Einführung in Visual Computing
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- Sigrid Brodbeck
- vor 9 Jahren
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1 Einführung in Visual Computing eine gemeinsame Lehrveranstaltung von Werner Purgathofer Computergraphik Robert Sablatnig Computer Vision Für wen ist diese Lehrveranstaltung? Pflicht in den Bachelorstudien Medieninformatik & Visual Computing Softwaretechnik Medizinische Informatik Freifach für alle anderen Vertiefende Übungen im Winter-Semester: Einf.i.d.Computergraphik UE Einf.i.d.digitale Bildverarbeitung UE (Pflicht nur für Medieninf. & Visual Comp.) W. Purgathofer, R. Sablatnig 1 1
2 Was ist Visual Computing? Datenverarbeitung mit Bildern Computergraphik: Beschreibung Bilder Bildverarbeitung: schlechtes besseres Bild Computer Vision: Bilder Beschreibung I/O PROGRAM Beispiel (i:in VAR x,y: REAL; BEGIN open(file); READ FOR I:=1 TO n DO x:=x*12-y; y:=3+x Beschreibung, Information I/O Bild(er) CG + BV + CV = Visual Computing W. Purgathofer, R. Sablatnig 2 Informationen zu EVC zuständige Assistenten: Michael Hecher Sebastian Zambanini [email protected] Favoritenstr und/oder TISS W. Purgathofer, R. Sablatnig 3 2
3 Organisatorische oder inhaltliche Fragen? Zur Lösung bieten sich an (in dieser Reihenfolge!) 1. Web 2. KollegInnen 3. TutorInnen Sprechstunden im Pac-Man-Labor 4. zuständige Assistenten: Michael Hecher, Sebastian Zambanini W. Purgathofer, R. Sablatnig 4 Vorlesungsteil leider AudiMax noch nicht benutzbar! Notlösung: Kuppelsaal l + Übertragung in Prechtlsaal zusätzlicher Service: Streaming (ohne Gewähr) Aufzeichnung (ohne Gewähr) Fragen aus beiden Hörsälen möglich! W. Purgathofer, R. Sablatnig 5 3
4 Unterlagen zu EVC Slides (Folien) geringfügig veränderte Slides (Copyright!) in Englisch reichen zum Lernen alleine nicht aus! Wie, Wo, Wann? als PDF online zum Herunterladen spätestens zur jeweiligen Vorlesungseinheit W. Purgathofer, R. Sablatnig 6 Unterlagen zu EVC Skriptum - Textblätter Kurzfassung des Wesentlichen in Deutsch ~4 Seiten / Doppelstunde Wie, Wo, Wann? als PDF online zum Herunterladen spätestens zur jeweiligen Vorlesungseinheit Angebot: Ausdruck zu jeder Vorlesung gegen Vorweis der Abo-Karte 10 für ganzes Semester (~100+ Seiten) W. Purgathofer, R. Sablatnig 7 4
5 Weiterführende Unterlagen Buch zu Computergraphik: Shirley; Marschner: Fundamentals of Computer Graphics 3 rd Edition (nur inoffizielle Kopien online ) Buch zu Computer Vision: Richard Szeliski: Computer Vision: A Modern Approach W. Purgathofer, R. Sablatnig 8 Übungsbeispiele Details werden heute präsentiert. ANMELDUNG zur Lehrveranstaltung: bis in TISS + Eingangsbeispiel i i bis abgeben. b Ohne Anmeldung keine Teilnahme! W. Purgathofer, R. Sablatnig 9 5
6 Leistungsbeurteilung der VU Übungserfordernisse: 1+4 Beispiele abgeben (insgesamt 40 Punkte) +10 Bonuspunkte erreichbar! 15 Punkte (ohne Bonus) mind. erforderlich Tests: 2 Tests mit je 30 Punkten: 26 April 25 Punkte mind. erforderlich Ersatztest t t am 28 ersetzt tteinen Test Juni Note: ab 50 Punkte (ohne Bonus) = positiv 88 bis 110 Punkte = sehr gut W. Purgathofer, R. Sablatnig Juni Aufbau 1 Eingangsbeispiel + 4 Beispiele + 2 freiwillige Bonusbeispiele Ebsp. 01 Punkt Bsp.1 Bsp.2 Bsp.3 Bsp.4 12 Punkte 09 Punkte 08 Punkte 10 Punkte 40 Punkte Bonus 1 Bonus 2 max. 50 Punkte möglich 5 Punkte 5 Punkte 10 Punkte 6
7 Kommunikation Kommunikation über das informatik-forum.at TISS-Forum wird nicht betreut! Betreuung durch TutorInnen Pac-Man-Raum Betreuungszeiten sind im EVC-Kalender auf der LVA-Seite als EVC Betreuung vermerkt: Keine Anmeldung nötig Betreuungszeiten: Mo: 15:00 17:00 Di: 11:00 13:00 Mi: 11:00 13:00 7
8 Termine (nur Übungsteil) Eingangsbeispiel + Bonusbeispiel 1 online Matlab Einführung (statt VO) Beispiel 1 online Matlab Einführung (statt VO) Blender Einführung (statt VO) Beispiel 2 + Bonusbeispiel 2 online Abgabefrist Eingangsbeispiel Beispiel 3 online Abgabefrist Bsp.1+2, Bonus 1+2 (Nachfrist: ) 02./03./ Abgabegespräch (Bsp.1+2, Bonus 1+2) Beispiel 4 online Awards für Bonusbeispiele 16. Abgabefrist Bsp.3+4 (Nachfrist: ) 18./19./ Abgabegespräch (Bsp.3+4) Abgabefristen Eingangsbeispiel :59 Uhr Beispiel 1, Beispiel 2, Bonusbeispiel 1, Bonusbeispiel 2 Beispiel 3, Beispiel (Nachfrist) (Nachfrist) 23:59 Uhr 23:59 Uhr Nachfrist: Für jeden Tag wird 1 Punkt abgezogen! 8
9 Eingangsbeispiel Bildbearbeitung (verpflichtend) Bild mit einem Bildbearbeitungsprogramm bearbeiten z.b.: Bonusbeispiel 1 (Computer Vision) Bildbearbeitung (freiwillig) 1-5 Fotos aufnehmen Foto(s) mit Bildbearbeitungsprogramm bearbeiten Awards am
10 Beispiel 1 (Computer Vision) Kamerasensoren Firmware einer Kamera nachprogrammieren (Matlab) Wie funktioniert eine digitale Kamera? Beispiel 2 (Computergraphik) Computergraphik in der Praxis Eine 3D-Szene in Blender erstellen Die Grundlagen der Computergraphik kennenlernen 10
11 Bonusbeispiel 2 (Computergraphik) Rendering (freiwillig) Aufwändigere 3D-Szene in Blender erstellen Verschiedene Effekte einbauen Awards am Beispiel 3 (Computer Vision) A) Filter Verschiedene Filter-Kernel berechnen und anwenden B) Filterparameter bestimmen Gegeben sind Vorher-Nachher-Bilder Filtertyp und Filterparameter bestimmen 11
12 Beispiel 4 (Visual Computing) A) Computer Vision Tiefenbild aus vorgegebenem Datensatz berechnen B) Vision + Graphik Normal-Map aus Tiefenbild berechnen C) Computergraphik Eine künstliche Lichtquelle einfügen Matlab Wird im Pac-Man-Raum verfügbar sein 12
13 Blender Gimp Photoshop-Alternative 13
14 Fragen zu Beispielen? Web: informatik-forum.at t (zur VU) (zum UE-Teil der VU) Einführung in Visual Computing Introduction to Computer Graphics Werner Purgathofer 14
15 What is Visual Computing? data processing with images Computer Graphics: description image Image Processing: bad image better image Computer Vision: image description I/O PROGRA M Beispiel (i:in VAR x,y: REAL; BEGIN open(file); READ FOR I:=1 TO n DO x:=x*12-y; y:=3+x description, information I/O image(s) CG + IP + CV = Visual Computing Werner Purgathofer 28 Who needs Computer Graphics? entertainment: games, film, tv industrial design, architecture, landscape arch. marketing, advertisements simulators (training): cars, aircraft, spacecraft... perceptual rendering: security issues, design,... cultural heritage, museums, learning science, medical visualisation... Werner Purgathofer 29 15
16 Contents of Computer Graphics Part color graphics primitives, rasterization graphics pipeline, projections, transformations ti camera definition, data structures and models clipping, anti-aliasing visibility testing, lighting + shading ray-tracing, global illumination texture maps, surface structure curves and surfaces Werner Purgathofer 30 Color what is color? how can color be described? color on monitor/printer i t Werner Purgathofer 31 16
17 Graphics Primitives rasterization: 46 x = 10, y = 3 45 which pixels form 44 a line, a circle, any primitive triangle filling: how to interpolate insideid a triangle Werner Purgathofer Projections in Graphics Pipeline modeling transformation camera transformation view frustum object space world space camera space projection transformation viewport transformation clip space Werner Purgathofer 33 screen space 17
18 Transformations translation, rotation, scaling, simple formulas for simple transformations: eg e.g. scaling x = s x x y = s y y general notation for all transformations: matrices x sx y 0 0 x sy y Werner Purgathofer 34 Camera Definition similar to taking a photograph involves selection of camera position camera direction camera orientation window (aperture) of camera Werner Purgathofer 35 18
19 Data Structures and Models polygon surfaces: general data structure CSG-tree, octree, : special data structures Werner Purgathofer 36 Clipping cutting off parts that are outside window clipping lines = easy clipping i polygons: clipping in clip-space [0..1, 0..1, 0..1] Werner Purgathofer 37 19
20 Anti-Aliasing reduce discretization artifacts Werner Purgathofer 38 Visibility Testing remove hidden parts of a model DOS Spatial many algorithms Werner Purgathofer 39 20
21 T 1 T 2 Lighting & Shading lightsource definition reflection properties smooth shading Werner Purgathofer 40 Ray Tracing generates realistic images by following viewing rays R 3 R 2 R 1 P Werner Purgathofer 41 21
22 Global Illumination describes the physical process of light distribution in a diffuse reflecting environment Werner Purgathofer 42 Texture Maps & Surface Structure adds surface details to simple models texture in (u,v)-space parametrization (mapping texture object) render objects with texture information Skyraider v Werner Werner Purgathofer u 43 22
23 Curves and Surfaces smooth modeling with interpolating and approximating curves and surfaces Werner Purgathofer 44 Some Topics of Related Lectures visualization visual analysis computer animation virtual and augmented reality advanced modeling fractals, particle systems, realtime algorithms for graphics user interface design Werner Purgathofer 45 23
24 Einführung in Visual Computing Introduction to Computer Graphics The End 24
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