Imaging Science

Summer term 2019

Dozent: Prof. Andres Bruhn
Übungskoordinatoren: Daniel Maurer, Michael Stoll

Sommersemester 2019
Vorlesung mit Übungen (3+1SWS)
Sprache: Englisch

Vorlesung: Dienstag, 9:45 - 11:15, Informatikgebäude, Hörsaal V38.01.
Vorlesung: Freitag, 9:45 - 11:15, Informatikgebäude, Hörsaal V38.03 (14-tägig).
Übung: Freitag, 9:45 - 11:15, Informatikgebäude, Hörsaal V38.03 (14-tägig).

Diese Vorlesung vermittelt die Grundlagen der Repräsentation und Verarbeitung digitaler Bilder. Es soll zum einen erlernt werden, wie typische Störungen wie z.B. Rauschen oder Unschärfe aus Bildern entfernt werden können, ohne dass dabei die für die Weiterverarbeitung wichtige Information zerstört wird. Zum anderen soll erlernt werden, wie genau diese wichtige Information in Form von Kanten, Ecken oder Segmenten extrahiert werden kann, so dass sie anschließend durch einen Menschen oder einen weiteren Rechner (leichter) interpretierbar wird. Die im Rahmen dieser Vorlesung behandelten Algorithmen finden in einer ganzen Reihe von interessanten Bereichen Anwendung. Dazu zählen die medizinische Bildverarbeitung und Diagnostik, die computergestützte Qualitätsanalyse, die Navigation autonomer Fahrzeuge (Roboter, Autos), die Computergrafik, die Signalverarbeitung sowie die künstliche Intelligenz.

Im ersten Teil der Vorlesung werden die Bildakquise und die damit verbundenen typischen Störungen von Bildern besprochen, um dann auf geeignete Bildrepräsentationen einzugehen, die eine einfachere Beseitigung genau dieser Störungen ermöglichen (Fourier/DCT/Wavelets). Auch wird die Kompression und die Interpolation von Bildern diskutiert, damit Bilder effizient abgespeichert (JPG) und beliebig transformiert werden können (z.B. Skalierung, Drehung, Verzerrung). Der zweite Teil der Vorlesung behandelt dann elementare Algorithmen zur Bildanalyse. Diese erlauben es unter anderem, den Kontrast zu verbessern, charakteristische Merkmale wie Ecken oder Kanten zu finden, bestimmte Strukturen zu extrahieren, Rauschen und Unschärfe zu beseitigen sowie das Bild in semantisch bedeutsame Regionen bzw. Segmente zu unterteilen.

Der Besuch der Veranstaltung "Mathematik für Informatiker und Softwaretechniker" ist Voraussetzung.

Sämtliche Kursmaterialien (Folien, Übungen, Quellcodes und Musterlösungen) sind im ILIAS-System verfügbar.

Vorlesung 01

09.04.2019

Introduction: Definitions, Image Types, Discretisation

Vorlesung 02

12.04.2019

Foundations I: Light, Optics, Cameras

Vorlesung 03

16.04.2019

Foundations II: Sensors, Perception, Colour Spaces

fällt aus

19.04.2019

Karfreitag

Vorlesung 04

23.04.2019

Foundations III: Degradations in Digital Images

Vorlesung 05

26.04.2019

Image Transformations I: Continuous Fourier Transform

Vorlesung 06

30.04.2019

Image Transformations II: Sampling Theorem, DFT

Übung 01

03.05.2019

Übung 01

Vorlesung 07

07.05.2019

Image Transformations III: DCT, Image Pyramids

Vorlesung 08

10.05.2019

Image Transformations IV: Discrete Wavelet Transform

Vorlesung 09

14.05.2019

Image Compression

Übung 02

17.05.2019

Übung 02

Vorlesung 10

21.05.2019

Image Interpolation

Vorlesung 11

24.05.2019

Point Operations

Vorlesung 12

28.05.2019

Linear Filters I: System Theory

Übung 03

31.05.2019

Übung 03

Vorlesung 13

04.06.2019

Linear Filters II: Edge Detection

Vorlesung 14

07.06.2019

Linear Filters III: Multichannel Edges, Corners

fällt aus

11.06.2019

Pfingstferien

fällt aus

14.06.2019

Pfingstferien

Vorlesung 15

18.06.2019

Nonlinear Filters I: Morphology

Übung 04

21.06.2019

Übung 04

Vorlesung 16

25.06.2019

Nonlinear Filters II: Wavelet Shrinkage, Bilateral Filters, NL-Means

Vorlesung 17

28.06.2019

Nonlinear Filters III: Nonlinear Diffusion Filtering

Vorlesung 18

02.07.2019

Global Filters I: Discrete Variational Methods

Übung 05

05.07.2019

Übung 05

Vorlesung 19

09.07.2019

Global Filters II: Continuous Variational Methods

Vorlesung 20

12.07.2019

Global Filters III: Deconvolution Methods

Vorlesung 21

16.07.2019

Segmentation

Übung 06

19.07.2019

Übung 06

Übung 01

Ausgabe 26.04.2019

Abgabe 03.05.2019

Übung 02

Ausgabe 10.05.2019

Abgabe 17.05.2019

Übung 03

Ausgabe 24.05.2019

Abgabe 31.05.2019

Übung 04

Ausgabe 14.06.2019

Abgabe 21.06.2019

Übung 05

Ausgabe 28.06.2019

Abgabe 05.07.2019

Übung 06

Ausgabe 12.07.2019

Abgabe 19.07.2019

 

Link zur Veranstaltung im Campus-System (Vorlesung)
Link zur Veranstaltung im Campus-System (Übung)
Link zur Veranstaltung in ILIAS

  • Der Code funktioniert einwandfrei unter Linux.
  • Falls das Einlesen und Herausschreiben Probleme unter Windows Probleme bereiten sollte, kann das Hinzufügen des binary flags helfen, z.B. inimage = fopen(in,"rb");
  • Falls möglich, werden Windows Executables online gestellt. Benutzung auf eigene Gefahr (ohne Gewähr).
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