Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Számítógépes grafika és képfeldolgozás

    A tantárgy angol neve: Computer Graphics and Image Processing

    Adatlap utolsó módosítása: 2011. január 23.

    Tantárgy lejárati dátuma: 2015. január 31.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Műszaki Informatika Szak

     

     

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIFO4351 7 4/0/0/v 5 1/1
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Szirmay-Kalos László,
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    dr. Szirmay-Kalos László

    Egyetemi tanár

    Irányítástechnika és Informatika

    Dr. Székely Vladimir

    Egyetemi tanár

    Elektronikus Eszközök

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Számítógép labor, Fizika.

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    TárgyEredmény( "BMEVIEV2217" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY TárgyEredmény( "BMEVIEV2239" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY TárgyEredmény( "BMEVIEV2214" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY TárgyEredmény( "BMEVIEV2501" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY TárgyEredmény( "BMEVIEVF508" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY TárgyEredmény( "BMEVIHVA214" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY Szakirány2R( "KIEG", "2004/05/1" ) >0
    VAGY Szakirány2R( "KIEG", "2005/06/1" ) >0
    VAGY Szakirány( ahol a SzakirányKód = "KIEGI", ahol a Ciklus = "2006/07/1")
    VAGY KépzésLétezik( ahol a KépzésKód = "5N-08S")

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

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    7. A tantárgy célkitűzése

    A tárgy a számítógépes grafika és a képfeldolgozás alapjait mutatja be, megismertet a képi információ előállításának, megjelenítésének, mérésének és feldolgozásának a módszereivel.

    8. A tantárgy részletes tematikája
    1. hét:

    Az emberi látás és a képi információ tulajdonságai

    Az emberi szem felépítése. A retina és működése. Adaptáció és akkomodáció. A látótér és látásélesség. A képmegjelenítés szükséges képpontszáma. Villódzásérzet és mérése. A képi megjelenítés technikai követelményei: világítástechnika, képváltási frekvencia, TV és számítógépes megjelenítés. A szín, Grassmann törvény, színillesztő függvények. RGB, XYZ, CMY és HLS színrendszerek.

    2. hét:

    A számítógépek grafikus megjelenítésének elvei

    Rasztergrafika. PC grafikus kártyák blokkvázlata. Valós és indexelt színkezelés. Kettős hozzáférési és időzítési problémák. Leképzés kevés árnyalatú eszközre, dithering eljárások. Grafikus I/O eszközök. Grafikus könyvtárak, interaktív rendszerek.

    3. hét:

    Digitális képek felvétele és szűrése és tárolása

    Az optikák tulajdonságai. Kamerák. Digitalizálás és visszaállítás. Képjavítási eljárások. Hisztogram kiegyenlítés és transzformációk. Képek szűrése: lineáris eljárások, 2D konvolúció. Valós idejű szűrés. Nemlineáris eljárások: rank és medián szűrés. Képek tömörítése, fájlformátumok.

    4. hét:

    Digitális képfeldolgozás módszerei

    Az élkeresés módszerei. Sobel, Roberts és Laplace operátorok. Vágás küszöbértékkel. Adaptív vágás. Paletta átszínezés. Képjavítás Laplace operátorral. Képek kezelése a Fourier térben. A kép Fourier sorának értelmezése. Térfrekvenciák, térharmonikusok. Szűrés, képélesítés a Fourier térben. Dekonvolúciós képjavítás.

    5. hét:

    A számítógépes grafika alapfeladatai.

    2D és 3D grafika összehasonlítása. Modellezés, reprezentáció, kétszintézis. Geometriai modellezés: Descartes és homogén koordináták, Lagrange, Bézier, B-spline görbék, felületek, CSG és B-rep testek.

    6. hét:

    Geometriai transzformációk és geometriai adatszerkezetek

    Homogén koordináták projektív geometriai értelmezése. Affin és ideális pontok. Homogén lineáris transzformációk. Átfordulási probléma. Geometriai adatszerkezetek, geometriai és topológiai információ szétválasztása.

    7. hét:

    2D képszintézis

    2D megjelenítési csővezeték. Modellezési és nézeti transzformáció. Vágás. Szakaszok és területek raszterizációja. Hardver implementáció. Csipkézettség csökkentés.

    8. hét:

    3D képszintézis elméleti alapjai

    A fényerősség mértékei: fluxus és radiancia. Az árnyalási egyenlet. BRDF modellek. Az árnyalási egyenlet megoldásának lehetőségei. Egyszerű és rekurzív sugárkövetés. Sugármetszési eljárások. Gyorsítási lehetőségek (befoglaló dobozok, BSP fa, oktális fa, reguláris térháló).

    9-10. hét:

    3D inkrementális képszintézis

    3D megjelenítési csővezeték. Tesszelláció, transzformációk, vágás, vetítés, takarás (z-buffer). Árnyalás (Gouraud és Phong módszerek). 3D grafikus hardver.

    11. hét:

    Textúra leképzés és térfogatvizualizáció

    Textúra leképzés fogalma és alkalmazása sugárkövetésnél és inkrementális képszintézisnél. Hardvertámogatás. Térfogatvizualizáció elvei. Fényelnyelő anyagok modellezése. Térfogati sugárkövetés. CT és MRI adatok megjelenítése. Tudományos vizualizáció.

    12-13. hét:

    Számítógépes animáció

    Valószerű mozgás kritériumai. Spline-animáció. Keyframe animáció. Pályaanimáció. Karakteranimáció, hierarchiák kezelése. Inverz kinematika. Animációs rendszerek (Maya).

    14. hét:

    Esettanulmány.

     

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

    A tárgyban az elmélet alkalmazása különleges hangsúlyt kap. A tárgyalt módszereknél mindig megmutatjuk, hogy azok hogyan implementálhatók C++ nyelven. Ezen kívül a hallgatók megismerik az OpenGL könyvtárat, a GLUT és a Cg nyelv alapjait is. Az önálló programozási munka ösztönzése érdekében a félév során 4 kisfeladatot adunk ki, valamint a hallgatók egy saját nagyfeladatot készíthetnek. A kisfeladatok és a nagyfeladat eredményét a vizsgán elért pontokhoz, amennyiben azok önmagukban elegendőek az elégséges jegyhez, hozzáadjuk. A kisfeladatokat 2 héten belül, a nagyfeladatot a félév utolsó hetében, csak kijelölt időpontban, személyesen kell leadni. A kisfeladatok beadása előtt konzultációs lehetőséget adunk.

    10. Követelmények
    10. Követelmények

    a. A szorgalmi időszakban: 4+1 kisfeladat. Az aláírás feltétele: legalább három kisfeladat elkészítése. A nagyfeladattal két kisfeladat váltható ki. 
    b. A vizsgaidőszakban:
    A vizsga írásbeli. A vizsga osztályzatát a házifeladatokra kapott pontok javíthatják. A kreditpont megszerzésének feltétele: legalább elégséges vizsgaosztályzat elérése.

    A vizsgaeredmények értékelése: Az elégségeshez az összes, 30 pont 40%-át, azaz 12 pontot kell elérni. A jegy kiszámításának módja:

    int Jegy(int vizsgapontok, int kisházik, int nagyházi) {

       int hozottpontok = kisházik * 3 + nagyházi * 6;

       int v = vizsgapontok + min(vizsgapontok, hozottpontok); 

       if (v < 12) return 1;

       if (v < 15) return 2;

       if (v < 18) return 3;

       if (v < 21) return 4;

       return 5;

    }  

    11. Pótlási lehetőségek A házi feladatokat az előírt határidő után nem lehet beadni.
    12. Konzultációs lehetőségek Kisfeladatok beadása előtt, az előadáson kihirdetett időpontokban.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
    • Szirmay-Kalos László, Antal György, Csonka Ferenc: Háromdimenziós grafika, animáció és játékfejlesztés. ComputerBooks, 2003.
    • Székely Vladimir: A képtechnika alapjai, Segédanyag.
    • Székely Vladimir, Poppe András: A számítógépes grafika alapjai az IBM PC-n, ComputerBooks, 1992.
    • Székely Vladimir: Képkorrekció, hanganalízis, térszámítás PC-n, ComputerBooks, 1994.
    • Schalkoff: Digital Image Processing and Computer Vision, John Wiley, 1989.
    • Pratt: Digital Image Processing, John Wiley, 1991.
    • A. Watt: Advanced Rendering and Animation.

    Óravázlat mélységű tematika (fóliák).

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra
    Félévközi készülés órákra
    Felkészülés zárthelyire
    Házi feladat elkészítése
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
    Vizsgafelkészülés
    Összesen
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Szirmay-Kalos László

    Egyetemi tanár

    IIT

    Dr. Székely Vladimir

    Egyetemi tanár

    EET