Texturanalyse og -syntese
Kursus nr. 123, efterårssemester 2000
Praktiske oplysninger:
Underviser: Kim Steenstrup
Pedersen - kimstp@diku.dk.
Kursusform: Forelæsning og seminar.
Kredit: 3 mundtlige punkter.
Eksamensform: Afholdelse af seminarforedrag samt aktiv deltagelse
(Bestået/ikke bestået.)
Tid og sted: Mandag kl. 9:00 - 11:00 i N034. Første gang d. 11
september.
Beskrivelse:
Analyse og syntese af textur er værdifuldt indenfor et bredt spektrum
af områder, så som billedrestaurering, segmentering og
visualisering. Ønsker vi f.eks. at fjerne ridser fra et billede kan vi
ved en analyse af den omkringliggende textur forsøge at syntetisere
de manglende eller fejlfyldte pixels i ridserne. Texturanalyse kan
også benyttes til at segmentere billeder ved at gruppere de
billedregioner som har "samme" texturer. Indenfor visualisering
ønsker vi at opbygge objekter med naturligt udseende overflader
("texture maps"). Dette problem kan evt. løses ved at foretage en
texturanalyse af billeder af den ønskede textur for derpå at benytte
resultaterne af denne analyse til at syntetisere den ønskede type af
textur.
I dette kursus vil vi fokusere på minimax entropi metoden som forslået
af Zhu et al. (Zhu, Wu, and Mumford, "Minimax Entropy Principle and Its
Application to Texture Modeling", Neural Computation, Vol. 9,
1997). Deltagerne vil blive introduceret til begreber som
informationsteoretisk entropi, stokastiske Markov kæder, stokastiske
Markov felter, Gibbs felter og Gibbs sampleren. Dette vil give
deltagerne den nødvendige basis for at forstå forskellige
texturanalyse metoder.
Litteratur:
Kursusmaterialet består af flere artikler, samt uddrag fra en række
bøger. Det er derfor ikke nødvendigt at købe kursus bøger. Det
anbefales at have et basalt kendskab til statistik, hvilket kan
opnåes ved at læse i en af følgende bøger; R. M. Gray og L. D. Davisson
An Introduction
to Statistical Signal Processing, L. Brøndum og J. D. Monrads
bog Statistik I - Sandsynlighedsregning og statistiske
grundbegreber eller anden
litteratur svarende til et introduktionskursus i statistik.
Statistik og Markov felter:
- L. Brøndum og J. D. Monrad: Statistik I -- Sandsynlighedsregning
og statistiske grundbegreber. Den Private Ingeniørfond,
1993. Glimrende introduktion til statistik, som fås i bogladen.
- R. M. Gray og L. D. Davisson: An Introduction to
Statistical Signal Processing.
- G. Winkler: Image Analysis, Random Fields and Dynamic Monte
Carlo Methods -- A Mathematical Introduction. Springer-Verlag,
1995. Uddrag her af.
- S. Z. Li: Markov Random Field Modeling in Computer
Vision. Springer-Verlag. Uddrag her af.
Informations teori:
Maximum entropi metoden:
- E. T. Jaynes: Information Theory and Statistical
Mechanics. Physical review, Vol. 106, No. 4, 1957.
- S. Steenstrup: Deconvolution Using Maximum Entropy
Techniques. Inst. Phys. Conf. Ser., No.81: Chap. 4, 1986.
Texturanalyse artikler:
- S. Geman og D. Geman: Stochastic Relaxation, Gibbs Distribution,
and the Bayesian Restoration of Images. IEEE Trans. on PAMI,
Vol. 6(6), 1984.
- R. C. Dubes, A. K. Jain, S. G. Nadabar og C. C. Chen: MRF Model-Based Algorithms For Image
Segmentation. ?, 1990.
- Zhu, Wu og Mumford: Filters,
Random Fields, and Maximum Entropy (FRAME) -- Towards a Unified
Theory for Texture Modeling. International Journal of
Computer Vision, Vol. 27(2), pages 1-20, 1998.
- Zhu, Wu og Mumford: Minimax
Entropy Principle and its Application to Texture
Modeling. Neural Computation, Vol. 9(8), 1997.
- S. C. Zhu: Embedding Gestalt
Laws in Markov Random Fields. IEEE Trans. on PAMI,
Vol. 21(11), 1999.
- S. C. Zhu, X. W. Liu, Y. N. Wu: Exploring Texture Ensembles by Efficient
Markov Chain Monte Carlo. IEEE Trans. on PAMI, vol. 22(6), June,
2000.
- D. J. Heeger og J. R. Bergen: Pyramid-Based Texture
Analysis/Synthesis. Computer Graphics Proceedings, pages
229 - 238. ACM Press, 1995.
- J. Portilla og E. P. Simoncelli: A Parametric Texture Model based on
Joint Statistics of Complex Wavelet Coefficients. To appear in
International Journal of Computer Vision, 2000.
- Y. Gousseau og J.-M. Morel: Texture synthesis through level
sets. ACM Transactions on Graphics, 2000.
Fraktal texturanalyse artikler:
- A. P. Pentland: Fractal-Based Description of Natural
Scenes. IEEE Trans. on PAMI, Vol. 6(6), pages 661 -- 674,
november, 1984.
- J. Gårding: A Note on the Application of Fractals in Image
Analysis, Teknisk rapport NADA KTH Stockholm, TRITA-NA-P8716,
1987. Kopi fås af mig i kontor S013.
- J. Levy Vehel: Introduction to the
multifractal analysis of images. In Fractal Image Encoding
and Analysis, Yuval Fisher Editor, Springer Verlag, 1996.
- J. Levy Vehel og P. Mignot: Multifractal Segmentation of
Images. Fractals, Vol. 2, Issue No. 3, pp. 371-378, June
1994.
Programmer:
Dette er en liste over diverse Matlab implementationer af algoritmer
gennemgået på dette kursus.
Deltagere:
- Rune Magnus Emche Andersen
- Niels Bertelsen
- Nina Bohr
- Steen Bundgård
- David Fischer
- Martin Lorensen
- Bo Rene Madsen
- Marinus Rørbech
- Uffe Zeuthen