Metody a prostředky pro zpracování, kompresi a záznam obrazového signálu a obrazu

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

Obecný systém pro zpracování obrazu. Základy snímání obrazu pomocí obrazových snímačů. Vzorkování, kvantizace a reprezentace číslicového obrazu. Aliasing. Přenosové vlastnosti zobrazovací soustavy. Snímání barevného obrazu. Přehled formátů obrazu. Digitalizační rastry. Videosignál. A/D převodníky obrazového signálu, frame-grabber. HW a SW prostředky pro zpracování obrazu. Kompresní metody. Kompresní standardy. Metody záznamu signálu. Digitální záznam signálu. Komprese zvukového signálu. Vybrané záznamové standardy pro záznam obrazu a zvuku.

Požadavky:

Kritéria pro získání zápočtu:

K1. Účast na cvičení je povinná (omluvy pouze z vážných doložených důvodů).

K2. Student musí být na dané cvičení připraven podle podkladů pro dané úlohy a podle přednášek (viz níže test).

K3. Za semestr je možné získat 100 bodů.

K4. Body je možné získat za úspěšně absolvovaný test na začátku cvičení (celkem 4 testy) a účast. Tj. 96 bodů za 4 testy a 4 body za účast. Omluva ze cvičení je možná pouze s omluvou z vážných zdravotních důvodů a testy se nahrazují). Zápočet je udělen při počtu bodů rovném či vyšším, než 50 bodů.

K5. V každém testu jsou vždy 4 otevřené otázky, každá za 6 bodů (max. 24 bodů, min. 12 bodů za všechny testy v součtu). Maximální a minimální počet bodů dosažený studentem je dán součtem ze všech testů v semestru. Není požadováno dosažení daného minimálního počtu bodů v každém jednom testu. Otázky jsou z obsahu předchozí a související přednášky a cvičení.

Osnova přednášek:

1. Digitalizace obrazu, úvod, část 1

2. Digitalizace obrazu, pokračování, část 2

3. HW a SW pro zpracování obrazu

4. Komprese obrazu, metody

5. Komprese obrazu, standardy

6. Záznam zvukového a obrazového signálu, část 1

7. Záznam zvukového a obrazového signálu, část 2

Osnova cvičení:

1. A/D převodník, frame grabber. Využití Matlabu jako SW prostředku pro komunikaci se zařízením poskytujícím obrazový signál. Vzorkování a kvantizace obrazu. Návrh testovacího obrazce, vznik aliasingu a jeho projevy.

2. Snímání barevného obrazu, interpolace z Bayerovy masky. Načtení obrazového formátu a identifikace údajů v hlavičce souboru.

3. VHS - záznam obrazu s rotačními hlavami - měření rozlišení pomocí měřicích obrazových testů (Siemensova růžice).

4. Experiment s kompresí obrazu, realizace základního postupu u formátu JPEG v Matlabu. Experiment s kompresí obrazu, vyhodnocování kvality obrazu. Experiment s kompresí obrazu, využití integrálních transformací (spektra), část 1

5. Experiment s kompresí obrazu, realizace základního postupu u formátu JPEG v Matlabu. Experiment s kompresí obrazu, vyhodnocování kvality obrazu. Experiment s kompresí obrazu, využití integrálních transformací (spektra), část 2

6. Experiment s kompresí obrazu, realizace základního postupu u formátu JPEG v Matlabu. Experiment s kompresí obrazu, vyhodnocování kvality obrazu. Experiment s kompresí obrazu, využití integrálních transformací (spektra), část 3

7. Princip CD/DVD (měřicí sestava), ukázka činnosti MPEG2 kodeku + ukázka SW pro analýzu transportního toku, zápočet

Cíle studia:

Cílem předmětu je, aby studenti získali základní vědomosti o principech digitalizace obrazového signálu, přehled o HW a SW prostředcích pro zpracování obrazu, o metodách komprese obrazového signálu a o vybraných metodách záznamu obrazového a zvukového signálu. Po absolvování předmětu budou studenti schopni posoudit vhodnost použití daného prostředku pro daný účel a dále budou schopni navrhnou sestavu systému pro HW a SW zpracování obrazu pro daný typ aplikace zejména v oblasti biomedicínského inženýrství, ale i biologie a medicíny.

Studijní materiály:

Povinné (vše je dostupné na www stránce, resp. v lokální knihovně ˇUK ČVUT v Kladně v mnoha výtiscích):

[1] Učební text Materiály ke kurzu Získání a zpracování obrazu v mikroskopii [online]. Jiří Hozman, c2002-2017. Poslední změna 18. 10. 2013 [cit. 2017-09-29]. URL: http://webzam.fbmi.cvut.cz/hozman/

[2] Vít, V. Televizní technika. Přenosové barevné soustavy. BEN - technická literatura: Praha, 2002.

[3] Kuba, P., Vít, V. Televizní technika. Studiové zpracování televizního signálu. BEN - technická literatura: Praha, 2005.

[4] Legíň, M.: Televizní technika. Digitální vysílání DVB-T. BEN - technická literatura: Praha, 2006.

Doporučené:

[5] Hlaváč, V., Sedláček, M.: Zpracování signálů a obrazů. Dotisk 2. vydání. Vydavatelství ČVUT, Praha 2007

[6] Vlček, K. Komprese a kódová zabezpečení v multimediálních komunikacích. BEN - technická literatura: Praha, 2004.

Poznámka:

https://predmety.fbmi.cvut.cz/cs/17pmbmpz

Další informace:

https://predmety.fbmi.cvut.cz/cs/17pmbmpz

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Navazující magisterský studijní obor Biomedicínský inženýr - prezenční (povinně volitelný předmět)