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Politecnico di Torino
Anno Accademico 2013/14
01NRROT
Statistical signal processing and multimedia
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Delle Telecomunicazioni (Telecommunications Engineering) - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Galleani Lorenzo ORARIO RICEVIMENTO A2 IINF-03/A 70 0 10 0 4
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/03 8 B - Caratterizzanti Ingegneria delle telecomunicazioni
Esclusioni:
01NWC
Presentazione
The course is taught in English.
Nella prima parte dell'insegnamento si introducono le nozioni principali dell'elaborazione e analisi di segnali casuali. Si considerano in particolare i tipi di rumore che si incontrano più frequentemente nei sistemi fisici, e si discutono le principali tecniche per caratterizzarli, rimuoverli e predirli, tra le quali la stima spettrale, l'analisi tempo-frequenza, ed il filtro di Kalman.
Nella seconda parte si trattano le tematiche principali relative alla codifica video: i principi di base della codifica a motocompensazione, i formati video, i principali standard di codifica delle classi MPEG e H.26x, principi di error resilience, esempi di sistemi di streaming video anche su reti peer-to-peer.
Risultati di apprendimento attesi
  • Conoscenza delle principali classi di processi casuali, sia stazionari che non stazionari
  • Conoscenza delle principali tecniche per caratterizzare e stimare le proprietà di processi casuali stazionari e non stazionari, tra cui media, varianza, autocorrelazione, e spettro di potenza.
  • Conoscenza del concetto di predittore lineare ottimo e ricorsivo
  • Capacità di classificare i processi casuali in funzione delle loro proprietà
  • Capacità di applicare algoritmi per la stima delle proprietà di processi casuali stazionari e non stazionari
  • Capacità di progettare un predittore lineare ottimo e ricorsivo
  • Conoscenza dei principi di base della codifica video motocompensata
  • Conoscenza dei principali standard di codifica video
  • Conoscenza dei concetti di codifica scalabile, multi-vista, 3D
  • Conoscenza delle principali tecniche di error resilience
  • Conoscenza dei sistemi di streaming video

La capacità di applicare le conoscenze acquisite sarà verificata mediante esercitazioni in laboratorio.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
  • Analisi reale e complessa di funzioni a una e più variabili
  • Calcolo delle probabilità
  • Nozioni base di elaborazione dei segnali, tra cui analisi in frequenza, concetto di sistema lineare tempo-invariante (LTI), filtraggio di processi casuali
  • Nozioni di base di teoria dell'informazione (entropia, codifica senza perdite, codifica con perdite, teoria della rate-distortion)
  • Nozioni di base di codifica predittiva
Programma
  • Introduzione ai processi casuali a tempo discreto (10 ore)
  • Processi casuali nonstationari (8 ore)
  • Introduzione alla teoria della stima (8 ore)
  • Stima spettrale (8 ore)
  • Analisi tempo-frequenza (8 ore)
  • Il filtro di Kalman (8 ore)
  • Codifica video motocompensata: stima del movimento, 'block matching' (principi e algoritmi pratici) (6 ore)
  • Formati di codifica video (4 ore)
  • Standard di codifica video: MPEG-1/2, MPEG-4, H.261, H.263 (6 ore)
  • Lo standard H.265/AVC (6 ore)
  • La codifica video scalabile. Introduzione, scalabilità in MPEG-2, H.264/SVC (6 ore)
  • Altri standard di codifica: H.264/MVC (multiview video coding), 3DTV (6 ore)
  • Principi di error resilience: codifica 'layered', protezione ineguale dagli errori, codifica a descrizioni multiple, 'error concealment' (8 ore)
  • Sistemi di video streaming (4 ore)
  • Video streaming su reti peer-to-peer (4 ore)
Organizzazione dell'insegnamento
Nella prima parte dell'insegnamento sono previsti laboratori di programmazione software dove i metodi insegnati a lezione vengono implementati e validati in ambiente Matlab. Il tempo dedicato ai laboratori è all'incirca pari a quello destinato alle lezioni in aula.
Nella seconda parte sono previsti alcuni laboratori didattici per validare le prestazioni dei principali algoritmi visti a lezione (circa un terzo delle ore).
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
  1. A. Papoulis and S. U. Pillai, Probability, Random Variables and Stochastic Processes McGraw Hill, 2002.
  2. D. G. Manolakis, V. K. Ingle, and S. M. Kogon, Statistical and Adaptive Signal Processing: Spectral Estimation, Signal Modeling, Adaptive Filtering and Array Processing, Artech House, 2005.
  3. A. Gelb, Applied Optimal Estimation, MIT Press, 1974.

Per quanto riguarda la seconda parte dell'insegnamento, non esistono libri di testo ma sarà necessario basarsi sugli appunti e sul materiale didattico che sarà messo a disposizione dal docente sul portale della didattica.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L'esame, sia per la prima che per la seconda parte dell'insegnamento, è basato su di un test a risposta multipla. Ad ogni risposta corretta viene assegnato un punteggio, ed il voto finale è la somma dei punteggi acquisiti.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2013/14
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