Course detail

Pokročilé techniky zpracování obrazu

FEKT-MPC-PZOAcad. year: 2021/2022

Předmět je zaměřen na teorii i praxi pokročilých metod zpracování a analýzy obrazu včetně videosekvencí. Hlavními probíranými oblastmi jsou model kamery, její kalibrace, DFT filtrace obrazu, konvoluce, rozpoznávání objektů, biometrických znaků (kůže, obličeje, papilárních linií), epipolární geometrie, analýza stereo páru obrazů, korespondenční problém, extrakce prostorové informace, dynamické programování, homografie, optický tok, sledování pohybu objektu ve scéně. Důraz je kladen na praktickou stránku zpracování obrazu, tedy algoritmizace a implementace obecně formulovaných úloh.

Language of instruction

čeština

Number of ECTS credits

6

Mode of study

Not applicable.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat základní pojmy digitálního zpracování obrazu,
- aplikovat principy algoritmizace zpracování obrazu pomocí knihovny OpenCV,
- popsat techniky jasových transformací,
- definovat geometrické transformace obrazu,
- využít homogenní souřadnice,
- interpretovat Diskrétní Fourierovu Transformaci obrazu a filtraci obrazu ve frekvenční oblasti,
- popsat pojmy konvoluce, filtrace a detekce hran v prostorové oblasti,
- popsat základy segmentace obrazu,
- interpretovat matematický model kamery,
- popsat skládání panoramatického pohledu,
- demonstrovat vlastnosti epipolární geometrie,
- popsat principy biometrické obrazové identifikace,
- popsat principy extrakce prostorové informace,
- popsat princip, problémy a metody stanovení optického toku.

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen:
popsat základní kroky digitalizace signálu,
interpretovat základní princip derivace jednorozměrné funkce,
ovládat základní operátory a funkce jazyka C++,
popsat základní operace maticového počtu,
popsat základní principy euklidovské geometrie,
praktikovat výpočty s komplexními čísly,
diskutovat základní pojmy z oblasti pravděpodobnosti a statistiky.
Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni ukončeného bakalářského studia.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Co-requisites

Not applicable.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratorní cvičení. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

- až 60 bodů za závěrečnou písemnou zkoušku
- až 40 bodů z testů v laboratorních cvičeních
Písemná závěrečná zkouška se koná na konci semestru. Jsou v ní jednoduché úkoly ve formě dotazu na matematické odvození, předpoklady algoritmů, základní rovnice a principy metod, často ve formě doplňovacího kvízu.
V laboratorních cvičeních se konají dva praktické testy (v 6. a 12. týdnu semestru) každý za max. 20 bodů. Testy obsahují úkoly časově a tematicky adekvátní obsahu realizovaných laboratorních cvičení. Pro připuštění k psané zkoušce není stanoven žádný limit bodového zisku z laboratorních testů.

Osnovy výuky

1. Základní pojmy digitálního zpracování obrazu, algoritmizace zpracování, knihovna OpenCV s C++ API.
2. Jasové transformace, ekvalizace histogramu.
3. Geometrické transformace obrazu, homogenní souřadnice, interpolační techniky.
4. Diskrétní Fourierova Transformace obrazu, filtrace obrazu ve frekvenční oblasti.
5. Zpracování obrazu v prostorové oblasti, konvoluční teorém, filtrace, detekce hran.
6. Základy segmentace, automatické nalezení prahu, Cannyho detektor hran, Viola-Jones objektový detektor.
7. Model kamery, paralelní promítání, perspektivní promítání, translace, rotace, kalibrace.
8. Homografie, skládání panoramatického pohledu: projektivní transformace, válcové panorama, kulové panorama, základy automatického hledání korespondencí.
9. Epipolární geometrie, stereopár obrazů, rektifikace.
10.Biometrická obrazová identifikace, PCA, rozpoznání podle obličeje.
11.Extrakce prostorové informace, korespondenční problém, disparitní prostor, dynamické programování.
12.Optický tok, sledování objektu, pohybu ve scéně, metody dle Horna-Schuncka, Lucase-Kanadeho, Farnebäcka.

Work placements

Not applicable.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům kvalitní aplikační znalosti pokročilých technik zpracování statických a pohyblivých obrazů 2D a 3D a umožnit jim zvládnutí teorie i praxe pokročilých technik zpracování obrazu.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Cvičení jsou povinná. Řádně omluvené zmeškané cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit.

Recommended optional programme components

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

ŘÍHA, K.: Pokročilé techniky zpracování obrazu, skripka, VUT v Brně, 2012. ISBN: 978-80-214-4894-0 (CS)
ŘÍHA, K.: Laboratorní cvičení kurzu Pokročilé techniky zpracování obrazu, VUT v Brně, 2014 (CS)

Recommended reading

HLAVÁČ V., ŠONKA M.: Počítačové vidění, Grada, Praha 1992, ISBN 80-85424-67-3. (CS)
GONZALEZ, R. C., WOODS, R. E.: Digital Image Processing, Prentice Hall 2002, ISBN: 0201180758. (CS)
PRATA, S.: Mistrovství v C++, Computer Press 2013, ISBN: 978-80-251-3828-1. (CS)

Elearning

Classification of course in study plans

  • Programme MPC-AUD magisterský navazující

    specialization AUDM-TECH , 2 year of study, letní semester, povinně volitelný
    specialization AUDM-ZVUK , 1 year of study, letní semester, povinně volitelný

  • Programme MPC-IBE magisterský navazující 2 year of study, letní semester, povinně volitelný
  • Programme MPC-MEL magisterský navazující 1 year of study, letní semester, povinně volitelný
  • Programme MPC-TIT magisterský navazující 1 year of study, letní semester, povinně volitelný

Type of course unit

 

Přednáška

26 hod., optionally

Teacher / Lecturer

Laboratorní cvičení

39 hod., optionally

Teacher / Lecturer

Elearning