Elaborazione digitale di immagini e suoni (2006/2007)

Corso a esaurimento

Codice insegnamento
4S00047
Crediti
10
Coordinatore
Vittorio Murino
Altri corsi di studio in cui è offerto
L'insegnamento è organizzato come segue:
Modulo Crediti Settore disciplinare Periodo Docenti
Immagini 4 INF/01-INFORMATICA 2° Q Vittorio Murino
Suoni 4 INF/01-INFORMATICA 1° Q Davide Rocchesso
Laboratorio Immagini 1 INF/01-INFORMATICA 2° Q Vittorio Murino
Laboratorio Suoni 1 INF/01-INFORMATICA 1° Q Davide Rocchesso

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire i fondamenti teorici di base e le metodologie
relative alla formazione ed elaborazione delle immagini e suoni,
aspetti fondamentali per la progettazione e per la costruzione di
sistemi multimediali. L'importanza della comunicazione audiovisiva
nell'informatica è dovuta al fatto che il sistema uditivo è in grado di
discriminare o integrare eventi acustici, mentre il sistema visivo è
atto al rilevamento e all'organizzazione delle informazioni spaziali.
Il corso e' suddiviso in due parti. Nella prima parte, vengono
presentate le principali tecniche per la analisi, l'elaborazione, e la
sintesi dei suoni medianti ausili informatici.
Nella seconda parte, vengono descritte le tecniche per il trattamento e
l’analisi di immagini volte al miglioramento della qualità, al restauro
e all'estrazione di informazioni.

Programma

Modulo immagini

* Acquisizione di immagini: modelli matematici, campionamento e quantizzazione.
* Trasformate di immagini: Fourier (e coseno, seno, Hadamard, Karhunen-Loewe, Wavelet).
* Filtraggio: istogramma, modellazione del rumore, operatori puntuali, locali e operazioni geometriche, filtri passa-basso, -alto, -banda, , filtri ottimi, filtri non lineari.
* Estrazione e caratterizzazione dei contorni.
* Estrazione e caratterizzazione delle regioni.
* Compressione di immagini.
* Analisi di immagini.

Il corso è organizzato su due quadrimestri (secondo e terzo) del Corso di Laurea in Tecnologie dell'Informazione: Multimedia. Nel primo dei due quadrimestri vengono affrontati i segnali monodimensionali (suoni), mentre nel secondo quadrimestre si trattano i segnali bidimensionali (immagini). In totale, il corso viene svolto in 64 ore di lezione frontale e 24 ore di laboratorio (il singolo modulo è quindi composto da 32 ore di lezione frontale e 12 di laboratorio). L'attività di laboratorio prevede la risoluzione al calcolatore di esercizi proposti dai docenti, mediante strumenti informatici (e.g., MATLAB/Octave).


Modulo: Laboratorio Immagini
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Si veda il programma del corso.
L'attività di laboratorio prevede la risoluzione al calcolatore di esercizi proposti dai docenti, mediante strumenti informatici (e.g., MATLAB/Octave).


Modulo: Laboratorio Suoni
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L'attività di laboratorio prevede la risoluzione al calcolatore di esercizi proposti dal docente nell'ambito dell'elaborazione del segnale audio, mediante strumenti informatici (e.g., MATLAB/Octave).


Modulo Suoni

* Elementi di psicoacustica e percezione uditiva.
* Discretizzazione di segnali e sistemi a tempo continuo.
* Trasformate di segnali: Laplace, Fourier, Zeta.
* Analisi del suono: Short-Time Fourier Transform, Correlogrammi.
* Filtri numerici: filtri del primo e secondo ordine. Filtri allpass. Filtri complementari. Banchi di filtri. Frequency warping.
* Tecniche di sintesi del suono: Tecniche classiche. Sintesi per modelli fisici. Sintesi basata su analisi.
* Effetti audio digitali: Elaborazione nei domini del tempo e della frequenza. Spazializzazione del suono e riverberazione artificiale.
* Estrazione di immagini da scene acustiche complesse: computational auditory scene analysis.
* Linguaggi e standard per l'elaborazione del suono: I linguaggi della famiglia Music V. Lo standard MPEG audio.

Il corso è coordinato con il successivo modulo di Immagini. Nel primo dei due moduli vengono affrontati i segnali monodimensionali (suoni), mentre nel secondo si trattano i segnali bidimensionali (immagini). In totale, nei due quadrimestri il corso viene svolto in 64 ore di lezione frontale e 24 ore di laboratorio. L'attività di laboratorio prevede la risoluzione al calcolatore di esercizi proposti dai docenti, mediante strumenti informatici (e.g., MATLAB/Octave).

Modalità d'esame

La verifica del profitto in ciascuna delle due parti del corso sarà
fatta mediante esercitazione scritta, contenente quesiti atti a
verificare l'acquisizione dei concetti teorici, nonché la padronanza
degli strumenti matematici e informatici (es., MATLAB/Octave).
Per gli studenti particolarmente interessati agli argomenti del corso è
possibile effettuare l'esame mediante lo svolgimento di un progetto e
una prova integrativa, da concordare coi docenti.
Il superamento della prova porta all'acquisizione di 10 crediti in
totale, ovvero 8 crediti del corso più 2 crediti di laboratorio.
L'esame di Laboratorio non sarà distinto da quello del corso base.

Testi di riferimento
Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
S.C. Umbaugh Computer Vision and Image Processing Prentice Hall 1998 Testo semplice e di facile comprensione, ma poco formale
K. Castleman Digital Image Processing Prentice Hall 1996 Testo principale
W.K. Pratt Digital Image Processing (Edizione 4) Wiley Interscience 2007 978-0-471-76777-0
E. Trucco, A. Verri Introductory techniques for 3D Computer Vision (Edizione 1) Prentice-Hall 1998 0132611082
R. Jain, R. Kasturi, B.G. Schunk Machine Vision McGraw Hill 1995