МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
 |
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ ИМЕНИ ИВАНА ФЕДОРОВА»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
______________
« 30 » августа 2011 г.
рабочая программа
По дисциплине «Моделирование и исследование процессов обработки изобразительной информации»
По специальности 050501.65 – Профессиональное обучение (полиграфия)
Факультет Принтмедиа технологий
Кафедра Технологии допечатных процессов
Форма обучения | курс | семестр | Трудоемкость дисциплины в часах | Форма итогового контроля | |||||||
Всего часов | Аудиторных часов | Лекции | Семинарские (практически) занятия | Лабораторные занятия | Курсовая работа | Курсовой проект | Самостоятельная работа | ||||
Очная | 3 | 5 | 150 | 68 | 34 | 34 | 82 | экзамен | |||
Очно-заочная | |||||||||||
Заочная |
Москва — 2011 г.
Составители: , д. т.н., профессор
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Технология допечатных процессов»
«24» мая 2011 г., протокол
Зав. кафедрой ________________//
Одобрена Советом факультета Принтмедиа технологий
«7» июня 2011 г., протокол
Председатель _____________________________
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Назначение дисциплины - изучение процессов моделирования, расчета и прогнозирования изображения в современных системах обработки изобразительной информации, в том числе моделирование градации и тонкой структуры изображения, методов борьбы с помехами. Как в оптико-фотографических, так и в цифровых системах. Курс основан на методах описания информации, математическом и физическом моделировании передаточных характеристик и тонкой структуры изображения в целом с использованием методов Фурье-анализа и основных законов теории информационных систем. Дисциплина относится к дисциплинам отраслевой подготовки по специальности 050501.65 — «Профессиональное обучение»
1.2. Требования знаниям и умениям
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
- общие понятия об изобразительной информации, методы ее описания и моделирования;
- информационное содержание полиграфических оригиналов, включая оригиналы, представляемые в цифровой форме;
- методы физического и математического моделирования градационного содержания оригинала (изображения);
- методы оценки размытия тонкой структуры изображения (метод функции размытия точки (ФРТ), метод функции размытия линии (ФРЛ), метод краевой функции (КФ));
- расчет изображения системе с размытием с использованием ФРЛ;
- понятие о прямом и обратном преобразовании Фурье периодического и непериодического объекта;
- применение анализа Фурье для описания периодического объекта; различные спектральные представления периодического объекта;
- применение анализа Фурье для описания непериодического объекта и спектральные представления периодического объекта;
- общие понятия о функции передачи модуляции (ФПМ);
- ФПМ – математическое описание;
- взаимосвязь функций, характеризующих размытие (ФРЛ - КФ; ФРЛ - ФПМ; ФПМ – КФ);
- основные теоремы о спектрах;
- алгоритм расчета изображения в системе с размытием с применением ФПМ;
- понятие об анализирующей и синтезирующей апертуре и апертурной фильтрации сигнала;
- методы линейной и нелинейной коррекции и способы их моделирования;
- квантование сигнала или его дискретизацию по уровню; ошибки квантования;
- методы модуляции и области их практического применения в полиграфии;
- классификацию шумов, способы их математического описания и методы борьбы с помехами;
- методы расчета сложных систем воспроизведения (передачи, хранения) изобразительной информации.
Студент должен уметь:
- анализировать и оценивать текущие свойства изображения, получаемого на отдельных стадиях технологического процесса;
- практически пользоваться методами физического и математического моделирования градационных и структурных преобразований изобразительной информации;
- осуществлять расчет систем и оптимальный выбор параметров обработки изобразительной информации.
Студент должен иметь навыки по:
- методам моделирования градации изобразительной информации;
- методам расчета передаточных характеристик систем обработки изобразительной информации на базе анализа Фурье;
- методам моделирования тонкой структуры изображения.
1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов, усвоение которых необходимо для изучения данной дисциплины:
- «Математика», разделы «Интегральное и дифференциальное исчисления», «Гармонический анализ», «Случайные процессы»;
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах
№ п/п | Наименование тем, разделов | Общая трудоемкость (часов) | |||
Аудиторные занятия (всего часов) | Лекции | Практические занятия (семинары) | Лабораторные занятия | ||
1. | Общие понятия об изобразительной информации, системах и методах передачи и обработки. | 6 | 4 | 2 | |
2. | Моделирование и описание градационного содержания. | 4 | 2 | 2 | |
3 | Тонкая структура изображения: методы математического описания и моделирования. | 14 | 6 | 8 | |
4 | Шумы изобразительной информации, классификация, методы оценки. Моделирование флуктуаций изображения. | 6 | 4 | 2 | |
5 | Методы дискретного представления информации: способы пространственной дискретизации и дискретизации по уровню. | 10 | 6 | 4 | |
6 | Кодирование изобразительной информации, понятие о методах сжатия информации с потерями и без потерь. | 4 | 2 | 2 | |
7 | Системы передачи изобразительной информации. Модели систем передачи. | 8 | 4 | 4 | |
8 | Фильтрация информации в передающих системах. Функции фильтрации. | 8 | 2 | 6 | |
9 | Обобщенная модель систем преобразования информации при обработке данных, предназначенных для полиграфического воспроизведения. | 8 | 4 | 4 |
2.2. Содержание разделов дисциплины
2.2.1. Общие понятия об информации, ее роли в современном мире. Методы представления и описания информации. Понятие о мерностях информационного сигнала. Системы и методы передачи информации. Отличительные особенности различных систем.
2.2.2. Описание и моделирование градационного содержания изобразительного оригинала. Физические величины, используемые для описания градации. Характеристики, используемые для оценки градации и градационной передачи.
2.2.3.Тонкая структура изображения: методы математического описания и моделирования. Понятие о линейных и инвариантных системах. Методы математического описания и моделирования размытия. Метод функции размытия линии краевой функции. Применение метода КФ для расчета распределения интенсивности в изображении мелкой штриховой детали. Понятие о прямом и обратном преобразовании Фурье при моделировании систем передачи изобразительной информации. Периодический и непериодический объекты – различные спектральные представления. Метод ФПМ: универсальность метода, применение для моделирования воспроизведения тонкой структуры в различных системах. Основные теоремы о спектрах.
2.2.4.Шумы изобразительной информации, классификация, методы их оценки. Моделирование флуктуаций изображения. Общая классификация шумов. Оценка шумов с использованием объективных методов, основанных на применении анализа электрических сигналов. Особенности частотных свойств отдельных видов шумов. Классификация систем, основанная на взаимосвязи сигнала и шума.
2.2.5. Методы дискретного представления информации: способы пространственной дискретизации и дискретизации по уровню. Понятие о дискретизации аналогового сигнала. Дискретизация сигнала по уровню и критерий незаметности ошибки квантования. Понятие о модуляции сигнала. Пространственная дискретизация сигнала, типы импульсной модуляции, применяемые в полиграфии. Методы математического описания и моделирования. Теорема Котельникова. Восстановление аналогового сигнала из дискретизированного. Учет частотных характеристик зрительного анализатора в системе воспроизведения изобразительной информации.
2.2.6.Кодирование изобразительной информации, понятие о методах сжатия информации с потерями и без потерь. Общие представления о цифровом кодировании изобразительной информации. Устройства, выполняющие перевод аналогового изображения в цифровую форму. Основные методы кодирования информации (метод Хаффмана, кодирования серий и др.).
2.2.7. Системы передачи изобразительной информации. Модели систем. Системы одновременной форматной и последовательной поэлементной обработки: основные схемы и модели. Особенности, преимущества и недостатки отдельных систем.
2.2.8. Фильтрация информации в передающих системах. Функции фильтрации. Общие понятия о фильтрации сигнала. Линейность и однородность фильтров. Фильтры различного рода: линейные однородные, нелинейные однородные, нелинейные однородные, фильтры с обратной связью, инверсные фильтры. Основные разновидности цифровых фильтров, используемых профессиональными программными средствами в полиграфии. Основы расчета фильтрации системах обработки изобразительной информации.
2.2.9. Обобщенная модель систем преобразования изобразительной информации при обработке данных, предназначенных для полиграфического воспроизведения. Типичные причины возникновения размытия в системах обработки изобразительной информации. Учет инерционности систем. Методы оптимизации современных систем передачи (обработки, хранения) изобразительной информации.
2.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
№ п/п | Наименование работ | Объем в часах |
2.3.1 | Методы описания и физического моделирования градации изображения. | 4 |
2.3.2 | Размытие (фильтрация) при считывании и отображении изобразительной информации. Взаимосвязь функций, описывающих размытие. | 8 |
2.3.3 | Моделирование флуктуаций изображения с использованием программных средств обработки изображения. | 2 |
2.3.4 | Моделирование процесса квантования аналогового сигнала. Модельное представление пространственно дискретизированного сигнала. Математическое моделирование уровня шумов при пространственной дискретизации. | 4 |
2.3.5 | Изучение моделей цифрового кодирования и преобразования форматов записи, применяемых при обработке изобразительной информации в полиграфии. | 2 |
2.3.6 | Расчет и физическое моделирование многозвенных систем передачи (обработки) информации. | 4 |
2.3.7 | Моделирование фильтрации в системах обработки изобразительной информации (методы нелинейной однородной фильтрации, апертурной и инверсной фильтрации). | 6 |
2.3.8. | Расчет системы (форматной или поэлементной обработки), обеспечивающей получение изображений с заданными параметрами тонкой структуры. | 4 |
2.4. Курсовая работа, проект.
Не предусмотрены.
2.5. Организация самостоятельной работы
Наименование тем, разделов | Виды и формы самостоятельной работы * (распределение по часов по формам обучения) | ||||||||||||||
Подготовка к практическому (семинару, лаб. работе) | Подготовка рефератов (докладов, сообщений и информационных материалов т. п.) | Выполнение домашних контрольных и иных заданий) | Подготовка к промежуточной аттестационной работе (в т. ч. коллоквиум, тестирование и пр.) | Подготовка к зачету (экзамену) | |||||||||||
Очоочн очная аяная | Очно-заочная | заочная | очная | Очно-заочная | заочная | очная | Очно-заочная | заочная | очная | Очно-заочная | заочная | очная | Очно-заочная | заочная | |
Тема 1 | 2 | 1 | 1 | ||||||||||||
Тема 2 | 5 | 2 | 3 | 3 | |||||||||||
Тема 3 | 5 | 6 | 2 | 2 | |||||||||||
Тема 4 | 4 | 2 | 2 | ||||||||||||
Тема 5 | 4 | 2 | 2 | ||||||||||||
Тема 6 | 4 | 2 | 2 | ||||||||||||
Тема 7 | 4 | 2 | 2 | ||||||||||||
Тема 8 | 4 | 2 | 2 | ||||||||||||
Тема 9 | 4 | 2 | 2 | 2 | |||||||||||
*могут быть предложены иные формы СРС
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
3.1. Основная и дополнительная литература:
Основная
Технические средства компьютерных систем. Моделирование процессов преобразования изобразительной информации в системе. Лабораторные работы для студентов, обучающихся по специальности 261202.65 — «Технология полиграфического производства»/ под ред. ; МГУП. — М.: МГУП, 2006. — 75 с.
Дополнительная
Ефимов, основы переработки информации в полиграфии: уч. пособие. Кн.1 / . — М.: МГУП, 2001. — 340 с.
Ефимов, основы переработки информации в полиграфии: уч. пособие. Кн. 2 / . — М.: МГУП, 2001. — 416 с.
3.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.
Для обучения используются
- образцы оригиналов и их фотографических изображений, электронные библиотеки образцов;
- денситометры, работающие в отраженном и проходящем свете;
- тест-объекты и шкалы, применяемые для текущего контроля технологических процессов;
- специально разработанные обучающие программные средства, разработанные с использованием пакета Matlab и предназначенные для математического моделирования параметров систем и свойств получаемых изображений;
- программные средства обработки изобразительной информации (Adobe PhotoShop, NewColor и т. д.).
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 050501.65 – «Профессиональное обучение (полиграфия)».
Протокол
согласования рабочей программы с другими дисциплинам специальности на 2011/2012 учебный год
Наименование дисциплин, изучение которых опирается на данную дисциплину | Кафедра | Предложения об изменениях в пропорциях материала, порядка изложения и т. д. | Принятое решение (протокол №, дата) кафедрой, разработавшей программу |
Дополнения и изменения в рабочей программе
на 20 I учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании
кафедры «______ »____________________20 г.
Заведующий кафедрой «Технологии допечатных процессов»
____________________/ /
Внесенные изменения утверждаю
Проректор по учебной работе
_______________
«_____» ___________20 г.
