Numerické metody analýzy obrazů (FSI-TNM)

Akademický rok 2023/2024

Garant:	prof. RNDr. Miloslav Druckmüller, CSc.
Garantující pracoviště:	ÚM	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	čeština
Cíle předmětu:
Cílem kurzu je seznámit studenty s metodami zpracování obrazů pro vědecké a technické účely pomocí počítače.
Výstupy studia a kompetence:
Základní znalosti z numerických medod analýzy obrazů včetně schopnosti práce se současnými obrazovými analyzátory.
Prerekvizity:
Analýza v reálném a komplexním oboru, funkcionální analýza, základy programování
Obsah předmětu (anotace):
Předmět má seznámit studenty s numerickými metodami analýzy obrazů. Úvodní část se zabývá klasickou i digitální fotografií a numerickou reprezentací obrazů. Na ni navazují části zabývající se rekonstrukcí obrazu, filtrací v prostorové a frekvenční oblasti, analýzou a filtrací šumu, metodami zvýraznění obrazu. Další část se zabývá segmentací obrazu na objekty, analýzou a rozpoznáváním objektů. Závěrečná část se zabývá analýzou barevných a multispektrálních obrazů a kolorimetrií.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zápočet na základě testu Zkouška písemná i ústní
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Kontrolována je účast na cvičeních. Zameškaná výuka je nahrazována zpracováním dodatečných úloh.
Typ (způsob) výuky:
Přednáška	13 × 2 hod.	nepovinná
Cvičení s počítačovou podporou	13 × 2 hod.	povinná
Osnova:
Přednáška	1. Základní principy klasické a digitální fotografie 2. Numerická reprezentace obrazu, grafické formáty, komprese obrazových dat 3. Rekonstrukce obrazu, statistické charakteristiky obrazu 4. Bodové transformace obrazu 5. Konvoluce, filtrace obrazu v prostorové oblasti 6. Fourierova transformace a filtrace ve frekvenční oblasti 7. Filtry typu dolní a horní propust, nelineární filtry 8. Adaptivní filtry 9. Aditivní šum - analýza a filtrace 10. Impulzní šum - analýza a filtrace 11. Segmentace obrazu 12. Analýza objektů 13. Rozpoznávání a klasifikace objektů

Cvičení s počítačovou podporou	1. Barevné prostory, histogram 2. Vizualizace obrazu – transformace hodnot pixelů 3. Fourierova transformace funkcí dvou reálných proměnných a její vlastnosti 4. Jednorozměrná a dvourozměrná diskrétní Fourierova transformace a její vlastnosti 5. Vykreslení spektra a jeho základní modifikace 6. Konvoluce, filtrace obrazů, aditivní šum 7. Impulzní šum 8. Hledání významných směrů v obraze 9. Sesazování obrazů, fázová korelace 10. Komprese obrazů, kosinová transformace a JPG 11. Segmentace obrazu – prahování, detekce hran 12. Rozpoznávání objektů – momentová metoda 13. Rezerva cvičícího, semestrální projekt

Literatura - základní:
1. Pratt, W. K.: Digital Image Processing (Second Edition), New York: Wiley 1991
2. Petrou, M., and Bosdogianni, P., Image Processing: The Fundamentals, John Wiley& Sons, 1999.
3. FOLLAND, Gerald B, 1992. Fourier analysis and its applications. Providence: American Mathematical Society, 433 s. Pure and applied undergraduate texts. ISBN 978-0-8218-4790-9.
4. BEZVODA, Václav, Josef JEŽEK, Stanislav SAIC a Karel SEGETH, 1988. Dvojrozměrná diskrétní Fourierova transformace a její použití: I. Teorie a obecné užití. 1. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, n. p., 181 s. ISBN 17-135-88.
Literatura - doporučená:
1. Klíma, M.; Bernas, M.; Hozman J.; Dvořák, P. : Zpracování obrazové informace, , 0
2. Druckmüller, M.; Heriban, P.: Digital Image Processing System 5.0, , 0