Рабочая программа Наименование дисциплины математические методы обработки изображений по направлению подготовки
| Вид материала | Рабочая программа |
- Математические методы в психологии для направления подготовки бакалавра по направлению, 33.43kb.
- Рабочая программа Наименование дисциплины технологии обработки информации по направлению, 198.33kb.
- Рабочая программа дисциплины математическое моделирование (Математические методы оптимизации), 521.88kb.
- Рабочая программа дисциплины ен. Р. 01 математические методы в экономике для специальности, 267.8kb.
- Рабочая программа Наименование дисциплины Алгоритмы и методы компьютерной лингвистики, 210.54kb.
- Учебная программа дисциплины «Методы цифровой обработки сигналов и изображений» (СД., 220.56kb.
- Рабочая программа аннотация Наименование дисциплины Цифровые технологии обработки изобразительной, 98.83kb.
- Рабочая программа дисциплины математические методы в психологии опд. Ф. 00 для специальности, 301.35kb.
- Рабочая программа дисциплины «Математические методы финансового анализа» Направление, 143.39kb.
- Аннотация рабочей программы наименование дисциплины Цифровые методы обработки изображений, 112.27kb.
М
ИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
_______ Т.В. Маркелова
«_____» __________2011 г.
рабочая программа
Наименование дисциплины
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
По направлению подготовки 230400 - Информационные системы и технологии
По профилю подготовки
Информационные системы и технологии
(указывается наименование профиля в соответствии с ПрООП)
Факультет Информационных технологий и медиасистем
Кафедра Информационные системы
Квалификация (степень) выпускника бакалавр
Москва — 2011
Разработчики:
Профессор_______ д.т.н., проф. Винокур А.И.__________
(занимаемая должность) (учёная степень и учёное звание) (инициалы, фамилия)
Рецензенты:
Профессор НИЯУ МИФИ д.т.н., проф. Максимов Н.В.
(занимаемая должность) (учёная степень и учёное звание) (инициалы, фамилия)
Зав. кафедрой_______ д.т.н., проф. Марков А.А.________
(занимаемая должность) (учёная степень и учёное звание) (инициалы, фамилия)
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «___________________________________________________________»
(дата) ____________ 201 г, протокол № .
Зав. кафедрой ________________/ /
Одобрена Советом факультета _________________________________
(дата) ____________ 201 г, протокол №
Председатель______________/ /
| Индекс по учебному плану | Цикл | Компонент | ||
| Базовая часть | вариативная часть | по выбору студента | ||
| Б.2.Выб1 | Гуманитарный и социальный и экономический цикл | | | |
| Математический и естественнонаучный цикл | | | Х | |
| Профессиональный цикл | | | | |
| Форма обучения | курс | семестр | Трудоемкость дисциплины в часах | Форма итогового контроля | ||||||
| Всего часов | Аудиторных часов | Лекции | Семинарские (практически) занятия | Лабораторные занятия | Курсовая Работа (проект) | Самостоятельная работа | ||||
| Очная | 3 | 5 | 108 | 51 | 34 | | 17 | | 57 | Экзамен |
| Очно-заочная | | | | | | | | | | |
| Заочная | | | | | | | | | | |
1. Цель и задачи изучения дисциплины
Цель освоения дисциплины «математические методы обработки изображений» заключается в ознакомлении студентов с концептуальными основами работы с изображениями и приобретении знаний и навыков применения методов и алгоритмов, используемых при регистрации, преобразовании и визуализации изображений.
Задачи преподавания дисциплины. Изучение:
- Способов представления цифровых изображений
- Элементов теории интегральных преобразований
- Алгоритмов реализации дискретных интегральных преобразований
- Методов цифровой фильтрации
- Теории и практики вейвлет-преобразования
- Математического моделирования процессов регистрации, визуализации и оценки качества изображений
2. Место дисциплины в структуре ООП
Данная учебная дисциплина входит в раздел «Б.2.Математические и естественнонаучные дисциплины. Пункт Б2.Выб2 Дисциплины и курсы по выбору студента, устанавливаемые вузом» ФГОС по направлению подготовки ВПО «Информационные системы и технологии».
Данная учебная дисциплина взаимосвязана с другими дисциплинами, входящими в модуль Б.2. Математический, естественнонаучный цикл ФГОС по направлению подготовки ВПО «Информационные системы и технологии», а именно: «Математика», «Информатика», «Основы современных алгоритмов».
Для направления «Информационные системы и технологии» курс «Математические методы обработки изображений» является математической дисциплиной. Курс базируется на самых различных отраслях знаний и научных выводах физики, математики и информатики.
Изучением дисциплины достигается формирование у специалистов представления о взаимосвязи основных математических методов обработки изображений с алгоритмами и методами реализации программ в современных информационных системах.
_______________________________________________________________________
(указывается цикл, к которому относится дисциплина; формулируя требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студента, необходимым для ее изучения; определяются дисциплины, для которых данная дисциплина является предшествующей)
- Требования к результатам освоения дисциплины
Данная дисциплина способствует формированию следующих компетенций, предусмотренных ФГОС по направлению подготовки «Информационные системы и технологии»:
а) общекультурные (ОК):
- Готовность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);
- Способность к письменной, устной и электронной коммуникации на государственном языке и необходимое знание иностранного языка (хороший английский язык) (ОК-11);
б) профессиональные (ПК):
- Способность проводить моделирование процессов и систем (ПК-5);
- Готовность разрабатывать, согласовывать и выпускать все виды проектной документации (ПК–10).
Проектно-технологическая деятельность:
- Способность разрабатывать средства реализации информационных технологий (методические, информационные, математические, алгоритмические, технические и программные) (ПК-12);
Производственно-технологическая деятельность:
- Способность использовать технологии разработки объектов профессиональной деятельности в полиграфии и издательском бизнесе (ПК-18);
Организационно-управленческая деятельность:
- Готовность осуществлять организацию контроля качества входной информации (ПК-22);
Научно-исследовательская деятельность:
- Способность проводить сбор, анализ научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по тематике исследования (ПК-23);
- Способность обосновывать правильность выбранной модели, сопоставляя результаты экспериментальных данных и полученных решений (ПК-25);
- Готовность использовать математические методы обработки, анализа и синтеза результатов профессиональных исследований (ПК-26);
- Способность оформлять полученные рабочие результаты в виде презентаций, научно-технических отчетов, статей и докладов на научно-технических конференциях (ПК–27).
Инновационная деятельность:
Монтажно-наладочная деятельность:
Проектно-конструкторская деятельность:
- Объем дисциплины и виды учебной работы
____________________________________________________________________________ (указываются в соответствии с ФГОС ВПО)
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
- Основные понятия и методы, используемые при цифровой обработке изображений
- Структуру типовых систем обработки изображений
- Способы цифрового представления изображений
- Элементы теории и основные алгоритмы проведения дискретных интегральных преобразований
- Основные способы пространственной и спектральной обработки изображений
- Теоретические основы вейвлет-преобразования
- Математические модели, используемые для оценки качества изображений
Уметь:
Знать:
- Решать типовые задачи восстановления и улучшения изображений
- Выбирать и применять адекватные математические методы при решении задач обработки изображений
- Использовать интегральные преобразования для решения задач фильтрации изображений
- Выбрать критерий и оценить качество исходного и обработанного изображения
Владеть:
- Методами математического моделирования преобразования изображений в типовых системах регистрации и визуализации
- Методами построения цифровых фильтров для решения конкретных задач обработки изображений
- Навыками работы с пакетом MatLab
5. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет ____3_______ зачетных единиц.
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
| 5 | | | | ||
| Аудиторные занятия (всего) | 51 | 51 | | | |
| В том числе: | - | - | - | - | - |
| Лекции | 34 | 34 | | | |
| Практические занятия (ПЗ) | | | | | |
| Семинары (С) | | | | | |
| Лабораторные работы (ЛР) | 17 | 17 | | | |
| Самостоятельная работа (всего) | 57 | 57 | | | |
| В том числе: | - | - | - | - | - |
| Курсовой проект (работа) | | | | | |
| Расчетно-графические работы | | | | | |
| Реферат | | | | | |
| Другие виды самостоятельной работы | | | | | |
| Освоение лекционного курса. Подготовка к лабораторному практикуму | 57 | 57 | | | |
| Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | Экзамен | экз | | | |
| Общая трудоемкость час зач. ед. | 108 | 108 | | | |
| 3 | 3 | | | | |
6. Содержание дисциплины
6.1. Содержание разделов дисциплины
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
| 1. | Введение | Понятие изображения. Системы обработки (регистрации, преобразования, хранения, передачи и воспроизведения) изображений. Задачи систем обработки изображений. Изображение как математическая функция. Преобразование изображений. Цифровая обработка изображений. |
| 2. | Дискретизация и квантование | Пространственная дискретизация и квантование сигнала изображения. Теорема отсчетов. Восстановление изображения по теореме отсчетов. Квантование при наличии шума. Оценка вносимой погрешности. Обзор подходов к проблеме дискретизации. Оптимизация дискретизации и квантования. |
| 3 | Интегральные преобразования | Ряды Фурье и преобразование Фурье. Обобщенные функции и их производные. Обратное преобразование. Свойства преобразования Фурье. Преобразование Фурье от последовательности. Функции с ограниченным спектром. Двумерное преобразование Фурье. Обзор других интегральных преобразований, их свойств и областей применения. |
| 4 | Дискретные преобразования | Дискретное преобразование Фурье. Применение ДПФ. Обзор других дискретных ортогональных преобразований. Быстрые алгоритмы дискретных ортогональных преобразований. Особенности двумерных преобразований. Рекурентный алгоритм вычисления ДПФ. Быстрые алгоритмы вычисления свертки. |
| 5 | Системы и цифровые фильтры | Свертка. Определение системы. Импульсная реакция. Устойчивые системы. Рекурентные системы. Линейная пространственная фильтрация. Нелинейная пространственная фильтрация. Частотная фильтрация. Передаточная функция фильтра. Низкочастотные фильтры. Высокочастотные фильтры. Полосовой фильтр. Сдвиг спектра сигнала. Сглаживающие фильтры. Фильтры повышения резкости. Устранение шума путем фильтрации. Краевые эффекты при цифровой фильтрации. Байесовская фильтрация. Медианная фильтрация. |
| 6 | Вейвлет-преобразование | Непрерывное вейвлет-преобразование. Детализация и масштабирование. Детализация и фильтрация. Вейвлет Добеши. Вейвлет Хаара. Преобразование Адамара и его свойства. Быстрое вейвлет-преобразование. |
| 7 | Математические модели изображений | Модели непрерывных изображений. Пространственные спектры изображений. Вероятностные модели изображений и функции автокорреляции. Построение гистограмм изображений. Критерии качества изображений. |
(Содержание указывается в дидактических единицах. По усмотрению разработчиков материал может излагаться не в форме таблицы)
6.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
| № п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | … | ||
| 1. | Технология обработки информации | | | Х | Х | Х | Х | | | |
| 2. | Интеллектуальные информационные системы и технологии | Х | Х | Х | Х | | | | | |
| 3 | Корпоративные информационные системы | | | | Х | Х | | | | |
| 4 | Инструментальные средства информационных систем | Х | Х | Х | | | | | | |
6.3. Разделы дисциплин и виды занятий
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
| 1. | Введение | 2 | | | | | 2 |
| 2. | Дискретизация и квантование | 4 | | 2 | | 7 | 13 |
| 3. | Интегральные преобразования | 4 | | 2 | | 7 | 13 |
| 4. | Дискретные преобразования | 4 | | 3 | | 9 | 16 |
| 5. | Системы и цифровые фильтры | 8 | | 5 | | 20 | 33 |
| 6. | Вейвлет-преобразование | 6 | | 3 | | 7 | 16 |
| 7. | Математические модели изображений | 6 | | 2 | | 7 | 15 |
7. Лабораторный практикум
| № п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
| 1. | 2 | Теорема отсчетов. Прямая и обратная задачи. | 2 |
| 2. | 3 | Изучение свойств преобразования Фурье. | 2 |
| 3. | 4 | Изучение дискретного преобразования Фурье | 3 |
| 4. | 5 | Построение и изучения сглаживающих фильтров и фильтров повышения резкости. | 5 |
| 5. | 6 | Изучение вейвлет-преобразования | 3 |
| 6. | 7 | Изучение областей применимости объективных критериев качества изображений | 2 |
8. Практические занятия не предусмотрены
9. Примерная тематика курсовых работ (проектов) не предусмотрена
10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) Основная литература
1. Гонзалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений // Москва: Техносфера, 2006, 1070 стр
2. Яне Б. Цифровая обработка изображений // Москва: Техносфера, 2007 584 стр.
3. MIT Open Course Ware // du.
б) Дополнительная
1. Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов // Москва: Техносфера, 2007 855 стр
в) Программное обеспечение и Интернет-ресурсы не предусмотрены
г) Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы не предусмотрены
11. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Изучение дисциплины проводится в лабораториях кафедры «Информационные системы». Лабораторные работы проводятся с использованием ресурсов компьютерных классов, позволяющих работать в средах MS Windows и Apple MAC, при использовании программных средств, необходимых для обработки изображений, например, таких как MatLab.xx и др.
_____________________________________________________________________________
12. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
(указываются рекомендуемые модули внутри дисциплины или междисциплинарные модули, в состав которых она может входить, образовательные технологии, а также примеры оценочных средств для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации)
_____________________________________________________________________________