Zpracování obrazových dat

Přednášející:

Zoltán Szabó (gar.)

Cvičící:

Zoltán Szabó (gar.)

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské informatiky

Anotace:

Spojitá reprezentace obrazů, lineární 2D systémy, 2D spektra, Diskrétní reprezentace obrazů, 2D diskrétní operátory, separabilní a konvoluční operátory, Základní charakteristiky obrazu: jas, kontrast, rozlišení, počet úrovní šedi, šum, převodní charakteristiky (LUT), histogram. Operace s histogramem. Diskrétní Fourierova transformace, diskrétní kosínová a sínová transformace, Zvýrazňování obrazů, edice a geometrické operace, Potlačování šumu a rušivých artefaktů v obrazech, Morfologické operace, eroze, dilatace, Restaurace obrazů, pseudoinverzní filtrace, mediánová filtrace, Segmentace obrazu, detekce hran, hranic a oblastí. Geometrické transformace. Základní principy komprese obrazových dat a ukazatelé kvality. Jako nezbytná součást cvičení bude i práce v prostředí Matlabu.

Požadavky:

Podmínkou zápočtu je účast na všech cvičení (maximálně 3 omluvené absence) a úspěšné vyřešení samostatné úlohy na konci semestru.

Osnova přednášek:

1.Přehled dostupných prostředků pro snímání obrazu, popis různých uspořádání pro snímání obrazu, možnosti počítačů, rozdělení videokamer (rozhraní), principielní schéma systému pro snímání, digitalizaci a zpracování obrazových dat, přehled snímacích obrazových prvků, formáty, principy, vlastnosti, systémy využívající CCD a CMOS snímací prvky

2.Specializované systémy - EBCCD, EM, PMT, II, ICCD, MCP, popis principů, charakteristiky, aplikace v biomedicínském inženýrství (mikroskopie)

3.Digitalizace obrazu, počet kvantizačních hladin, princip tzv. „frame grabberu“ (digitalizačního zařízení obrazu), typy a vlastnosti, problém čtvercových pixelů. Demo na HW pro digitalizaci ve spolupráci s mikroskopem.

4.Základní uspořádání systému pro zpracování obrazových dat, obraz jako dvourozměrná matice dat, obraz jako 3D reliéf, geometrické a úrovňové rozlišení obrazu (rozměr matice a počet odstínů šedé), etapy zpracování obrazu, grafické obrazové formáty, typy operací a typy sousedství pixelů

5.Aritmetické a logické operace nad obrazem, převodní charakteristiky (LUT) - typy a implementace, histogram, souvislost výše uvedených operací s jasem a kontrastem obrazu, roztažení a vyrovnání histogramu

6.2D Fourierova transformace, 2D konvoluce, filtrace

7.Segmentace, geometrické transformace, základní principy komprese obrazových dat a ukazatelé kvality

Osnova cvičení:

1.Specifika zpracování obrazové informace v Matlabu - Image Processing Toolbox, možnosti spolupráce HW s Matlabem při zpracování obrazu, přehled funkcí, základní operace s obrazem, volně šiřitelný výukový program MIPS

2.Výpočet základních parametrů obrazu (střední jas, min. a max. jas, rozměr matice, počet úrovní šedé, typy šumu, odstup signálu od šumu SNR, PSNR, střední kvadratická odchylka dvou obrazů apod.), obrazové formáty v Matlabu, experiment na vnímání jasu a kontrastu

3.Aritmetické a logické operace nad obrazem, převodní charakteristiky (LUT) - typy a implementace

4.Histogram, roztažení a vyrovnání histogramu

5.2D Fourierova transformace, 2D konvoluce (různé typy masek), filtrace (průměrování, mediánová apod.)

6.Segmentace a geometrické transformace

7.Komprese obrazových dat a výpočet vybraných ukazatelů kvality obrazu

Cíle studia:

Cílem předmětu je podat základní principy procesu snímání obrazu a přehled moderních technických prostředků pro tento účel, včetně specifických charakteristik mikroskopických zobrazovacích systémů. Tento cíl zahrnuje i problematiku digitalizace a základních metod zpracování obrazových dat (algoritmy - implementace a realizace).

Studijní materiály:

[1]Hlaváč, V., Sedláček, M.: Zpracování signálů a obrazů. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2005.

[2]Sojka, E. Digitální zpracování a analýza obrazů. VŠB TU Ostrava, 2000.

Poznámka:

Předmět má předepsán rozsah 1+1, který bude realizován jako 7 dvouhodinových přednášek v prvních 7 týdnech semestru (první polovina) a 7 dvouhodinových cvičení ve druhých 7 týdnech semestru (druhá polovina semestru). Cvičení budou realizována v PC učebně a ve velké míře budou studenti pracovat v prostředí Matlab. Přednášky a cvičení budou doplněny demonstracemi technického vybavení pro snímání, digitalizaci a zpracování lékařských obrazových dat, popř. videoprogramy.

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út	místnost KL:B-16 Szabó Z. 12:00–13:50 LICHÝ TÝDEN (přednášková par. 1) Kladno FBMI Počítačová učebna OPVK místnost KL:B-16 Szabó Z. 12:00–13:50 SUDÝ TÝDEN (přednášková par. 1 paralelka 101) Kladno FBMI Počítačová učebna OPVK
St	místnost KL:B-16 Szabó Z. 12:00–13:50 LICHÝ TÝDEN (přednášková par. 1 paralelka 102) Kladno FBMI Počítačová učebna OPVK
Čt
Pá

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - prezenční (povinně volitelný předmět)