Transcript Prelucrarea digitala a imaginilor

Titular curs:
Conf. dr. ing. Mihaela GORDAN
Catedra de Comunicatii
e-mail: [email protected]
Tel.: 0264-401309
Adresa birou: Lab. Multimedia
(CTMED), Str. C. Daicoviciu Nr. 15
Prelucrarea digitala a imaginilor
Note de curs – sem. I, 2009
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Curs 1
• Introducere
• Descrierea cursului
• Informatii privind examenul/notarea
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Introducere (1)
Prelucrarea digitala a imaginilor:
• lucreaza cu imagini digitale = reprezentari digitale ale
scenelor vizuale
• Observatie: perceptia vizuala poate fi statica (continutul scenei nu
se modifica vizual in timp) sau dinamica (continutul scenei se
modifica in timp); in cel de-al doilea caz, avem secvente video;
• In mod tipic, prin scena = o imagine statica
• se refera la:
• “implementarea” in forma digitala (algoritmi digitali) a diferitelor
procese vizuale umane => analiza si interpretarea imaginilor,
recunoasterea formelor
• “imbunatatirea” aspectului imaginii pt. o mai buna vizualizare =>
imbunatatirea imaginilor, filtrarea zgomotului;  PRELUCRAREA
PROPRIUZISA A IMAGINILOR DIGITALE
• stocarea si transmisia eficienta a imaginilor => compresia imaginilor
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Introducere (2)
Aplicatii ale prelucrarilor digitale de imagini?
… practic, in toate domeniile!
• Industrie: inspectie/sortare; manufactura (robot vision)
• Mediu: supravegherea mediului (baraje, paduri, incendii, galerii de
mine) cu camere de supraveghere, roboti autonomi
• Medicina: imagistica medicala (ultrasonografie, MRI, CT, vizibil)
• Cultura: biblioteci digitale; patrimoniu cultural (stocare, restaurare,
analiza – indexare)
• Televiziune: broadcasting, editare video, stocare
• Educatie si turism: interfete multi-modale inteligente om-calculator,
cu componente de recunoastere a emotiilor
• Securitate/autentificare (recunoastere iris, verificare semnatura)
… etc…
Prelucrarea digitala a imaginilor
Introducere (3)
• Inspectie industriala
(sisteme de viziune industriala):
Curs 1 – Introductiv
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Introducere (4)
Inspectia surselor de apa:
• Monitorizarea si supravegherea mediului:
Monitorizarea incendiilor forestiere
Supravegherea barajelor
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Introducere (5)
• Aplicatii de analiza a imaginilor medicale:
Segmentare imagini microscopice
color; numararea celulelor
Analiza imaginilor ecografice; extragere
masuratori cantitative
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Descrierea cursului (1)
… Evident, prelucrarea digitala a imaginilor este un domeniu
foarte vast…, deci…
…Ce anume vom studia intr-un semestru…?
• Doar notiunile de baza care va sunt necesare pt. a dezvolta si
implementa algoritmi de prelucrare si analiza a imaginilor,
utilizabili in toate categoriile de aplicatii prezentate anterior.
Simplificari:
- tratam doar imagini pe nivele de gri;
- discutam doar metode de baza de prelucrare,
- fara a intra in algoritmi mai avansati care presupun
utilizarea cascadata/combinata a metodelor de baza
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Descrierea cursului (2)
•
I.
Capitolele cursului:
Reprezentarea matematica a imaginilor digitale pe nivele de gri.
Notiuni matematice de baza necesare algoritmilor de prelucrare
digitala a imaginilor.
II. Digitizarea imaginilor pe nivele de gri:
II. 1. Esantionarea imaginilor
II. 2. Cuantizarea imaginilor
III. Transformari de imagini: reprezentarea imaginii digitale in
domeniul frecventa; aplicatii: filtrarea zgomotului, compresie,
recunoastere de obiecte
III. 1. Proprietati fundamentale ale transformarilor de imagini
III. 2. Transformari sinusoidale
III. 3. Transformari rectangulare
III. 4. Transformari bazate pe vectori proprii
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Descrierea cursului (3)
IV. Imbunatatirea imaginilor:
IV. 1. Operatiuni punctuale
IV. 2. Histograma nivelelor de gri; imbunatatirea imaginilor
prin modificarea histogramei
IV. 3. Operatiuni spatiale
IV. 4. Operatiuni in domeniul transformat
IV. 5. Imbunatatirea imaginilor color; pseudo-colorarea
V. Analiza si interpretarea imaginilor:
V.1. Regiuni de interes; trasaturi; extragerea trasaturilor
V. 2. Detectia muchiilor, extragerea si reprezentarea conturului
V. 3. Detectia regiunilor, extragerea si reprezentarea regiunilor
V. 4. Analiza si reprezentarea structurala a obiectelor formate
dintr-o singura regiune: transformari ale axei mediane;
morfologie binara
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Descrierea cursului (4)
V. 5. Descriptori ai formei obiectelor
V. 6. Reprezentarea texturilor; descriptori ai texturii
V. 7. Segmentarea imaginilor in regiuni componente
VI. Codarea si compresia imaginilor:
VI. 1. Introducere
VI. 2. Codarea la nivel de pixel
VI. 3. Codarea predictiva a scenelor statice
VI. 4. Codarea prin transformari a scenelor statice
VI. 5. Codarea secventelor video (codarea inter-cadre)
… toate ilustrate prin exemple practice – la curs si laborator!
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Modul de examinare si notare
•
Componentele notei:
1) Examen scris – parte de grila: => max. 3,5 puncte
- 6 intrebari din teorie
- 6 intrebari tip problema/exercitiu
2) Examen scris – parte clasica: => max. 6,5 puncte
- 5 intrebari scurte de teorie (max. ½ pagina/raspuns)
- 5 probleme/exercitii
=> Nota pentru examenul scris: E=1…10
3) Evaluarea activitatii de laborator: => nota L=1…10
4) Participarea la curs: => nota C=1…10
5) Evaluare proiect: => nota P=1…10
____________________________________________________________________
=> Nota finala = 0.75(0.7E+0.2L+0.1C)+0.25P
!!! Pentru promovarea examenului: E≥ 5, L≥ 5 !!!
Prelucrarea digitala a imaginilor
Bibliografie
A) Curs:
A.Vlaicu – Prelucrarea imaginilor
digitale. Editura Microinformatica, ClujN., 1997
Notite de curs in format electronic
B) Laborator:
B.Orza, s.a. – Viziunea computerizata in
exemple si aplicatii practice. Editura UT
Press, Cluj-N., 2007
http://193.226.17.10/sites/pni
Curs 1 – Introductiv
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Reprezentarea matematica a imaginilor
digitale pe nivele de gri (1)
Def.: Imagine pe nivele de gri = reprezentare vizuala a unei scene
bidimensionale de dimensiune finita, in care scena este
reprezentata, in fiecare pozitie spatiala (x,y), prin luminanta
(=luminozitatea, stralucirea) sa in acea pozitie spatiala:
- luminozitatea minima (0) = negru;
- luminozitatea maxima (LMax)= alb.
=> matematic: fie dimensiunile fizice ale scenei achizitionate notate
prin Hf – inaltimea si Wf – latimea, ex. Hf=25cm; Wf=4cm; originea
scenei = coltul sau din stanga-sus => imaginea continua pe nivele de
gri este descrisa de functia de variatie spatiala a luminantei:
f:[0;Wf)×[0;Hf)→[0;LMax],
f(x,y)=stralucirea scenei in punctul de coordonate (x,y)
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Reprezentarea matematica a imaginilor
digitale pe nivele de gri (2)
(0,0)
(0,0)
δx
x
δy
Hf
Obs.:
y
Wf
Scena continua, pe nivele de gri
Digitizarea scenei: discretizarea
pozitiilor spatiale
Informatia de luminanta este cea mai importanta din scena; ea
este perceputa prin fotoreceptori diferiti de cei de culoare in
sistemul vizual uman (bastonasele percep nivelele de iluminare;
conurile percep culoarea)
Prelucrarea digitala a imaginilor
Curs 1 – Introductiv
Reprezentarea matematica a imaginilor
digitale pe nivele de gri
Def.: Imagine pe nivele de gri = reprezentare vizuala a unei scene
bidimensionale de dimensiune finita, in care scena este
reprezentata, in fiecare pozitie spatiala (x,y), prin luminanta
(=luminozitatea, stralucirea) sa in acea pozitie spatiala:
- luminozitatea minima (0) = negru;
- luminozitatea maxima (LMax)= alb.
=> matematic: fie dimensiunile fizice ale scenei achizitionate notate
prin Hf – inaltimea si Wf – latimea, ex. Hf=25cm; Wf=4cm; originea
scenei = coltul sau din stanga-sus => imaginea continua pe nivele de
gri este descrisa de functia de variatie spatiala a luminantei:
f:[0;Wf)×[0;Hf)→[0;LMax],
f(x,y)=stralucirea scenei in punctul de coordonate (x,y)
Obs.: