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Robotik / Robotics


Modulhandbuch
Module Manual
  143440 Digital Image Processing
  Deutsch / English
Koordinatorin:
coordinator		 Mertsching, Bärbel Prof. Dr.-Ing.
Lehr- und Forschungseinheit:
teaching unit		 Kognitive Systeme
Cognitive Systems
Auskünfte:
information		 Mertsching, Bärbel Prof. Dr.-Ing.
Typ:
type		 2V + 2Ü
2L + 2Ex
Credits/ECTS: 6
Modul HomePage: http://getwww.uni-paderborn.de/teaching/dip
Zeitmodus
semester		 Wintersemester
winter semester
Termine
dates
V: Do 11:00 - 13:00 P1.4.17 Mertsching
Beginn: 16.10.2008
Ü: Di 9:00 - 11:00 P7.2.02.1 Mitarbeiter
Beginn: 21.10.2008
L: Th 11:00am - 1:00pm P1.4.17 Mertsching
Start: 16.10.2008
Ex: Tu 9:00am - 11:00am P7.2.02.1 staff
Start: 21.10.2008

Kurzbeschreibung / short description
Die Veranstaltung "Digital Image Processing" stellt ein Basismodul im Katalog "Kognitive Systeme" im Masterstudiengang "Elektrotechnik" und verwandten Studiengängen dar.

Die Veranstaltung gibt eine grundlegende Einführung in die Digitale Bildverarbeitung.

The course "Digital Image Processing" is a fundamental module in the catalog "Cognitive Systems" of the Electrical Engineering Master's and related courses of studies.

The course provides a fundamental introduction to digital image processing.

Inhalt / Content
  • Grundlagen (Koordinaten, Bilddatentypen, menschliche Wahrnehmung, Licht und elektromagnetisches Spektrum)
  • Bildaufnahme (Abtastung, Quantisierung, Aliasing, Nachbarschaften)
  • Bildverbesserung im Ortsraum (Transformationen, Histogramme, arithmetische und logarithmische Operationen, spatiale Filter allgemein, Glättungsfilter, Kantenfilter)
  • Bildverbesserung im Frequenzraum (Fouriertransformation, Glättungsfilter, Kantenfilter)
  • Skalenbasierte Verfahren (Bildpyramiden, Wavelets)
  • Bilddatenkompression und -reduktion (Grundlagen, Kompressionsmodelle, Informationstheorie, Kompressionsstandards)
  • Basic principles (coordinates, types of image data, human perception, light and electromagnetic spectrum)
  • Image acquisition (sampling, quantization, aliasing, neighborhoods)
  • Image enhancement in the spatial domain (transformations, histograms, arithmetic and logarithmic operations, spatial filters in general, smoothing filters, edge filters)
  • Image enhancement in the frequency domain (Fourier Transform, smoothing filters, edge filters)
  • Multiresolution methods (image pyramids, wavelets)
  • Compression and reduction of image data (basic principles, compression models, information theory, compression standards)

Lernziele / learning objectives
Faktenwissen:
factual knowledge		 Das Lernziel besteht darin, den Studierenden Kenntnisse der methodischen Grundlagen der Digitalen Bildverarbeitung als Basis für wichtige Anwendungsfelder, u. a.
  • Industrielle Bildverarbeitung und Qualitätskontrolle
  • Robotik
  • Monitoring und Überwachung
  • Optische Steuerung und Vermessung
  • Multimediale Informationsverarbeitung
  • Bildarchivierung
zu vermitteln.

The educational objective is to provide students with a knowledge of the methodical fundamentals of digital image processing as a basis for important applications, such as
  • Industrial image processing and quality control
  • Robotics
  • Monitoring and control
  • Optical control and measuring
  • Multimedia-based data processing
  • Image archiving

Methodenwissen:
methodic competence
  • Methoden zur Bildverbesserung im Orts- und Frequenzraum
  • Methoden zur Bildsegmentation
  • Methoden zur Bilddatenreduktion
  • Image enhancement methods in the spatial and frequency domains
  • Image segmentation methods
  • Image data reduction methods

Transferkompetenz:
transfer competence		 Übertragung von Kenntnissen der eindimensionalen (linearen) Signal- und Systemtheorie auf die Behandlung mehrdimensionaler Signale
Transferring the acquired knowledge of the one-dimensional (linear) signal and system theory to dealing with multi-dimensional signals

Normativ-bewertende Kompetenz:
Normative competence		 Erkennen und Bewerten von Funktion und Verhalten komplexer technischer Prozesse und ihre Einbindung in das gesellschaftliche Umfeld unter ethischen Gesichtspunkten
Identification and evaluation of function and behavior of complex technical processes and their integration into the social environment while also considering ethical aspects

Schlüsselqualifikationen:
(soft) skills
  • Souveräner Umgang mit dem vermittelten Theorie- und Methodenschatz
  • Competent handling of the theories and methods acquired

Methodische Umsetzung / methodic implementation
  • Die theoretischen und methodischen Grundlagen werden zunächst im Rahmen einer Vorlesung eingeführt.
  • Eine Einübung der präsentierten Methoden erfolgt danach im Übungsteil.
  • Abschliessend werden einfache Bildverarbeitungsalgorithmen von den TeilnehmerInnen implementiert, getestet und angewendet.
  • Im Praktikumsteil werden die notwendigen Programmierkenntnisse vermittelt, er ist aber ausdrücklich nicht als Programmierkurs gedacht.
  • The theoretical and methodical fundamentals will be introduced during the lecture.
  • The methods presented will be practiced during the subsequent exercise / lab part.
  • Finally, the participants will implement, test, and apply simple image processing algorithms.
  • The necessary programming skills will be taught during the practical, this is explicitely not considered a programming course.

Inhaltliche Voraussetzungen / prerequisites
Folgende Module sind Voraussetzung für dieses Modul / the following modules are prerequisites:
  • Abgeschlossenes Grundstudium (Semester 1-4 der verschiedenen Studiengänge)
  • Erfolgreicher Abschluss eines Bachelorstudiums
  • Completed basic study period (semester 1-4 of the various study programs)
  • Bachelor degree

Kombinationshinweise - Überschneidungen / overlapping modules
Die Kombination mit folgenden Modulen ist nicht zulässig / it is not feasible to combine with these modules:

Keine / None

Prüfungsmodalitäten / assessments
 
1.
100%
Mündliche Prüfung / oral exam
Summe / sum
100%


Unterrichtssprache / teaching language
Deutsch / Englisch
German / English

Lernmaterialien, Literaturangaben / learning material, literature
Skripte, Übungsblätter und weiterführende Literatur (Auszug):
Scripts, exercise sheets and advanced literature (excerpt):
  • Mertsching, Bärbel: Materialien zur Vorlesung Digital Image Processing (Skript)
  • Forsyth, David and Ponce, Jean: Computer Vision - A Modern Approach. Prentice Hall, 2003
  • Gonzalez, Rafael C. and Woods, Richard E.: Digital ImageProcessing. Prentice Hall, 3nd, 2007. ISBN 0-130-94650-8
  • Jähne, Bernd: Digitale Bildverarbeitung. Springer, 5.Aufl., 2002. ISBN 3-540-41260-3

Ablaufinformationen, Terminplan, etc. / practical implementation, schedule

Bemerkungen / comments