PřF:Bi3307 Záznam a analýza dat - Informace o předmětu

Bi3307 Záznam a analýza digitálních dat v antropologii

Rozsah

0/2/0. 2 kr. Ukončení: z.

Vyučující

doc. RNDr. Petra Urbanová, Ph.D. (cvičící)
Mgr. Mikoláš Jurda, Ph.D. (cvičící)

Garance

doc. RNDr. Petra Urbanová, Ph.D.
Ústav antropologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Petra Urbanová, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav antropologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

každé liché úterý 9:00–12:50 FORLAB,-1021

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je určen pouze studentům mateřských oborů.

Mateřské obory/plány

• Antropologie (program PřF, N-AN)
• Antropologie (program PřF, N-ANT)

Cíle předmětu

Cílem předmětu je seznámit studenty s pokročilými záznamovými a zobrazovacími metodami a jejich využitím ve fyzické antropologii. V praktické části si student procvičí práci s 2D a 3D digitálními daty, seznámí se s programy pro zpracování povrchových a objemových dat. Dále si procvičí práci s programy pro analýzu obrazu i analýzu tvaru.

Výstupy z učení

Na konci kurzu bude student schopen:
- provádět digitalizaci statických i dynamických biologických objektů (kostí a částí lidského těla),
- pracovat s 2D a 3D prostorovými daty,
- analyzovat tvar metodami geometrické morfometrie,
- aplikovat histomorfometrické metody,
- porozumět a vysvětlit princip základních i pokročilých zobrazovacích metod.

Osnova

• Blok 1
• 1) Teorie 3D dat a záznam povrchových dat, základy MeshLab Záznam objektů laserovými skenery a fotogrammetrií, podoba 3D modelů, typ nesené informace, formáty 3D modelů, základy práce MeshLab – import a export souborů, tvorba náhledů.
• 2) Editace digitálních 3D modelů, Blender a MeshLab Základy práce v Blender – import a export souborů, čištění dat, vyplňování polygonálních sítí, 3D sculpting (MeshLab a Blender).
• 3) Základy analýzy 3D digitálních modelů, tvorba výstupů, 3D tisk Měření přímých a projektivních vzdáleností a záznam souřadnic bodů (Meshlab a Blender), tvorba náhledů a animací, teorie 3D tisku.
• 4) Seminář k bloku 1
• ------------------------------
• Blok 2
• 5) 3D záznam živého člověka optickými skenery, analýzy modelů metodou porovnávání polygonálních sítí (FIDENTIS)
• Optické skenery (Vectra), editace a analýza textury, digitalizace bodů na základě textury, pokročilé analýzy (FIDENTIS).
• 6) Fotografie a videozáznam
• Faktory ovlivňující kvalitu fotografií a videozáznamu, typy souborů, analýza obrazu – měření vzdáleností, digitalizace bodů.
• 7) Seminář k bloku 2
• -----------------------------
• Blok 3
• 8) Objemový záznam a pronikající záření
• Teorie objemového záznamu (MRI, CT), RTG – základní principy technologií, různé typy/varianty záznamových zařízení (celotelové/klinické CT, dentální CT, mikroCT) a ukázky jejich výstupů; možnosti a způsoby zpracovaní a hodnocení dat, vhodnost a možnosti využití v antropologii a příbuzných oborech.
• 9) Zpracování objemového záznamu
• Základy práce ve vybraném nekomerčním software – příprava/předzpracování dat, základní 2D a 3D vizualizační možnosti, manuální a automatická segmentace, generováni trojrozměrných modelů. Demonstrace možností zpracování a analýz v komerčním programu Avizo, ukázky různých segmentačních strategií v závislosti na rozlišení a kvalitě dat, typu, velikosti a rozmístění struktur zájmu.
• 10) Praktické aspekty využití medicínských zobrazovacích přístrojů
• 11) Seminář k bloku 3

Literatura

povinná literatura
• Urbanová P., Jurda, M., & Čuta, M. (2015). Záznam a analýza digitálních dat v antropologii. Brno: Masarykova univerzita. ISBN: 978-80-210-7754-6.

doporučená literatura
• Incrapera, A. K., Kau, C. H., English, J. D., McGrory, K., & Sarver, D. M. (2009). Soft Tissue Images from Cephalograms Compared With Those from a 3D Surface Acquisition System. The Angle Orthodontist. 80, 58–64.
• Kau, C. H. et al. (2007). Three-dimensional surface acquisition systems for the study of facial morphology and their application to maxillofacial surgery. International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery. MRCAS 3, 97–110.
• Držík, M., Plecenik, A., Zahoran, M., Chlpik, J., Mach, Ľ., Bohunický, B., Varga, P., Gregor, M., & Anetta, M. (2008). Moderná mikroskopia a digitálne spracovanie obrazu. Skripta. Bratislava: FMFI UK. ISBN: 978-80-89186-37-2
• Nute, S. J., & Moss, J. P. (2000). Three-dimensional facial growth studied by optical surface scanning. The Journal Orthodontist. 27, 31–38.
• Moraes, C. A. de C., Dias, P. E. M., & Melani, R. F. H. (2014). Demonstration of protocol for computer-aided forensic facial reconstruction with free software and photogrammetry. Journal of Research in Dentistry. 2(1), 77– 90.
• Weber, G. W., Schäfer, K., Prossinger, H., Gunz, P., Mitteröcker, P., & Seidler, H. (2001). Virtual Anthropology: The Digital Evolution in Anthropological Sciences. Journal of Physiological Anthropology and Applied Human Science. 20, 69–80.
• Hillson, S. (2014). Tooth Development in Human Evolution and Bioarchaeology. Cambridge University Press.
• Hunt, E. E., & Hatch, J. W. (1981). The Estimation of Age at Death and Ages of Formation of Transverse Lines From Measurements of Human Long Bones. American Journal of Physical Anthropology. 54, 461–469.

Výukové metody

Blokové cvičení pro omezený počet vážných zájemců z řad magisterských studentů antropologie, ve výjimečných případech i z jiných oborů (po předchozí domluvě). Počet účastníků je omezen technickým vybavením (max. 10 studentů). Studenti pracují samostatně i ve skupinách na zadaném praktickém úkolu, zpracovávají laboratorní protokol; pod vedením lektora.

Metody hodnocení

Každému semináři bude předcházet test, který bude prověřovat znalosti získané v předchozích přednáškách daného bloku. Test bude probíhat elektronickou formou prostřednictvím odpovědníku v ISu a bude sestávat z dvaceti testovacích otázek s 1–4 správnými odpověďmi. Test bude hodnocen následovně: za vybrané správné odpovědi bude přičteno jejich poměrné skóre (0,25–1 bodu, podle počtu správných odpovědí v dané otázce). Za každou vybranou špatnou odpověď bude odečtena třetina bodu. To znamená, že celý bod za jednu otázku bude přidělen pouze za vybrání všech správných odpovědí a pouze jich. Test bude probíhat online formou odpovědníku v IS. Pro splnění testu bude potřeba získat alespoň 50 % bodů.
Výstupem každého semináře pak bude samostatně vypracovaný protokol podle zadané úlohy.
Pro získání zápočtu je potřeba zúčastnit se aktivně všech tří seminářů, odevzdat tři vypracované protokoly (případně jejich opravené verze podle připomínek vyučujících) a splnit všechny tři průběžné testy. Student má právo na jednu absenci na semináři a nesplnění jednoho průběžného testu. V případě absence bude zápočet udělen po splnění závěrečné ústní zkoušky. V případě nesplněného průběžného testu musí student splnit závěrečný test, sestávající z 60 otázek prověřujících znalosti získané v průběhu celého semestru. Typ otázek, jejich bodování a limit pro splnění testu bude stejný jako u testů průběžných.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (jaro 2023, nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2023/Bi3307