Grundlagen der Bildverarbeitung und Mustererkennung - Interaktive Studienpläne der TU Ilmenau

Studierende der BA-Studiengänge Ingenieurinformatik und Informatik sowie Biomedizinische Technik. Studierende der BA-Studiengänge Medientechnologie, Elektrotechnik, Maschinenbau, Optronik (je nach Studienplan) sowie BA-/MA-Studierende mit Interesse an Bildverarbeitung als Ergänzung oder zur Abrundung ihres Studiums.

Kenntnisse in Physik, Mathematik sowie Informations- bzw. Nachrichtentechnik sind hilfreich. Ebenso Vorlesungen zu technischer Optik, Systemtheorie, Signalen & Systemen.

Fachkompetenz:

Methodenkompetenz:

Im Ergebnis ist der Hörer in der Lage, Erkennungsaufgaben mit bildhaften Daten zu analysieren und zu klassifizieren sowie wichtige Schritte zur Problemlösung abzuleiten. Weiterhin kann er sich begrifflich sicher im interdisziplinären Wissensgebiet der Bildverarbeitung bewegen und für konkrete Anwendungen der Bildverarbeitung geeignete Lösungen entwickeln.

Gegenstand der Vorlesung Grundlagen der Bildverarbeitung und Mustererkennung (Bildverarbeitung 1) sind Methoden zur Lösung von Erkennungsaufgaben mit kamerabasierten technischen Systemen. Kamerabasierte ("sehende") technische Systeme sind heutzutage in der Automatisierungstechnik, der Robotik, der Medizintechnik, der Überwachungstechnik und im Automotive-Bereich sehr weit verbreitet.

Die Veranstaltung legt den Fokus zunächst auf digitale Bilder mit skalaren Pixelwerten (sogenannte Grauwertbilder), die im Sinne konkreter Aufgabenstellungen ausgewertet werden müssen. Das übergeordnete Ziel dieser Auswertung ist die Interpretation des Bildinhaltes auf verschiedenen Abstraktionsstufen. Dazu müssen die Bilder in ihrer technisch zugänglichen Form aufbereitet, transformiert, gewandelt, analysiert und letztlich klassifiziert werden, um relevante Inhalte und Aussagen ableiten zu können. In der Veranstaltung werden dafür wesentliche Methoden, Verfahren und Algorithmen betrachtet und im Kontext konkreter Anwendungen aus der Praxis diskutiert.

Neben den rein informatischen Aspekten der digitalen Bildverarbeitung werden in der Vorlesung wichtige Zu­sam­men­hänge zum Entstehen und zur Beschreibung digitaler Bilder vermittelt.

Im Ergebnis soll der Teilnehmende in die Lage versetzt werden, klassische Verarbeitungsketten zur Lösung bildbasierter Erkennungsaufgaben zu verstehen sowie für einfache und stets wiederkehrende Aufgaben der Bildvorverarbeitung selbst umzusetzen und sich begrifflich sicher in diesem interdisziplinären Wissensgebiet zu bewegen. Für aktuelle Anwendungsgebiete der Bildverarbeitung in der künstlichen Intelligenz, wie dem Deep Learning, werden beste Voraussetzungen geschaffen, um die in den Architekturen angelegten Verarbeitungsschritte der pixelbasierten Bildverarbeitung besser zu verstehen und zielgerichtet einzusetzen.

Aufbauend auf den in der Vorlesung vermittelten Inhalten kann der Teilnehmende das erworbene Wissen in weiterführenden Veranstaltungen zu Bildverarbeitungsgrundlagen z.B.

- Grundlagen der Farbbildverarbeitung (Bildverarbeitung 2) - Aufbauveranstaltung zu Bildverarbeitung 1, Wahlmodul in Bachelor- oder Masterstudiengang

- Grundlagen der 3D-Bildverarbeitung (Erfassung und Verarbeitung von 3D-Daten) - Wahlmodul im Masterstudiengang

- Systemtechnik und Systemtheorie der Bildverarbeitung - Wahlmodul im Masterstudiengang

sowie weiteren Veranstaltungen zur angewandten Bildverarbeitung / künstlichen Intelligenz an der TU Ilmenau abrunden, weiter spezialisieren und anwenden.

Gliederung der Vorlesung:

-Einführung / Grundlagen

-Wesen technischer Erkennungsprozesse

-Primäre Wahrnehmung / Entstehen digitaler Bilder

-Bildrepräsentationen und -transformationen

-Verfahren der Bildvorverarbeitung

-Geometrische Bildtransformationen

-Bildstatistik und Punktoperationen

-Lineare und nichtlineare lokale Operationen (Bildverbesserung, Kantenorthervorhebung und -erkennung)

-Morphologische Operationen

-Ausgewählte Aspekte der Bildinhaltsanalyse

-Bildsegmentierung, Merkmalextraktion und Klassifikation

Übungen mit VIP-Toolkit™-Rapid Prototyping-Studentenversion

Die Veranstaltung ist begleitet von einem Seminar und Praxisversuchen, in denen die Vorlesungsinhalte nachbereitet, vertieft und einfache BV-Aufgaben mit einer Prototyping Software für Bildverarbeitungslösungen (VIP-Toolkit) bearbeitet werden.

Zur Vorlesung werden zahlreiche Software-Lehrbeispiele bereitgestellt.

elektronisches oder gedrucktes Vorlesungsskript "Grundlagen der Digitalen Bildverarbeitung und Mustererkennung (Bildverarbeitung 1)", Übungs-/Praktikumsunterlagen, BV-Experimentiersystem VIP-ToolkitT-Rapid Prototyping

Bitte für das Fach im aktuellen Semester-Moodle einschreiben. Das Einschreibepasswort erhalten Sie über die Fachseite automatisch oder auf Anfrage per eMail.

siehe auch Moodle

J.Beyerer, F.P. Puente Leon, C. Frese: Automatische Sichtprüfung - Grundlagen, Methoden und Praxis der Bildgewinnung und Bildauswertung. Springer Verlag 2012, ISBN 978-3-642-23965-6
Abmayr: Einführung in die digitale Bildverarbeitung. B.G. Teubner Stuttgart 1994, ISBN 3-519-06138-4
Jähne: Digitale Bildverarbeitung und Bildgewinnung. Springer; Auflage: 7., 2012, ISBN 978-3642049514
Jähne: Digitale Bildverarbeitung. Springer; 1994, ISBN 3-540-61379-X
Haberäcker: Praxis der Digitalen Bildverarbeitung und Mustererkennung. Hanser Fachbuch, 1995, ISBN 978-3446155176
Haberäcker: Digitale Bildverarbeitung. Hanser Fachbuch, 1991, ISBN 978-3446163393
Haberäcker: Praxis der Digitalen Bildverarbeitung und Mustererkennung. Hanser Fachbuch, 1995, ISBN 978-3446155176

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Das Modul Grundlagen der Bildverarbeitung und Mustererkennung mit der Prüfungsnummer 230478 schließt mit folgenden Leistungen ab:

• schriftliche Prüfungsleistung über 90 Minuten mit einer Wichtung von 100% (Prüfungsnummer: 2300666)
• alternative Studienleistung mit einer Wichtung von 0% (Prüfungsnummer: 2300667)

Details zum Abschluss Teilleistung 2:
Hausaufgaben in der Vorlesungszeit

Dr.-Ing. Rico Nestler

P-Leistungen als Voraussetzung für Modulabschluss durch Hausaufgaben während des Semesters (aSL).
Anmeldung während des Semesters

Das Modul Grundlagen der Bildverarbeitung und Mustererkennung mit der Prüfungsnummer 230478 schließt mit folgenden Leistungen ab:

• schriftliche Prüfungsleistung über 90 Minuten mit einer Wichtung von 100% (Prüfungsnummer: 2300666)
• alternative Studienleistung mit einer Wichtung von 0% (Prüfungsnummer: 2300667)

Details zum Abschluss Teilleistung 2:
Hausaufgaben in der Vorlesungszeit

P-Leistungen als Voraussetzung für Modulabschluss durch Hausaufgaben während des Semesters (aSL).
Anmeldung während des Semesters