Wydział Elektryczny - Teleinformatyka (S1)
Sylabus przedmiotu Przetwarzanie i kompresja obrazów:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Teleinformatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Przetwarzanie i kompresja obrazów | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Przetwarzania Sygnałów i Inżynierii Multimedialnej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Krzysztof Okarma <Krzysztof.Okarma@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Mateusz Tecław <Mateusz.Teclaw@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Znajomość matematyki w zakresie umożliwiającym wykorzystywanie operacji na macierzach. |
| W-2 | Umiejętność wykorzystywania środowisk obliczeń numerycznych (MathCad, Matlab). |
| W-3 | Znajomość podstaw programowania strukturalnego. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z algorytmami i technikami przetwarzania obrazów, a także przetwarzania danych, w szczególności ich kompresji ze szczególnym uwzględnieniem metod kompresji obrazów. |
| C-2 | Ukształtowanie umiejętności implementacji prostych algorytmów przetwarzania obrazów w wybranym środowisku |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Liniowa filtracja obrazów | 4 |
| T-L-2 | Operacje arytmetyczne, logiczne i geometryczne na obrazie, zniekształcanie obrazów | 3 |
| T-L-3 | Binaryzacja, operacje morfologiczne. | 3 |
| T-L-4 | Nieliniowa filtracja obrazów | 2 |
| T-L-5 | Przetwarzanie obrazów kolorowych - filtracja, kompresja, redukcja liczby kolorów | 3 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Obraz cyfrowy – klasy, reprezentacja, przekształcenia obrazów. Operacje arytmetyczne i logiczne na obrazach cyfrowych. Przekształcenia geometryczne, zapis macierzowy. Zniekształcanie obrazów cyfrowych. Przekształcenie afiniczne, odwzorowanie dwuliniowe, morphing. | 4 |
| T-W-2 | Lokalna obróbka oraz filtracja obrazów (pojęcie maski filtru, filtry dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe, krawędziowe, konturowe, medianowe). Metody częstotliwościowe przetwarzania obrazu (pojęcie dwuwymiarowej transformacji Fouriera, widmo obrazu cyfrowego, filtracja w dziedzinie częstotliwości). | 4 |
| T-W-3 | Akwizycja obrazów cyfrowych. Modele barw. Metody redukcji liczby barw. | 3 |
| T-W-4 | Techniki przetwarzania obrazów kolorowych | 2 |
| T-W-5 | Histogram i operacje na histogramie. Binaryzacja. Przekształcenia morfologiczne obrazów binarnych (erozja, dylatacja, otwarcie, zamknięcie, ścienianie, pogrubianie, SKIZ), alfabet Golay’a. | 3 |
| T-W-6 | Algorytmy stratne i bezstratne kompresji danych. Kodowanie Shannona-Fano. Kodowanie Huffmana. Kodowanie typu Run-Length. Struktury danych stosowane w algorytmach kompresji. Kodowanie delta i metoda LPC (liniowe kodowanie predykcyjne). Kodowanie słownikowe. Kodowanie arytmetyczne. Standardy LZ77, LZ78 i LZW. | 6 |
| T-W-7 | Kodowanie danych multimedialnych. Dyskretna transformacja cosinusowa (DCT) i jej zastosowanie do kompresji obrazów. Algorytm JPEG. Kompresja wideo – standardy Motion JPEG i MPEG oraz ich modyfikacje. | 4 |
| T-W-8 | Algorytmy stosowane w kompresji dźwięku i mowy. Przegląd standardów zapisu plików graficznych i dźwiękowych. Standardy kodowania sygnałów wideo. Wykorzystanie algorytmów kompresji do transmisji danych przez Internet. Wpływ algorytmu i stopnia kompresji stratnej obrazów i sekwencji wideo na ich jakość. | 4 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| A-L-2 | Przygotowanie teoretyczne do ćwiczeń laboratoryjnych. | 15 |
| A-L-3 | Dokończenie ćwiczeń (zadania domowe) | 15 |
| 45 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-2 | Uzupełnienie wiedzy z literatury. | 25 |
| A-W-3 | Przygotowanie do egzaminu. | 20 |
| 75 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | podająca - wykład informacyjny |
| M-2 | programowana - z użyciem komputera |
| M-3 | praktyczna - ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: egzamin testowy |
| S-2 | Ocena podsumowująca: końcowe zaliczenie laboratorium |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TI_1A_C08_W01 Student ma wiedzę w zakresie wybranych działów matematyki niezbędną do opisu, analizy i stosowania algorytmów przetwarzania obrazów oraz kompresji danych oraz zna narzędzia informatyczne stosowane do tych celów | TI_1A_W01 | — | — | C-1 | T-W-6, T-W-7, T-W-8, T-W-1, T-W-2, T-W-5, T-W-4, T-W-3 | M-1 | S-1 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TI_1A_C08_U01 Student potrafi wykorzystać poznane algorytmy przetwarzania sygnałów i obrazów oraz techniki kompresji danych stosując odpowiednie narzędzia sprzętowe i programowe | TI_1A_U01, TI_1A_U15 | — | — | C-2 | T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-1 | M-2, M-3 | S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TI_1A_C08_W01 Student ma wiedzę w zakresie wybranych działów matematyki niezbędną do opisu, analizy i stosowania algorytmów przetwarzania obrazów oraz kompresji danych oraz zna narzędzia informatyczne stosowane do tych celów | 2,0 | |
| 3,0 | Student ma wiedzę w zakresie wybranych działów matematyki niezbędną do opisu, analizy i stosowania algorytmów przetwarzania obrazów oraz kompresji danych oraz zna narzędzia informatyczne stosowane do tych celów | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TI_1A_C08_U01 Student potrafi wykorzystać poznane algorytmy przetwarzania sygnałów i obrazów oraz techniki kompresji danych stosując odpowiednie narzędzia sprzętowe i programowe | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi wykorzystać poznane algorytmy przetwarzania sygnałów i obrazów oraz techniki kompresji danych stosując odpowiednie narzędzia sprzętowe i programowe | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Tadeusiewicz R., Korohoda P., Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów., Wydawnictwo FPT., Kraków, 1997
- Sanokowski D., Morosov W., Strzecha K., Przetwarzanie i analiza obrazów w systemach przemysłowych, PWN, Warszawa, 2011
- Nelson M., The Data Compression Book., IDG Books Worldwide, Inc., 2000
- Przelaskowski A., Kompresja danych: podstawy, metody bezstratne, kodery obrazów, Wydawnictwo BTC, Warszawa, 2005
- Pratt W., Digital Image Processing, John Wiley & Sons, Nowy Jork, 2012, 4
Literatura dodatkowa
- Yun Q. Shi, Huifang Sun, Image and Video Compression for Multimedia Engineering - Fundamentals, Algorithms and Standards, CRC Press, 2000
- Wróbel Z., Koprowski R., Praktyka przetwarzania obrazów z zadaniami w programie Matlab, EXIT, 2012