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

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh

Kód	Zakončení	Kredity	Rozsah	Jazyk výuky
F7AMBMZOS	Z	3	1P+1C	anglicky

Garant předmětu:

Tomáš Dřížďal

Přednášející:

Tomáš Dřížďal, Jiří Hozman, Marek Novák

Cvičící:

Jiří Hozman

Předmět zajišťuje:

katedra biomedicínské techniky

Anotace:

Předmět se zabývá následujícími tématy: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, vybrané záznamové standardy pro záznam obrazu, specifika pro aplikace v klinické praxi.

Požadavky:

Požadavky na udělení zápočtu:

Účast na cvičení je povinná (omluvy pouze z vážných doložených důvodů). Student musí být na dané cvičení připraven podle podkladů pro dané úlohy a podle přednášek (viz níže test). Za semestr je možné získat 100 bodů. 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.

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. Zápočet je udělen při počtu bodů rovném či vyšším, než 50 bodů.

Osnova přednášek:

1. Digitalizace obrazu a videosignálu

2. Formáty obrazových dat

3. HW a SW pro digitalizaci a zpracování obrazu

4. Komprese obrazu, metody

5. Komprese obrazu, standardy

6. Záznam obrazového signálu, část 1

7. Záznam 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. Analogový záznam obrazu s rotačními hlavami a digitální záznam - měření rozlišení pomocí měřicích obrazových testů (Siemensova růžice), porovnání různých systémů (VHS, Super VHS, DV, záznam ve formátu 4K UHD).

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

5. Experiment s kompresí obrazu, realizace základního postupu u formátu JPEG v Matlabu. Experiment s kompresí obrazu, vyhodnocování kvality obrazu (posuzování vlivu jednotlivých etap).

6. Princip CD/DVD (měřicí sestava).

7. Ukázka činnosti MPEG2 kodeku + ukázka SW pro analýzu transportního toku, ilustrace rozdílů mezi standardy H.264/MPEG-4 Part 10 AVC a H.265/MPEG-H Part 2 HEVC, zápočet.

Cíle studia:

Studijní materiály:

Povinná literatura (vše je dostupné ve fakultní knihovně, viz též http://knihovna.cvut.cz):

[1] Teaching text – Image Acquisition and Processing in Biomedical Microscopy [online]. Jiri Hozman, c2002-2019. Last revision 17. 10. 2012 [cit. 2019-04-30].

URL: http://webzam.fbmi.cvut.cz/hozman/

[2] ŠONKA, Milan, Václav HLAVÁČ a Roger BOYLE. Image processing, analysis, and machine vision. Fourth Edition. Australia: Cengage Learning, 2015. ISBN 978-1-133-59369-0.

[3] SHI, Yun Q. a Huifang SUN. Image and video compression for multimedia engineering: fundamentals, algorithms and standards. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press, ©2008. xxxii, 541 s. ISBN 978-0-8493-7364-0.

Doporučená literatura (vše je dostupné ve fakultní knihovně, viz též http://knihovna.cvut.cz):

[4] REED, Todd R., ed. Digital image sequence processing, compression, and analysis. Boca Raton: CRC, 2004. 272 s. ISBN 0-8493-1526-3.

<http://onlinelibrary.wiley.com/book/10.1002/9780470886922>. ISBN 978-0-470-88692-2.

Studijní pomůcky:

[6] Výukový software umožňující zpracování obrazových dat (SW MIPS - https://www.instaluj.cz/mips - na vytváření se podílel i garant předmětu)

[7] Připravené zdrojové kódy pro vybrané kompresní standardy pro doplnění studenty během cvičení (autorem je cvičící)

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	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-534 Hozman J. Dřížďal T. 08:00–09:50 SUDÝ TÝDEN (přednášková par. 1) Kladno FBMI Lab. soft. inž. a IT bezpečno.
St
Čt	místnost KL:A-104 Hozman J. 12:00–13:50 SUDÝ TÝDEN (přednášková par. 1 paralelka 1) Kladno FBMI Lab. obraz. senzorů, ...
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

Prospectus - magisterský (!)
Navazující magisterský studijní program BME v aj (povinně volitelný předmět)