Cyfrowe przetwarzanie obrazu

stacjonarne

II stopnia

obowiązkowy

W 14/+, L 16/+, godziny bezkontaktowe 18

W 14/x, L 16/+, godziny bezkontaktowe 22

Fotogrametria i teledetekcja - znajomość podstawowych problemów

i zagadnień z fotogrametrii i teledetekcji cyfrowej,

dyscyplina naukowa studiów prowadzonych w WAT

prof.dr hab.inż. Kaczyński Romuald

Program obejmuje wybrane teoretyczne i praktyczne zagadnienia związane z analizą i cyfrowym przetwarzaniem obrazów fotogrametrycznych i teledetekcyjnych panchromatycznych

i wielospektralnych wykonanych z pułapu lotniczego jak

i satelitarnego. Dobór i zakres treści kształcenia ukierunkowany jest na umiejętność wyboru satelitarnych zobrazowań i metod ich przetwarzania oraz posługiwania się specjalistycznym oprogramowaniem do profesjonalnych przetworzeń cyfrowych.

Wykłady /metody dydaktyczne: Wykłady są realizowane metodą audiowizualną oraz konwersatoryjną z wykorzystaniem materiałów poglądowych związanych z ich tematyką.

Tematy kolejnych zajęć:

SEMESTR I

1. Charakterystyka obrazu cyfrowego. Rozdzielczości. Histogram obrazu. Operacje na histogramie. LUT. Dane obrazu mono-

i wielospektralnego. (2h)

2. Korekcje i metody wzmocnienia obrazu. Podstawy kolorymetrii

i zasady mieszania barw RGB i CMY. Układy barw RGB-HIS. Pseudokolorowanie obrazu monochromatycznego. (2h)

3. Funkcja splotu (konwolucji) dwóch funkcji dyskretnych. Metody filtracji obrazów w przestrzeni spektralnej. Rodzaje filtrów. (2h)

4. Przetwarzania geometryczne obrazów. Metody przepróbkowania. Wpasowanie obrazu do obrazu. Rejestracja obrazu do układu współrzędnych geodezyjnych. Pomiary na obrazie cyfrowym. (2h)

5. Obrazy wielospektralne. Wybór kanałów spektralnych do wyświetlania, przetwarzania i interpretacji tematycznej. Kompozycje barwne. Pansharpening. (4h)

6. Operacje na obrazach wielospektralnych. Operacje arytmetyczne. Boolean algebra. Metoda głównych składowych (Principal Component Analysis – PCA). Korelacja, wariancja, kowariancja obrazów wielospektralnych i ich interpretacja. (2h)

SEMESTR II

1. Metodyka opracowania ortofotomapy z HRSD z danymi NMT i osnowy fotogrametrycznej. (4h)

2. Filtracje w przestrzeni częstotliwościowej. Szybka Transformacja Fouriera – FFT. Analiza PSF. (2h)

3. Korekcje obrazów satelitarnych. DIPS. (2h)

4. Przekształcenia morfologiczne, segmentacja. (2h)

5. Charakterystyka obrazów radarowych. Usunięcia szumów i filtracje obrazów radarowych. (4h)

Laboratoria /metody dydaktyczne: Laboratoria są realizowane pod kierunkiem asystenta przy wykorzystaniu specjalistycznego oprogramowania i cyfrowych zobrazowań lotniczych i satelitarnych. Studenci pod kierunkiem asystenta wykonują laboratoria z elementami poznawczymi.

Tematy kolejnych zajęć:

SEMESTR I

1. Generowanie i analiza danych statystycznych obrazu cyfrowego. Rozdzielczości, powiększenia obrazu. Obliczenie i analiza histogramu obrazu. Operacje na histogramie. Funkcja LUT. Dane statystyczne obrazu wielospektralnego. (4h)

2. Metody korekcji i metody wzmocnienia kontrastu obrazu. Zasady mieszania barw RGB i CMY. Zamiany RGB-HIS i IHS-RGB. Pseudokolorowanie obrazu monochromatycznego (Density slicing). (2h)

3. Metody filtracji obrazu w przestrzeni spektralnej. Filtry i ich użycie. (2h)

4. Przetwarzania geometryczne obrazów - georeferencje. Metody przepróbowania obrazu. Wpasowanie obrazu do obrazu. Rejestracja obrazu do układu współrzędnych geodezyjnych. Pomiary współrzędnych obrazu, geodezyjnych i przekroje na obrazie cyfrowym. (2h)

5. Tworzenie kompozycji barwnych. Interpretacja obrazów. Pansharpening. Współczynnik NDVI. (4h)

6. Operacje na obrazach - algebra Boolena, dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie. Generowanie i interpretacja: korelacja, wariancja i kowariancja obrazów wielospektralnych. Generowanie głównych składowych – PCA i interpretacja wyników. (2h)

SEMESTR II

1. Metodyka opracowania ortofotomapy cyfrowej na podstawie wysokorozdzielczych zobrazowań satelitarnych (Ikonos2, VW-1, VW-2, QuickBird) i osnowy fotogrametrycznej oraz NMT. (4h)

2. Szybka transformacja Fouriera. Analiza PSF. Filtracje i powrót do zobrazowania w przestrzeni spektralnej. (2h)

3. Korekcja radiometryczna obrazów satelitarnych . (4h)

4. Przekształcenia morfologiczne i segmentacja obrazów cyfrowych. (2h)

5. Usunięcie szumów i artefaktów z obrazów radarowych. (4h)

Bilans godzin bezkontaktowych

SEMESTR I

- Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych 6 h

- Przygotowanie do zaliczenia przedmiotu 6 h

- Przygotowanie sprawozdania z laboratorium 6 h

SEMESTR II

- Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych 6 h

- Przygotowanie do egzaminu 10 h

- Przygotowanie sprawozdania z laboratorium 6 h

Podstawowa:

Tadeusiewicz R., „Komputerowa analiza obrazu”, 2001

Butowtt J., Kaczyński R. „Fotogrametria”. WAT, 2010

Uzupełniająca

Woźnicki J., „Podstawy przetwarzania obrazu”, 2001

Castleman Kenneth R., „Digital image processing”, 1996

K3 /Potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role; ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania/ G2A_K03

U7 /Potrafi posługiwać się technikami informacyjno- komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej w geodezji i kartografii/ G2A_U07

W1/ Ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę z zakresu matematyki i innych obszarów właściwych dla kierunku geodezja i kartografia przydatną do formułowania i rozwiązywania złożonych zadań z zakresu geodezji i kartografii/ G2A_W01

W5 /Ma wiedzę o trendach rozwojowych i najistotniejszych nowych osiągnięciach z zakresu dziedziny nauk technicznych i dyscypliny naukowej geodezja i kartografia, właściwych dla geodezji i kartografii i pokrewnych dyscyplin naukowych/ G2A_W05

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia na ocenę (semestr I) oraz egzaminu (semestr II). Zaliczenia przeprowadzane są w formie pisemnej, a egzamin pisemnej i ustnej. Warunkiem przystąpienia do zaliczenia/egzaminu jest pozytywna ocena z zajęć laboratoryjnych.

WYKŁADY

Efekty:

W1 - I semestr; efekty są sprawdzane podczas zaliczenia pisemnego - kolokwium

W5 - II semestr; efekty są sprawdzane podczas egzaminu w formie pisemnej i ustnej

Zaliczenie i egzamin prowadzone są w postaci pytań teoretycznych i problemowych sprawdzających wiedzę wyuczoną oraz poznane metody analiz obrazu. Pytania obejmują zakres tematyki kolejnych wykładów oraz mają charakter otwarty. Efekty uznaje się za osiągnięte, jeśli student uzyska minimum 60% punktów.

Gradacja ocen:

<60-65 %) – dostateczny

<65–75 %) – dostateczny plus

<75-85%) – dobry

<85-95%) – dobry plus

<95-100%> – bardzo dobry

LABORATORIUM

Efekty:

U7, K3 - sprawdzane są równolegle podczas ćwiczeń laboratoryjnych realizowanych w trakcie I i II semestru przedmiotu

Warunkiem zaliczenia jest samodzielne wykonanie wskazanych przez prowadzącego zadań i przygotowanie sprawozdań z wykonanych prac oraz zaliczenie sprawdzianów kontrolnych.

Efekty oceniane łącznie uznaje się za osiągnięte, jeśli student pozytywnie odpowiedział na pytania sprawdzające zadawane podczas zajęć i poprawnie wykonał wszystkie zadania wraz z prawidłowo wykonanymi sprawozdaniami uzasadniającymi dobór metod, analiz danych oraz poprawnie wyciągniętymi wnioskami. Wytyczne do wykonania zadań podaje prowadzący zajęcia.

Kryteria oceniania:

3.0 – formalnie poprawne wykonanie zadań;

3.5 – dodatkowo student potrafi odpowiedzieć na pytania wyjaśniające dotyczące wykonania zadań;

4.0 – jw. oraz student potrafi wyjaśnić, dlaczego wybrał konkretne rozwiązanie;

4.5 – jw. oraz student potrafi podać rozwiązanie alternatywne i krytycznie ocenić uzyskane wyniki;

5.0 – jw. oraz student potrafi opisowo i graficznie poprawnie udokumentować wykonanie zadania.