Przetwarzanie Informacji Wizyjnej (TI)

(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu: PRZETWARZANIE INFORMACJI
2. Kod przedmiotu:
WIZYJNEJ
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: AUTOMATYKA I ROBOTYKA; WYDZIAŁ AEiI
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność: Technologie informacyjne w automatyce i robotyce
9. Semestr: 7
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Automatyki, RAu1
11. Prowadzący przedmiot: dr hab. inż., Prof. Pol. Śl. Henryk Palus
12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty wspólne
13. Status przedmiotu: obowiązkowy
14. Język prowadzenia zajęć: polski
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Zakłada się, że przed rozpoczęciem studiowania
niniejszego przedmiotu student posiada przygotowanie w zakresie podstaw przetwarzania sygnałów i przetwarzania
obrazów.
16. Cel przedmiotu: Celem wykładu jest zapoznanie studentów ze stanem techniki w dziedzinie przetwarzania
cyfrowej informacji wizyjnej. Słuchacze w wyniku realizacji przedmiotu powinni umieć zarówno zaprojektować
system wizyjny dla konkretnego zastosowania, jak również skonstruować dla niego odpowiedni algorytm,
zaimplementować go i przeprowadzić niezbędne testy. Te wyżej wymienione cele szczegółowe pozwala
zrealizować projekt przeprowadzony w ramach przedmiotu.
17. Efekty kształcenia:
Nr
Opis efektu kształcenia
Zna zadania i struktury systemów przetwarzania informacji
wizyjnej i ich elementy funkcjonalne
W2 Zna podstawowe pojęcia dotyczące oświetlaczy, sensorów
obrazowych, obiektywów i kamer: równomierność
oświetlenia, współczynnik wypełnienia, transmisja
obiektywu, przepływność systemu.
W3 Ma wiedzę o podstawowych algorytmach przetwarzania
obrazów cyfrowych i ich sekwencji.
U1
Potrafi skonfigurować system przetwarzania informacji
wizyjnej dla potrzeb jego konkretnego zastosowania.
U2
Potrafi dobierać metody i konstruować podstawowe
algorytmy wizyjne dla konkretnych zastosowań.
U3
Potrafi posługiwać się środowiskami programistycznymi
(C++, OpenCV, Matlab itp.) do implementacji algorytmów
wizyjnych .
K1
Potrafi samodzielnie podejmować decyzje dotyczące
najlepszych rozwiązań konstrukcyjnych
K2
Potrafi zaprezentować i obronić zaproponowane
rozwiązanie konstrukcyjno-programistyczne.
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W1
Metoda
sprawdzenia
efektu
kształcenia
Forma
Odniesienie
prowadzenia do efektów
zajęć
dla kierunku
studiów
SP
WM
K_W9/2;
W18/2; W7/2
K_W02/2;
W4/2
SP
WM
SP
WM
RP
P
RP
P
K_W5/3;
W9/3
K_U21/2;
U10/2
K_U15/3
RP
P
K_U11/3
RP
P
K_K04/2
SP
P
K_K05/2
K_K07/2
W. : 15
P. : 15
19. Treści kształcenia:
Wykład
Pozyskiwanie informacji wizyjnej. Sensory obrazowe (liniowe i matrycowe, CCD i CMOS). Wydajność kwantowa
sensorów. Układy oświetleniowe. Zalety oświetlaczy LED. Idea oświetlenia strukturalnego. Wskaźnik oddawania
barw. Układy optyczne. Transmisja obiektywu. Właściwości obiektywów. Zniekształcenia geometryczne i
winietowanie. Kamery monochromatyczne i kolorowe. Kamery internetowe. Kamery cyfrowe. Smart kamery.
Rodzaje szumów powstających w kamerach: fotonowy, cieplny itd. Elementy techniki wizyjnej. Standard TV.
Interfejsy wizyjne (framegrabbery). Procesory obrazu. Tablica pośrednia (LUT). Przetwarzanie obrazów za pomocą
LUT. Magistrale interfejsów. Standardy przemysłowe kamer. Barwa i sposoby jej reprezentacji. Pozyskiwanie
obrazów barwnych. Filtr Bayera i demozaikowanie. Kamery 3 CCD i kamery wielospektralne. Przetwarzanie
obrazów barwnych (podejście skalarne i wektorowe). Kalibracja barwnych systemów wizyjnych. Progowanie
obrazu. Klasteryzacja pikseli na przykładzie techniki k-średnich . Techniki segmentacji: obszarowe i krawędziowe.
Adaptacyjne techniki segmentacji obrazu. Ilościowa ocena jakości obrazu po segmentacji. Cechy geometryczne
obiektów do opisu ich kształtu. Momenty i niezmienniki momentowe. Rozpoznawanie obiektów na podstawie
wektorów cech. Rozpoznawanie z wykorzystaniem modeli obiektów. Formaty plików wideo. Kompresja sekwencji
wizyjnych. Detekcja ruchu.
Zajęcia projektowe
Przykładowe tematy projektów:
1. Barwy dominujące i ich wyznaczanie w obrazie.
2. Atrybuty barwne niezmiennicze ze względu na oświetlenie.
3. Ilościowa ocena prądu ciemnego w cyfrowym aparacie fotograficznym.
4. Segmentacja obiektów z sekwencji obrazów cyfrowych.
5. Automatyczna segmentacja tekstu z sekwencji obrazów cyfrowych.
6. Opracowanie algorytmu umożliwiającego komunikację z komputerem za pomocą ruchów głowy.
7. Opracowanie algorytmu umożliwiającego komunikację z komputerem za pomocą ruchów dłoni.
8. Opracowanie algorytmu śledzenia samochodów.
9. Opracowanie algorytmu zliczania osób oglądających reklamy emitowane na wielkoformatowym wyświetlaczu LCD.
10. Opracowanie czujnika obecności osób w pomieszczeniu.
11. Opracowanie algorytmu oceny częstości zamykania powiek.
12. Implementacja algorytmów detekcji narożników.
13. Budowa i implementacja działającego w podczerwieni czujnika obecności osób w pomieszczeniu.
14. Implementacja algorytmu detekcji krawędzi za pomocą transformacji Hougha.
15. Opracowanie algorytmu wizualizacji obiektów fraktalnych.
16. Implementacja aplikacji umożliwiającej oznaczanie charakterystycznych punktów twarzy.
17. Ewaluacja zmodyfikowanego algorytmu detekcji twarzy zaimplementowanego w OpenCV.
18. Detekcja oczu w barwnych obrazach cyfrowych.
19. Detekcja ust w barwnych obrazach cyfrowych.
20. Detekcja nosa w barwnych obrazach cyfrowych.
20. Egzamin: nie
21. Literatura podstawowa:
1. Tadeusiewicz R., Korohoda P.: Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów, FPT, Kraków 1997.
2. Malina W., Śmiatacz M.: Cyfrowe przetwarzanie obrazów, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa
2008.
22. Literatura uzupełniająca:
1. Watkins C.D., Sadun A., Marenka S.: Nowoczesne metody przetwarzania obrazu, WNT, Warszawa 1995
2. Woźnicki J.: Podstawowe techniki przetwarzania obrazu, WKiŁ, Warszawa 1996
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
0/0
3
Laboratorium
0/0
4
Projekt
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
15/10
15/20
5
Seminarium
0/0
6
Inne
0/0
Suma godzin
30/30
24. Suma wszystkich godzin: 60
25. Liczba punktów ECTS: 2
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 1
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 1
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)