserem buzeného plazmatu (LIBS) rozlišení jednotlivých vrstev na základě přesné hloubky ablačního kráteru. Přesný počet dopadů laserového svazku pro detekci hloubky se liší v závislosti na analyzovaném materiálu. Avšak závislost počtu laserových pulzů na hloubce ablačního kráteru není v odborné literatuře dosud popsána.

Cílem této práce je nalézt a popsat ucelenou metodiku pro studium hloubkového profilování s využitím počítačové tomografie a standardních metalografických metod. Komplexní studie bude následně využita pro kalibraci LIBS analýzy. Výstupem se stane ucelená metodologie aplikovatelná napříč technickými odvětvími.