SZDB3

Course: Digitální optika a zpracování obrazu

Department/Abbreviation: OPT/SZDB3

Year: 2020

Guarantee: 'prof. Mgr. Jaroslav Řeháček, Ph.D.'

Annotation: Principy digitální optiky, pokročilé techniky zpracování obrazu.

Course review:
1. Základní pojmy Fourierovy analýzy. Fourierova transformace, vlastnosti, digitální realizace, vzorkování v prostorové a spektrální oblasti, vzorkovací teorém, vliv vzorkování a ořezu vstupu na výsledné spektrum. Fourierova analýza lineárních systémů, variantní a invariantní systémy. 2. Šíření prostorového (úhlového) spektra, impulsní odezva a funkce přenosu volného prostoru. Funkce propustnosti čočky, optická realizace Fourierovy transformace. Koherentní optické procesory, 4-f systém, holografické filtry, aplikace koherentních optických procesorů, techniky fázového kontrastu. 3. Zobrazení jako lineární systém, frekvenční analýza koherentních a nekoherentních optických systémů. Nekoherentní optické procesory, zobecněná pupilová funkce, syntéza PSF, syntéza apertury. 4. Metody prostorové modulace světla. Mechanické, elektrické a optické vlastnosti nematických tekutých krystalů. Realizace prostorové modulace světla pomocí tekutých krystalů a magneto-optických a mikromechanických prvků. 5. Základní pojmy teorie odhadu: Bayesova věta, věrohodnost, Fisherova informace. Bodový odhad. Efektivní, nevychýlený a konzistentní odhad. Pseudoinverze a její aplikace, regularizace. Tomografické zobrazování, projekce, Radonova transformace, projekční teorém. 6. Pokročilé zpracování obrazu. Rekonstrukce (dekonvoluce) obrazu v přítomnosti šumu, Wienerův filtr. Rozeznávání znaků/obrazu, přizpůsobený filtr, neuronové sítě. Super-rozlišení, Gerchbergův-Saxtonův algoritmus. 7. Stochastické zobrazovací systémy, simulace šíření signálu v atmosféře. Atmosférou limitované zobrazení, Friedův parametr, izoplanatický úhel. Speklová interferometrie. Principy adaptivní optiky, detekce vlnoplochy, Shackův-Hartmannův senzor. 8. Základní metody a experimentální konfigurace digitální holografie. Počítačem generované hologramy, difrakční účinnost a realizace. Digitální záznam, zpracování a numerická rekonstrukce hologramů, metody prostorového a časového kódování. Metody nekoherentní holografické mikroskopie. Holografické techniky kvantitativního fázového zobrazení. 9. Záznam světla v klasické a digitální fotografii, digitalizace obrazu (vzorkování a kvantování). Záznam barev a uložení digitálního obrazu. 10. Podstata barevného vjemu, měření barev, kolorimetrické soustavy. Barevné prostory závislé a nezávislé na zařízení. Správa barev, postup práce při tvorbě fotografií na kalibrovaných zařízeních. 11. Intenzitní úpravy obrazu: negativ digitálního obrazu, úprava kontrastu obrazu. Nelineární vnímání intenzity záření, a jeho důsledky pro digitalizaci obrazu. Histogram obrazu. Úprava kontrastu metodou vyrovnání histogramu. 12. Zpracování obrazu ve frekvenční oblasti, využití Fourierovy transformace a konvoluce. Konstrukce filtrů, úprava ostrosti obrazu, technika neostré masky. Selektivní filtrování ve frekvenční oblasti (odstranění periodických artefaktů). Využití gradientu pro detekci hran v obrazu.