Curs 2013-14
Sistemes de Codificació d'Imatge i Vídeo
| Titulació: | Codi: | Tipus: |
| Grau en Enginyeria Informàtica | 21485 | Optativa |
| Grau en Enginyeria Telemàtica | 21765 | Optativa |
| Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals | 21618 | Obligatòria 3r curs |
| Crèdits ECTS: | 4 | Dedicació: | 100 hores | Trimestre: | 2n |
| Departament: | Dept. de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions |
| Coordinador: | Nicolas Duchateau |
| Professorat: | Nicolas Duchateau Cyriac Praveen |
| Idioma: | Nicolas Duchateau (Anglès, [Castellà]). Cyriac Praveen (Anglès). |
| Horari: | |
| Campus: | Campus de la Comunicació - Poblenou |
L'assignatura compren els fonaments, algorismes i estàndards per a la compressió d'imatges i vídeo en l'àmbit de l'enginyeria audiovisual.
És recomanable tenir un bon coneixement de processament d'imatges, senyals i sistemes, matemàtiques i programació.
Assignatures de la UPF relacionades (i recomanades):
- Image processing (processament d'imatges)
- Signals and systems (senyals i sistemes)
- Data transfer and encoding (transmissió de dades i codificació)
- Video processing (processament de videos)
- Comprensió dels fonaments teòrics de la codificació i compressió d'imatges i vídeo.
- Coneixement dels algorismes i estàndards usats en la pràctica.
- Implementació de mètodes per a aplicacions reals.
- Repàs d'eines matemàtiques.
- Pràctica en programació (codi eficient, clar, documentació).
- Recerca bibliogràfica, comprensió d'articles científics.
- Treball en equip: organització, comunicació.
Avaluació: pràctiques (50%), teoria (50%), cada part s'aprova independentment.
Les pràctiques són tres i s'avaluen successivament al llarg del trimestre. Es realitzen en equips de 3 persones i s'avaluen mitjançant lliuraments (informe i codi comentat) i una defensa oral (preguntes individuals). En cas de no aprovar les pràctiques durant el trimestre, però que la nota treta és superior o igual a 3.5/10, l'estudiant haurà de realitzar un treball pràctic individual per a la convocatòria de juliol. Això no serà possible si la nota de les pràctiques és inferior a 3.5/10.
La teoria s'avalua en un examen escrit al final del trimestre, recuperable al juliol. En cas d'aprovar les pràctiques però suspendre la teoria, la nota de pràctiques es guarda per a la convocatòria de juliol, però no per al curs següent.
La participació en seminaris també s'avaluarà, podent aportar fins a un punt extra en la nota final.
Chapter 1 Introduction
1.1 Practical Needs for Image and Video Compression
1.2 Feasibility of Image and Video Compression
1.3 Visual Quality Measurement
1.4 Information Theory Results
Chapter 2 Quantization
2.1 Quantization and the Source Encoder
2.2 Uniform Quantization
2.3 Nonuniform Quantization
2.4 Adaptive Quantization
2.5 Pulse Code Modulation
Chapter 3 Differential Coding
3.1 Introduction to DPCM
3.2 Optimum Linear Prediction
3.3 Some Issues in the Implementation of DPCM
3.4 Delta Modulation
3.5 Interframe Differential Coding
3.6 Information-Preserving Differential Coding
Chapter 4 Transform Coding
4.1 Introduction
4.2 Linear Transforms
4.3 Transforms of Particular Interest
4.4 Bit Allocation
4.5 Some Issues
Chapter 5 Variable-Length Coding: Information Theory Results (II)
5.1 Some Fundamental Results
5.2 Huffman Codes
5.3 Modified Huffman Codes
5.4 Arithmetic Codes
Chapter 6 Run-Length and Dictionary Coding: Information Theory Results (III)
6.1 Markov Source Model
6.2 Run-Length Coding
6.3 Digital Facsimile Coding Standards
6.4 Dictionary Coding
6.5 International Standards for Lossless Still Image Compression
Chapter 7 Still Image Coding: Standard JPEG
7.1 Introduction
7.2 Sequential DCT-Based Encoding Algorithm
7.3 Progressive DCT-Based Encoding Algorithm
7.4 Lossless Coding Mode
7.5 Hierarchical Coding Mode
Chapter 8 Wavelet Transform for Image Coding: JPEG2 000
8.1 A Review of Wavelet Transform
8.2 Digital Wavelet Transform for Image Compression
8.3 Wavelet Transform for JPEG2000
Chapter 10 Motion Analysis and Motion Compensation
10.1 Image Sequences
10.2 Interframe Correlation
10.3 Frame Replenishment
10.4 Motion Compensated Coding
10.5 Motion Analysis
10.6 Motion Compensation for Image Sequence Process ing
Chapter 11 Block Matching
11.1 Nonoverlapped, Equally Spaced, Fixed Size, Small Rectangular Block Matching
11.2 Matching Criteria
11.3 Searching Procedures
11.4 Matching Accuracy
11.5 Limitations with Block Matching Techniques
11.6 New Improvements
Chapter 12 Pel Recursive Technique
12.1 Problem Formulation
12.2 Descent Methods
12.3 Netravali–Robbins’ Pel Recursive Algorithm
12.4 Other Pel Recursive Algorithms
12.5 Performance Comparison
Chapter 13 Optical Flow
13.1 Fundamentals
13.2 Gradient-Based Approach
13.3 Correlation-Based Approach
13.4 Multiple Attributes for Conservation Information
Chapter 14 Further Discussion and Summary on 2-D Motion Estimation
14.1 General Characterization
14.2 Different Classifications
14.3 Performance Comparison between Three Major App roaches
14.4 New Trends
Chapter 15 Fundamentals of Digital Video Coding
15.1 Digital Video Representation
15.2 Information Theory Results: Rate Distortion Function of Video Signal
15.3 Digital Video Formats
15.4 Current Status of Digital Video=Image Coding Standards
Chapter 16 Digital Video Coding Standards: MPEG-1=2 Video
16.1 Introduction
16.2 Features of MPEG-1=2 Video Coding
16.3 MPEG-2 Video Encoding
16.4 Rate Control
16.5 Optimum Mode Decision
16.6 Statistical Multiplexing Operations on Multiple Program Encoding
Chapter 17 Application Issues of MPEG-1=2 Video Coding
17.1 Introduction
17.2 ATSC DTV Standards
17.3 Transcoding with Bitstream Scaling
17.4 Down-Conversion Decoder
17.5 Error Concealment
Chapter 18 MPEG-4 Video Standard: Content-Based Video Coding
18.1 Introduction
18.2 MPEG-4 Requirements and Functionalities
18.3 Technical Description of MPEG-4 Video
18.4 MPEG-4 Visual Bitstream Syntax and Semantics
18.5 MPEG-4 Visual Profiles and Levels
18.6 MPEG-4 Video Verification Model
Chapter 19 ITU-T Video Coding Standards H.261 and H .263
19.1 Introduction
19.2 H.261 Video Coding Standard
19.3 H.263 Video Coding Standard
19.4 H.263 Video Coding Standard Version 2
19.5 H.263þþ Video Coding and H.26L
Metodologia per a les classes de teoria
Classes magistrals on s'evita ex-professo l'ús de presentacions a l'estil Powerpoint.
Metodologia per a les classes de seminaris
En petits grups es resolen exercicis, es comenten articles científics o es presenten els treballs realitzats en les pràctiques.
Metodologia per a les classes de pràctiques
Implementació d'algorismes de compressió d'imatges i vídeo. Tot el programari usat és open-source i les pràctiques han de ser realitzades en C++.
"Image and Video Compression for Multimedia Engineering: Fundamentals, Algorithms, and Standards, Second Edition". Yun Q. Shi and Huifang Sun. CRC Press; 2 edition (March 24, 2008). ISBN-10: 0849373646.