Curs 2015-16

Sistemes de Codificació d'Imatge i Vídeo

Titulació: Codi: Tipus:
Grau en Enginyeria Informàtica 21485 Optativa
Grau en Enginyeria Telemàtica 21765 Optativa
Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals 21618 Obligatòria 3r curs

 

Crèdits ECTS: 4 Dedicació: 100 hores Trimestre: 2n

 

Departament: Dept. de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions
Coordinador: Javier Vázquez
Professorat:

Javier Vázquez

Cyriac Praveen

Idioma:

Javier Vázquez (Anglès, [Català, Castellà]).

Cyriac Praveen (Anglès).

Horari:
Campus: Campus de la Comunicació - Poblenou

 

Presentació de l'assignatura

L'assignatura compren els fonaments, algorismes i estàndards per a la compressió d'imatges i vídeo en l'àmbit de l'enginyeria audiovisual.    

 

Prerequisits

És recomanable tenir un bon coneixement de processament d'imatges, senyals i sistemes, matemàtiques i programació.    

Assignatures de la UPF relacionades (i recomanades):

- Image processing (processament d'imatges)

- Signals and systems (senyals i sistemes)

- Data transfer and encoding (transmissió de dades i codificació)

- Video processing (processament de videos)

 

Competències

- Comprensió dels fonaments teòrics de la codificació i compressió d'imatges i vídeo.

- Coneixement dels algorismes i estàndards usats en la pràctica.

- Implementació de mètodes per a aplicacions reals.

- Repàs d'eines matemàtiques.

- Pràctica en programació (codi eficient, clar, documentació).

- Recerca bibliogràfica, comprensió d'articles científics.

- Treball en equip: organització, comunicació.

 

Avaluació

Avaluació: pràctiques (40%), teoria (60%), cada part s'aprova independentment.

Les pràctiques són tres i s'avaluen successivament al llarg del trimestre. Es realitzen en equips de 3 persones i s'avaluen mitjançant lliuraments (informe i codi comentat) i una defensa oral (preguntes individuals). En cas de no aprovar les pràctiques durant el trimestre, però que la nota treta és superior o igual a 3.5/10, l'estudiant haurà de realitzar un treball pràctic individual per a la convocatòria de juliol. Això no serà possible si la nota de les pràctiques és inferior a 3.5/10.

La teoria s'avalua en un examen escrit al final del trimestre, recuperable al juliol. En cas d'aprovar les pràctiques però suspendre la teoria, la nota de pràctiques es guarda per a la convocatòria de juliol, però no per al curs següent.

La participació en seminaris també s'avaluarà, podent aportar fins a un punt extra en la nota final.

 

Continguts

Chapter 1 Introduction

1.1 Practical Needs for Image and Video Compression

1.2 Feasibility of Image and Video Compression

1.3 Visual Quality Measurement

1.4 Information Theory Results

 

Chapter 2 Quantization

2.1 Quantization and the Source Encoder

2.2 Uniform Quantization

2.3 Nonuniform Quantization

2.4 Adaptive Quantization

2.5 Pulse Code Modulation

 

Chapter 3 Differential Coding

3.1 Introduction to DPCM

3.2 Optimum Linear Prediction

3.3 Some Issues in the Implementation of DPCM

3.4 Delta Modulation

3.5 Interframe Differential Coding

3.6 Information-Preserving Differential Coding

 

Chapter 4 Transform Coding

4.1 Introduction

4.2 Linear Transforms

4.3 Transforms of Particular Interest

4.4 Bit Allocation

4.5 Some Issues

 

Chapter 5 Variable-Length Coding: Information Theory Results (II)

5.1 Some Fundamental Results

5.2 Huffman Codes

5.3 Modified Huffman Codes

5.4 Arithmetic Codes

 

Chapter 6 Run-Length and Dictionary Coding: Information Theory Results (III)

6.1 Markov Source Model

6.2 Run-Length Coding

6.3 Digital Facsimile Coding Standards

6.4 Dictionary Coding

6.5 International Standards for Lossless Still Image Compression

 

Chapter 7 Still Image Coding: Standard JPEG

7.1 Introduction

7.2 Sequential DCT-Based Encoding Algorithm

7.3 Progressive DCT-Based Encoding Algorithm

7.4 Lossless Coding Mode

7.5 Hierarchical Coding Mode

 

Chapter 8 Wavelet Transform for Image Coding: JPEG2 000

8.1 A Review of Wavelet Transform

8.2 Digital Wavelet Transform for Image Compression

8.3 Wavelet Transform for JPEG2000

 

Chapter 10 Motion Analysis and Motion Compensation

10.1 Image Sequences

10.2 Interframe Correlation

10.3 Frame Replenishment

10.4 Motion Compensated Coding

10.5 Motion Analysis

10.6 Motion Compensation for Image Sequence Process ing

 

Chapter 11 Block Matching

11.1 Nonoverlapped, Equally Spaced, Fixed Size, Small Rectangular Block Matching

11.2 Matching Criteria

11.3 Searching Procedures

11.4 Matching Accuracy

11.5 Limitations with Block Matching Techniques

11.6 New Improvements

 

Chapter 12 Pel Recursive Technique

12.1 Problem Formulation

12.2 Descent Methods

12.3 Netravali–Robbins’ Pel Recursive Algorithm

12.4 Other Pel Recursive Algorithms

12.5 Performance Comparison

 

Chapter 13 Optical Flow

13.1 Fundamentals

13.2 Gradient-Based Approach

13.3 Correlation-Based Approach

13.4 Multiple Attributes for Conservation Information

 

Chapter 14 Further Discussion and Summary on 2-D Motion Estimation

14.1 General Characterization

14.2 Different Classifications

14.3 Performance Comparison between Three Major App roaches

14.4 New Trends

 

Chapter 15 Fundamentals of Digital Video Coding

15.1 Digital Video Representation

15.2 Information Theory Results: Rate Distortion Function of Video Signal

15.3 Digital Video Formats

15.4 Current Status of Digital Video=Image Coding Standards

 

Chapter 16 Digital Video Coding Standards: MPEG-1=2 Video

16.1 Introduction

16.2 Features of MPEG-1=2 Video Coding

16.3 MPEG-2 Video Encoding

16.4 Rate Control

16.5 Optimum Mode Decision

16.6 Statistical Multiplexing Operations on Multiple Program Encoding

 

Chapter 17 Application Issues of MPEG-1=2 Video Coding

17.1 Introduction

17.2 ATSC DTV Standards

17.3 Transcoding with Bitstream Scaling

17.4 Down-Conversion Decoder

17.5 Error Concealment

 

Chapter 18 MPEG-4 Video Standard: Content-Based Video Coding

18.1 Introduction

18.2 MPEG-4 Requirements and Functionalities

18.3 Technical Description of MPEG-4 Video

18.4 MPEG-4 Visual Bitstream Syntax and Semantics

18.5 MPEG-4 Visual Profiles and Levels

18.6 MPEG-4 Video Verification Model

 

Chapter 19 ITU-T Video Coding Standards H.261 and H .263

19.1 Introduction

19.2 H.261 Video Coding Standard

19.3 H.263 Video Coding Standard

19.4 H.263 Video Coding Standard Version 2

19.5 H.263þþ Video Coding and H.26L

 

Metodologia

Metodologia per a les classes de teoria

Classes magistrals.

Metodologia per a les classes de seminaris

En petits grups es resolen exercicis, es comenten articles científics o es presenten els treballs realitzats en les pràctiques.

Metodologia per a les classes de pràctiques

Implementació d'algorismes de compressió d'imatges i vídeo.

 

Recursos

"Image and Video Compression for Multimedia Engineering: Fundamentals, Algorithms, and Standards, Second Edition". Yun Q. Shi and Huifang Sun. CRC Press; 2 edition (March 24, 2008). ISBN-10: 0849373646.