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Image/Video Processing and Coding

Modulnummer 1350910

ECTS-Punkte

6

Studiengang

Master Elektrotechnik

Master Informationstechnik / Technische Informatik

Master Visual Computing

Master Computational Engineering

Master Electrical Engineering

Lehrender

Dr.-Ing. Henryk Richter

Planung

Wintersemester 3V, 1Ü

Ziel

Kennenlernen klassischer und moderner Verfahren sowie Standards zur Bild- und Video-Verarbeitung und -Kompression

Voraussetzungen

Digitale Signalverarbeitung (empfohlen)

Inhalt

Einleitung

  • Visuelle Wahrnehmung
  • Grundlagen der Bildaufnahme
  • Kamera Modell

Farben

  • CIE XYZ Referenz-Farbraum
  • Color Matching, Farbraumkonvertierung
  • RGB, CMY(K), YCbCr

Grundlagen der Bildverarbeitung

  • Bildaufnahme
  • Bildverarbeitung (Verbesserung, Restauration, Segmentierung)
  • Bildanalyse (Klassifikation, Interpretation, Erkennung)

Abtastratenkonvertierung / Quantisierung

  • Image Resampling
  • Anti-Aliasing und Interpolationsfilter
  • Lineare und Nichtlineare skalare Quantisierung
  • Vector Quantisierung

Eigenschaften diskreter Bilder

  • Bilder als 2D Sequenzen
  • Diskrete 2D Systeme, Faltung in Zeit und Frequenzbereich
  • Statistische Eigenschaften von Bildern

Transformation

  • Allgemeine diskrete Signaltransformation, Orthogonalität/Orthonormalität
  • 2D Fourier Transformation, 2D DFT
  • DCT, Walsh-Hadamard Transformation
  • Wavelets und Filterbänke

Bildverbesserung und Restaturation

  • Pixelbasierte Techniken
  • Lokale örtliche Filter
  • Globale Filterung

Bildsegmentierung

  • Punktorientierte Methoden
  • Nachbarschaftsbasierte Methoden

Merkmalsextraktion

  • Merkmale (Kontur, Histogramm, Spektral, Textur, Farbe)
  • Merkmalsauswahl

Mustererkennung

  • Klassifikatoren (Distanz, Sequenziell)
  • Neuronale Netzwerke

Grundlagen der Datenkompression

  • Prinzipien der Quellencodierung
  • Information, Entropie
  • Kenndaten der Codierung, Qualitätsbewertung

Codierung

  • Entropiecodierung (Shannon, Huffmann, Arithmetisch)
  • Adaptive Codierung
  • Codierung für Quellen mit statistischen Abhängigkeiten

Dekorrelation

  • Prädiktion
  • Spektrale Zerlegung

Standards zur Einzelbildkompression

  • JPEG, JPEG-2000

Videodatenkompression

  • Grundlagen (Bewegungskompensation, Bildtypen und Anordnung)
  • Hybride Videodatenkompression
  • MPEG-1,MPEG-2,H.263,MPEG-4,H.264,H.265
  • Scalable Video Coding und Multiview Coding

Prüfung

mündlich

Kursunterlagen

auf stud.IP verfügbar

Literatur

Gonzalez, R.; Woods, E.: Digital Image Processing, Prentice Hall 2008
Jähne, B.: Digitale Bildverarbeitung, 5. Auflage, Springer-Verlag, 2002
Ohm, J.-R.: Digitale Bildcodierung. Springer-Verlag, 1995
Ohm, J.-R.: Multimedia Communications Technology. Springer-Verlag, 2004
Jayant, N. S.; Noll, P.: Digital Coding of Waveforms. Principles and Applications to Speech and Video. Prentice Hall, 1984
Wang, Y.; et. al.: Video Processing and Communications. Prentice Hall, 2002
Rao, K. R.; et. al.: The transform and data compression handbook. CRC Press, 2001
Rao, K.R.: Techniques & Standards for Image, Video & Audio Coding, Prentice Hall 1996
Watkinson: MPEG-2, Focal Press, 1999
Barnsley, M. F.; Hurd, L. P.: Fractal Image Compression, AK Peters, 1993
Pennebaker, W. B.; et. al.: JPEG Still Compression Standard, New York, 1993
Taubman, D. S.; et. al.: JPEG2000, Kluwer Academics Publishers, 2002
Richardson, I. E. G.: H.264 and MPEG 4 Video Compression, J. Wiley & Sons, Ltd., 2003
Vetterli, M.; Kovacevic, J.: Wavelets and Subband Coding. Prentice Hall, 1995
Gersho, A.; Gray, R. M.: Vector Quantization and Signal Compression. Kluwer, 1992