Ψηφιακή επεξεργασία εικόνας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων
Τμήμα Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής
Έτος: 2013
Διδάσκων: Χριστόφορος Νίκου
Περιγραφή Μαθήματος
Εισαγωγή στις ψηφιακές εικόνες, πεδία εφαρμογής της επεξεργασίας εικόνας. Στοιχεία οπτικής αντίληψης, λήψη εικόνας, δειγματοληψία και κβαντισμός. Μετασχηματισμοί έντασης, επεξεργασία ιστογράμματος, χωρικό φιλτράρισμα, φίλτρα εξομάλυνσης και όξυνσης, μετασχηματισμοί έντασης με τεχνικές ασαφών συνόλων. Φιλτράρισμα στο πεδίο της συχνότητας, 2Δ δειγματοληψία και 2Δ μετασχηματισμός Fourier, 2Δ συνέλιξη, αναδίπλωση συχνοτήτων, 1Δ και 2Δ διδκριτός μετασχηματισμός Fourier (DFT), συνέλιξη και κυκλοτικοί πίνακες. Αποκατάσταση εικόνας, μοντέλα θορύβου, φίλτρο αντίστροφου και ψευδοαντίστροφου πίνακα υποβάθμισης, φίλτρο Wiener, φίλτρο εξομαλυμένων ελαχίστων τετραγώνων. Τομογραφική ανακατασκευή εικόνας, ο μετασχηματισμός Radon, το θεώρημα Fourier-τομής (κεντρικής τομής), ανακατασκευή από φιλτραρισμένες οπισθοπροβολές. Επεξεργασία έγχρωμης εικόνας, χρωματικά μοντέλα RGB, HIS, CMY, CMYK, εξομάλυνση και όξυνση έγχρωμης εικόνας, ανίχνευση έγχρωμων ακμών, ο θόρυβος στις έγχρωμες εικόνες, νόμοι του Grassman, διάγραμμα χρωματικότητας, αντίληψη και αναπαραγωγή χρώματος. Μορφολογική επεξεργασία εικόνας, συστολή και διαστολή, άνοιγμα και κλείσιμο, ο μετασχηματισμός hit-or-miss, βασικοί μορφολογικοί αλγόριθμοι, μορφολογική ανακατασκευή εικόνας, μορφολογία εικόνων επιπέδων του γκρι. Το μάθημα έχει στόχο την εισαγωγή των φοιτητών στις ψηφιακές εικόνες και στις εφαρμογές τους. Αρχικά παρουσιάζεται η επέκταση γνωστών 1Δ εννοιών σε 2Δ (δειγματοληψία, συνέλιξη, μετασχηματισμός Fourier, DFT και κυκλική συνέλιξη) καθώς και η συνέλιξη ως φιλτράρισμα στο πεδίο του χώρου και της συχνότητας. Ο φοιτητής διδάσκεται την απαλοιφή του θορύβου από τις εικόνες καθώς και την έννοια του μετασχηματισμού Radon και της τομογραφικής ανακατασκευής εικόνας από φιλτραρισμένες οπισθοπροβολές. Σημαντικό βάρος δίνεται στους κυκλοτικούς πίνακες και στη χρήση τους στον υπολογισμό της συνέλιξης και στον υπολογισμό στο πεδίο της συχνότητας προηγμένων φίλτρων (φίλτρο κανονικοποιημένων ελαχίστων τετραγώνων, φίλτρο Wiener). Ο φοιτητής εισάγεται επίσης στους χώρους αναπαράστασης χρώματος και στην έννοια της αναπαραγωγής χρώματος από βασικές χρωματικές συνιστώσες. Τέλος, γίνεται μία περιγραφή του μετασχηματισμού κυματιδίων σε 1Δ και 2Δ. Δίνεται ιδιαίτερη βάση στον προγραμματισμό από τους φοιτητές αλγορίθμων που παρουσιάζονται στη θεωρία.
Video-Διαλέξεις
Διάλεξη 01: Εισαγωγή στις ψηφιακές εικόνες (2013-02-13)
Τι είναι η ψηφιακή εικόνα, τι είναι ψηφιακή επεξεργασία εικόνας, ιστορική αναδρομή σχετικά με την ψηφιακή επεξεργασία εικόνας, βιβλιογραφία σχετικά με ψηφιακή επεξεργασία εικόνας, βασικά στάδια κατά την ψηφιακή επεξεργασία εικόνας.
Διάλεξη 02: Μετασχηματισμοί έντασης (2013-02-20)
Ανθρώπινη οπτική αντίληψη, φως και ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, αναπαράσταση εικόνας, λήψη εικόνας, δειγματοληψία, κβαντισμός, ανάλυση εικόνας.
Διάλεξη 03: Φιλτράρισμα στο πεδίο του χώρου (2013-02-27)
Τι είναι βελτίωση/ενίσχυση εικόνας, τρόποι ενίσχυσης εικόνας, σημειακή επεξεργασία εικόνας, ιστογράμματα, χωρικό φιλτράρισμα.
Διάλεξη 04: 2Δ διακριτός μετασχηματισμός Fourier (2013-03-06)
Μετασχηματισμός Fourier 1Δ και 2Δ, διακριτός μετασχηματισμός Fourier (DFT).
Διάλεξη 05: Φιλτράρισμα στο πεδίο της συχνότητας (2013-03-13)
Χαμηλοπερατά, υψιπερατά, ζωνοδιαβατά και ζωνοφρακικά φίλτρα και η εφαρμογή τους μέσω του DFT. Γραμμική συνέλιξη με πίνακες Toeplitz, κυκλική συνέλιξη με κυκλοτικούς πίνακες, διαγωνιοποίηση κυκλοτικών πινάκων μέσω του DFT.
Διάλεξη 06: Αποκατάσταση εικόνας (2013-03-20)
Αποθορυβοποίηση, μοντέλα θορύβου, βασικά, απαλοιφή περιοδικού θορύβου. Φίλτρο Wiener και φίλτρο κανονικοποιημένων ελαχίστων τετραγώνων.
Διάλεξη 07: Τομογραφική ανακατασκευή εικόνας (2013-03-27)
Μετασχηματισμός Radon, θεώρημα κεντρικής τομής.
Διάλεξη 08: Επεξεργασία έγχρωμης εικόνας (2013-04-03)
Χρωματικοί χώροι, χρωματική κλίση, φιλτράρισμα έγχρωμων εικόνων.
Διάλεξη 09: Μορφολογική επεξεργασία εικόνας (2013-04-10)
Βασικοί δυαδικοί μορφολογικοί αλγόριθμοι, μορφολογία επιπέδων του γκρι.
Διάλεξη 10: Μορφολογική επεξεργασία εικόνας (συνέχεια) - Ανίχνευση ακμών (2013-04-24)
Διάλεξη 11: Τμηματοποίηση εικόνας (2013-05-15)
Ανίχνευση σημείων γραμμών και ακμών, κατωφλίωση, μέθοδοι διαχωρισμού και συνένωσης, μορφολογική κατάτμηση με τη μέθοδο απορροής.