Curs 2013-14
Processament d'Imatges
| Titulació: | Codi: | Tipus: |
| Grau en Enginyeria Informàtica | 21482 | Optativa |
| Grau en Enginyeria Telemàtica | 21763 | Optativa |
| Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals | 21612 | Obligatòria 3r curs |
| Crèdits ECTS: | 4 | Dedicació: | 100 hores | Trimestre: | 1r |
| Departament: | Dept. de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions |
| Coordinador: | Coloma Ballester |
| Professorat: | Coloma Ballester i Vadim Fedorov |
| Idioma: | Català i Anglès |
| Horari: | |
| Campus: | Campus de la Comunicació - Poblenou |
Processament d'Imatges és una assignatura obligatòria de tercer curs del Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals, optativa en el Grau en Enginyeria en Informàtica i Grau en Enginyeria en Telemàtica, i està dedicada a una introducció als fonaments del processament d'imatges.
El sistema visual humà i la informació visual juguen un paper important en les nostres vides. Avui en dia, molta d'aquesta informació és representada i processada digitalment. L'objectiu de l'assignatura és la comprensió i el desenvolupament de tots els aspectes presents en un model bàsic d'adquisició d'imatges i els processos que permeten passar d'una imatge analògica a una digital. De forma breu, aquests processos són: les deformacions provocades per l'òptica, les correccions de contrast dels sensors, el mostreig espacial (i temporal en el cas de vídeo) de la imatge, la quantització dels seus valors, i la presència eventual de soroll. En el curs de processament d'imatges estudiem cada un d'aquests processos i els problemes que plantegen de cara a l'extracció d'informació sobre l'escena presents en una imatge. Cobrirem temes com mostreig i quantització, color, operacions puntuals, segmentació, processament morfològic de la imatge, filtratge lineal i correlació, transformades, multiresolució, reducció de soroll, i compressió d'imatges. En el curs es veuran i implementaran diferents aplicacions que van des d'un detector de pell, un detector de cares per al reconeixement de cares, segmentació d'imatges, eliminació de soroll, per esmentar-ne algunes.
És altament recomanable que l'alumne parteixi d'un coneixement bàsics en àlgebra lineal, càlcul i mètodes numèrics, la transformada de Fourier i el seu significat, coneixement dels grafs i les estructures de dades, coneixements bàsics sobre variables aleatòries. Aquests coneixements previs són una eina útil per a comprendre l'assignatura. En alguna ocasió es farà un repàs durant el curs. En qualsevol cas, cal haver cursat les assignatures: Àlgebra Lineal i Matemàtica Discreta, Càlcul i Mètodes Numèrics, Senyals i Sistemes i Probabilitat i Processos Estocàstics.
La continuació natural de l'assignatura Processament d'Imatges és Processament de Vídeo, així com Sistemes de Codificació d'Imatge i Vídeo i les assignatures optatives del Bloc d'Imatge i Vídeo.
| Competències transversals | Competències específiques |
|---|---|
|
Instrumentals
Sistèmiques |
Competències Específiques de Formació
AU13. Adquirir els coneixements bàsics E6. Adquirir nocions bàsiques sobre |
Competències transversals: Aquelles que es requereixen en l'exercici de qualsevol titulació o carrera
(comunicació verbal i escrita, pensament analític i sistèmic, resolució de problemes, creativitat, etc.). Es
classifiquen en:
• Instrumentals: Inclouen habilitats cognitives, metodològiques, tecnològiques i lingüístiques. (Ex:
capacitat d'organitzar i planificar, capacitat de comunicar-se amb propietat de forma oral i escrita en
català, castellà i/o anglès, tant davant d'audiències expertes com inexpertes).
• Interpersonals: Es defineixen com habilitats que tendeixen a facilitar els processos d'interacció social
i cooperació. (Ex: capacitat per a treballar en grup, expressió del compromís ètic/social).
• Sistèmiques o integradores: Suposen una combinació de comprensió, sensibilitat i coneixement que
permeten veure com s’agrupen i s’estableixen relacions entre les parts d’un tot. Aquestes
competències requereixen, com a base, l'adquisició prèvia de competències instrumentals i
interpersonals. (Ex: capacitat d'adaptar-se a nous contexts d'aprenentatge)
Competències específiques: Es relacionen amb els coneixements i pràctiques concretes del grau. (Ex:
capacitat de descriure, programar, validar i optimitzar protocols i interfaces de comunicació en els
diferents nivell d’una arquitectura de xarxes)
Criteris generals d’avaluació
Els mecanismes d’avaluació de les competències seran:
· Proves d’execució (no recuperable): cinc pràctiques als laboratoris d’ordinadors. La realització de les pràctiques en les classes corresponents és un requisit indispensable per a aprovar l’assignatura. És necessari tenir aprovades el 60 per cent de les pràctiques. Les pràctiques es lliuren individualment. S’avaluen mitjançant lliurement d’informe i codi comentat i, eventualment, una defensa oral individual. S’ha de tenir almenys una nota de 5 de mitjana i en aquest cas la nota compta un 25% de la nota de l’assignatura.
· Productes escrits (no recuperable): farem una prova individual o control per tal de fer un seguiment dels conceptes explicats a les classes de teoria i a les classes de pràctiques i exercicis. Aquesta prova individual de seguiment compta un 15%.
· Prova escrita final individual (recuperable): sobre aspectes teòrics i exercicis similars als realitzats als seminaris o explicats a les classes teòriques i de seminaris, o relacionats amb les pràctiques de l’assignatura. Per poder fer la prova escrita, s’ha de tenir almenys un 5 a les proves d’execució. Per aprovar l’assignatura, la nota mínima obtinguda en aquesta prova escrita ha de ser de 5. Per altra banda, si l’estudiant ha obtingut una qualificació major que 5 en el control escrit, no caldrà que en la prova escrita final s’examini dels continguts aprovats, i ambdues proves li comptaran un 65%. En cas contrari, l’estudiant haurà d’examinar-se sobre tots els continguts de l’assignatura i aleshores aquesta prova compta un 50%.
· Prova de validació d’execució (recuperable): Prova relacionada amb les pràctiques. Compta un 10%.
A mode de resum, presentem la següent taula:
| Elements | Pes | Recuperable | |
|---|---|---|---|
| Proves d’execució |
Pràctiques *Condició: mínim de 60% aprovades |
25% |
No recuperable |
| Productes escrites |
Proves individuals de seguiment |
15% |
No recuperable |
| Prova escrita |
Prova individual escrita *Condició per fer la prova: nota >=5 en les proves d’execució *Condició sobre la prova escrita: mínim de >=5 |
50% (veure detalls en el texte) |
Recuperable |
| Prova de validació d’execució |
Prova relacionada amb les proves d’execució |
10% |
Recuperable |
Bloc de contingut 1. Introducció. El sistema visual humà. Algunes lleis perceptuals bàsiques. Fonaments de color. Sistemes de representació del color.
Bloc de contingut 2. La transformada de Fourier i les seves aplicacions al processament d’imatges. El problema del mostreig. Aliasing. Wavelets.
Bloc de contingut 3. Quantització d’imatges. Equalització d’imatges. Conceptes de probabilitats aplicats a imatges.
Bloc de contingut 4. Morfologia matemàtica i els invariants bàsics per canvis d’il·luminació. Els operadors bàsics de la morfologia matemàtica. Filtres bàsics. Eliminació de soroll. Anàlisi bàsic de formes.
Bloc de contingut 5. Segmentació d’imatges. Introducció al reconeixement de formes.
Bloc de contingut 6. Introducció a la Compressió d’imatges.
Concreció per competències:
| Competències a assolir en l’assignatura | Indicador d’assoliment | Procediment d’avaluació | Temporalització |
|---|---|---|---|
|
Capacitat d’anàlisi i síntesi (G1). Habilitat en la cerca i la gestió de la informació (G4). |
Resolució de |
Seminaris, practiques, sessions de teoria i proves individuals. |
Tot el trimestre. |
|
Capacitat per a aplicar els coneixements a l’anàlisi de situacions i a la resolució de problemes (G3). Capacitat d'organització i planificació (G2). Habilitat en la presa de decisions (G5). |
Anàlisi |
Seminaris, |
Tot el trimestre. |
|
Capacitat de treball en equip (G8). |
Participació |
Pràctiques i |
Tot el trimestre. |
| Capacitat d’aplicar amb flexibilitat i creativitat els coneixements adquirits i d’adaptar-los a contexts i situacions noves (G11). | Treball en pràctiques i seminaris. |
Pràctiques i seminaris. |
Tot el trimestre. |
| Capacitat per a progressar en els processos de formació i aprenentatge de manera autònoma i contínua (G12). | Qualitat de les memòries de les pràctiques (proves d’execució), del resultat de seminaris i revisió del material de teoria. |
Teoria, Pràctiques i seminaris. |
Tot el trimestre. |
| Competències especifiques: E1-E9. Competències B7-T, AU1, AU13, AU17-19, AU26. |
Realitzar correctament les diferents proves de l’assignatura. |
Pràctiques/proves d’execució, Productes escrits i prova escrita final |
Tot el trimestre. |
La metodologia d'aquesta assignatura combina sessions presencials, treball individual i treball en grup. Les sessions presencials seran tant sessions magistrals d'explicació del professor com sessions de pràctiques de laboratori i sessions de seminari, amb treball individual i en grup realitzat pels alumnes. Les sessions magistrals i de pràctiques tindran una durada de dues hores, mentres que les de seminari d'una hora. De forma més detallada, el treball dins i fora de l'aula s'ha organitzat de la forma següent:
· Sessions magistrals o de grup gran: es tracta de nou sessions en les que s'introdueixen els conceptes teòrics i es mostren els procediments adequats per a la resolució de pràctiques i problemes. El professor explicarà els conceptes teòrics bàsics i s'encarregarà de proposar i resoldre exemples de problemes tipus per tal de clarificar la teoria i per tal que els alumnes tinguin una primera aproximació a allò que es trobaran a la classe de seminaris. El pes de la sessió el porta el professor i s'espera dels alumnes que participin realitzant preguntes i comentaris.
· Pràctiques amb ordinador: són 5 sessions en grup mitjà, de dues hores de duració. Prèviament els alumnes disposaran de l'enunciat i material necessari per a preparar la sessió. La dinàmica d'aquestes sessions és la següent: En primer lloc, el professor fa una explicació breu de la pràctica a desenvolupar i després els alumnes treballen per a la realització de la pràctica que entregaran a l'acabar la classe.
· Sessions de seminari: són 8 sessions en grup petit, d'una hora o dues de duració. En aquestes sessions es resoldran exercicis pràctics sobre el contingut del temari explicat a les classes de teoria. Prèviament els alumnes disposaran dels enunciats i material necessari per a preparar la sessió.
| Activitats a l'aula | Hores fora de l'aula | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Blocs de contingut | Grup gran | Grup mitjà | Grup petit | ||
|
Bloc 1 |
4 |
2 |
1 |
11 |
|
|
Bloc 2 |
4 |
2 |
2 |
10 |
|
|
Bloc 3 |
3 |
2 |
1 |
10 |
|
|
Bloc 4 |
4 |
2 |
2 |
11 |
|
|
Bloc 5 |
2 |
2 |
1 |
8 |
|
|
Bloc 6 |
1 |
1 |
6 |
||
|
Prova final individual |
8 |
||||
|
Total: |
18 |
10 |
8 |
64 |
Total: 100 |
Bibliografia bàsica:
· R.C. GONZALEZ and R.E. WOODS, Digital Image Processing, Addison-Wesley, 1992.
· K.R. CASTLEMAN, Digital Image Processing, Prentice Hall, 1996
· A. ROSENFELD and A. KAK. Digital Picture Processing, Academic Press, 1992.
· P. SOILLE, Morphological Image Analysis. Principles and Applications, Springer-Verlag
Bibliografia complementària:
· Jean SERRA, Image Analysis and Mathematical Morphology. Academic Press, 1982
· M. VETTERLI and J. KOVACEVIC. Wavelets and subband coding. Prentice Hall, 1995.
· A. MURAT TEKALP. Digital Video Processing. Prentice hall 1995.
· Stephan MALLAT. A wavelet tour to signal Processing. Academic Press 1999.
· Richard Szeliski, Computer Vision. Algorithms and Applications. Springer, 2011, DOI: 10.1007/978-1-84882-935-0 http://szeliski.org/Book/
Recursos didàctics i material docent:
A cada sessió presencial li correspondrà material docent que els professors posaran a l'abast dels alumnes mitjançant l'aula moodle de l’assignatura. Aquest material anirà des d'apunts, textos complementàries, articles, per a les sessions de teoria, fulls d'exercicis per a les sessions de seminari, guia pràctica i fonts d'informació diversos per a les sessions de pràctiques.