CDI - Compressió de Dades i Imatges

Transcripción

1 Unitat responsable: FIB - Facultat d'informàtica de Barcelona Unitat que imparteix: MAT - Departament de Matemàtiques Curs: Titulació: 2017 GRAU EN ENGINYERIA INFORMÀTICA (Pla 2010). (Unitat docent Optativa) Crèdits ECTS: 6 Idiomes docència: Català, Castellà, Anglès Professorat Responsable: Altres: - Fernando Martínez Sáez (fernando.martinez@upc.edu) - Jordi Quer Bosor (jordi.quer@upc.edu) Capacitats prèvies Llenguatge matemàtic bàsic. Competències de la titulació a les quals contribueix l'assignatura Específiques: CCO1.1. Avaluar la complexitat computacional d'un problema, conèixer estratègies algorísmiques que puguin dur a la seva resolució, i recomanar, desenvolupar i implementar la que garanteixi el millor rendiment d'acord amb els requisits establerts. CCO1.2. Demostrar coneixement dels fonaments teòrics dels llenguatges de programació i les tècniques de processament lèxic, sintàctic i semàntic associades, i saber aplicar-les per a la creació, el disseny i el processament de llenguatges. CT1.2A. Interpretar, seleccionar i valorar conceptes, teories, usos i desenvolupaments tecnològics relacionats amb la informàtica i la seva aplicació a partir dels fonaments matemàtics, estadístics i físics necessaris. CEFB1: capacitat per a resoldre els problemes matemàtics que es plantegin en la enginyeria. Aptitud per a aplicar els coneixements sobre: àlgebra, càlcul diferencial i integral i mètodes numèrics; estadística i optimització. CT1.2C. Interpretar, seleccionar i valorar conceptes, teories, usos i desenvolupaments tecnològics relacionats amb la informàtica i la seva aplicació a partir dels fonaments matemàtics, estadístics i físics necessaris. CEFB3. Capacitat per a comprendre i dominar els conceptes bàsics de matemàtica discreta, lògica, algorísmica i complexitat computacional, i la seva aplicació per al tractament automàtic de la informació mitjançant sistemes computacionals i la seva aplicació per a la resolució de problemes propis de l'enginyeria. CT4.1. Identificar les solucions algorísmiques més adequades per a resoldre problemes de dificultat mitjana. CT4.2. Raonar sobre la correcció i l'eficiència d'una solució algorísmica. CT5.2. Conèixer, dissenyar i utilitzar de forma eficient els tipus i les estructures de dades més adients per a la resolució d'un problema. CT5.3. Dissenyar, escriure, provar, depurar, documentar i mantenir codi en un llenguatge d'alt nivell per a resoldre problemes de programació aplicant esquemes algorísmics i utilitzant estructures de dades. CT5.4. Dissenyar l'arquitectura dels programes utilitzant tècniques d'orientació a objectes, de modularització i d'especificació i implementació de tipus abstractes de dades. CT5.5. Usar les eines d'un entorn de desenvolupament de software per a crear i desenvolupar aplicacions. Genèriques: G3. Comprendre i utilitzar eficaçment manuals, especificacions de productes i altra informació de caràcter tècnic escrita en anglès. G3. Estudiar amb materials escrits en anglès. Redactar un informe o un treball de tipus tècnic en anglès. Participar en una reunió tècnica en anglès. 1 / 5

2 G4. Planificar la comunicació oral, respondre de manera adequada a les preguntes formulades i redactar textos de nivell bàsic amb correcció ortogràfica i gramatical. Estructurar correctament el contingut d'un informe tècnic. Seleccionar materials rellevants per a preparar un tema i sintetitzar-ne el contingut. Respondre adequadament quan li formulin preguntes. G7. Aprenentatge dirigit: dur a terme les tasques assignades en el temps previst, treballant amb les fonts d'informació indicades d'acord amb les pautes marcades pel professor o pel tutor. Identificar el progrés i el grau d'acompliment dels objectius d'aprenentatge. Identificar els punts forts i els punts febles. G7. Aprenentatge guiat: dur a terme les tasques assignades a partir de les orientacions bàsiques que doni el professorat; decidir el temps necessari per a cada tasca, incloent aportacions personals i ampliant les fonts d'informació indicades. Ús apropiat de guies d'estudi. Capacitat de prendre decisions basades en criteris objectius (dades experimentals, científiques o de simulació disponibles). Capacitat d'avaluar las pròpies fortaleses i debilitats, i actuar en conseqüència. G7. Aprenentatge autònom: capacitat de planificació i organització del treball personal. Aplicar els coneixements adquirits a la realització d'una tasca en funció de la pertinença i de la importància, decidir la manera de dur-la a terme i el temps que se li ha de dedicar, i seleccionar les fonts d'informació més adients. Identificar la importància d'establir i mantenir contactes amb els companys d'estudis, amb el professorat i amb els professionals (networking). Identificar fòrums d'informació sobre enginyeria TIC, els seus avenços i el seu impacte en la societat (IEEE, associacions, etc.). G9. Capacitat de raonament crític, lògic i matemàtic. Capacitat per comprendre l'abstracció i utilitzar-la adequadament. Metodologies docents És cert que sempre hi ha algun moment en què cal agafar el guix i fer aclariments a la pissarra. Aquesta, però, no serà la metodologia docent més habitual. Normalment exposarem les idees bàsiques mitjançant projecció de transparències, que estaran a disposició de l'estudiantat amb antelació amb format pdf. Objectius d'aprenentatge de l'assignatura 1.Comprendre el que és la compressió sense pèrdues, les circunstàncies en las que és aplicable, i els mètodes més importants per aconseguir-la. 2.Conèixer les principis bàsics de la teoria de la informació i la manera com s'apliquen en relació a la compressió. 3.Familiaritzar-se amb els conceptes de compressió amb pèrdues, amb la manera com es mesuren el grau de compressió i la bondat dels resultats, i amb els mètodes més rellevants usats en la pràctica. Hores totals de dedicació de l'estudiantat Dedicació total: 150h Grup gran: 12h 8.00% Grup mitjà: 12h 8.00% Grup petit: 36h 24.00% Activitats dirigides: 6h 4.00% Aprenentatge autònom: 84h 56.00% 2 / 5

3 Continguts 1. Teoria de la informació Introducció a la teoría de la información de Shannon. Fonts d'informació, sistemes de comunicació, incertesa i entropia, límits de la compressió. 2. Compressió sense pèrdues Codificació de font. Algoritme de Huffman. Codificació arimética. Transformada cosinus. 3. Compressió amb pèrdues Mostreig d'un senyal. Compressió de Haar. Compressió de Daubechies. Particularitats de la compressió d'imatges. 3 / 5

4 Planificació d'activitats Desenvolupament del bloc de teoria de la informació en clases de teoria, sessions de laboratori i sessions de resolució de problemes. 2 Desenvolupament del bloc de teoria compressió sense pèrdues en clases de teoria, sessions de laboratori i sessions de resolució de problemes. 1 Desenvolupament del bloc de teoria compressió amb pèrdues en classes de teoria, sessions de laboratori i sessions de resolució de problemes. 3 Examen final Dedicació: 27h Activitats dirigides: 3h Aprenentatge autònom: 24h 2 Sistema de qualificació 30 % Prova compressió sense pèrdues. 30 % Prova compressió amb pèrdues. 40 % Laboratori i problemes. 4 / 5

5 Bibliografia Bàsica: Sayood, K. Introduction to data compression. 4th ed. Morgan Kaufmann Publishers, ISBN Taubman, D.S.; Marcellin, M.W. JPEG2000: image compression fundamentals, standards and practice. Kluwer Academic Publishers, ISBN X. Salomon, D. Data compression: the complete reference. 4th ed. Springer, ISBN Poynton, C. Digital video and HD: algorithms and interfaces [en línia]. 2nd ed. Morgan Kaufmann, 2012Disponible a: < ISBN Salomon, D. A concise introduction to data compression [en línia]. Springer, 2008Disponible a: < ISBN Complementària: Hankerson, D.R.; Harris, G.A.; Johnson, P.D. Introduction to information theory and data compression. 2nd ed. Chapman & Hall/CRC Press, ISBN Walker, J.S. A primer on wavelets and their scientific applications. 2nd ed. Chapman & Hall/CRC, ISBN Solem, J.E. Programming computer vision with Python [en línia]. O'Reilly, 2012Disponible a: < ISBN Bock, A.M. Video compression systems: from first principles to concatenated codecs [en línia]. Institute of Electrical Engineers (IEE), 2009Disponible a: < ISBN / 5