https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6273 2026-06-23T21:14:18Z 2026-06-23T21:14:18Z Лесечко, Альона Олегівна https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6578 2026-03-24T19:08:38Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: Дослідження алгоритмів оптимізації локальних особливостей зображення папілярного візерунка Authors: Лесечко, Альона Олегівна Abstract: Метою кваліфікаційної роботи магістра є дослідження та реалізація алгоритму оптимізації локальних особливостей зображення папілярного візерунку, який забезпечить низьку вартість і простоту реалізації, шляхом усунення нечіткостей через врахування біологічних особливостей побудови папілярного візерунку з характерними мінюціямі, що забезпечує зберігання найбільш повної та з найменшим змістом помилкової інформації. Об’єкт дослідження – процеси контролю та управління доступом на основі біометричних ознак. Предмет дослідження – алгоритми оптимізації локальних особливостей папілярного візерунку. У кваліфікаційної роботі магістра проведено дослідження та реалізація алгоритму оптимізації локальних особливостей зображення папілярного візерунку, який забезпечує низьку вартість і простоту реалізації, шляхом усунення нечіткостей через врахування біологічних особливостей побудови папілярного візерунку з характерними мінюціями, що забезпечує зберігання найбільш повної та з найменшим змістом помилкової інформації. Основними результатами роботи є визначення та використання логіко-математичної моделі, яка дозволила просто описувати інформаційні дані про папілярний візерунок. Це прискорює процедуру визначення візерунку з найменшим змістом помилкової інформації, що впливає на зниження вартості. Практична значимість отриманих результатів полягає в доведенні результатів до конкретних інженерних рішень. Результатом аналізу підсистем програм є список мінюцій в абсолютних параметрах, а саме: координати {x,y} на растрі; кут направлення та її тип; закінчення або роздвоєння папілярного візерунку. Це забезпечує їх подальший аналіз цих мінюцій, через запропонованого правила і методу сортування та виділення достовірних мінюцій з загальної кількості, що зменшує час на порівняльний аналіз і, як наслідок, зменшується вартість виробу. Розроблено алгоритми, які оптимізують локальні особливості зображення папілярного візерунку, що прискорює процес аналізу. Запропоновано алгоритм перетворення монохромних зображень відбитків пальців до структурованого виду, придатного для обробки. Проведені дослідження для визначення оптимальних параметрів, при яких забезпечується заданий рівень достовірності розпізнавання та швидкість ідентифікації. Робота містить у собі розробку алгоритму усунення нечіткостей і спотворень у зображенні відбитку пальця, отриманого при скануванні. А також розробку алгоритму перетворення монохромного зображення відбитку пальця до структурованого виду, придатного до обробки (порівняння). В результаті виконаної роботи був розроблений метод автоматизації пошуку схожих відбитків. Для реалізації даного методу були розроблені спеціальні алгоритми і правила. Цей метод дозволяє за прийнятний час автоматично визначати особистість за відбитком пальця за допомогою виділення локальних особливостей. У порівнянні з ручним визначенням «на око» по ключовим ділянкам вихідного зображення отриманий значний виграш у швидкості й зручності використання. У результаті розробка є на порядок дешевше. При цьому ідентифікація особистості по відбитку пальця є самою вдалою біометричною технологією завдяки простоті використання, зручності й надійності. Можливість помилки при ідентифікації користувача по відбитках пальців набагато менше в порівнянні з іншими біометричними методами. Крім того, сам пристрій ідентифікації по відбитку пальця малогабаритний й прийнятний за ціною.

2026-01-01T00:00:00Z Гончаренко, Євгеній Анатолійович https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6577 2026-03-27T01:01:03Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: Дослідження компонентів автоматизованої системи водопостачання хлібозаводу Authors: Гончаренко, Євгеній Анатолійович Abstract: Метою кваліфікаційної роботи магістра є підвищення ефективності автоматизованої системи керування водопостачанням хлібозаводу, шляхом розроблення автоматизованої системи керування, за рахунок визначених найкращих компонентів моделей, які забезпечують стабільну роботу насосного обладнання, зменшення енергоспоживання, зниження пускових струмів, підвищення надійності функціонування та покращення якості подачі води завдяки застосуванню сучасних засобів вимірювання й оптимізованих алгоритмів керування.. Об'єктом дослідження є процеси автоматизованого керування насосною станцією системи водопостачання промислового підприємства. Предметом дослідження є компоненти автоматизації системи водопостачання хлібозаводу. У роботі проведено комплексне дослідження, спрямоване на підвищення ефективності функціонування системи водопостачання хлібозаводу шляхом розроблення та обґрунтування моделі автоматизованої системи керування насосною станцією на основі сучасних технічних і програмних засобів. Актуальність теми зумовлена необхідністю енергозбереження, підвищення надійності подачі води, стабілізації тиску в мережі та мінімізації впливу людського фактора на технологічні процеси підприємств харчової промисловості. Наукова новизна роботи полягає у розробленні структурної моделі автоматизованої системи керування насосною станцією хлібозаводу з використанням частотного регулювання електродвигуна та можливістю адаптивної зміни режимів роботи залежно від реального водоспоживання. Уперше для даного об’єкта запропоновано комплексне поєднання промислових датчиків, ПЛК, частотних перетворювачів і SCADA-системи з урахуванням особливостей технологічного середовища хлібопекарського виробництва. Практичне значення отриманих результатів полягає у формуванні повного пакета інженерних рішень для впровадження автоматизованої системи керування водопостачанням підприємства, зокрема: – розроблено структурну та електричну схеми підключення компонентів; – створено алгоритм керування насосами та системою підтримання тиску; – запропоновано архітектуру диспетчеризації на основі SCADA-системи; – підготовлено модель взаємодії всіх компонентів у єдиному інформаційно-керуючому середовищі. Таким чином, у роботі сформовано цілісну модель автоматизації системи водопостачання хлібозаводу, що відповідає сучасним вимогам до ефективності, надійності та енергозбереження. Реалізація запропонованих рішень забезпечує стабільну подачу води, оптимізацію режимів роботи насосного обладнання, зниження енергоспоживання та підвищення рівня автоматизації технологічних процесів підприємства.

2026-01-01T00:00:00Z Булавко, Костянтин Михайлович https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6576 2026-03-24T18:47:42Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: Дослідження засобів проектування та розробки баз даних каталогу дисциплін Authors: Булавко, Костянтин Михайлович Abstract: Метою кваліфікаційної роботи магістра є розробка оптимізованої архітектури бази даних каталогу навчальних дисциплін, що забезпечує високу продуктивність, цілісність даних, гнучкість та можливість інтеграції з іншими інформаційними системами університету. Об'єкт дослідження – процеси проектування та розробки баз даних для каталогізації навчальних дисциплін. Предмет дослідження – структура бази даних та методи доступу до інформації каталогу навчальних дисциплін. У кваліфікаційній роботі магістра вирішено актуальну науково-практичну задачу розробки ефективної архітектури бази даних для каталогу навчальних дисциплін, яка забезпечує високу продуктивність, цілісність даних та можливість інтеграції з іншими інформаційними системами університету. Основні результати дослідження полягають у наступному. Проведено комплексний аналіз існуючих систем каталогізації навчальних дисциплін, включаючи Moodle, Canvas LMS, Blackboard Learn, Studip та вітчизняні розробки. Виявлено ключові недоліки: недостатню оптимізацію структури даних, що призводить до зниження продуктивності при роботі з великими обсягами інформації; жорсткість архітектури, яка обмежує можливості адаптації до специфічних потреб різних освітніх закладів; недостатню підтримку міжнародних стандартів опису дисциплін; проблеми з інтеграцією та безпекою даних. Обґрунтовано доцільність розробки нової архітектури через сформульовані функціональні, нефункціональні та технічні вимоги до проектованої системи. Розроблено математичну модель оптимізації структури реляційної бази даних, яка формалізує процес проектування через теорію відношень та функціональних залежностей. Модель включає формальне представлення схеми даних, критерії нормалізації до третьої нормальної форми, функції оцінки вартості виконання запитів з урахуванням кардинальності відношень та селективності операцій. Запропоновано математичні критерії для прийняття обґрунтованих рішень щодо селективної денормалізації, оптимального індексування та партиціонування даних на основі аналізу профілю навантаження системи. Створено комплекс алгоритмів нормалізації та індексування, які забезпечують оптимальний баланс між цілісністю даних та продуктивністю системи. Алгоритм селективної денормалізації дозволяє оптимізувати структуру для часто виконуваних запитів без критичних порушень цілісності. Алгоритм оптимального індексування враховує як переваги для операцій читання, так і вартість підтримки індексів при модифікації даних. Розроблено спеціалізовані алгоритми для індексування зв'язків багато-до-багатьох, динамічної адаптації індексів, оптимізації складних запитів з множинними JOIN операціями та партиціонування великих таблиць. Розроблено методи забезпечення транзакційної цілісності та узгодженості даних, що включають алгоритми забезпечення всіх властивостей ACID транзакцій. Створено багаторівневу систему перевірки цілісності, яка охоплює обмеження на рівні атрібутів через CHECK constraints, міжрядкові обмеження через UNIQUE constraints, референційну цілісність через FOREIGN KEY constraints та складні бізнес-правила через тригери. Запропоновано алгоритми контролю конкурентного доступу з використанням двофазного блокування та оптимістичної конкурентності залежно від характеру операцій. Розроблено алгоритм відновлення після збоїв на основі write-ahead logging. Спроектовано повну специфікацію структури бази даних через послідовну розробку концептуальної, логічної та фізичної моделей. Концептуальна модель визначає основні сутності предметної області та зв'язки між ними з використанням методології Entity-Relationship моделювання. Логічна модель трансформує концептуальне представлення у реляційну структуру з 15 основними таблицями та 8 асоціативними таблицями при дотриманні третьої нормальної форми. Фізична модель включає конкретну реалізацію у PostgreSQL з системою індексування (25 індексів різних типів), партиціонуванням таблиці історії за роками, 5 матеріалізованими представленнями для аналітичних запитів, 12 тригерами та 8 збереженими процедурами. Реалізовано RESTful API для доступу до даних системи з 40 endpoints, що забезпечують повний CRUD функціонал для всіх сутностей. API підтримує фільтрацію, пагінацію, сортування та повнотекстовий пошук. Впроваджено багаторівневу систему безпеки з автентифікацією через JWT токени, авторизацією на основі 6 ролей користувачів, валідацією вхідних даних на трьох рівнях. Реалізовано Data Access Layer через паттерн Repository та Service Layer для інкапсуляції бізнес-логіки. Використано кешування через Redis для підвищення продуктивності з досягненням зменшення часу відповіді на 70% для часто запитуваних даних. Розроблено комплексну методику тестування, яка охоплює юніт-тестування з покриттям коду 82% для критичних компонентів, інтеграційне тестування з 150 тестовими сценаріями, функціональне тестування через 25 наскрізних use cases. Проведено тестування продуктивності на наборі даних з 10000 дисциплін, 200 освітніх програм та 1000 викладачів. Результати показали середній час відповіді 145 мс для простих запитів, 420 мс для складних запитів з множинними JOIN, пропускну здатність 180 запитів/секунду на одному інстансі API. Навантажувальне тестування підтвердило стабільну роботу системи при 500 одночасних користувачах з частотою помилок менше 0.05%. Розроблена архітектура бази даних та програмний інтерфейс забезпечують ефективне управління каталогом навчальних дисциплін з дотриманням сучасних стандартів проектування інформаційних систем. Результати тестування підтверджують відповідність системи встановленим вимогам щодо продуктивності, надійності та безпеки, що свідчить про готовність до практичного впровадження у закладах вищої освіти. Перспективи подальших досліджень включають розробку механізмів інтелектуального аналізу даних каталогу для автоматичного виявлення проблем у навчальних планах, створення рекомендаційної системи для формування індивідуальних освітніх траєкторій студентів, інтеграцію з системами машинного навчання для прогнозування попиту на дисципліни та оптимізації ресурсів університету.

2026-01-01T00:00:00Z Бабич, Максим Олегович https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6575 2026-03-24T19:10:44Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: Дослідження систем безпеки через ідентифікацію особистості за відбитками пальців Authors: Бабич, Максим Олегович Abstract: Метою кваліфікаційної роботи магістра є розробка ефективного алгоритму дактилоскопічної ідентифікації особистості, що забезпечує компаративний аналіз біометричних зразків на основі виділених локальних особливостей (мінюцій) та їх відносних параметрів з урахуванням афінних трансформацій. Об'єкт дослідження – процеси автоматизованого розпізнавання в системах біометричної ідентифікації особистості. Предмет дослідження – алгоритмічне забезпечення систем дактилоскопічної ідентифікації особистості. У магістерській роботі проведено теоретичне обґрунтування та запропоновано нове розв'язання науково-прикладної задачі, що полягає у створенні ефективних алгоритмів для реалізації системи дактилоскопічної ідентифікації особистості з відкритим програмним кодом та можливістю адаптації під специфічні операційні вимоги різних сфер діяльності. Розроблена підсистема розпізнавання становить невід'ємну функціональну компоненту інтегрованої системи біометричної ідентифікації особистості, при цьому реалізовані алгоритми попередньої обробки забезпечують суттєве поліпшення якості біометричних зображень шляхом редукції шумових компонентів, корекції нерівномірності контрасту та елімінації типових артефактів сканування. Отримувані структуровані характеристики біометричного зразка у вигляді множини мінюцій з їх відносними параметрами досить повно описують топологію папілярного візерунка, забезпечуючи компактне представлення, зручне для персистентного зберігання у базі даних та дозволяюче проводити компаративний аналіз з високим ступенем точності та інваріантністю щодо афінних трансформацій біометричного зразка. У процесі дослідження були проведені експериментальні випробування для визначення оптимальних параметрів алгоритмів, при яких забезпечується заданий рівень достовірності розпізнавання (GAR ≥ 75%) та прийнятна швидкість ідентифікації (T_avg ≤ 300 мілісекунд). Реалізовано ефективні методи трансформації та фільтрування зображень з використанням просторових фільтрів Габора для підвищення контрасту папілярних ліній, морфологічних операцій для елімінації розривів та псевдозлиття гребенів, а також адаптивної бінаризації для перетворення півтонового зображення до бінарного представлення з мінімальною втратою інформації про структуру папілярного візерунка. Робота містить розробку алгоритму усунення нечіткостей і спотворень у зображенні відбитка пальця, отриманого при скануванні, що базується на застосуванні каскаду фільтрів попередньої обробки (гаусівське згладжування для редукції високочастотного шуму, нормалізація гістограми для корекції яскравості, орієнтаційна фільтрація для підкреслення структури папілярних ліній), а також розробку алгоритму перетворення монохромного зображення відбитка пальця до структурованого виду, придатного для автоматизованої обробки та компаративного аналізу, що включає етапи скелетизації папілярного візерунка, детекції характерних точок (термінацій та біфуркацій) та формування списку мінюцій з їх абсолютними та відносними параметрами. У результаті виконаної роботи було розроблено метод автоматизації пошуку схожих біометричних зразків у базі даних на основі компаративного аналізу відносних параметрів характерних точок. Для реалізації даного методу були розроблені спеціалізовані алгоритми трансформації абсолютних параметрів мінюцій у відносну систему координат, що забезпечує інваріантність компаративного аналізу щодо паралельного переносу та обертання біометричного зразка, а також алгоритм встановлення системи допустимих відхилень для компенсації варіативності біометричних зразків, зумовленої еластичністю шкіри, варіацією тиску при скануванні та віковими змінами дерми. Цей метод дозволяє за прийнятний час (менше 300 мілісекунд на один зразок) автоматично визначати особистість за відбитком пальця за допомогою виділення локальних особливостей та їх компаративного аналізу з еталонними зразками у базі даних. У порівнянні з традиційним ручним визначенням експертом-дактилоскопістом "на око" за ключовими ділянками вхідного зображення отримано значний виграш у швидкості (прискорення у 100-1000 разів), об'єктивності оцінювання (елімінація суб'єктивного фактору людського сприйняття) та зручності використання (автоматизація рутинних операцій порівняння).

2026-01-01T00:00:00Z