画像情報処理工学

科目基礎情報

学校	一関工業高等専門学校	開講年度	令和04年度 (2022年度)
授業科目	画像情報処理工学
科目番号	0016	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	システム創造工学専攻（専門科目）	対象学年	専1
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材
担当教員	小林 健一

到達目標

プログラムを用いた画像データの生成や、ピクセル単位での基本的な演算を組み合わせた画像処理アルゴリズムの実装を通して、画像データの取り扱いや、画像処理に関する実用的なスキルを習得することを目的とする。具体的には、用意したプログラムコードの修正・追加により、画像演算に関する課題が達成できることを目標とする。

【教育目標】 D
【学習・教育到達目標】 D-1

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
画像をピクセルデータの集合として、プログラムから操作することができる。	サンプルプログラムを元に、画像を読み込み、ピクセル単位での操作を効率的に行うプログラムの制作ができる。	サンプルプログラムの動作を理解し、それを元に、画像を読み込み、ピクセル単位での操作を行うプログラムの制作ができる。	サンプルプログラムの動作が理解できず、画像の読み込み、ピクセル単位での操作を行うプログラムの制作ができない。
R,G,Bの加法混色に基づいたカラー画像について理解し、プログラムから操作することができる。	R,G,Bの値から構成されるカラー画像と、RGB以外の様々な色空間の特徴や相互の変換方法について理解し、それぞれの色空間の特徴を活かしたカラー画像の操作ができる。	R,G,Bの値から構成されるカラー画像について理解し、プログラムからR,G,Bの値を独立して扱うことができる。	R,G,Bの値から構成されるカラー画像について理解できず、プログラムからカラー画像を扱うことができない。
局所フィルタ演算を用いた画像処理について理解し、応用することができる。	局所フィルタ演算に関して、基本的なフィルタの構成とその特徴、フィルタ係数の設計方法について理解し、画像処理に応用することができる。	局所フィルタ演算について理解し、画像処理に応用することができる。	局所フィルタ演算について理解できない。
アフィン変換、離散フーリエ変換、画像統計量などについて理解できる。	アフィン変換、離散フーリエ変換、画像統計量などについて理解し、既存のライブラリなどを用いた処理の実装ができる。	アフィン変換、離散フーリエ変換、画像統計量などについて、処理方法や概念について理解し、実装や処理結果についての解釈ができる。	アフィン変換、離散フーリエ変換、画像統計量などについて、処理方法や概念が理解できない。
画像処理を応用した課題について自ら考え、実装することができる。	画像処理を応用した課題について自ら考え、処理速度や効率を考えた適切な実装ができる。	画像処理を応用した課題について自ら考え、適切に実装することができる。	画像処理を応用した課題について考えることができない。あるいは自ら考えた課題について適切に実装することができない。

教育方法等

概要:

プログラムを用いた画像データの生成や、ピクセル単位での基本的な演算を組み合わせた画像処理アルゴリズムの実装を通して、画像データの取り扱いや、画像処理に関する実用的なスキルを習得することを目的とする。具体的には、用意したプログラムコードの修正・追加により、画像処理に関する課題が達成できることを目標とする。

授業の進め方・方法:

授業の前半では、主にスライドを用いた解説を行う。残りの時間は、演習を行う。
演習では、あらかじめ用意しているプログラムを元に、基本的な考え方や理論をコードの修正・追加等により実装することで、各種画像処理を行う。画像ファイルの読み込みや画像データの表示には、既存のソフトウェアやライブラリを用いるが、画像処理に関わる部分は、ピクセル単位の低レベルの操作のみで実装する。

注意点:

【事前学習】
演習では、個々のピクセルの値を直接プログラムから操作することで、画像処理を行う。これまでに学んだプログラミング言語について、十分に復習しておくこと。授業ではC言語をベースに解説を行う。

【評価方法・評価基準】
基礎的な概念の理解度と、実際に自力でプログラムを改良・作成できる能力について、提出された演習課題(90%)および最終発表(10%)により評価する。詳細は第1回目の授業で告知する。演習課題に関しては、必須課題の達成状況及び応用課題への取り組みを総合的に評価する。最終発表は、アイディア/独自性、完成度、プレゼンテーション能力の観点で評価する。総合評価60点以上を単位取得とする。
演習課題は、必須の課題作品が全て作成できることが必要である。授業時間中に取り組む課題のほか、自己学習で行う課題を課すので、レポートとして提出すること。必要な自己学習時間相当分のレポートの未提出が4分の1を超えた場合は、評価を60点未満とする。

授業の属性・履修上の区分

ICT 利用

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	画像ファイルの入出力と画像データの生成	モノクロ画像およびグレイスケール画像を、ピクセルデータの集合としてプログラムで扱うことができる。
		2週	画像ファイルの入出力と画像データの生成	モノクロ画像およびグレイスケール画像を、ピクセルデータの集合としてプログラムで扱うことができる。
		3週	画像ファイルの入出力と画像データの生成	モノクロ画像およびグレイスケール画像を、ピクセルデータの集合としてプログラムで扱うことができる。
		4週	幾何変換	アフィン変換について理解できる。
		5週	色空間とカラー画像	色空間の変換ができ、カラー画像データを扱うことができる。
		6週	色置換、ラベリング、擬似カラー	ピクセルの色を操作することができる。
		7週	画像統計量、画像特徴量	画像から得られる種々の情報について理解できる。
		8週	画像情報処理のまとめ	プログラム制作に関する課題作成を行う。
	2ndQ
		9週	近傍演算	局所フィルタ演算の特徴が理解でき、プログラムによる実装とノイズ除去等への応用を行うことができる。
		10週	近傍演算	局所フィルタ演算の特徴が理解でき、プログラムによる実装とノイズ除去等への応用を行うことができる。
		11週	離散フーリエ変換	DFT処理の仕組みが理解できる。
		12週	動画像処理	Webカメラや動画ファイルを入力として、実時間の画像処理を行うことができる。
		13週	動画像処理	Webカメラや動画ファイルを入力として、実時間の画像処理を行うことができる。
		14週	画像情報処理のまとめ	プログラム制作に関する課題作成を行う。
		15週	制作プログラムの発表会	自らが制作したプログラムのデモと説明ができる。
		16週

評価割合

	必修課題	応用課題	発表	合計
総合評価割合	60	30	10	100
基礎的能力	60	0	0	60
応用的能力	0	30	0	30
実践的能力	0	0	10	10