Propozycje tematów projektów grupowych inżynierskich na r. akad. 2017/18 KISI

Transkrypt

1 Propozycje tematów projektów grupowych inżynierskich na r. akad. 2017/18 KISI 1. Wyszukiwanie informacji z encyklopedii Wikipedia oparte na automatycznej identyfikacji grup tematycznych 2. Gra edukacyjna wspomagająca naukę wybranych zagadnień matematycznych 3. Modelowanie budynku ETI w zintegrowanym środowisku tworzenia trójwymiarowych gier 4. Lepszy Moodle z arkuszem kalkulacyjnym 5. Menu sterowane głosem 6. Środowisko symulacyjne dla Laboratorium Zanurzonej Wizualizacji Przestrzennej 7. Rozproszony symulator naprowadzania śmigłowca na lądowisko 8. System wspomagający analizę zaburzeń równowagi z wykorzystaniem jaskini rzeczywistości wirtualnej 9. Modułowa implementacja kaskadowego detektora obiektów 10. Wieloosobowa strategiczna gra turowa 11. Symulacja i wizualizacja tłumu w obszarze miejskim 12. Wieloosobowa gra strategiczna 3D 13. Serwis gier przeglądarkowych 14. Trójwymiarowa gra platformowa uwzględniająca emocje gracza z wykorzystaniem silnika Unity 15. Stanowisko symulacyjne do treningu pilota bezpilotowego wiropłata z napędem elektrycznym w jaskini rzeczywistości wirtualnej

2 Literatura Wyszukiwanie informacji z encyklopedii Wikipedia oparte na automatycznej identyfikacji grup tematycznych Information retrieval from Wikipedia encyclopedia based on automatic identification of topic areas dr inż. Adam Kaczmarek Celem pracy jest zapoznanie się z metodami przechowywania danych w rozbudowanym źródle informacji, jakim jest encyklopedia Wikipedia. obejmuje zapoznanie się ze standardami przechowywania danych, wykonanie aplikacji pozwalającej na przetwarzanie tych danych, podział zawartości encyklopedii na części oraz wykonanie interfejsów użytkownika do zaimplementowanej funkcjonalności. 1. Wykonanie lokalnej kopii encyklopedii Wikipedia; 2. Opracowanie algorytmu identyfikacji grup tematycznych; 3. Wykonanie aplikacji pozwalającej na wyodrębnienie z Wikipedii artykułów poświęconych określonej dziedzinie; 4. Wykonanie tekstowego interfejsu pozwalającego na przeglądanie zawartości artykułów Wikipedii przy minimalnych zasobach sprzętowych. 1. Manning C. D., Raghavan P., Schütze H.: An Introduction to Information Retrieval, Cambridge University Press, Cambridge, England, Langville A. N., Meyer C. D.: Google's PageRank and Beyond: The Science of Search Engine Rankings, Princeton University Press, England, Grupa 3-4 osobowy

3 Temat w języku angielskim Gra edukacyjna wspomagająca naukę wybranych zagadnień matematycznych Educational game designed to support learning of selected math problems dr. inż. Agata Kołakowska Celem pracy jest stworzenie aplikacji, w której mechanizmy grywalizacji zostaną wykorzystane w celu zwiększenia zaangażowania studentów pierwszego roku Politechniki Gdańskiej w naukę analizy matematycznej. Aplikacja zostanie stworzona z wykorzystaniem jednego z popularnych silników gier, np. Unreal Engine 1. Zapoznanie się z silnikiem UE4. 2. Dostosowanie silnika UE4 do potrzeb projektu. 3. Zaprojektowanie mechaniki gry. 4. Znalezienie odpowiednich modeli i tekstury by stworzyć oprawę graficzną. 5. Znalezienie odpowiednich dla gry dźwięków i muzyki. 6. Implementacja mechaniki gry. 7. Stworzenie serii etapów do pokonania z coraz większym poziomem trudności. 8. Dopasowanie poziomu trudności rozgrywki pod umiejętności przeciętnego gracza. 9. Testowanie aplikacji. Literatura 1. Dokumentacja silnika Unreal Engine Grywalizacja w nauce 3. W. Krysicki L. Włodarski: Analiza matematyczna w zadaniach

4 Literatura Modelowanie budynku ETI w zintegrowanym środowisku tworzenia trójwymiarowych gier Modeling of ETI building in an integrated environment for threedimensional games development dr inż. Agata Kołakowska Celem pracy jest stworzenie aplikacji umożliwiającej eksplorację budynku wydziału ETI z wykorzystaniem atrakcyjnych form trójwymiarowego przekazu. Użytkownik aplikacji będzie miał możliwość wyboru kilku scenariuszy, np. ewakuacja budynku, poszukiwanie i dostarczenie w zadane miejsce pewnych przedmiotów itp. Aplikacja zostanie stworzona z wykorzystaniem jednego z popularnych silników gier, np. Unity lub Unreal Engine. 1. Projekt aplikacji. 2. Pozyskanie danych przestrzennych budynku wydziału ETI. 3. Zamodelowanie budynku wydziału ETI. 4. Implementacja i testowanie. 5. Walidacja wytworzonej aplikacji. 1. Dokumentacja Unity 2. Dokumentacja Unreal Engine

5 Literatura Lepszy Moodle z arkuszem kalkulacyjnym A Better Moodle with a Spreadsheet dr inż. Jan Daciuk Celem pracy jest opracowanie nowego systemu obsługi zajęć dydaktycznych, który mógłby zastąpić powszechnie używany i słabo dostosowany do potrzeb uczelni system Moodle. Nowy system powinien w dużym stopniu wykorzystywać pomysł arkusza kalkulacyjnego z różnymi kartami. Takie podejście umożliwiałoby nie tylko automatyczne liczenie punktów i ustalanie oceny, ale także stosowanie różnych terminów dla różnych studentów lub grup studentów, wyświetlanie różnej treści, stosowanie różnych ograniczeń. System powinien mieć modularną budowę umożliwiającą jego rozbudowę oraz powinien mieć możliwość stosowania politechnicznego systemu uwierzytelniania użytkowników. 1. Pozyskanie wymagań; 2. Projekt systemu; 3. Realizacja. 4. Testowanie; Temat 4-osobowy.

6 Literatura Menu sterowane głosem Menu controlled by voice dr inż. Jerzy Dembski Celem pracy jest stworzenie oprogramowania pozwalającego na uzupełnienie jednego z wybranych systemów menu w wybranym środowisku (np. WinAPI wraz z C++) o możliwość wyboru opcji za pomocą komend głosowych w sposób interaktywny. Przykładowo w przypadku niepewności powinien poprosić o powtórzenie komendy. System może wykorzystywać częściowo gotowe metody głębokiego uczenia z użyciem sieci rekurencyjnych RNN lub LSTM w zadaniu rozpoznawania mowy. 1. Zapoznanie się z literaturą na temat rozpoznawania mowy oraz metod klasyfikacji, w tym głębokiego uczenia 2. Przygotowanie danych: zbiorów przykładowych wypowiedzi z uwzględnieniem wielu wariantów i zakłóceń 3. Konstrukcja oraz test systemu rozpoznawania komend 4. Implementacja interaktywnego menu 1. Goodfellow I., Bengio Y, Courville A: Deep Learning, MIT Press, Hochreiter S., Schmidhuber J.: Long short-term memory, Neural Computation, 9(8): , Graves A., Mohamed A., Hinton G.: Speech recognition with deep recurrent neural networks, ICASSP 2013

7 Środowisko symulacyjne dla Laboratorium Zanurzonej Wizualizacji Przestrzennej Simulation environment for Immersive 3D Visualization Lab dr inż. Jacek Lebiedź mgr inż. Jerzy Redlarski Celem pracy jest zaadaptowanie środowiska symulacyjnego VBS lub podobnego do potrzeb jaskiń rzeczywistości wirtualnej znajdujących się w Laboratorium Zanurzonej Wizualizacji Przestrzennej. 1. Analiza środowiska symulacyjnego VBS i podobnych. 2. Rozpoznanie mechanizmów synchronizacji, nawigacji i stereoskopii w wybranym środowisku. 3. Instalacja wybranego środowiska w jaskiniach LZWP i ewentualne oprogramowanie brakujących funkcjonalności. 4. Przygotowanie aplikacji demonstracyjnej dla jaskiń LZWP. 5. Eksperymenty i wnioski. Literatura 1. Bourg D. M.: Fizyka dla programistów gier. Helion Łapiński P.: Biblioteka VR-Lib. Instrukcja użytkownika. Integra AV Matulewski J., Dziubak T., Sylwestrzak M., Płoszajczak R.: Grafika, Fizyka, Metody Numeryczne Symulacje fizyczne z wizualizacją 3D. Wyd. Naukowe PWN Thorn A.: Unity i Blender. Praktyczne tworzenie gier. Helion Wantoch-Rekowski R. (red.): Technologie projektowania trenażerów i symulatorów w programowalnym środowisku symulacji wirtualnej VBS3. Wyd. Naukowe PWN, 2016.

8 Rozproszony symulator naprowadzania śmigłowca na lądowisko Distributed simulator of helicopter guidance during landing dr inż. Jacek Lebiedź mgr inż. Jerzy Redlarski Celem pracy jest wykonanie symulacji rozproszonej dla dwóch współpracujących ze sobą stanowisk: pilota śmigłowca zamierzającego lądować (symulator lotu) i znajdującego się na ziemi operatora lądowiska komunikującego się z pilotem śmigłowca za pomocą trzymanych w rękach chorągiewek (jaskinia rzeczywistości wirtualnej). 1. Zapoznanie się z alfabetem semaforowym (chorągiewkowym) wykorzystywanym w komunikacji podczas naprowadzania do lądowania. 2. Opracowanie protokołu komunikacyjnego między oboma stanowiskami. 3. Projekt i implementacja symulatora lotu śmigłowcem. 4. Projekt i implementacja symulacji operatora lądowiska w jaskini rzeczywistości wirtualnej. 5. Eksperymenty i wnioski. Literatura 1. Bourg D. M.: Fizyka dla programistów gier. Helion Łapiński P.: Biblioteka VR-Lib. Instrukcja użytkownika. Integra AV Matulewski J., Dziubak T., Sylwestrzak M., Płoszajczak R.: Grafika, Fizyka, Metody Numeryczne Symulacje fizyczne z wizualizacją 3D. Wyd. Naukowe PWN Thorn A.: Unity i Blender. Praktyczne tworzenie gier. Helion Wantoch-Rekowski R. (red.): Technologie projektowania trenażerów i symulatorów w programowalnym środowisku symulacji wirtualnej VBS3. Wyd. Naukowe PWN, 2016.

9 Literatura System wspomagający analizę zaburzeń równowagi z wykorzystaniem jaskini rzeczywistości wirtualnej System supporting the analysis of balance disorders with the use of virtual reality cave dr inż. Jacek Lebiedź mgr inż. Jerzy Redlarski Celem pracy jest stworzenie (we współpracy ze środowiskiem medycznym) systemu wspomagającego analizę zaburzeń równowagi na bazie odpowiednio dokonywanych zmian obrazu 3D otaczającego pacjenta. System powinien być przystosowany do jaskiń rzeczywistości wirtualnej znajdujących się w Laboratorium Zanurzonej Wizualizacji Przestrzennej. Niewykluczona jest również możliwość współpracy z kaskiem HMD (np. HTC Vive). 1. Zapoznanie się ze specyfiką programowania aplikacji dla jaskiń rzeczywistości wirtualnej. 2. Opracowanie we współpracy ze środowiskiem medycznym scenariuszy wizualizacyjnych dla projektowanego systemu. 3. Zamodelowanie założonych scenariuszem scen. 4. Projekt i implementacja systemu. 5. Eksperymenty i wnioski. 1. Łapiński P.: Biblioteka VR-Lib. Instrukcja użytkownika. Integra AV Matulewski J., Dziubak T., Sylwestrzak M., Płoszajczak R.: Grafika, Fizyka, Metody Numeryczne Symulacje fizyczne z wizualizacją 3D. Wyd. Naukowe PWN Michnik R., Jurkojć J., Wodarski. P, Gzik M., Bieniek A.: The influence of the scenery and the amplitude of visual disturbances in the virtual reality on the maintaining the balance. Arch. Budo. 2014, 10, Riener R., Harders M.: Virtual Reality in Medicine. Springer, Thorn A.: Unity i Blender. Praktyczne tworzenie gier. Helion 2015.

10 Modułowa implementacja kaskadowego detektora obiektów Modular implementation of the cascaded object detector dr inż. Maciej Smiatacz Celem pracy jest wykonanie implementacji systemu służącego do detekcji obiektów na obrazach i działającego w oparciu o koncepcję klasyfikatora kaskadowego. Należy wykonać zarówno podsystem odpowiedzialny za proces uczenia algorytmu przy użyciu przykładowych zdjęć obiektów, jak również właściwy detektor, działający w oparciu o definicję uzyskaną podczas uczenia. Implementacja powinna być wykonana w języku C++. Architektura systemu musi być modularna, tak aby w przyszłości możliwe było łatwe dołączanie nowych wersji poszczególnych algorytmów składowych, takich jak wyznaczanie cech obrazów lub klasyfikacja binarna. Dodatkowo należy wykonać aplikację wspierającą pozyskiwanie pozytywnych i negatywnych przykładów uczących. 1. Sformułowanie specyfikacji wymagań 2. Iteracyjna implementacja systemu. 3. Wykonanie dokumentacji technicznej. 4. Testowanie i przygotowanie instrukcji obsługi. Literatura 1. Viola, P., Jones, M.J.: Robust Real-Time Face Detection. Int. J. Comp. Vision 57(2), pp (2004) 2. Dembski J., Smiatacz M., Modular machine learning system for training object detection algorithms on a supercomputer. Advances in Systems Science, Academic Publishing House EXIT 2010, pp

11 Wieloosobowa strategiczna gra turowa Multiplayer Turn-based Strategy Video Game dr inż. Mariusz Szwoch Projekt i realizacja w środowisku Unity wieloosobowej strategii turowej wzorowanej na grze Warlords II na platformy PC oraz Android w oparciu o działający prototyp lub jako nowy projekt. Gra powinna oferować pełną funkcjonalność oryginału z możliwością rozgrywki wieloosobowej w trybie hot-seat oraz przeciwko komputerowi. Gra powinna oferować skalowalny graficzny interfejs użytkownika, możliwość wczytywania map, zapisywania i odczytywania stanu rozgrywki oraz pełną mechanikę gry. Konstrukcja aplikacji powinna pozwalać na jej łatwą rozszerzalność o dodatkowe funkcje, grafikę (tzw. skórki), tryby wizualizacji i rozgrywki, oraz nowe platformy docelowe. W trybie sieciowym należy umożliwić bezpośrednią rywalizację od 2 do 8 graczy. 1. Analiza możliwości środowiska Unity 3D i mechaniki gry Warlords II, jej klona LordsAWar oraz prototypu; 2. Opracowanie koncepcji i zaprojektowanie gry; 3. Implementacja gry; 4. Testowanie, weryfikacja założeń i walidacja; 5. Opracowanie dokumentacji przeprowadzonych prac; Literatura 1. E.Adams: Projektowanie gier. Podstawy, Helion V.Karamian: Building an RPG with Unity 5.x, PACKT Publishing, T.Lintrami: Unity 5.x Game Development Essentials.Third Edition, PACKT Publishing, G.Rhodes: Unity 5.x 2D Game Development By Example.Second Edition, PACKT Publishing, A.Godbold, S.Jackson: Mastering Unity 2D Game Development. Second Edition, PACKT Publishing, osoby

12 Literatura Symulacja i wizualizacja tłumu w obszarze miejskim Crowd Simulation and Visualization in an Urban Area dr inż. Mariusz Szwoch Projekt i realizacja symulatora ruchu tłumu postaci poruszających się po zadanym obszarze urbanistycznym (mapie), w którym wyróżniono punkty wejścia i wyjścia z obszaru symulacji, zabronione i możliwe do przejścia obszary wraz z ich kosztem, zalecane trasy, przeszkodami, punkty zainteresowań itp. Symulowane postaci powinny przynależeć do kilku klas (m.in. turysta, mieszkaniec itp.) i mieć możliwość zmiany stanu, umożliwiającego podjęcie losowych czynności, takich jak rozmowa, czytanie ogłoszenia itp. Stworzone rozwiązanie powinno uwzględniać możliwość pracy aplikacji w architekturze sieciowej z wykorzystaniem mechanizmu synchronizacji/rozgłaszania położenia i stanu poszczególnych postaci, umożliwiającym działanie w środowisku LZWP. Pracę należy zrealizować w środowisku Unity lub Unreal Engine z możliwością utworzenia biblioteki/pakietu umożliwiającym wykorzystanie w wielu projektach (jak np. The Fame Crowd Simulation API w Unity). Do finalnej wizualizacji należy użyć gotowej sceny Targu Węglowego w Gdańsku oraz zbioru postaci przygotowanych w programie typu iclone3d. Podczas realizacji pracy można skorzystać z gotowych bibliotek (np. PEDSIM, czy A*). 1. Zapoznanie się z problematyką symulacji tłumu oraz istniejącymi rozwiązaniami 2. Wybór środowiska realizacji, opracowanie koncepcji i projekt symulatora 3. Projekt oraz implementacja symulatora 4. Testowanie, weryfikacja założeń i walidacja symulatora z wykorzystaniem sceny Targu Węglowego w Gdańsku 5. Wykonanie dokumentacji rozwiązania 1. A.Tadres: Extending Unity with Editor Scripting, PACKT Publishing, 2015; 2. T.Lintrami: Unity 5.x Game Development Essentials.Third Edition, PACKT Publishing, A. Stagner: Unity Multiplayer Games, PACKT Publishing, 2013; 4. W.Sherif, S.Whittle: Unreal Engine 4 Scripting with C++ Cookbook, PACKT Publishing, 2016; 5. A. Braun, S.R. Musse, L.P.L. de Oliveira: Modeling individual behaviors in crowd simulation, Proc. of 16th International Conference on Computer Animation and Social Agents, osoby

13 Wieloosobowa gra strategiczna 3D Multiplayer 3D Strategy Video Game dr inż. Mariusz Szwoch Projekt i realizacja trójwymiarowej gry strategicznej (lub strategiczno-przygodowej) będącej adaptacją wybranej gry planszowej, jak np. Osadnicy z Catanu, Age of Mythology, Talisman (Magia i miecz), czy 7 cudów świata. Gra powinna oferować wieloosobową rozgrywkę poprzez sieć LAN lub w trybie hot-seat. Gra powinna oferować możliwość zakładania nowej rozgrywki i przyłączania do niej kolejnych graczy (lobby), zapisywania i odczytywania stanu rozgrywki oraz system rankingowy. Pracę należy zrealizować w środowisku Unity lub Unreal Engine. 1. Analiza i wybór środowiska realizacji gry (Unity i Unreal Engine). 2. Opracowanie koncepcji i projekt gry. 3. Implementacja szkieletu gry i jej najważniejszych elementów. 4. Testowanie, weryfikacja założeń i walidacja. 5. Opracowanie dokumentacji przeprowadzonych prac. Literatura 1. E.Adams: Projektowanie gier. Podstawy, Helion A.Tadres: Extending Unity with Editor Scripting, PACKT Publishing, 2015; 3. T.Lintrami: Unity 5.x Game Development Essentials.Third Edition, PACKT Publishing, A. Stagner: Unity Multiplayer Games, PACKT Publishing, 2013; 5. W.Sherif, S.Whittle: Unreal Engine 4 Scripting with C++ Cookbook, PACKT Publishing, 2016; 3-4 osoby

14 Serwis gier przeglądarkowych Service for Web Video Games dr inż. Wioleta Szwoch dr inż. Mariusz Szwoch Projekt i realizacja internetowego serwisu udostępniającego zarejestrowanym użytkownikom gry przeglądarkowe. Serwis powinien oferować zarejestrowanym użytkownikom możliwość dodawania gier oraz grania w dostępne gry indywidualnie lub z innymi graczami. Serwis powinien oferować również API umożliwiające realizację podstawowej rywalizacji między graczami w postaci rankingów dla poszczególnych gier. W ramach projektu należy zrealizować trzy prototypowe gry pozwalające zweryfikować funkcjonalność serwisu. 1. Opracowanie koncepcji i projekt architektury serwisu 2. Zapoznanie się z technologiami umożliwiającymi realizację serwisu gier 3. Realizacja serwisu 4. Projekt i implementacja prototypowych gier 5. Testowanie, weryfikacja założeń i walidacja stworzonego rozwiązania 6. Wykonanie dokumentacji Literatura 1. E.Adams: Projektowanie gier. Podstawy, Helion S.Radford: Learning Web Development with Bootstrap and AngularJS, PACKT Publishing, 2015; 3. A.Bendoraitis: Web Development with Django Cookbook, PACKT Publishing, 2014; 4. A.Tigeraniya: Python Unlocked, PACKT Publishing, 2015; 5. M.Kalali, B.Mehta: Developing RESTful Services with JAX-RS 2_0 WebSockets and JSON, PACKT Publishing, 2013; 3-4 osoby

15 Trójwymiarowa gra platformowa uwzględniająca emocje gracza z wykorzystaniem silnika Unity Affect-aware 3D Platform Game using Unity Engine dr inż. Wioleta Szwoch dr inż. Mariusz Szwoch Projekt i realizacja trójwymiarowej gry platformowej umożliwiającej rozgrywkę w predefiniowanym świecie 3D. Rozgrywka powinna odbywać się w widoku z perspektywy trzeciej osoby TPP (ang. third-person perspective) i zawierać elementy zręcznościowe. W celu zwiększenia atrakcyjności rozgrywki do gry można wprowadzić elementy gatunku RPG takie, jak realizacja fabuły oraz pobocznego systemu zadań (ang. quests), możliwości rozwoju bohatera oraz jego umiejętności, ekwipunku i przedmiotów wspomagających bohatera, specyficznych przeciwników i systemu walk. Specyficznym elementem gry powinien być niestandardowy świat, który pod wpływem emocji bohatera ulegnie zmianie z fantastycznego, bajkowego na mroczny przepełniony akcją i wrogim nastawieniem otoczenia. Wpływ na zmianę świata będzie miał poziom zdenerwowania bohatera określany na podstawie zdarzeń w grze i oceny zachowań gracza. Aplikację należy zrealizować z wykorzystaniem MS Visual Studio oraz silnika gier Unity. 1. Opracowanie koncepcji i zaprojektowanie gry. 2. Implementacja szkieletu gry i jej najważniejszych elementów. 3. Opracowanie metod zmiany charakteru świata. 4. Testowanie, weryfikacja założeń i walidacja gry w środowisku docelowym. 5. Opracowanie dokumentacji przeprowadzonych prac. Literatura 1. E. Adams: Projektowanie gier. Podstawy, Helion R. Watkins: Procedural Content Generation for Unity Game Development, PACKT Publishing, V. Karamian: Building an RPG with Unity 5.x, PACKT Publishing, T. Lintrami: Unity 5.x Game Development Essentials - Third Edition, PACKT Publishing, osoby

16 Literatura Stanowisko symulacyjne do treningu pilota bezpilotowego wiropłata z napędem elektrycznym w jaskini rzeczywistości wirtualnej Simulation training station for UAV copters in a virtual reality CAVE prof. dr hab. inż. Bogdan Wiszniewski dr inż. Jacek Lebiedź Celem pracy jest zaprojektowanie i realizacja symulatora zdalnie sterowanego wiropłata, poruszającego się swobodnie w trójwymiarowej przestrzeni virtualnej generowanej w czasie rzeczywistym w jaskini CAVE. 1. Projekt i realizacja trówymiarowej sceny dynamicznej 2. Projekt i realizacja oprogramowania panelu sterującego z wykorzystaniem tabletu 3. Projekt i realizacja symulatora wiropłata z wykorzystaniem standardowego silnika gier. 4. Integracja stanowiska sterującego z symulowanym wiropłatem i sceną dynamiczną. 1. Mieloszyk K., Wiszniewski B.: Component based flight simulation in DIS systems. Distributed and parallel systems: cluster and grid computing. Springer Science, 2004 s Łapiński P.: Biblioteka VR-Lib. Instrukcja użytkownika. Integra AV Thorn A.: Unity i Blender. Praktyczne tworzenie gier. Helion Ze względu na złożoność przedsiewzięcia i liczbe obiektów symulacji rekomendowana liczebnośc zespołu wynosi 4 osoby