UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
Faculdade de Engenharia Elétrica

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Timbre

Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

Componente Curricular:

PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS

Unidade Ofertante:

FEELT

Código:

FEELT39022

Período/Série:

OPTATIVA

Turma:

U

Carga Horária:

Natureza:

Teórica:

45

Prática:

15

Total:

60

Obrigatória:

( )

Optativa:

(X )

Professor(A):

 Milena Bueno Pereira Carneiro

Ano/Semestre:

 

Observações:

 

 

EMENTA

Introdução ao PDI; Fundamentos da imagem digital; Transformação de intensidade e filtragem espacial; Filtragem no domínio da frequência; Restauração e reconstrução de imagens; Processamento com wavelets e multirresolução; Compressão de imagens; Segmentação de imagens. 

JUSTIFICATIVA

O processamento digital de imagens tem aplicações em diversas áreas da engenharia e da computação. Ele atua no sentido de atender a uma necessidade de melhora das informações visuais para a interpretação humana (como por exemplo, o diagnóstico médico através da observação de radiografias) ou para tornar possível o processamento de dados de imagens para armazenamento, transmissão e representação, considerando a percepção por máquinas.

Nesta disciplina, são trabalhados os principais elementos de processamento de imagens que são: realce, restauração, compressão e segmentação de imagens digitais. Este conteúdo serve como base para preparar o estudante para resolver os principais problemas envolvendo processamento digital de imagem.

OBJETIVO

Objetivo Geral:

 Preparar o estudante para dominar a utilização de técnicas de processamento de imagens em aplicações de realce, restauração, compressão e segmentação de imagens digitais.

Objetivos Específicos:
  1. Introdução ao PDI

Definir o escopo da área definida por processamento digital de imagem apresentado os principais passos envolvidos em um processo tradicional e ainda, mostrando exemplos de aplicações com o objetivo de despertar o interesse do estudante pelos assuntos que serão abordados na disciplina.

  1. Fundamentos da imagem digital

Apresentar uma série de conceitos básicos do processamento digital de imagens que serão utilizados nos demais tópicos da disciplina e levar o estudante a perceber como estas ferramentas são utilizadas em uma variedade de tarefas básicas de processamento de imagens.

  1. Transformações de intensidade e filtragem espacial

Manipular imagens no domínio espacial, ou seja, no próprio plano da imagem. As duas principais categorias do processamento espacial são transformações de intensidade e filtragem espacial. Tem-se como objetivo apresentar diversas técnicas aplicadas para fins de manipulação de contraste, limiarização e realce de imagens.

  1. Filtragem no domínio da frequência

Objetiva-se formar as bases para a compreensão da transformada de Fourier e como ela é utilizada no contexto do processamento de imagens. Além disso, discutir os princípios básicos da amostragem e definir as transformadas discretas de Fourier uni e bidimensionais que são elementos fundamentais do processamento no domínio da frequência. Também é discutido o conceito de aliasing e são apresentadas algumas aplicações de filtragem para aguçamento e suavização de imagens no domínio da frequência.

  1. Restauração e reconstrução de imagens

Apresentar técnicas de restauração que têm como principal objetivo melhorar uma imagem em algum sentido predefinido, ou seja, recuperar uma imagem corrompida com base em um conhecimento a priori do fenômeno de degradação. Pode-se utilizar técnicas de restauração no domínio espacial ou no domínio da frequência dependendo da aplicação.

  1. Compressão de imagens

Compressão de imagens consiste em reduzir o volume de dados necessários para representar uma imagem. Objetiva-se aqui, apresentar a teoria e a prática da compressão digital de imagem analisando as técnicas de compressão mais utilizadas e descrevendo os padrões da indústria que fazem que elas sejam úteis

  1. Segmentação de imagens

 Apresentar técnicas de segmentação de imagens. A segmentação subdivide uma imagem em regiões ou objetos que a compõem. A precisão da segmentação determina o sucesso ou o fracasso final dos procedimentos de análise computadorizada.

PROGRAMA

  1. Introdução ao PDI
    1.   O que é processamento digital de imagens?
    2.   Exemplos de áreas que utilizam o processamento digital de imagens
    3.   Passos fundamentais em processamento digital de imagens
  2. Fundamentos da imagem digital
    1.   Amostragem e quantização de imagens
    2.   Alguns relacionamentos básicos entre pixels
    3.   Uma introdução às ferramentas matemáticas utilizadas no processamento digital de imagens
  3. Transformações de intensidade e filtragem espacial
    1. Fundamentos
    2.   Algumas funções básicas de transformação de intensidade
    3.   Processamento de histograma
    4.   Fundamentos da imagem espacial
    5.   Filtros espaciais de aguçamento
    6.   Combinando métodos de realce espacial
    7.   Utilização de técnicas fuzzy para transformações de intensidade e filtragem espacial
  4. Filtragem no domínio da frequência
    1.   Fundamentos
    2.   Conceitos preliminares
    3.   Amostragem e a transformada de Fourier de funções amostradas
    4.   A transformada discreta de Fourier (DFT) de uma variável
    5.   Extensão para funções de duas variáveis
    6.   Algumas propriedades da transformada discreta de Fourier 2-D
    7.   Os fundamentos da filtragem no domínio da frequência
    8.   Suavização de imagens utilizando filtros no domínio da frequência
    9.   Aguçamento de imagens utilizando filtros no domínio da frequência
    10. Filtragem seletiva
  5. Restauração e reconstrução de imagens
    1.   Modelos de processos de degradação/restauração de imagens
    2.   Modelos de ruído
    3.   Restauração na presença de somente ruídos – filtragem espacial
    4.   Redução de ruído periódico pela filtragem no domínio da frequência
    5.   Degradações lineares, invariantes no espaço
    6.   Estimativa da função de degradação
    7.   Filtragem inversa
    8.   Filtragem de mínimo erro quadrático médio (Wiener)
    9.   Filtragem por mínimos quadráticos com restrições
    10. Filtro de média geométrica
    11. Reconstrução de imagens à partir de projeções
  6. Compressão de imagens
    1.   Fundamentos
    2.   Alguns métodos básicos de compressão
    3.   Marca d’água em imagens digitais
  7. Segmentação de imagens
    1. Fundamentos
    2.   Detecção de ponto, linha e borda
    3.   Limiarização
    4.   Segmentação baseada na região
    5.   Segmentação usando watersheds morfológicas
    6.  O uso do movimento na segmentação

METODOLOGIA

Este componente curricular será ministrado como uma Atividade Acadêmica Remota Emergencial, atendendo à conjuntura atual que está regulamentada pela Resolução 07/2020 do CONGRAD.

As atividades serão realizadas utilizando duas modalidades distintas de comunicação: síncrona (todos os alunos simultaneamente conectados à internet sob a regência do professor) e assíncrona (contemplando atividades remotas off-line).

 

Plataformas que serão utilizadas:

Modalidade síncrona (on-line): Microsoft Teams e/ou Google Meet.

Modalidade assíncrona (off-line): Moodle e/ou Microsoft Teams.

 

Atividades síncronas:

Atividades: Aulas expositivas, esclarecimento de dúvidas, direcionamento para as atividades assíncronas e apresentação de seminários. As aulas síncronas serão gravadas e ficarão disponíveis para os estudantes assistirem novamente quando quiserem.

Carga horária: 2 horas-aula semanais, totalizando 15 horas.

Horário: Às terças-feiras das 10h40 às 12h20

Acesso: Os alunos receberão as devidas instruções e o link de acesso às aulas online que serão realizadas na plataforma Microsoft Teams ou Google Meet

 

Atividades assíncronas:

Atividades: Videoaulas, leitura de material complementar, trabalhos e exercícios para aplicação e fixação do conteúdo e preparação de um seminário (atividade que permitirá exercitar o desenvolvimento de pesquisa, a apresentação ao público e ainda, a discussão em grupo, trabalhando conteúdos que  complementam o aprendizado da disciplina).

Carga horária: Total de 45 horas.

Acesso: Os alunos receberão as instruções para terem acesso a todo conteúdo relativo às atividades assíncronas que serão disponibilizados no Moodle e/ou Microsoft Teams.

Obs: Os conteúdos referentes à parte prática da disciplina serão integralmente trabalhados de forma assíncrona, a partir de videoaulas e proposição de trabalhos de implementação, utilizando preferencialmente os softwares MatLab ou Octave (Open source)

 

Atendimento ao aluno:

Será realizado de forma remota, seja durante as aulas na modalidade síncrona, ou através de e-mail, aplicativos de mensagens ou reuniões através das plataformas Microsoft Teams ou Google Meet, em horários específicos a serem definidos pelo professor.

 

Verificação da assiduidade:

A verificação da assiduidade dos discentes será realizada a partir do controle da presença nas aulas realizadas na modalidade síncrona, assim como pelo atendimento aos prazos de entrega dos itens de avaliação.

AVALIAÇÃO

A avaliação da disciplina será realizada da seguinte forma:

Total de pontos distribuídos: 100 pontos

BIBLIOGRAFIA

Bibliografia especial:

Serão disponibilizados conteúdos complementares para acesso online e, além disso, os estudantes terão acesso à bibliografia disponibilizada online pela biblioteca da UFU, periódicos que disponibilizam gratuitamente acesso à base de periódicos e links de livros gratuitos fornecidos pelas editoras.

 

BIBLIOGRAFIA BÁSICA:

  1. Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, Processamento de Imagens Digitais, 3ª edição, Pearson Prentice Hall.
  2. Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, Digital Image Processing, 3rd edition, Pearson Prentice Hall.
  3. Stergiopoulos S., Advanced Signal Processing Handbook, CRC Press, New York, 2001.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR:  

  1. Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, Steven L. Eddins, Digital Image Processing Using MatLab, Pearson Prentice Hall.
  2. Hélio Pedrini, Willian R. Schwartz, Análise de Imagens Digitais, Thomson Learning, 2008, São Paulo.
  3. OPPENHEIM, A. V.; SCHAFER. W. S. Discrete-Time Signal Processing, Prentice Hall, Boston, New Jersey , EUA, 1989.
  4. ERCEGOVAC, M. Introdução aos Sistemas Digitais, Bookman, Porto Alegre, RS, 2000.
  5. PELED, A.; LIU, B. Digital Signal Processing Theory, Design and Implementation, John Wiley & Sons, New York, EUA, 1976.

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

 

logotipo

Documento assinado eletronicamente por Milena Bueno Pereira Carneiro, Professor(a) do Magistério Superior, em 19/08/2020, às 21:42, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.
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Referência: Processo nº 23117.039929/2020-79 SEI nº 2207885