ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ. Ενότητα 6: Κωδικοποίηση & Συμπίεση Εικόνας

Σχετικά έγγραφα
Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ. Ενότητα 3: Αποκατάσταση Εικόνας.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ. Ενότητα 5: Μετασχηματισμοί Εικόνας.

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ. Ενότητα 4: Δειγματοληψία και Κβάντιση Εικόνας

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 11: Κωδικοποίηση εικόνων: JPEG Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Θέματα Συστημάτων Πολυμέσων. Ενότητα # 7: JPEG Διδάσκων: Γεώργιος Πολύζος Τμήμα: Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Επιστήμη των Υπολογιστών

Αρχές Τηλεπικοινωνιών

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 3 η : Επεξεργασία Κελιών Γραμμών & Στηλών. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

7 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 5: Χρήση μετασχηματισμού Laplace για επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων Μέθοδοι εντάσεων βρόχων και τάσεων κόμβων

Υδραυλικά & Πνευματικά ΣΑΕ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 5: Ψηφιοποίηση και συμπίεση σημάτων ήχου

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ. Ενότητα 2: Βελτιστοποίηση Εικόνας.

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Περιβαλλοντική Χημεία

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 8: Αρχές κωδικοποίησης Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας Ενότητα 6 η : Συμπίεση Εικόνας. Καθ. Κωνσταντίνος Μπερμπερίδης Πολυτεχνική Σχολή Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Πληροφορική. Ενότητα 4 η : Κωδικοποίηση & Παράσταση Δεδομένων. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 7: Άλγεβρα βαθμίδων (μπλόκ) Ολική συνάρτηση μεταφοράς

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Στατιστική Επιχειρήσεων Ι

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 8 η : Γραφήματα

11 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

9 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Στατιστική Επιχειρήσεων

Εισαγωγή στην Πληροφορική & τον Προγραμματισμό

ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΗΜΑΤΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

12 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΕΥΦΥΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ. Ενότητα #12: Εισαγωγή στα Nευρωνικά Δίκτυα. Αναστάσιος Ντούνης Τμήμα Μηχανικών Αυτοματισμού Τ.Ε.

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

Λογισμός 3. Ενότητα 19: Θεώρημα Πεπλεγμένων (γενική μορφή) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 1 η : Εισαγωγή στα Λογιστικά Φύλλα με το MS Excel. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ. Ενότητα 1: Εισαγωγή στην Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 11: Χαρακτηριστικά Ψηφιακού Ήχου. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

8 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύ

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 12: Κωδικοποίηση βίντεο: H.26x Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Εφαρμογές Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Συστήματα Επικοινωνιών

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΕΡΕΥΝΑΣ ΓΙΑ ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΑ ΣΤΕΛΕΧΗ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΔΙΑΚΡΙΤΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER

Έλεγχος Κίνησης

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Εφαρμογή Υπολογιστικών Τεχνικών στην Γεωργία

Σχεδίαση Ηλεκτρονικών Κυκλωμάτων RF

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ Η/Υ

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

ΜΑΚΡΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ Ενότητα 1: Εισαγωγή: Το αντικείμενο της Μακροοικονομικής Η έννοια και του ΑΕΠ Ονομαστικό και πραγματικό ΑΕΠ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 3: Εισαγωγικά θέματα Συμπίεσης. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 6 η : Ταξινόμηση & Ομαδοποίηση Δεδομένων

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Ενότητα 1: Εκτιμητές και Ιδιότητες. Αναπλ. Καθηγητής Νικόλαος Σαριαννίδης Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά)

Λειτουργικά Συστήματα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Ζ (ΖTransform)

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 6: Έννοια της συνάρτησης μεταφοράς Παραδείγματα εφαρμογής σε φυσικά συστήματα

Ανάλυση Λογιστικών Καταστάσεων

Μάθημα 7 ο. Συμπίεση Εικόνας ΤΜΗΥΠ / ΕΕΣΤ 1

Μέθοδοι Βελτιστοποίησης

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Ανατομία - Φυσιολογία Ακοής Ομιλίας Λόγου

Ανατομία - Φυσιολογία Ακοής Ομιλίας Λόγου

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ι

ΜΑΘΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

Ανατομία - Φυσιολογία Ακοής Ομιλίας Λόγου

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ Η/Υ

Τίτλος Μαθήματος: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Δομημένος Προγραμματισμός

Transcript:

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΚΟΝΑΣ Ενότητα 6: Κωδικοποίηση & Συμπίεση Εικόνας Ιωάννης Έλληνας Τμήμα Υπολογιστικών Συστημάτων

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 2

1. Σκοποί ενότητας... 4 2. Περιεχόμενα ενότητας... 4 3. Ασκήσεις... 5 3.1 1 η Άσκηση... 5 3.2 2 η Άσκηση... 5 3.3 3 η Άσκηση... 5 3.4 4 η Άσκηση... 5 3.5 5 η Άσκηση... 6 3.6 6 η Άσκηση... 6 3.7 7 η Άσκηση... 7 3.8 8 η Άσκηση... 8 3.9 9 η Άσκηση... 8 3

1. Σκοποί ενότητας Σκοπός της ενότητας είναι να αναπτυχθούν οι τρόποι κωδικοποίησης μιας εικόνας και να κληθεί ο εκπαιδευόμενος να λύσει πρακτικές ασκήσεις. 2. Περιεχόμενα ενότητας H ενότητα αυτή καλύπτει τις ακόλουθες βασικές έννοιες: Εντροπία πηγής συμβόλων Τεχνικές κωδικοποίησης pixel Κωδικοποίηση Huffman Κωδικοποίηση RLC Αριθμητική κωδικοποίηση Κωδικοποίηση επιπέδου Τεχνικές κωδικοποίησης με πρόβλεψη Διαφορική κωδικοποίηση χωρίς απώλειες Διαφορική κωδικοποίηση με απώλειες Βέλτιστη διαφορική κωδικοποίηση με απώλειες Κωδικοποίηση DPCM Τεχνικές κωδικοποίησης με μετασχηματισμό Διαδικασία κωδικοποίησης με μετασχηματισμό Διαδικασία διάθεσης επιθυμητού ρυθμού Με τις αντίστοιχες ασκήσεις για λύση που καλύπτουν τις παραπάνω θεματικές. 4

3. Ασκήσεις 3.1 1 η Άσκηση Διαβάστε την εικόνα woman.mat και υπολογίστε την εντροπία με τη βοήθεια της συνάρτησης entropy.m. Εντροπία = bits/pixel 3.2 2 η Άσκηση Για την ίδια εικόνα να υπολογιστούν τα bits/pixel εάν γίνει κωδικοποίηση Huffman. H συνάρτηση huffbin.m δίνει για κάθε σύμβολο (δηλ. pixel) την δεκαδική τιμή της κωδικής λέξης και τον αριθμό των bits αυτής (π.χ. [26,8] για το πρώτο pixel, το οποίο σημαίνει ότι η κωδική λέξη είναι 00011010). Συγκρίνετε αυτήν την τιμή με την εντροπία. Κωδικοποίηση Huffman = bits/pixel 3.3 3 η Άσκηση Έστω η εικόνα: x=[0001;1100;0001;1110], η οποία σαρώνεται οριζόντια και κωδικοποιείται με RLC. Ποιοι αριθμοί θα μεταδοθούν; Εφαρμόστε τη συνάρτηση runlength.m και δείξτε το αποτέλεσμα. RLC = 3.4 4 η Άσκηση Να γραφτεί πρόγραμμα το οποίο να αναλύει την εικόνα woman.mat σε 8 bit planes με κώδικα Gray και στη συνέχεια να τα κωδικοποιεί με RLC. Να υπολογιστεί η εντροπία και ο συντελεστής συμπίεσης. Να απεικονιστούν τα επίπεδα 1και 8. Bit plane 1 Bit plane 8 5

Εντροπία = bits/pixel 3.5 5 η Άσκηση Να γραφτεί πρόγραμμα το οποίο να υπολογίζει τις οκτώ περιπτώσεις πρόβλεψης και τις αντίστοιχες εντροπίες για δεδομένη εικόνα, με τη βοήθεια του προγράμματος differential_lossless_coding.m. Σημειώστε την αποτελεσματικότερη. H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 3.6 6 η Άσκηση Με τη βοήθεια του προγράμματος optimum_lossy_differential.m να υπολογιστεί η βέλτιστη τιμή της σταθεράς α, για μια συμβολοσειρά 10000 τυχαίων δειγμάτων με κατανομή Gaussian N(0,1). Ο κβαντιστής Q παίρνει τιμή 1 για x>=0 και -1 για x<0. (Βλέπε παράδειγμα 6.7 των σημειώσεων). α = Παραμόρφωση = 6

3.7 7 η Άσκηση Να απεικονιστεί το σφάλμα πρόβλεψης εάν η εικόνα woman κωδικοποιηθεί με τεχνική DPCM και με ιδανικό κβαντιστή μηδενικού σφάλματος. Οι σχέσεις πρόβλεψης να είναι ίδιες με αυτές του παραδείγματος 6.7 των σημειώσεων. Το πρόγραμμα υλοποίησης είναι το DPCM.m. Απεικονίστε τα τέσσερα σφάλματα πρόβλεψης και κάνετε παρατηρήσεις. Πρόβλεψη 1 Πρόβλεψη 2 Πρόβλεψη 3 Πρόβλεψη 4 7

3.8 8 η Άσκηση Να διαβαστεί η εικόνα woman. Με τη χρήση του προγράμματος zonal_mask.m να συμπιεστεί η εικόνα για τις εξής περιπτώσεις: (α) Η μάσκα να περιλαμβάνει το DC συντελεστή και τους οκτώ AC συντελεστές με τη μεγαλύτερη διασπορά. (β) Η μάσκα να περιλαμβάνει το DC συντελεστή και τους τέσσερις AC συντελεστές με τη μεγαλύτερη διασπορά. Να απεικονιστούν οι ανακατασκευασμένες εικόνες, να γραφτούν τα PSNR και να σχολιαστούν. Ανακατασκευασμένη Εικόνα (α) Ανακατασκευασμένη Εικόνα (β) 3.9 9 η Άσκηση Να διαβαστεί η εικόνα woman. Με τη χρήση του προγράμματος threshold_mask.m να συμπιεστεί η εικόνα για τις εξής περιπτώσεις: (α) Η μάσκα να περιλαμβάνει το DC συντελεστή και τους οκτώ AC συντελεστές με το μεγαλύτερο μέγεθος. (β) Η μάσκα να περιλαμβάνει το DC συντελεστή και τους τέσσερις AC συντελεστές με το μεγαλύτερο μέγεθος. 8

Να απεικονιστούν οι ανακατασκευασμένες εικόνες, να γραφτούν τα PSNR και να σχολιαστούν μεταξύ τους καθώς επίσης και με τις προηγούμενες. Ανακατασκευασμένη Εικόνα (α) Ανακατασκευασμένη Εικόνα (β) 9