Przetwarzanie obrazów dla kierunku Informatyka

Materiały do wykładów: (chronione hasłem)

• Część 1 - Informacje ogólne (190 KB)
  
• Część 2 - reprezentacja barw i przekształcenie dwuwymiarowe (5.1 MB)
  
• Część 3 - reprezentacja obrazów i sekwencji wizyjnych (2.1 MB)
  
• Część 4 - operacje punktowe i algebraiczne (4.1 MB)
  
• Część 5 - filtry FIR i medianowe (2.2 MB)
  
• Część 6 - wstep do kompresji obrazu (330 kB)
  
• Część 7 - Bezstratna i stratna kompresja obrazów statycznych (1.9 MB)
  
• Część 8 - Kompresja sekwencji wizyjnych (2.7 MB)
  

---

Regulamin laboratorium

• Proste operacje na obrazach
  
  
  W ćwiczeniu demonstrowane sa podstawowe operacje punktowe na obrazach (dodawanie stałej, skalowanie wartosci, normalizacja, progowanie i kwantyzacja). Pokazane sa własnosci statystyczne obrazu (histogram) oraz efekt ich zmiany (normalizacja obrazu, wyrównanie histogramu). Badany jest wpływ korekcji gamma na postrzegalnosć kwantyzacji.
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Miary jakosci obrazów
  
  
  Ćwiczenie zapoznaje studentów z subiektywnymi metodami oceny jakosci obrazów (skala jakosci, obróbka statystyczna ocen grupy obserwatorów) oraz obiektywnymi miarami jakosci (PSNR, modelowanie mechanizmów percepcji). Demonstrowane sa różne rodzaje zniekształceń powstajace przy kodowaniu i przekształcaniu obrazów.
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Reprezentacja koloru i przestrzenie barw
  
  
  Badane sa własciwosci różnych sposobów reprezentacji koloru w przestrzeniach barwnych. Demonstrowane sa składowe R, G, B kolorowych obrazów naturalnych i odpowiednie składowe Y, CB i CR. Dokonywane sa proste manipulacje (skalowanie, dodanie stałej, kwantowanie) na tych składowych. Demonstrowane sa również własciwosci przestrzeni IHS oraz L*a*b*.
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Własnosci widmowe obrazów monochromatycznych
  
  
  W ćwiczeniu dokonuje się dwuwymiarowej transformacji Fouriera obrazów scen naturalnych. Demonstrowane jest widmo amplitudowe oraz fazowe. Porównywane sa widma kilku obrazów. Dokonywane sa proste manipulacje na reprezentacji widmowej (usuwanie, podmiana lub modyfikacja składowej amplitudowej lub fazowej widma zespolonego) oraz odwrotna transformacja Fouriera. Demonstrowane sa również widma amplitudowe i fazowe prostych obrazów syntetycznych.
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Filtry liniowe o skończonej odpowiedzi impulsowej
  
  
  Demonstrowane sa charakterystyki amplitudowe filtrów dwuwymiarowych FIR. Następnie dokonuje się filtracji obrazów tymi filtrami. Zwracana jest uwaga na problemy realizacyjne (dokładnosć, przekraczanie zakresów). W ćwiczeniu przygotowany jest zestaw obrazów o celowo pogorszonej jakosci, która można poprawić stosujac odpowiedni filtr.
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Filtry nieliniowe
  
  
  Obserwowany jest wynik działania operacji morfologicznych rozszerzanie, zwężanie, otwarcie i domknięcie dla obrazów syntetycznych i naturalnych. Eksperymenty z tymi filtrami przeprowadzane sa dla różnych rozmiarów masek filtrów. Demonstrowane jest działanie filtru medianowego na obraz naturalny. Obrazy zakłócone syntetycznym szumami impulsowymi o różnym charakterze poddane sa filtracji kilkoma filtrami medianowymi, w tym filtrem medianowym ważonym.
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Wykrywanie krawędzi i segmentacja obrazów
  
  
  W ćwiczeniu demonstrowane sa różne metody wykrywania krawędzi w obrazach naturalnych i syntetycznych (filtracja górnoprzepustowa, metody gradientowe). Obserwowana jest odpornosć technik na zakłócenia obrazów szumem. W ćwiczeniu prezentowane sa dwie techniki wydzielania obiektów z tła (segmentacja przez podział oraz przez rozrost).
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Kodowanie predykcyjne obrazów
  
  
  Demonstrowane sa techniki kompresji obrazów oparte na kodowaniu błędu predykcji. Obserwowany jest obraz błędu predykcji otrzymany dla obrazu naturalnego z zastosowaniem predyktorów liniowych pierwszego rzędu i wyższych rzędów. Badane sa własnosci statystyczne tego błędu (obserwacja histogramu). Wyznaczany jest stopień kompresji przy zastosowaniu kodów entropowych i porównywaniu z bezposrednim kodowaniem tresci obrazu takim samym algorytmem. Następnie wprowadzana jest stratnosć przez kwantowanie błędu predykcji z różna liczba poziomów kwantyzacji i demonstrowane sa wynikajace z niej zniekształcenia wizualne. Porównywany jest stopień kompresji uzyskiwany przy dalszym kodowaniu entropowym skwantowanego błędu predykcji.
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Kodowanie transformatowe obrazów
  
  
  W ćwiczeniu demonstrowane sa dwie techniki kodowania transformatowego z wykorzystaniem transformacji DCT i DWT dla obrazów naturalnych i syntetycznych. Obserwuje się wpływ kwantowania na jakosć zrekonstruowanych obrazów. Demonstrowana jest technika kodowania i dekodowania zgodnego ze standardem kompresji JPEG. Wyznaczana jest zależnosć PSNR w funkcji stopnia kompresji.
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Kodowanie subpasmowe obrazów
  
  
  Ćwiczenie demonstruje technikę kompresji obrazów oparta na kodowaniu subpasmowym. Dokonywana jest analiza subpasmowa obrazu i badane sa własciwosci poszczególnych subpasm. Badany jest wpływ stratnej reprezentacji (kwantowania) w poszczególnych subpasmach na jakosć zrekonstruowanego obrazu. Wyznaczana jest zależnosć błędu od stopnia kompresji.
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Kwantowanie wektorowe
  
  
  Prezentowana jest metoda kompresji wykorzystujaca kwantowanie wektorowe. Pokazane sa dwie ksiażki kodowe oraz metody ich wyznaczenia (podział binarny, LBG). Demonstrowane sa zniekształcenia wprowadzone przez kwantowanie. Dokonywana jest ocena jakosci skompresowanych obrazów (PSNR, ocena subiektywna) oraz wyznacza się krzywa PSNR w funkcji kompresji.
  
  Instrukcja do ćwiczenia
  
  
  
• Kodowanie sekwencji wizyjnych
  
  
  W ćwiczeniu prezentowane sa techniki kompresji sekwencji wizyjnych. Obserwowane sa obrazy różnicy pomiędzy kolejnymi obrazami sewkwencji. Demonstrowana jest technika estymacji ruchu oraz kompensacji ruchu. Porównuje się jakosć zrekonstruowanych sekwencji i stopień kompresji dla różnych wariantów kodowania (bez kompensacji ruchu, bez dosyłania błędu predykcji, z kompensacja ruchu).
  
  Instrukcja do ćwiczenia