Processamento e Análise de Imagens em Engenharia

Código:

PRODEM064

Sigla:

PAIE

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Engenharia Mecânica

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

Ativa?	Sim
Página Web:	http://www.fe.up.pt/~tavares
Unidade Responsável:	Secção de Desenho Industrial
Curso/CE Responsável:	Programa Doutoral em Engenharia Mecânica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
PRODEM	4	Plano de estudos oficial a partir de 2009/10	1	-	6	28	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Objetivos Gerais:

O domínio do Processamento e Análise de Imagem tem um elevado potencial em diversas áreas do conhecimento humano como, por exemplo, em inspeção visual, biomecânica, bio-engenharia, medicina, interfaces homem-máquina, videovigilância, biometria e realidade virtual.

A Unidade Curricular de Processamento e Análise de Imagens em Engenharia tem uma perspetiva integradora, no sentido de que combina conhecimentos de diferentes áreas científicas; nomeadamente, da psicofísica e neurofisiologia, ciência de computadores, engenharia de sistemas, mecânica computacional e modelação de sistemas.

 

Objetivos Específicos:

Proporcionar aos estudantes conhecimentos abrangentes na área multidisciplinar do Processamento e Análise de Imagem, quer no âmbito dos processos da visão biológica, quer no âmbito dos métodos e sistemas computacionais de processamento e análise de imagem, nomeadamente em engenharia.

Resultados de aprendizagem e competências

No final da Unidade Curricular Processamento e Análise de Imagens em Engenharia, os estudantes deverão ser capazes de:

1. Entender o sistema de perceção visual humano;
2. Entender o processo de formação de imagens digitais;
3. Conhecer os principais métodos de processamento de imagem;
4. Conhecer os principais métodos de análise de imagem;
5. Explicar e desenvolver sistemas computacionais de representação e análise de objetos em imagens, de deteção, seguimento e análise de movimento e deformação em sequências de imagem bem como de reconstrução 3D de objetos a partir de imagens.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

É desejável que os estudantes tenham prévios conhecimentos de programação de computadores.

Programa

Conteúdo Programático: 

Os temas principais a considerar na Unidade Curricular de Processamento e Análise de Imagem em Engenharia são: Sistema de Perceção Visual Humano, Aquisição e Processamento de Imagem, Análise de Imagem, Visão 3D, Geometria 3D e Imagem 3D. Assim, serão estudados métodos fundamentais de Processamento e Análise de Imagem, bem como métodos avançados do mesmo domínio; em particular, a Deteção, Seguimento e Análise de Movimento e/ou Deformação em sequências de imagem, o Reconhecimento e Alinhamento de objetos em imagens e a Reconstrução da Forma 3D de objetos a partir de imagens.

No decorrer da Unidade Curricular, serão verificados e analisados vários exemplos de aplicação das técnicas de Processamento e Análise de Imagem estudadas em diversos domínios do conhecimento, como em engenharia, biomecânica e medicina.

 

O conteúdo programático da Unidade Curricular está organizado em seis módulos principais:

Apresentação e Introdução – 4 horas, Perceção Visual – 3 horas, Aquisição, Processamento de Imagem – 10 horas, Análise de Imagem – 20 horas, Visão, Geometria e Imagem 3D – 8 horas, Exemplos de Aplicações – 5 horas.

Bibliografia Obrigatória

Freeman, Herbert 340; Machine Vision. ISBN: 0-12-266720-4
Soares, Olivério Delfim Dias 340; Optical metrology. ISBN: 90-247-3517-3
ULL; Applied image processing. ISBN: 033358242X
Gonzalez, Rafael C; Digital image processing. ISBN: 0-201-50803-6
Shapiro, Linda G. 340; Computer Vision, Graphics, and Image Processing. ISBN: 0734-189X
Schalkoff, Robert J.; Digital Image Processing and Computer Vision. ISBN: 0-471-50536-6
Yoo, Terry S. 340; Insight into images. ISBN: 1-56881-217-5

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A Unidade Curricular de Processamento e Análise de Imagens em Engenharia funciona num regime de ensino baseado em aulas teórico-práticas.

As aulas teórico-práticas serão compostas por exposição dos fundamentos, dos métodos e de algoritmos computacionais e pela análise da sua aplicação em casos de estudo; nomeadamente, em casos reais envolvendo problemas relevantes em engenharia.

Sempre que possível, serão convidados investigadores, cujo trabalho científico seja relevante no domínio do Processamento e Análise de Imagem, a realizar apresentações dos seus trabalhos, abertas não só aos estudantes da Unidade Curricular de mas também à comunidade científica interessada.

 

Quando o número de estudantes inscritos é reduzido, a mesma funciona em regime tutorial.

Software

The Mathworks - Matlab - Release 11.1
OpenCV
CMIS – Contour Matching Image Software
ITK – Insight Segmentation and Registration Toolkit
VXL – C++ Libraries for Computer Vision Research and Implementation
VTK – The Visualization ToolKit, Kitware Inc.
CVIPtools

Palavras Chave

Ciências Físicas > Ciência de computadores > Programação
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia de computadores > Processamento de sinal
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia de computadores > Processamento de imagem
Ciências Físicas > Matemática > Matemática computacional

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Defesa pública de dissertação, de relatório de projeto ou estágio, ou de tese	10,00
Trabalho escrito	25,00
Trabalho laboratorial	65,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Elaboração de projeto	75,00
Estudo autónomo	65,00
Frequência das aulas	25,00
Total:	165,00

Obtenção de frequência

A aprovação na Unidade Curricular está condicionada à prévia obtenção de frequência às aulas práticas.

Cada estudante deve, obrigatoriamente, submeter-se à avaliação em todas as suas componentes: entrega do trabalho prático, apresentação e discussão do trabalho entregue.

Fórmula de cálculo da classificação final

O sistema de avaliação da Unidade Curricular de Processamento e Análise de Imagens em Engenharia é composto pela realização, apresentação e discussão de um trabalho prático individual, podendo ser complementado com a realização de uma prova escrita.

O trabalho prático a desenvolver deverá ter um carácter integrador e responder a um problema concreto da área da engenharia. O tema de cada trabalho deverá ser acordado entre cada estudante e o docente. O trabalho realizado deverá ser descrito num relatório a entregar ao docente no final do período letivo e apresentado publicamente.

A nota final do trabalho prático e da Unidade Curricular será obtida da seguinte forma: trabalho computacional desenvolvido – 65 %, relatório escrito – 25 %, apresentação pública – 10%.

Provas e trabalhos especiais

Não se aplica.

Melhoria de classificação

A melhoria de classificação será realizada de acordo com o artigo 10º das Normas Gerais de Avaliação.

Observações

Nas épocas especiais de exame, os alunos dispensados de frequência, nos termos das alíneas a) e b) do número 3 do Artigo 4º das Normas Gerais de Avaliação, serão chamados a realizar um exame escrito (incidindo sobre os temas abordados na disciplina) e um trabalho prático.