Biometrická laboratoř

1. O biometrické laboratoři

Biometrická laboratoř je zařízení využívané na celofakultní úrovni, umožňující získávání informací z obrazových vstupů různého typu. 
Jádrem laboratoře je plně digitální počítačová analýza obrazu (NIS Elements AR) s příslušnými pomocnými zařízeními (makroskop, digitální kamera s objektivy, osvětlovací a prosvětlovací zařízení, mikroskop se světlým i tmavým polem, fázovým kontrastem a fluorescenčním nástavcem, různé typy skenerů). 
Takto je možno pořídit digitální snímky prakticky jakéhokoliv objektu. 
V současné době se laboratoř zabývá např. následující problematikou: analýza dřevních struktur a růstových procesů (měření přírůstů dřevin na úrovni letokruhů), mikroskopická a stochastická analýza dřevěných pilin, sledování opotřebení a poškození dřevoobráběcích nástrojů, detekce poškození stromů (jejich částí a porostů, způsobená různými faktory), měření převodních koeficientů rovnaného dříví, měření ploch a dalších charakteristik objektů velmi nepravidelného tvaru atd.

Virtuální prohlídka biometrické laboratoře zde.

2. Co můžeme nabídnout

  • Zobrazování a následná analýza: 
    • makro – běžně v měřítku cca do 1:30 (objekt:obraz)
    • mikro – objekty menší než cca 1mm:
    • klasická mikroskopie v procházejícím světle
    • temné pole (DF)
    • fázový kontrast
    • polarizované světlo
    • epifluorescenční mikroskopie (spec. způsob detekce mikroskopických objektů a struktur)
  • Vizualizace – zvýraznění běžně špatně viditelných detailů a struktur (reakční dřevo na řezech kmenem, dentin, špatně viditelné struktury rostlinných a živočišných tkání….)
  • Měření morfometrických charakteristik objektů (částic) v mikro i makro měřítku (délka, šířka, plocha, kruhovost výstřednost, max. a min. rozměr, orientace a další veličiny, stanovení převodních koeficientů rovnaného a štípaného dříví).
  • Měření ploch velmi nepravidelných objektů (plochy mikroskopických struktur, otisky pneumatik, radlic, požerky hmyzu, plochy poškození způsobených hnilobou nebo jiným faktorem, otupení – opotřebení nástrojů, sledování přesnosti opracování obrobků, zobrazování a měření libovolných mikro-  a makroskopických struktur)
  • Měření délky specifických, obtížně měřitelných objektů (jemné kořeny, vláknité objekty)
  • Stanovení plošného podílu mikroskopických struktur (různých typů buněk, pletiv a dalších objektů).
  • Měření přírůstů dřevin z vývrtů a kmenových kotoučů
  • Zjišťování stavu lesa:  (zalesnění, počet sazenic na 1 ha, zajištěnost kultur, potřeba vylepšení, počet stromů na 1 ha, zastoupení dřevin, fyziologická poškození, prosychání, kůrovec…). Využití obrazových médií – barevné letecké snímky, ortofoto snímky, spektrozonální a multispektrální snímky.

Uživatelská struktura

  • Střední i vysoké školství zejména v oborech lesnictví, dřevařství, krajinářství, technické obory
  • Specifický víceoborový výzkum
  • Vlastníci  a uživatelé lesa
  • Orgány státní správy lesního hospodářství, instituce a subjekty z oblasti ochrany přírody

3. Řešená problematika - výběr a ukázky z některých již řešených úkolů

Měření převodních koeficientů rovnaného a štípaného dříví

  • Měření převodních koeficientů pro AssiDomän, Frantschacht, Mondi, a.s. Štětí v rámci inventarizace  zásob  (1999-2001, 2014)
  • Aplikace metodiky výpočtu převodních koeficientů objemu rovnaného dříví pomocí počítačové analýzy obrazu a její verifikace prostřednictvím elektronické přejímky a stanovení koeficientů podle dřevin a sortimentů pro harvestorovou technologii. Projekt pro GS LČR, 2005.
    Závěrečná zpráva koeficienty

Související výstupy:

Ulrich, R., Kneifl, M., Kadavý, J., Mazal, P., Neruda, J. 2005: Aplikace metodiky výpočtu převodních koeficientů objemu rovnaného dříví pomocí počítačové analýzy obrazu a její verifikace prostřednictvím elektronické přejímky a stanovení koeficientů podle dřevin a sortimentů pro harvestorovou technologii. MZLU Brno, 2005.
Ulrich, R., Kneifl., M., Kadavý, J., Mazal, P., Neruda, J.  Výpočet převodních koeficientů objemu rovnaného dříví pomocí počítačové analýzy obrazu. In Ondráček, K., Janák, K., Pejzl, J., Hunková, V. 2006: Elektronické měření a přejímka dříví. Brno: MZLU LDF ÚZZD, 2006, s. 89-105. ISBN 80-7375-008-2.

Ulrich, R., Kneifl. M., Kadavý, J. Mazal, P., Neruda, J. 2014: Evaluace převodních koeficientů objemu rovnaného dříví pomocí počítačové analýzy obrazu podle dřevin a sortimentů pro harvestorovou technologii. 1. vyd. Brno. Mendelova univerzita v Brně, 2014. 56 s. ISBN 978-80-7375-931-5.

Vytvoření dvoufázové metody na hromadné určování objemu dřeva na odvozním prostředku a její experimentální a poloprovozní ověření – studie řešená ve spolupráci s LVÚ Zvolen pro Lesy SR, š.p., Banská Bystrica, 2005, 2007.

Související výstupy:
Šmelko, Š., Raši, R., Takáčová, E., Merganič, J., Mazal, P. 2005: Vypracovanie dvojfázovej metódy na hromadné určovanie objemu dreva na odvoznom prostriedku a jej poloprevádzkové overenie. Štúdia riešená pre Lesy SR, š.p., Banská Bystrica. Lesnícky výskumný ústav Zvolen 2005, 49 s.

Šmelko, Š., Raši, r., Takáčová, E., Merganič, J., Mazal, P. 2007: Experimentálne overenie dvojfázovej metódy určovania objemu dreva na dopravných prostriedkoch kombináciou odhadu a merania. Lesnícky časopis: Forestry Journal. 2007, sv. 53, č. 4, s. 293-313. ISSN 0323-1046.

Sledování otupení – opotřebení nástrojů

  • Sledování vlivu vibrace kotoučových pil na kvalitu řezu materiálu

Související výstupy:
Kopecký, Z., Svoboda, E., Mazal, P. 2007: Circular sawblade vibrations and the kerf surface quality. SGGW Annals. Forestry and Wood Technology. 2007,  č. 61, s. 340-346. ISSN 0208-5704.

  • Sledování dynamiky procesu otupování stopkových fréz


Související výstupy:
Šimek, M., Kopecký, Z., Šrajer, J., Veselý, P., Rousek, M., Mazal, P., Svoboda, E. 2012: The Wear Process of Router Bit during the Machine Dovetail Joints. Wood Research. 2012, sv. 57, č. 4, s. 659-668. ISSN 1336-4561.

  • Posuzování otupení zubů kotoučových (řetězových) pil


Související výstupy:
Mazal, P., Skoupý, A. 2000: Pomiar geometrii ostrzy lancuchów tnacych pilarek spalinowych i ocena ich zužycia za pomoca metody analizy obrazu. Inzynierza Rolnizca 2000. sv. IV, č. 7, s. 153, ISSN 1429-7264.

Granulometrie dřevních částic – pilin a dalších objektů

  • Sledování vlivu opotřebení kotoučových pil na velikost frakcí dřevního prachu (pilin)
  • Stanovení podílů jemných dřevních částic na vzorcích z cyklonu a na vláknových filtrech
  • Mikroskopická a stochastická analýza dřevního prachu

Související výstupy:
Kopecký, Z., Mazal, P. 2005: Microscopic and stochastic analysis of wood dust. Warsaw Agricultural university. SGGW Annals. Forestry and Wood Technology. 2005, č. 56,  s. 354-357. ISSN 0208-5704.

Kopecký, Z., Rousek, M., Mazal, P., Veselý, P. 2009: Dustiness emissions of dimension circular sawblades. Annals of Warsaw University of Life sciences – SGGW. Forestry and Wood Technology. 2009,  č. 68, s. 386-390. ISSN 1898-5912.

Kopecký, Z., Veselý, P., Mičánek, J., Mazal, P., Rousek, M., Kowalski, M. Analiza wplywu nierovnomiernošči podzialki ostry pil tarcovych na wielkošč zapylenia emitowanego podczas circia drevna. In Kopecký, Z.: Obróbka skrawaniem efektywne wytwarzanie. 6. vyd. Wroclaw Instytut Techologii Marzyn i Automatyzacji, 2012. s 521-528. ISBN 978-83-917677-7-1.

  • Granulometrie libovolných viditelných objektů

Stanovení velikosti žíru larev fytofágů na listech břízy

Související výstupy:
Kula, E., Pešlová, A., Mazal, P., Martinek, P. 2012: Vliv dusíku na vývoj housenek a výběr hostitelské rostliny některými fytofágy. Zprávy lesnického výzkumu. 2012. sv. 57, č.4, s. 327-336. ISSN 0322-9688.

Kula, E., Pešlová, A., Martinek, P., Mazal, P. 2013: The development of caterpillars of gypsy moth (Lymantria dispar L.) feeding on food affected by nitrogen. Šumarski list.2013. sv. 137, č. 1-2, s. 51-60. ISSN 0373-1332.

Kula, E., Pešlová, A., Martinek, P., Mazal, P.  2014: Effects of nitrogen on bionomics and food consumption of Cabera pusaria (Lepidoptera. Geometridae). Entomologica Fennica. 2014. sv. 25, č. 1, s. 6-15. ISSN 0785-8760.

Makrofotografie, epifluorescenční (a další typy) mikrofotografie a měření tlouštěk vrstev kompozitních materiálů, měření vlastností mikroskopických objektů

  • Měření velikostního podílu škrobových zrn
  • Studium vlastností vrstev kompozitních materiálů
  • Využití počítačové analýzy obrazu v ochraně lesa a rostlinné patologii

Související výstupy:
Chmelík, J., Krumlová, A., Budinská, M., Kruml, T., Psota, V., Bohačenko, I., Mazal, P., Vydrová, H., 2001: Comparison of barley starch granules by electron and optical microscope, low angle laser light scattering and gravitational field flow fractination. Journal of the Institute of Brewing. 2001, sv. 107 (2001) č. 1, s. 11-17. ISSN 0046-9750

Šrajer, J., Čermák, M., Král, P., Hrázský, J., Mazal, P. Compressibility of the individual layer in spruce and beech plywood. In 7. conference „Composite Wood Materials“. Vydavatelstvo TU Zvolen: technická univerzita. 960 53, 2008, s. 109-114. ISBN 978-80-228-1864-3.

Šrajer, J., Král, P., Čermák, M., Mazal, P. 2013: Structure Evaluation of Compressing of Spruce and Beech Plywoods. Part 1: Microscopic Structure. Wood Research. 2013. sv. 58, č. 1, s. 101-111. ISSN 1336-4561.

Čermák, P., Mazal, P., Palovčíková, D., Jankovský, L. 2006: Application of Image analysis in plant pathology and forest protection. Journal of Forest Science. 2005, sv. 52, č. 7, s. 316-323. ISSN 1212-4834.

Měření ročních přírůstů dřevin 

  • Stanovení ročních přírůstů z vývrtů nebo z kmenových kotoučů, zpracování letokruhové křivky  
  • Stanovení ploch letokruhů z kmenových kotoučů topolu východního 

Posouzení různých charakteristik na úřezech SM kultury

  • Stanovení věku, přírůstů, rozložení reakčního dřeva
  • Další výstupy měření přírůstu dřevin

Simon, J., Drápela, K., Mazal, P., Zach, J. 1997: Část I. Simulační model vývoje zadaného vzorníku autochtonního smrku z oblasti Krkonoš. In: Simon, J., Drápela, K., Mazal, P., Zach, J., Horáček, P., Gandelová, L., Šlezingerová, J., Vavrčík, H. 1997: Simulační model vývoje a analýza dřeva zadaného vzorníku autochtonního smrku z oblasti Krkonoš. Závěrečná zpráva výzkumu v rámci úkolu MŽP VaV/620/3/97,  MZLU v Brně. 

Zobrazovací metody pro zviditelnění vrstev ukládaného dentinu v zubech černé zvěře 

Měření charakteristik dřevních elementů na mikroskopických snímcích draceny

Zjišťování stavu lesa, využití obrazových medií
Technologie zpracování LHP

  • Posouzení zalesnění
  • Počet sazenic na 1 ha
  • Zajištěnost kultur, potřeba vylepšení
  • Počet stromů na 1 ha
  • Zastoupení dřevin
  • Prosychání, kůrovec, fyziologická poškození

Související výstupy:

Simon, J., Zach, J., Drápela, K., Kadavý, J., Mazal, P.: Metodika posuzování stavu lesa na základě počítačové analýzy obrazu. Výroční zpráva projektu 6480/96 NAZV Mze ČR 1996, 140 stran.

Simon, J. Drápela, K., Kadavý, J., Mazal, P., Zach, J. 1997:  Metodika posuzování stavu lesa na základě počítačové analýzy obrazu. Výroční zpráva projektu EP 0960986480 NAZV Mze ČR 1997, 33 stran.

Mazal, P., Ulrich, R., Kadavý, J., Drápela, K. 1998: Využití systému analýzy obrazu k  monitorování lesních porostů Lužických hor. Výzkumná zpráva projektu Mze GK 9923. LDF MZLU Brno 1998, 25 stran.

Simon, J., Drápela, K., Mazal, P., Kadavý, J., Zach, J., Kneifl, M.: Metodika posuzování stavu lesa na základě počítačové analýzy obrazu. Závěrečná zpráva projektu EP 0960986480 NAZV MZe ČR, LDF MZLU Brno 1998, 79 stran.

Simon, J., Kadavý, J., Mazal, P., Kneifl, M., Drápela, K. 1999: Rozvoj aplikací počítačové analýzy obrazu pro hodnocení stavu lesa. MZLU Brno 1999. Výzkumná zpráva.

Simon, J., Kadavý, J., Mazal, P., Gabzdyl, M., Kneifl, M. 2000: Rozvoj aplikací počítačové analýzy obrazu pro hodocení stavu lesa II. MZLU Brno, 2000. Výzkumná zpráva.

Simon, J., Mazal, P. 2000.: Počítačová analýza obrazu – technické a technologické aplikace. Forest magazín 1, (2): 48. ISSN 1213-9637.

Simon, J., Mazal, P. 2000.: Metodika hodnocení korunového zápoje (resp. cloněné plochy) kultur jako kriterium jejich zajištěnosti na základě počítačové analýzy obrazu. Lesnická práce (10): 458-459. ISSN 0322-9254.

Kadavý, J., Simon, J., Mazal, P. Nová strategie zpracování lesních hospodářských plánů. In Nová strategie zpracování lesních hospodářských plánů. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2001, s. 19-31, ISSBN 80-7157-508-9

Kadavý, J., Mazal, P., Gabzdyl, M., Kneifl, M., Minx, T., 2001: Rozvoj aplikací počítačové analýzy obrazu pro hodnocení stavu lesa III. Výzkumná zpráva. MZLU Brno 2001, 65 s.

Kadavý, J. Mazal, P., Kneifl. M. 2002: Alternativní technologie zpracování LHP – metody tvorby LHP s důrazem na využití počítačové analýzy obrazu. In Informační systémy v zemědělství a lesnictví. Praha. HELP SERVICE-Education, s.r.o. 2002, s 90-95. ISBN 80-238-8330-5.

Kadavý, J., Mazal, P., Simon, J., 2003: Technologie zpracování LHP na základě počítačové analýzy obrazu. Lesnická práce, s.r.o. 2003, 47 s., ISBN 80-86386-32-5.

Simon, J., Adolt, R., Drápela, K., Ďurský, J., Kadavý, J., Kneifl, M., Mazal, P. Metody hodnocení stavu lesa při různých scénářích vývoje. In Kulhavý, J., Skoupý, A., Kantor, P., Simon, J. 2005: Trvale udržitelné hospodaření v lesích a v krajině – od koncepce k realizaci. MZLU v Brně: Lesnická práce, s.r.o. 2005, s 267-287. ISBN 80-7157-844-4.

Mazal, P. Zjišťování stavu lesa na základě počítačové analýzy obrazu. In Simon, J. a kol.: Strategie managementu lesních území se zvláštním statutem ochrany. Obecná část I. 1. vyd., Kostelec nad Černými lesy: Lesnická práce, s.r.o., 2010, s. 189-214. ISBN 976-80-87154-50-2.

Kadavý, J., Mazal, P, Simon, J. 2011: technologie zpracování lesních hospodářských plánů na základě počítačové analýzy obrazu. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně 2011. 68 s., elektronická forma. ISBN 978-807375-505-8.

Simon, J., Drápela, K., Mazal, P. Strategie managementu území se zvláštním statutem ochrany. In Kulhavý, J., Menšík, L: Les a dřevo – Forest and Wood: podpora funkčně integrovaného lesního hospodářství a využívání dřeva jako obnovitelné suroviny. Významné výsledky institucionálního výzkumu LDF Medelu v období 2005-2011. 1. vyd., Brno, Mendelu 2012. s. 474- 475. ISBN 978-80-7375-608-6.

Výuková a popularizační činnost

Související výstupy:
Šlezingerová, J., Gandelová, L., Gryc, V., Mazal, P., Vavrčík, H. 2003: Lexikon vybraných tropických dřev – multimediální výukové texty. 2003 URL: http://tropickadreva.zapto.org.

Mazal, P., Čermák, M. a kol. 2009: Mikrosvět 2010 – reprezentační kalendář LDF MZLU k 90. výročí založení MZLU. 

Simon, J., Bartůněk, J., Čermák, J., Kadavý, J., Mazal, P., Naděždina, N., Petráš, R., Podlena, R., Vacek, S. 2014: Hospodářská úprava lesa (vybrané části). Skripta. LDF Mendelu v Brně 2014. 240 s.

4. Kontakt

Biometrická laboratoř, ústav hospodářské úpravy lesů a aplikované geoinformatiky lesnické a dřevařské fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
Zemědělská 3
613 00 Brno

mail: ostrizek@mendelu.cz
telefon: +420 545 134  015