Variační metody ve zpracování obrazu - NPGR029

• Anglický název: Variational methods in image processing
• Zajišťuje: Katedra softwaru a výuky informatiky (32-KSVI)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2017
• Semestr: letní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: letní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. Ing. Filip Šroubek, Ph.D., DSc.
• Třída: DS, softwarové systémy; Informatika Mgr. - volitelný; M Mgr. MMIB; M Mgr. MMIB > Povinně volitelné
• Kategorizace předmětu: Informatika > Počítačová grafika a geometrie
• Korekvizity : NPGR002

Anotace

čeština

Poslední úprava: doc. Mgr. Petr Kaplický, Ph.D. (30.04.2019)

Předmět volně navazuje na základní kurz zpracování obrazu Digitální zpracování obrazu - NPGR002. Jde o výběrovou přednášku určenou pro studenty s hlubším zájmem o obor. Valnou většinu problému ze zpracování obrazu lze formulovat jako variační úlohu. Nejprve se seznámíme se základy variačního počtu a numerickými metodami řešící optimalizační problémy. V další části se naše pozornost soustředí na problémy ze zpracováni obrazu, které formulujeme jako optimalizační úlohy a ukážeme si jejich možná řešení na řadě praktických aplikacích.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Tomáš Holan, Ph.D. (30.04.2019)

The course broadens topics of the image processing course NPGR002: Digital Image Processing and it is aimed for students eager to gain deeper knowledge in the field. The majority of image processing tasks can be formulated as a variational problem. We give an introduction to the calculus of variations and numerical methods solving optimization problems. Then we focus on problems from image processing, which one can formulate as an optimization problem and we illustrate possible solutions on a wide variety of practical applications.

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Poslední úprava: doc. Ing. Filip Šroubek, Ph.D., DSc. (10.06.2018)

• absolvování přednášek (ve výjimečných případech může být jiná domluva)

• absolvování ústní zkoušky

angličtina

Poslední úprava: doc. Ing. Filip Šroubek, Ph.D., DSc. (10.06.2018)

• visiting lectures (exceptions possible if previously negotiated)

• taking an oral exam

Literatura

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Tomáš Dvořák, CSc. (30.04.2019)

G. Aubert, P. Kornprobst: Mathematical problems in image processing, Springer, 2002

C.M. Bishop: Pattern Recognition and Machine Learning, Springer, 2006

A. Antoniou, W.-S. Lu: Practical Optimization: Algorithms and Engineering Applications, Springer, 2007

Sylabus

čeština

Poslední úprava: doc. Ing. Filip Šroubek, Ph.D., DSc. (01.02.2022)

• variační počet (historie, Euler-Lagrangeovy rovnice, brachistochrona, Lagrangeova funce, funkce s omezenou variací)

• numerické metody řešení (parciální diferenciální rovnice, metoda konečných prvků, metoda konečných diferencí, metoda největšího spádu, konjugovaných gradientů, kvadratické programování)

• aproximace funkcí

• registrace obrazu (TPS - thin plate spline)

• rekonstrukce obrazu (odstraňování šumu, dekonvoluce, regularizace pomocí totální variace,rekonstrukce medicínských dat)

• segmentace obrazu (Mumford-Shah funkcionál, active contours, metoda level-sets, klasifikace)

• detekce pohybu (optical flow)

• shluková analýza, výběr příznaků

Bližší podrobnosti (studijní materiály, rozvrh, zkoušky, navazující diplomové práce, apod.) jsou na http://zoi.utia.cas.cz/NPGR029

angličtina

Poslední úprava: doc. Ing. Filip Šroubek, Ph.D., DSc. (01.02.2022)

• calculus of variations (history, Euler-Lagrange equation, brachistochrone problem, Lagrangien, functions of bounded variation)

• numerical methods (partial differential equations, finite elements, finite differences, steepest descent, conjugate gradients, quadratic programming)

• approximation of functions

• image registration (TPS - thin plate spline)

• image reconstruction (denoising, deconvolution, regularization with total variation, reconstruction of medical data)

• image segmentation (Mumford-Shah functional, active contours, method of level-sets, classification)

• motion detection (optical flow)

• clustering, feature selection

More information (study materials, exams, diploma thesis) is available at http://zoi.utia.cas.cz/NPGR029