Advanced Interactive Image Manipulation (A4M39AIM)
(Pokročilé metody interaktivní editace obrazu)
Přednáší: doc. Ing. Daniel Sýkora, Ph.D. |
|
Program: Otevřená informatika (magistr PG) |
Rozvrh: LS 2015 |
|
Jazyk: čeština (výhledově angličtina) |
Zakončení: Z / ZK |
|
Rozsah: 2p + 1c |
Typ: Volitelný (V) |
|
Kredity: 4 |
Anotace
Předmět srozumitelným způsobem prezentuje řadu moderních metod interaktivní
editace digitálního obrazu a videa. Důraz je kladen především na algoritmy,
které vynikají jednoduchostí implementace, ale zároveň mají zajímavý teoretický
základ. Umožňuje tak skrze vizuálně atraktivních aplikace proniknout k hlubším
teoretickým základům a ty následně aplikovat k řešení podobných problémů v
praxi i mimo oblast zpracování obrazu. Budou probrány algoritmy řešící
následující praktické aplikace: editace obrazu respektující hrany, komprese
vysokého dynamického rozsahu intenzit, interaktivní mapování tónů, abstrakce,
editace v gradientní oblasti, bezešvá fúze, digitální fotomontáž, klonování,
konverze barevného obrazu na šedotónový, zvýraznění kontextu, segmentace,
kolorizace černobílých snímků, vybarvování ručních kreseb, přidání hloubky,
výpočet alfa-kanálu a interaktivní deformace obrazu zajišťující lokální
tuhost.
Předmět se dotýká následujících teoretických témat: bilaterální filtr,
geodetická vzdálenost, parciální diferenciální rovnice a jejich numerické
řešení, (bi)harmonické funkce, lineární a nelineární optimalizace, řešení
velkých řídkých soustav lineárních rovnic, kvadratické programování,
maximalizace toku v síti, komplexní analýza a konformní zobrazení.
Syllabus
- Úvod do interaktivního zpracování obrazu (přehled látky, opakování)
- Bilaterální filtr (princip, metody výpočtu)
- Bilaterální filtr (aplikace)
- Geodetická vzdálenost (princip, metody výpočtu, aplikace)
- Homogenní parciální diferenciální rovnice (Laplaceaova a Poissonova, metody výpočtu)
- Homogenní parciální diferenciální rovnice (aplikace)
- Nehomogenní parciální diferenciální rovnice (Laplace–Beltrami rovnice, metody výpočtu)
- Nehomogenní parciální diferenciální rovnice (aplikace)
- Interaktivní segmentace obrazu (pokročilé techniky využívající minimální řez v grafu)
- Interaktivní segmentace obrazu (zobecnění, aplikace, matting Laplacian)
- N-bodové deformace obrazu a prostoru (lineární metody)
- N-bodové deformace obrazu a prostoru (nelineární iterativní metody)
- N-bodové deformace obrazu a prostoru (pokročilé metody v uzavřeném tvaru)
- Rezerva
Osnova cvičení
- Seznámení se s úlohami
- Zadání úloh
- Konzultace - práce s literaturou
- Konzultace - implementace
- Konzultace - testování úloh
- Předvádění implementace úloh (odevzdání písemné zprávy)
- Veřejná prezentace úloh (zápočet)
Hodnocení
A | 90 a více | výborně |
B | 80 až 89 | velmi dobře |
C | 70 až 79 | dobře |
D | 60 až 69 | uspokojivě |
E | 50 až 59 | dostatečně |
F | méně než 50 | nedostatečně |
|
Cvičení | Body |
Implementace | 30 |
Prezentace | 15 |
Zpráva | 15 |
|
Udělení zápočtu je limitováno ziskem minimálně 30 bodů ze cvičení.
Zkouška je ústní s písemnou přípravou. Zkoušející položí dvě otázky z
probraných témat. Za každou otázku je monžné získat maximálně 20 bodů,
přičemž k úspěšnému absolvování zkoušky je třeba v součtu nasbírat
minimálně 20 bodů.
Předmět je vyučován v souladu s akademickými pravidly Katedry počítačové grafiky a interakce.
Prerekvizity
Předmět nemá závazné prerekvizity, nicméně se opírá o vybraná témata
z následujících předmětů bakalářské a magisterské etapy studia:
A4B01DMA, A0B01LAG, A4B01MA2, A0B01PSI, A4B33RPZ, A4B33OPT,
A4M33PAL, A4M35KO, A4M33GVG
Literatura
- Agarwala et al.: Interactive Digital Photomontage, 2004.
- Bookstein: Principal Warps: Thin-Plate Splines and the Decomposition of Deformations, 1989.
- Boykov & Funka-Lea: Graph Cuts and Efficient N-D Image Segmentation, 2006.
- Chen et al.: Real-Time Edge-Aware Image Processing with the Bilateral Grid, 2007.
- Criminisi et al.: Geodesic Image and Video Editing, 2011.
- Durand et al.: Fast Bilateral Filtering for the Display of High-Dynamic-Range Images, 2002.
- Floater: Mean Value Coordinates, 2003.
- Gastal & Oliveira: Domain Transform for Edge-Aware Image and Video Processing, 2011.
- Grady: Random Walks for Image Segmentation, 2006.
- Igarashi et al.: As-Rigid-As-Possible Shape Manipulation, 2005.
- Jacobson et al.: Bounded Biharmonic Weights for Real-Time Deformation, 2011.
- Joshi et al.: Harmonic Coordinates for Character Articulation, 2007.
- Levin et al.: Colorization Using Optimization, 2004.
- Levin et al.: A Closed Form Solution to Natural Image Matting, 2008.
- Lipman et al.: Green Coordinates, 2008.
- Müller et al.: Meshless Deformations Based on Shape Matching, 2005.
- Pérez et al.: Poisson Image Editing, 2003.
- Rother et al.: GrabCut: Interactive Foreground Extraction Using Iterated Graph Cuts, 2004.
- Schaefer et al.: Image Deformation using Moving Least Squares, 2006.
- Sinop & Grady: A Seeded Image Segmentation Framework Unifying Graph Cuts And Random Walker, 2007.
- Sýkora et al.: LazyBrush: Flexible Painting Tool for Hand-Drawn Cartoons, 2009.
- Sýkora et al.: As-Rigid-As-Possible Image Registration for Hand-Drawn Cartoon Animations, 2009.
- Sýkora et al.: Adding Depth to Cartoons Using Sparse Depth (In)equalities, 2010.
- Weber et al.: Biharmonic Coordinates, 2012.
|