Rozvrh B4M33DZO Odevzdávací systém pro studentské úlohy Diskusní fórum
Předmět srozumitelným způsobem představuje základní metody digitálního zpracování obrazu. Výklad je zaměřen zejména na postupy, které mají zajímavý teoretický základ, ale současně vynikají jednoduchostí implementace. Zdánlivě abstraktní pojmy z matematické analýzy, teorie pravděpodobnosti či optimalizace zde ožívají formou vizuálně poutavých aplikací. Předmět se zaměřuje jak na základní principy (vzorkování a rekonstrukce signálu, monadické operace, histogram, Fourierova transformace, konvoluce, lineární a nelineární filtrace), tak i na pokročilejší techniky editace, deformace, registrace a segmentace obrazu. V průběhu semestru je látka procvičena formou šesti implementačních úloh, díky kterým si posluchači osvojí teoretické znalosti z přednášek a využijí je k řešení praktických problémů.
Předpokládá se, že studenti předmětu znají matematickou analýzu, lineární algebru, pravděpodobnost a statistiku v rozsahu vyučovaném na ČVUT FEL. Očekává se také základní programovací dovednost, a to především v MATLABu.
Přednášející:
Čas a místo: Pondělí 16:15-17:45, posluchárna T2:C3-135
Rozsah: 2 hodiny týdně
Týden | Datum | Obsah | Výukové materiály |
---|---|---|---|
1. | 19.02.2024 | Monadické operace - obraz a jeho histogram, změna jasu a kontrastu, prahování, negativ, kvantizace, gama korekce, ekvalizace a mapování histogramu | slides / video: CZ1, CZ2, EN |
2. | 26.02.2024 | Fourierova transformace - základní princip Fourierovy transformace v 1D a 2D, bázové funkce, časová a frekvenční oblast, význam amplitudy a fáze, diskrétní Fourierova transformace, rychlá Fourierova transformace, vzorkovací teorém | slides / video: CZ1, CZ2, EN |
3. | 04.03.2024 | Konvoluce - základní princip konvoluce v 1D a 2D, zrychlení výpočtu s využitím separabilních jader, mip-mappingu, integrálního obrazu a Fourierovy transformace | slides / video: CZ1, CZ2, EN (1, 2) |
4. | 11.03.2024 | Lineární filtrace - aplikace 1D a 2D konvoluce: potlačení šumu, detekce hran, rozostření, ostření, Wienerova filtrace, anti-aliasing, hloubka ostrosti, rozmazání pohybem, rozptyl světla, lesklé odrazy, měkké stíny, hybridní obraz | slides / video: CZ1, CZ2, EN (1) |
5. | 18.03.2024 | Nelineární filtrace - bilaterální filtr a jeho vlastnosti, zrychlení výpočtu s využitím obdélníkových jader, po částech lineární aproximace a bilaterální mřížky, aplikace: potlačení šumu při zachování ostrých hran, digitální líčení, abstrakce, mapování tónů pro obrazy s vysokým dynamickým rozsahem, modifikace vzhledu, fúze detailů, simulace vysokého dynamického rozsahu, změna materiálu/textury, odstranění odlesků, potlačení šumu s využitím blesku, zaostření hloubkové mapy | slides / video: CZ1, CZ2, EN (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) |
6. | 25.03.2024 | Editace obrazu - lineární a multi-pásmové sešívání obrazu, Laplaceova pyramida, editace v gradientní oblasti a její aplikace: sešívání, klonování, vyhlazování, fúze, zvýraznění kontextu, konverze barevného obrázku do odstínů šedi, difuzní křivky | slides / video: CZ1, CZ2, EN (1, 2, 3) |
7. | 01.04.2024 | Velikonoční pondělí | |
8. | 08.04.2024 | Deformace obrazu - posuv, rotace, změna měřítka, zkosení, afinní a projektivní transformace, zpětné mapování, bilineární převzorkování, pohybující se nejmenší čtverce, zachování tuhosti a podobnosti, provázaná tuhá a podobná tělesa | slides / video: CZ1, CZ2, EN (1) |
9. | 15.04.2024 | Registrace obrazu 1 - metriky pro měření podobnosti obrazů, odhad posuvu, block-matching a jeho výpočetně méně náročné varianty: předčasné ukončení, hierarchický sestup, strategie vítěz-bere-první, fázová korelace, gradientní sestup, syntéza textur, vyplňování děr | slides / video: CZ1, CZ2, EN (1, 2, 3) |
10. | 22.04.2024 | Registrace obrazu 2 - odhad rotace a změny měřítka, log-polární a Fourier-Mellin transformace, zobecněný gradientní sestup (afinní a projektivní transformace), registrace pomocí provázaných tuhých a podobných těles | slides / video: CZ1, CZ2, EN (1, 2, 3, 4) |
11. | 29.04.2024 | Registrace obrazu 3 - významné body v obraze, Harrisův detektor, SIFT klíče a jejich korespondence, určení transformace pomocí SVD a RANSAC, eliminace výstředních bodů, aplikace (sešívání panoramatických záběrů, vyhledávání objektů v obraze, rekonstrukce pozadí, rozšířená realita, 3D rekonstrukce). | slides / video: CZ, EN (1, 2, 3) |
12. | 06.05.2024 | Segmentace obrazu 1 - metody interaktivní segmentace obrazu, formulace problému a jeho řešení pomocí maximalizace toku v síti, soustavy lineárních rovnic a výpočtu nejkratší cesty v grafu | slides / video: CZ1, CZ2, EN (1, 2, 3) |
13. | 13.05.2024 | Segmentace obrazu 2 - základní vlastnosti algoritmů interaktivní segmentace obrazu, modifikace a rozšíření optimalizačních kritérií: barevný model, nepřesná specifikace pozadí a popředí, více segmentů, kolorizace, aplikace: odhad alfa-kanálu, přebarvení, interaktivní mapování tónů, vybarvování ručních kreseb | slides / video: CZ1, CZ2, EN (1, 2, 3) |
14. | 20.05.2024 | Rezerva | video: CZ |
Cvičící:
Čas a místo: Úterý 14:30-16:00 a 16:15-17:45, učebna KN:E-230
Rozsah: 2 hodiny týdně
Týden | Datum | Obsah | Cvičící |
---|---|---|---|
1. | 20.02.2024 | Úvod do MATLABu | Vojtěch Pánek, Jan Čech, Radoslav Škoviera, Daniel Sýkora, Ondřej Drbohlav |
2. | 27.02.2024 | Monadické operace 1 - jas, kontrast, gama korekce, histogram, ekvalizace a mapování histogramu | Radoslav Škoviera |
3. | 05.03.2024 | Monadické operace 2 - odevzdání 1. úlohy (10 bodů) | Radoslav Škoviera |
4. | 12.03.2024 | Fourierova transformace 1 - 2D FFT, zobrazení spektra, obrazy základních funkcí, spektrum posunutých a rotovaných obrazů, vzorkovací teorém, aliasing | Jan Čech |
5. | 19.03.2024 | Fourierova transformace 2 - odevzdání 2. úlohy (10 bodů) | Jan Čech |
6. | 26.03.2024 | Lineární a nelineární filtrace 1 - konvoluce, využití Fourierovy transformace, separabilní jádro, rozmazání, detekce hran, dekonvoluce, bilaterální filtr | Ondřej Drbohlav |
7. | 02.04.2024 | Lineární a nelineární filtrace 2 - odevzdání 3. úlohy (10 bodů) | Ondřej Drbohlav |
8. | 09.04.2024 | Editace obrazu 1 - editace v gradientní oblasti řešením Poissonovy rovnice soustavou lineárních rovnic a Fourierovou transformací, klonování obrazu, mixování gradientů | Daniel Sýkora |
9. | 16.04.2024 | Editace obrazu 2 - odevzdání 4. úlohy (10 bodů) | Daniel Sýkora |
10. | 23.04.2024 | Registrace obrazu 1 - geometrické transormace a teoretická příprava na odhad posuvu pomocí fázové korelace. | Vojtěch Pánek |
11. | 30.04.2024 | Registrace obrazu 2 - odhad translace a posunutí pomocí fázové korelace a polární transformace ve frekvenční oblasti. (10 bodů) | Vojtěch Pánek |
12. | 07.05.2024 | Segmentace obrazu 1 - vybarvování ručních kreseb pomocí maximalizace toku v síti | Daniel Sýkora |
13. | 14.05.2024 | Rektorský den | |
14. | 21.05.2024 | Segmentace obrazu 2 - odevzdání 6. úlohy (10 bodů) | Daniel Sýkora |
Celkově je možné na cvičeních získat 60 bodů. Pro získání zápočtu je nutné nasbírat nejméně 30 bodů.
Zkouška má dvě části, písemnou a ústní. V písemné části si student v průběhu 20 minut zpracuje přípravu na dvě náhodně vybrané otázky pokrývající probíranou látku:
Následuje ústní zkouška, na které zkoušející společně se studentem projde písemnou přípravu a pokládá doplňující dotazy. Jejich cílem je zjistit, do jaké míry student látce rozumí. Není rozhodující encyklopedická znalost, ale hloubka pochopení probíraných témat a schopnost jejich implementace v praxi. Za každou otázku lze získat maximálně 20 bodů. Celkově je tedy možné za zkoušku získat 40 bodů. Pro absolvování zkoušky je potřeba dosáhnout v součtu nejméně 20 bodů.
Výsledná známka je určena součtem bodů získaných ze cvičení (maximálně 60) a ze zkoušky (maximálně 40):
Známka | Bodové rozmezí | Slovní hodnocení |
---|---|---|
A | 90 a více | výborně |
B | 80 až 89 | velmi dobře |
C | 70 až 79 | dobře |
D | 60 až 69 | uspokojivě |
E | 50 až 59 | dostatečně |
F | méně než 50 | nedostatečně |