2015年 理工学部 シラバス - 電気工学科
設置情報
| 科目名 | 画像処理 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 電気工学科 | 学年 | 4年 |
| 担当者 | 門馬 英一郎 | 履修期 | 前期 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 火曜1 |
| 校舎 | 駿河台 | 時間割CD | I21R |
| クラス | A・B | ||
概要
| 学修到達目標 | 急速に発展し様々な分野で応用されている画像処理技術に関し，画像の取扱いについての基本事項や基本的な処理方法などについて理解を深める。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
画像処理に関してMATLABによる実演を含めた講義形式で行なう。学んだ内容を課題で復習する。 |
| 履修条件 | 選択科目。理解を深めるためには「コンピュータプログラミング」「コンピュータアルゴリズム」「コンピュータシミュレーションI, II」を履修していることが望ましい。 |
授業計画
| 第1回 | Introduction: Computer Visionと画像処理 |
|---|---|
| 第2回 | 画像処理の概要: 画像処理の概要、画像処理のフレームワーク、データとしての画像、A/D変換、画像の形式、撮像素子、画像処理の目的、画像認識の現状 |
| 第3回 | 画像入出力装置: 主な画像入力装置、CCD/COMS Image Sensor、画像のディジタル化、Spatial DomainとFrequency Domain、画像のエイリアシング、空間周波数、主な画像出力装置、印刷・ディスプレイでの色表現、ガンマ補正、Color Management System |
| 第4回 | 画像の生成: ピンホールカメラモデル、透視投影モデル、焦点距離、薄肉レンズ、厚肉レンズ、被写界深度、レンズによる光学的歪み、Distortion/Rectify、色収差、Tele-centric Lens |
| 第5回 | 画像の性質と色空間、画素ごとの濃淡変換: Histogram、階調再現性、コントラスト、Profile、撮影画角、レンズの諸量、shutter speed、ガンマ補正、光源の分光分布(熱放射、HIDランプ、LED)、色順応、White balance、フレームレート、トーンカーブ、Histogram processing(equalization, adaptive equalization, direct specification, sliding)、LUT、アルファブレンディング、 人間の視覚、立体視、画像生成の光学的モデル(Phong, BRDF)、マシンビジョンでの照明、 表色系(Munsell color, Oswald color system, CIE RGB, CIE XYZ, CIE L*a*b*, CIE L*u*v*)、color matching |
| 第6回 | 空間フィルタリング: 線形フィルタ、画像におけるノイズ、Defective pixel、平滑化(Arithmetic/Geometric/Harmonic/Contraharmonic mean filter)、エッジを保存した平滑化(Median filter, Midpoint filter, Bilateral filtering)、エッジの定義、エッジとノイズの関係、1次微分フィルタ(Roberts/Sobel/Prewitt operators, Kirsh/Robinson compass masks)、2次微分フィルタ(Laplacian Filter)、Laplacian of Gaussian、Difference of Gaussian |
| 第7回 | 周波数ドメインのフィルタリング: 空間周波数、Fourier変換、エイリアシング、2D FFT、phase angle array、frequency domain filters、Low Pass Filters (Batterworth, Gaussian)、 Highpass filters、鮮鋭化( Laplacian filter, Composite laplacian, Unsharp masking, High-boost filtering)、selective filtering(BPF) |
| 第8回 | 画像復元: 復元が必要な画像、spatial filteringによる修正、周波数領域での補正、手ぶれ・ぼけの補正(point spread function, optical transfer function, Wiener filtering, Ayers-Dainty blind deconvolution)、濃淡補正(逆フィルタのデモ、幾何学的補正、濃淡補正、複数のレンズのデモ)、Parallel-Beam projections(Radon変換, Fan-beam data)、Computational Photography(Light field、符号化) |
| 第9回 | 2値画像処理: 閾値処理、Intensity-based methods (Otsu's method, Percentile method, adaptive thresholding)、Morphological image processing (Structuring element, 膨張, 収縮, opening, closing, binary hit-or-miss演算, Labeling処理, region filling、細線化、skeletonization)、Grayscale morphology |
| 第10回 | 領域処理 -領域特徴と領域分割-: Texture features(GLCM)、領域分割処理(region growing, split and merge, Watershed, Clustering, k-means, SNAKES)、より高度な領域分割(Superpixels, GrowCut, GrabCut) |
| 第11回 | パターンと図形の抽出: テンプレートマッチング、structure from motion、match move、Canny edge detector、Harris corner detector、Hough変換、Binary objectの特徴量(領域の形状特徴(面積、周囲長、細長さ、円らしさ、対称性)、慣性モーメント、オイラー数) |
| 第12回 | Feature descriptor, パターン認識: 識別器、特徴空間、Principal Component Analysis、Nearest Neighbor, k-NN法、k-means法、Neural Network、Support Vector Machine、Boosting、境界特徴(r-θグラフ、φ-sグラフ、Chaincode、フーリエ記述子)、Haar-like features、Feature descriptors(HoG, SIFT) |
| 第13回 | 動画像処理: 映像信号の概要、インタレース走査とプログレッシブ走査、NTSC video signal、ビデオ信号に関する用語、動画像処理の考え方、Time-lapse video、カメラからの映像、フレームごとの動画像処理、Deinterlacing、背景差分法、Bayes法による移動体検出、オプティカルフロー(Exhaustive search Block Matching Algorithm、Hierarchical BMA)、時空間映像、カメラモーション |
| 第14回 | 空間情報の取得と利用: 画像と空間の幾何学的関係、ステレオビジョン、アクティブなデプス情報の取得、Point Cloud、3次元復元 |
| 第15回 | 平常試験及びその解説 |
その他
| 教科書 |
『ディジタル画像処理 改訂新版』 CGーARTS協会 2015年 第1版
|
|---|---|
| 参考書 |
Practical Image and Video Processing Using MATLAB, Wiley-IEEE Press, 2011, 1 edition
Digital Image Processing Using MATLAB, Gatesmark Publishing, 2009, 2 edition
『コンピュータビジョン ―アルゴリズムと応用―』 共立出版 2013年
George Siogkas , Visual Media Processing using MATLAB Beginner’s Guide, PACKT Publishing
Mark Nixon, Feature Extraction & Image Processing for Computer Vision, ELSEVIER, 3 edition
John Woods, Multidimensional Signal, Image, and Video Processing and Coding, 2 edition
|
| 成績評価の方法 及び基準 |
平常試験75%, 課題25% |
| 質問への対応 | オフィスアワー |
| 研究室又は 連絡先 |
駿河台校舎3号館321室、8号館812室 Tel:03-3259-0761、0784 E-mail: momma.eiichiro@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
金曜 駿河台 10:30 ～ 12:30 8号館812室
|
| 学生への メッセージ |
講義に関する連絡、講義資料及びソースコードの配布や課題の提出はCSTポータルで行なうので随時確認をすること。 |