Траектория «Компьютерное зрение: обработка и анализ данных»

Траектория посвящена автоматической обработке и анализу видеоданных и изображений для видеокомпьютерных систем. Основное внимание при обучении направлено на методы и алгоритмы  цифровой обработки изображений, машинного обучения и анализа видеоданных, глубокого обучения, видеоаналитики, а также смарт-технологии визуализации. Главная цель – это изучение теоретических основ и получение практических навыков создания интеллектуальных видеокомпьютерных систем.

Дисциплины  траектории

Целью преподавания дисциплины является ознакомление магистрантов с принципами и методами разработки автоматизированных телевизионных систем прикладного назначения. Курс посвящен изучению методов компьютерной обработки видеоданных для решения задач сегментации, сопровождения и классификации объектов интереса. Рассмотрены методы синтеза изображений для систем видеонаблюдения. В рамках курса подробно рассматриваются современные методы классификации, моделирования и прогнозирования, основанные на применении деревьев решений (Data Mining); детально обсуждаются статистические методы, корреляционный и регрессионный анализ, дискриминантный анализ.

Целью преподавания дисциплины является ознакомление магистрантов с принципами программной обработки видеоинформации на современной элементной базе - системах на кристалле (СнК или System on Chip (SoC)). Изучаются программные средства и системы автоматизированного проектирования, которые используются для реализации алгоритмов обработки видеинформации в СнК. На практических занятиях магистранты осваивают и используют программно-аппаратные комплексы для проектирования и моделирования изделий радиоэлектроники (в т. ч. программные пакеты Altera SoC EDS, Intel FPGA Monitor Program) для разработки и отладки специализированного программного обеспечения для высокопроизводительной обработки видеоинформации. Лабораторные работы проводятся на базе учебного стенда DE1-SoC, который включает в себя СнК с двухядерным процессором Cortex-A9, что позволяет практически апробировать основные этапы разработки программного обеспечения для систем на кристалле.

Целью преподавания дисциплины является ознакомление магистрантов с принципами и методами формирования трехмерных компьютерных изображений, их применением в кино- и видеопроизводстве, системах мультимедиа, системах телевизионного управления и контроля. Изучаются основные принципы создания трехмерных реалистичных изображений (3D конвейер); базовый математический аппарат, являющийся основой трехмерной компьютерной графики; принципы отображения трехмерных объектов на плоскости; наиболее важные алгоритмы, используемые при формировании трехмерных реалистичных изображений; основы анимации трехмерных объектов. Структура дисциплины предусматривает углубленное изучение разделов, связанных с профессиональной деятельностью магистранта, за счет развернутого лабораторного практикума. Лабораторный практикум позволяет освоить различные методы геометрического моделирования трехмерных объектов, получить навыки по компоновке и построению сцен, выбору освещения, научиться работать с материалами и создавать анимационные последовательности.

Дисциплина обеспечивает подготовку магистрантов по образовательной программе «Инфокоммуникационные технологии анализа и обработки пространственной информации» в области аудиовизуальной техники. В дисциплине изучаются физические основы структуры твердотельных фотоприемников, их фотоэлектрические характеристики и принципы построения на их основе ахроматических и цветных телевизионных камер. Особое внимание уделено использованию современной отечественной и импортной элементной базы.

Лекционный материал посвящен методам и алгоритмам видеоаналитики, цифровой фильтрации изображений, созданию панорамных изображений, вопросам машинного обучения, синтезу изображений с учетом персональных особенностей пользователей. Закрепляются полученные в бакалавриате и расширяются для специфики решаемых задач знания в области теории оптимизации, линейной алгебры, обработки сигналов.

На практических занятиях, семинарах и во время самостоятельной работы студенты обучаются решать задачи и разрабатывать алгоритмы в сфере систем компьютерного зрения, получают хорошие навыки программирования (С++, Python) и использования специализированных библиотек (OpenCV, Keras, TensorFlow и т.д.).

Студенты, освоившие программу данной траектории, легко находят работу в ИТ-индустрии в области компьютерного зрения и прикладного программирования в видеоаналитике. Плюсами получаемого образования является его универсальность и востребованность.

По направлению «Компьютерное зрение: обработка и анализ данных» на кафедре проводятся совместные научно-исследовательские работы с современными лидерами отрасли, в частности компанией Huawei. Одним из важных направлений исследований является разработка систем поддержки принятия врачебных решений (Clinical Desicion Support System - CDSS) – интеллектуальных видеокомпьютерных медицинских систем.

C 2015 проводятся  совместные научные исследования в области интеллектуальных видеосистем медицинского назначения с Корейским электротехнологическим исследовательским институтом (отдел инновационных медицинских приборов),  компанией по выпуску инновационного медицинского  оборудования Co  Ltd «InTheSmart» (Сеул, Южная Корея), клиникой Сеульского Национального Университета (SNUH).