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Elaborazione delle immagini

Elaborazione delle Immagini
Corso di Laurea Triennale in Informatica F004

SCV0319 (SCV0063)
Docente: Elisabetta Binaghi


CFU SSD LEZIONI LABORATORIO ANNO LINGUA
6 INF/01 40 16 II o III Italiano


Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi
L'obbiettivo principale del corso è quello di fornire agli studenti un'introduzione a concetti e metodi relativi all'elaborazione delle immagini digitali. L'obbiettivo viene perseguito approfondendo argomenti di base ed offrendo una veduta d'insieme di argomenti avanzati di interesse attuale ed applicabilità in diversi settori quali l'Osservazione della Terra, la Diagnostica Medica, i Sistemi Multimediali e le Applicazioni Web.
I risultati di apprendimento attesi riferiti ai vari argomenti in programma sono i seguenti:

  • comprensione degli aspetti fisici, geometrici e percettivi relativi alla formazione delle immagini
  • competenza nelle problematiche di acquisizione e digitalizzazione,
  • competenza nell’operare sulle immagini digitali ai fini del miglioramento della qualità, in particolare in termini di
    • eliminazione del rumore
    • miglioramento del contrasto mediante operatori puntuali ed operatori locali.
  • Conoscenze preliminari relative alle problematiche di Segmentazione delle Immagini
  • Competenza nell’operare sulle immagini ai fini dell'estrazione di contorni e regioni.
  • Competenze sul tema della rappresentazione del colore e sull’elaborazione delle immagini a colori
  • Conoscenze relative alle principali tecniche di compressione lossy e non lossy e ai principali formati.

Nel trattare gli argomenti viene data enfasi sia agli aspetti metodologici sia agli aspetti operativi.
Gli aspetti operativi delle funzioni di elaborazione, i loro effetti ed utilizzi nei vari campi di applicazione vengono illustrati durante le ore di Laboratorio attraverso l’utilizzo di strumenti di e-learning e sistemi di elaborazione quali HIPR2 e Image J.

Prerequisiti
Si presuppone che lo studente che accede a questo insegnamento abbia conoscenze relative agli insegnamenti di Matematica previste dal Corso di laurea in Informatica e conoscenze di Programmazione.

Contenuti e programma del corso

  • Cenni informativi e storici, principali aree applicative
  • Struttura e funzioni di un sistema di elaborazione delle immagini
  • Principi fisici e geometrici della formazione delle immagini
  • La percezione visiva
  • Rappresentazione di dati immagine discreti: campionamento, quantizzazione, geometria in un reticolo discreto
  • Miglioramento della qualità delle immagini:
    • Operatori puntuali
      • Trasformazioni lineari, logaritmiche, esponenziali
      • Istogramma di un’immagine, Istogramma Cumulato
      • Equalizzazione
      • Matching di Istogrammi
      • Operazioni Aritmetiche e Logiche
    • Operatori locali
      • Filtri Lineari Convolutivi
        • Filtri di Smoothing
        • Filtri di Sharpening
      • Operatori “Order Statistics”
  • Cenni al Restauro di Immagini
  • Segmentazione di immagini:
    • determinazione di contorni mediante operatori derivativi: Filtro di Sobel, Laplaciano, Filtro di LoG
    • determinazione di Regioni: Split and Marge, Region Growing
  • Spazi Colore: RGB, HSI
  • Elaborazione delle immagini a colori
  • Compressione di Immagini attraverso eliminazione di ridondanze di codifica, psicovisuali e interpixel:
    • Variable Lenght coding
    • Run Lenght Encoding
    • Algoritmo di Huffman
    • Codifica Aritmetica
    • Algoritmo LZW
  • Formati Tiff, Bitmap, PNG, Jpeg
  • Esempi tratti dal Biomedical Imaging, dall’Osservazione della Terrra e dalle Applicazioni Web

Tipologia delle attività didattiche
Lezioni frontali (32 ore) Lezioni di Laboratorio (32 ore)
Nelle ore di Laboratorio gli studenti applicano operatori di elaborazione delle immagini trattati nelle ore di lezione frontale, utilizzando diverse tipologie di immagini per consolidare le conoscenze operative. Vengono posti diversi problemi di elaborazione risolti sotto la guida del Docente, utilizzando dapprima ambienti di e-learning e successivamente sistemi di elaborazione, in particolare Image j con cui richiamare operatori già implementati o sviluppare operatori complessi.

Testi e materiale didattico
Materiale disponibile sul sito di e-learning dell’Università:

  • Dispense Fornite dal Docente,
  • Articoli Scientifici, links a siti di Università e Laboratori di Ricerca in cui trovare tutorials e Demo on line
  • Libro Consigliato: R.C. Gonzalez, R.E. Woods, Digital Image Processing, Addison Wesley , 1992

Modalità di verifica dell’apprendimento
La verifica dell’apprendimento avviene attraverso la valutazione di due prove: lo sviluppo di un progetto e lo svolgimento di una prova scritta atti a valutare rispettivamente le competenze acquisite nelle attività di laboratorio e tramite le lezioni frontali.
I progetti assegnati non sono onerosi e sono affini alle esercitazioni di laboratorio condotte durante il corso.
La prova scritta è della durata di 2 ore, in cui non è prevista la consultazione di libri e altro materiale. Consiste in genere di 3 domande, alcune interamente di teoria, altre con inclusi esercizi numerici affini ad esempi utilizzati durante le lezioni a fini esplicativi.
Dopo la correzione degli scritti lo studente viene convocato per una revisione della prova scritta in cui si chiedono eventuali precisazioni con cui modificare, se opportuno, l’esito.
Il voto finale sarà la media aritmetica dell’esito delle singole prove.

Orario di ricevimento
Il ricevimento viene concordato via e-mail.

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