A képtechnika alapjai

A tantárgy angol neve: Bases of Image Techniques

Adatlap utolsó módosítása: 2012. május 30.

Tantárgy lejárati dátuma: 2015. január 31.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki szak

Mérnök informatikus szak

Szabadon választható tárgy
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEEJV05   4/0/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Székely Vladimir,
4. A tantárgy előadója

Dr. Székely Vladimír

Egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Zólomy Imre

Egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Török Sándor

Egyetemi adjunktus

Elektronikus Eszközök Tsz

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Elektronika

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIEE9005") )
VAGY
NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIHIA325"))
VAGY
NEM ( Szakirany("AVIinfokom", "- ") )
VAGY
NEM ( Szakirany("AVImédia", "- ") )
VAGY
NEM ( Szakirany("AVInagyfr", "- ") )

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

A tárgy nem vehető fel az alábbi tárgyak kreditjének megléte esetén:

VIEE9006 A képtechnika alapjai és a VIHIA325 Médiakommunikáció

7. A tantárgy célkitűzése

A tárgy feladata: az emberi látás fiziológiájából valamint a szükséges optikai alapokból kiindulva megismertetni azokat az alapvető eszközöket és módszereket, amelyekkel a vizuális információ kezelése során a mérnök szembekerül. Ilyenek: a képfelvétel- és visszaadás, a képrögzítés eszközei, a képfeldolgozás alapvető módszerei.

8. A tantárgy részletes tematikája

1. hét

Az emberi szem felépítése. A szem, mint optikai rendszer. A retina felépítése: érzékelősejtek, bipoláris sejtek, ganglionsejtek. Az érzékelők működése, sűrűség eloszlásuk. 

Az adaptáció és az akkomodáció mechanizmusa. A látótér. A látásélesség értelmezése, átlagos értéke, függése a megvilágítástól. A villódzásérzet és mérése.

A színlátás és a színmérés. Spektrális alapszín összetevők. Metamer színek. Az RGB és az rgb rendszer. Színek összegzése. Az XYZ és xyz színkoordináta-rendszerek. A patkódiagram. A színhőmérséklet.

2.hét

Optikák. A képalkotásra használt optikák tulajdonságai. A gömbi eltérés, a kromatikus és az asztigmatikus hiba. Lencserendszerek teljesítmény-görbéi. A rekesz-szám. Mélységélesség.

Fotokémiai képrögzítés. A fotoemulzió érzékenysége, felbontása. A gradáció fogalma.

3. hét

Képfeldolgozás. A fekete-fehér és a színes megjelenítéshez szükséges pixelenkénti bitszám. Leképezés kevés árnyalatú eszközre: dithering.

A hisztogram fogalma. A hisztogram kiegyenlítés művelete. Fényességi transzformációk. Vágás, adaptív küszöb.

Képek szűrése. Lineáris eljárások; kezelésük 2D konvolúcióval. Nemlineáris eljárások: rank és median szűrés.

4. hét

Az élkeresés módszerei. Sobel, Prewitt, Roberts operátor, Laplace operátor, stb.

 Paletta átszínezéssel végezhető műveletek. Képjavítás Laplace operátorral.

Fourier módszerek. 2D sorfejtés. Képek kezelése a kétdimenziós Fourier térben. A kép Fourier sorának értelmezése. A diszkrét Fourier transzformáció (DFT). Szűrés, kép-élesítés a Fourier térben. A szóródási függvény. A dekonvolúciós képjavítás. 3D objektum rekonstrukciója vetületeiből.

5. hét

3D objektumok 2D leképezése. Axonometria és perspektíva. Geometriai transzformációk a 3D térben, képek mesterséges generálása céljából. Transzformáció két Descartes koordinátarendszer között. A transzformációs mátrix megállapítása. Drótváz megjelenítés. A sugárkövetéses képgenerálás elve, megvalósításának fő lépései. Árnyékszerkesztés, tükrözés.

6. hét

Mágneses képrögzítés. Mágneses alapfogalmak és egyenletek. Hiszterézisgörbe. Kemény és lágy mágnesek. Videoszalagok felépítése.Többrétegű mágneses réteg. Hi packing technológia. Magnetit mint alapanyag. Epitaxiális szalagok. Metál szalagok.

Mágnesszalagos képrögzítő rendszerek. V8 és Hi8 renszerek, VHS és S-VHS rendszerek. Szolgáltatások a kamkorderekben. Autofókusz rendszerek. Digitális videorendszerek. Kvantálás, video tömörítés, hangrendszerek. Kazettaformátumok. Egyéb digitális videmagnó rendszerek. Merevlemezes tárak felépítése, működése képtárolás céljára.. Merevlemezes kamerák.

7. hét

Képtárolás félvezető memóriákban. A flash-ERPOM-ok működés elve, felépítése, tulajdonságaik. Félvezetős memóriás kamerák.

DVD-k felépítése, működési elveik. DVD rendszerek, formátumok. Adatbiztonság. Tárkapacitások. DVD lemezek előállítási technológiája. Csak olvasható, egyszer illetve többször írható DVD-k. Újabb DVD rendszerek, blue-ray, HD-DVD. Adatrögzítő DVD, PDD. Holografikus DVD.

8. hét

ZH előkészítő ismétlés és konzultáció, ZH

9. hét

CCD képfelvevők. A  CCD felépítése és működési elve. Három és kétimpulzusos CCD. Az eltemetett csatornás CCD. Képalkotás CCD-vel, frame transfer és interline felépítés. Átviteli veszteség. A nagysebességű zár megvalósítása CCD esetén. MOS képérzékelők. Egyéb képfelvevő eszközök.

10. hét

Megjelenítők: Hagyományos képcső és monitor  felépítése. Digitális megjelenítők vezérlési lehetőségei. A single és dual link TMDS DVI összeköttetés. A folyadékkristályos megjelenítők (LCD). Vákuumfluorescens kijelzők. Plazma kijelzők. A DMD eszköz. LED-es kijelzők. Szerves félvezetők, OLED kijelzők.

11. hét

Videojelek. Történeti áttekintés. A fekete-fehér SDTV videojeltől a nagyfelbonású digitális videojelekig. A videojelek osztályozása (analóg, digitális, kompozit, komponens, stb.)

A BW (625 soros) videojel főbb jellemzői. A felbontás és sávszélesség kapcsolata, jelalakok, és spektrális kép, a GTF jelentősége.

A képalkotás módjai: interlaced és progresszív megjelenítés. A félképváltó szinkronjel.

12. hét

A hagyományos színes (modulált színsegédvivős) videorendszerek elvi alapja, kompatibilitási korlátok, stb. A PAL kódolású összetett videojel. Differenciális amplitúdó és fázistorzítás fogalma. PAL stúdiók szinkronizálási problémái. Az SC-H fázis fogalma, a Color Frame Pulse, a Blackburst jel.

A videojel digitalizálása (kompozit és komponens). A 4:2:2-es párhuzamos és soros videójel. Alalmazási példa: 1 CCD-s színes digitális videokamera blokkvázlata, a jelfeldolgozás a CCD-től a D/A konverterekig.

13. hét

Videoberendezések összeapcsolása. A leggyakoribb analóg (SCART, S-video, komponens progressszív) és digitális (Firewire, DVI, HDMI) összeköttetések jellmzői.

Videorendszerek mérése. A legfontosabb hagyományos mérőműszerek áttentése (SPG, Pattern Generator, Waveform Monitor, Vektorszkóp). Programozható Multistandard, Multiformat generátorok és analizátorok.

Néhány érdekesebb mérőjel és kiértékelésük (multiburst, modulált 20T, VITS jelek, zone plate, 4:2:2 digitális szürke jel).

Összetett vizsgálójelek (PAL monoszkóp).

14. hét

Tartalék

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Előadás, melynek keretében gyakorlati példákat is ismertetünk, esettanulmány jelleggel, illetve számítógépes demonstrációval. 

10. Követelmények

a. A szorgalmi időszakban:

A félév során a hallgatók egy zárthelyi dolgozatot írnak. A vizsgára bocsátás és aláírás szerzés feltétele a minimum elégséges zárthelyi eredmény.

b. A vizsgaidőszakban:

    A tárgy írásbeli vizsgával zárul.

11. Pótlási lehetőségek

A tárgyból a szemeszter végéig 1 pót zh írási lehetőséget adunk. Pót-pót zh a pótlási időszakban iratható.

12. Konzultációs lehetőségek

A zárthelyi előtt szervezett konzultációt, a vizsgák előtt az előadókkal történő előzetes megbeszélés alapján konzultációs lehetőséget biztosítunk.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Székely V.: Képfeldolgozás, Műegyetemi Kiadó, 2005, azonosító 55067

R.J.Schalkoff: Digital image processing and computer vision, John Wiley, 1989.

W.K. Pratt: Digital image processing 2nd ed. John Wiley, 1991

R.C. Gonzalez, R.E. Woods: Digital image processing 2nd ed. Prentice Hall, 2001

S.Matsumoto (ed.): Electronic display devices, John Wiley, 1990.

Zólomy I.: A megjelenítők fejlődése, Videótechnika V.4. No.2. pp.28-31 (1991)

Zólomy I.: A fejlődés kulcsa a videószalag, Videótechnika, V.4. No.11. pp.25-31 (1991)

Zólomy I.:Digitális technika a kamkorderekben, Videótechnika, V.5, No.1. pp 26-31. (1992)

Dr. Ferenczy Pál: Video- és hangrendszerek, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1986

Székely-Poppe: A számítógépes grafika alapjai IBM PC-n, ComputerBooks, 1992.

Székely: Képkorrekció, hanganalízis, térszámítás PC-n, ComputerBooks, 1994.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra24
Felkészülés zárthelyire15
Házi feladat elkészítése 
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
Vizsgafelkészülés25
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Székely Vladimír

Egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Zólomy Imre

Egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Török Sándor

Egyetemi adjunktus

Elektronikus Eszközök Tsz