Elaborazione digitale di immagini e suoni (2008/2009)

Corso a esaurimento

Codice insegnamento
4S00047
Crediti
10
Coordinatore
Vittorio Murino
L'insegnamento è organizzato come segue:
Modulo Crediti Settore disciplinare Periodo Docenti
Laboratorio Immagini 1 INF/01-INFORMATICA 2° Q Vittorio Murino
Immagini 4 INF/01-INFORMATICA 2° Q Vittorio Murino
Laboratorio Suoni 1 INF/01-INFORMATICA 1° Q Federico Fontana
Suoni 4 INF/01-INFORMATICA 1° Q Federico Fontana

Obiettivi formativi

Modulo: Suoni
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Il corso intende fornire i fondamenti teorici di base e le metodologie relative alla formazione ed elaborazione dei suoni.
L'elaborazione di suoni è fondamentale per la progettazione e per la costruzione di sistemi multimediali. Il sistema uditivo è un canale sempre aperto in grado di discriminare o integrare eventi acustici. Viceversa, il sistema visivo è atto al rilevamento e all'organizzazione delle informazioni spaziali. Questo spiega l'importanza della comunicazione audiovisiva nell'informatica contemporanea.
Dopo una breve introduzione alla psicoacustica, vengono presentate le principali tecniche per la analisi, l'elaborazione, e la sintesi dei suoni medianti ausili informatici.
Il corso intende fornire gli strumenti e le tecniche di base per la comprensione e il trattamento dei suoni allo scopo di affrontare applicazioni quali lo sviluppo di interfacce, la compressione e trasmissione di informazioni, l'analisi di scene, etc..

Modulo: Laboratorio Suoni
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Il corso intende fornire un complemento sperimentale ai fondamenti teorici di base relativi alla formazione ed elaborazione dei suoni.


Modulo: Immagini
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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 un canale 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.
Il corso intende fornire gli strumenti e le tecniche di base per la comprensione e il trattamento di immagini e suoni, allo scopo di affrontare svariate applicazioni.

Modulo: Laboratorio Immagini
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Il corso intende fornire un complemento sperimentale ai fondamenti teorici di base relativi alla formazione ed elaborazione delle immagini.

Programma

Modulo: Suoni
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* Elementi di psicoacustica e percezione uditiva.
* Discretizzazione di segnali e sistemi a tempo continuo.
* Trasformate di segnali: Laplace, Fourier, Zeta.
* 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 (cenni).
* Effetti audio digitali: Elaborazione nei domini del tempo e della frequenza. Spazializzazione del suono e riverberazione artificiale.
* Cenni di analisi del suono.

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.

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: Immagini
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* Acquisizione di immagini: modelli matematici, campionamento e quantizzazione.
* Trasformate di immagini: Fourier (ed eventualmente 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.
* Cenni di analisi di immagini.

Il corso è organizzato su due quadrimestri del Corso di Laurea in Informatica Multimediale (ex 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).

Modulo: Laboratorio Immagini
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L'attività di laboratorio prevede la risoluzione al calcolatore di esercizi proposti dal docente relativi all'elaborazione delle immagini, mediante strumenti informatici (e.g., MATLAB/Octave).


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).

Modalità d'esame

Modulo: Suoni
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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.

Modulo: Laboratorio Suoni
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L'esame di Laboratorio non sarà distinto da quello del corso base.


Modulo: Immagini
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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.

Modulo: Laboratorio Immagini
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L'esame di Laboratorio è incluso come esercizio nell'esame del corso base.


Il superamento delle prove porta all'acquisizione di 10 crediti in totale, ovvero 8 crediti del corso più 2 crediti di laboratorio.

Statistiche per i requisiti di trasparenza (Attuazione Art. 2 del D.M. 31/10/2007, n. 544)

Statistiche esiti
Esiti Esami Esiti Percentuali Media voti Deviazione Standard
Positivi 25.26% 25 3
Respinti 1.05%
Assenti 70.52%
Ritirati --
Annullati 3.15%
Distribuzione degli esiti positivi
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 30 e Lode
0.0% 4.1% 0.0% 8.3% 20.8% 4.1% 12.5% 12.5% 4.1% 8.3% 4.1% 8.3% 8.3% 4.1%

Valori relativi all'AA 2008/2009 calcolati su un totale di 95 iscritti. I valori in percentuale sono arrotondati al numero intero più vicino.