Enginyeria Tè;cnica en Informàtica de Sistemes (3372)

Processament del Senyal III(12477) 

Descripció

En aquesta assignatura es presenten els diferents estàndards de compressió de vídeo digital, abastant des de l'estàndard de vídeo-conferència H.261 i el MPEG-1 fins arribar al MPEG-4. La principal motivació es mostrar a l'alumne les tècniques d'anàlisi de imatge i vídeo emprades en aquests estàndards per assolir el seu objectiu, la compressió de vídeo. És per això que la primera part de l'assignatura consisteix en una descripció de diferents tècniques d'anàlisi d'imatge i vídeo. A l'últim tema d'aquesta assignatura es presenta l'estàndard MPEG-7, orientat a la descripció de documents multimèdia. En el curs 2003/2004 es preveu introduir algun tema de codificació d'àudio (MP3).

Objectius

Introduir a l'alumne en els estàndards de compressió de vídeo. L'alumne acabarà coneixent els principis matemàtics i algorísmic que hi ha al darrera d'aquests, així com les seves limitacions.

Temari

Tema 1. Introducció als sistemes de vídeo

1.1. Sistema visual humà: resposta temporal
1.2. Breu descripció dels sistemes de vídeo analògics
1.3. Vídeo digital

Tema 2. Anàlisi d'imatges i seqüències de vídeo

2.1. Filtrat lineal de imatges
2.2. Estimació de moviment
2.3. Aplicacions de l’estimació de moviment

Tema 3. Sistemes de compressió

3.1. Esquema general de blocs d'un sistema de compressió
3.2. Escalabilitat
3.3. Mesures de compressió
3.4. Introducció als estàndards

Tema 4. Estàndard JPEG i altres formats d’imatge fixa

4.1. Motivació
4.2. Transformada discreta cosinus
4.3. Principis de la compressió blocs
4.4. Estàndard JPEG
4.5. Altres formats d’imatge.

Tema 5. Sistemes de codificació híbrids

5.1. Principis
5.2. Estàndard H.261
5.3. Estàndard MPEG-1, 2
5.4. Estàndard H.263
5.5. Estàndard H.264

Tema 6. Sistemes de codificació basat en el contingut

6.1. Principis
6.2. Estàndard MPEG-4

Tema 7. Representació del contingut: estàndard MPEG-7

7.1. Motivació i principis
7.2. Estàndard H.261
7.3. Estàndard MPEG-1 i 2
7.4. Estàndards H.263, MPEG-4 SP i ASP (DivX), H.264 (MPEG-4 AVC)

Organització

Les sessions teòriques pretenen donar a conèixer als alumnes cadascun dels estàndards així establir els conceptes matemàtics més importants. Les pràctiques estan pensades per complementar les pràctiques, i acostumen a tractar algun tema donat en classe de teoria. D'aquesta forma.

Pràctiques

Les sessions de pràctiques previstes es faran amb ordinador. Totes les pràctiques excepte la 5 i 6 es faran amb MATLAB. Les pràctiques 5 i 6 es faran amb un programari especialitzat per a la tasca prevista. 0. Introducció: Revisió del tipus d'imatges MATLAB. Visualització d'imatges diferència. Imatges RGB i YUV. 1. Filtres lineals: Conceptes bàsics en el filtrat lineal. Estudi de diverses màscares de convolució. 2. Descomposició multiresolució: Eina de decomposició d'imatge útil per anàlisi i codificació d'imatge. 3. Estimació de moviment: Estudi de l'estimació de moviment per blocs. 4. DCT: Estudi de les propietats de la transformada DCT amb aplicació al JPEG. 5. Sistema JPEG: Compressió d’imatges JPEG amb diferents factors de compressió. Efecte sobre zones homogènies i texturades. 6. MPEG-1: Proves de codificació de seqüències amb diferents bitrates, estructures de GOP. Estudi del factor de compressió associat a les imatges I, P, B. 7. Watermarking: Implementació d'un sistema de watermarking senzill. 8. Segmentació: Estudi i anàlisi d'alguna tècnica de segmentació. Region growing. 9. Bases de dades: exemple de cerca d'imatges basat en el contingut.

Mètode d'avaluació

El mètode d'avaluació d'aquesta assignatura consistirà en un examen (30%), el lliurament de les pràctiques realitzades setmanalment (30%) i un treball (40%). La nota de pràctiques estarà ponderada per el nombre de pràctiques a les quals s'hagi assistit presenciament. En el cas de que no es pugui assistir a una pràctica, es podrà lliurar amb un màxim de 3 setmanes de retard. Per poder aprovar l'assignatura, es necessari assistir presencialment a un mínim d'un 40% de les pràctiques.

Bibliografia

Bibliografia bàsica
A. K. Jain, “Fundamentals of Digital Image Processing”, Prentice Hall.
A. M. Tekalp, “Digital Video Processing”, Prentice Hall.
J. G. Gibson, "Digital Compression for Multimedia: Principles and Standards", Morgan Kaufman.

Bibliografia complementària
F. Pereira, T. Ebrahimi, "The MPEG-4 book", Prentice Hall.
B. S. Manjunath, P. Salembier, T. Sikora, "Introduction to MPEG-7 content description interface", John Wiley & Sons.
V. Bhaskaran, K. Konstantinides, “Image and Video Compression Standards”, Kluwer Academic Publishers.
L. Torres, E. Lleida, J. R. Casas, “Sistemas analógicos y digitales de televisión”, Edicions UPC.