数字图像处理教学大纲.doc

数字图像处理教学大纲电子信息工程专业（本科）课程编号：（）课程名称：数字图像处理 参考学时：42 其中实验或上机学时：10说明部分1 课程的地位、性质和任务数字图像处理是一门迅速发展的新兴学科，发展的历史并不长。由于图像是视觉的基础，而视觉又是人类重要的感知手段，故数字图像成为心理学、生理学、计算机科学等诸多方面学者研究视觉感知的有效工具。随着计算机的发展，以及应用领域的不断加深和扩展，数字图像处理技术已取得长足的进展，出现了许多有关的新理论、新方法、新算法、新手段和新设备，并在军事公安、航空、航天、遥感、医学、通信、自控、天气预报以及教育、娱乐、管理等方面得到广泛的应用。所以，数字图像处理是一门实用的学科，已成为电子信息、计算机科学及其相关专业的一个热门研究课题，相应图像处理技术也是一门重要的课程，是一门多学科交叉、理论性和实践性都很强的综合性课程。本课程是电子信息工程专业的专业课。本课程着重研究数字图像处理的方法，训练学生运用所学基础知识解决实际问题的能力，同时要求拓宽专业知识面。2课程教学的目的及意义数字图像处理是研究数字图像处理的基本理论、方法及其在智能化检测中应用的学科，本课程侧重于机器视觉中的预处理技术数字图像基本处理，并对图像分析的基本理论和实际应用进行系统介绍。目的是使学生系统掌握数字图像处理的基本概念、基本原理和实现方法和实用技术，了解数字图像处理基本应用和当前国内外的发展方向。要求学生通过该课程学习，具备解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下扎实的理论基础。3教学内容及教学要求教学内容：数字图像处理是计算机和电子学科的重要组成部分，是模式识别和人工智能理论的的中心研究内容。主要教学内容包括：（1）数字图像处理的基本概念，包括数字图像格式，数字图像显示，灰度直方图，点运算，代数运算和几何运算等概念。（2）介绍二维富氏变换离散余弦变换，离散图像变换和小波变换的基本原理与方法。（3）重点介绍图像的增强方法，包括空间域方法和变换域方法。（4）图像恢复和重建基本原理与方法。（5）图像压缩编码的基本原理与方法以及一些国际标准。（6）图像的分析和模式识别基本原理。教学要求：本课程的目的是使学生掌握数字图像处理的基本概念，熟练使用分析数字图像处理编程的基本工具，了解数字图像处理的发展和应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果及其工程应用前景。1、了解图像处理的概念及图像处理系统组成。2、理解视觉成像原理、视觉特性及彩色模型。3、深刻理解图像的采样和量化方法。4、掌握图像变换，包括傅里叶变换、沃尔什变换、哈达码变换、离散余弦变换及霍特林变换等的原理及性质。5、理解各种图像增加方法，特别是要求掌握空域图像平滑及图像锐化的各种方法。6、深刻理解图像退化的模型，理解常用的几种图像恢复的方法。7、深刻理解编码概念及其基本原理，掌握统计编码、预测编码、变换编码的原理及方法，了解部份国际编码标准。8、了解图像分割的概念，了解串并行边界技术及串并行区域技术。9、掌握数字图像处理中最基本、最广泛应用的概念、原理、理论和算法以及基本技术和方法；着重培养学生对数字图像处理的分析能力，能熟练用MATLAB编程，实现对图像进行处理。4. 教学重点、难点教学重点：数字图像增强，图像复原和重建，图像分析以及图像编码。教学难点：图像处理中涉及到的数学知识以及图像处理的编程实现。5教学方法及教学手段课堂讲课为主，实验课和习题讲解课为辅。6教材及主要参考书教材：章毓晋编著，图象处理和分析，北京：清华大学出版社，1999参考书：1. 阮秋琦编著，数字图像处理学，北京：电子工业出版社,2001.1。2. 夏良正主编，数字图像处理，南京：东南大学出版社，1999.93. K.R.Castleman著, 朱志刚等译,数字图像处理（新版），北京:电子工业出版社，2002.24. Kenneth R. Castleman, Digital Image Processing, Prentice Hall International, Inc., 清华大学出版社,19975. Rafael C. Gonzalez, Digital Image Processing Using Matlab. Prentice Hall International, Inc.,电子工业出版社, 北京, 20047. 其它考核形式：考试（笔试）；教学环境：课堂总学时数：42 其中实验或上机学时：10二、正文部分第一章：数字图像处理基础 一、教学要求了解：数字图像处理研究对象、目的、发展简史与研究现状；理解图像系统和视觉系统的概念。掌握：图像的抽样和量化基本理论。二、教学内容第一节 数字图像处理的主要方法与内容知识要点：数字图像处理的主要方法，数字图像处理的内容。第二节 数字图像处理的应用与发展动向知识要点：数字图像处理的主要应用领域与发展动向第三节 图像系统和视觉系统知识要点：图像，图像信息分类，视觉系统基本构造，亮度和颜色感觉的视觉特征。第四节 图像处理系统外围设备知识要点：图像处理系统常用的输入设备，图像处理系统输出设备第五节 图像的抽样和量化知识要点：图像取样，图像量化 。三、本章学时数2学时第二章：图像处理中的正交变换 一、教学要求了解：小波变换及其概念；了解沃尔什变换及其概念；掌握：傅立叶变换与二维离散傅立叶变换，快速傅立叶变换，离散余弦变换定义及特性。二、教学内容第一节 傅立叶变换以及二维傅立叶变换知识要点：傅立叶变换以及二维离散傅立叶变换，快速傅立叶变换。第二节 离散余弦变换知识要点：离散余弦变换定义，离散余弦变换特性，离散余弦变换的计算。第三节 沃尔什变换知识要点：沃尔什变换定义第四节 小波变换知识要点：小波变换概述，时频分析，小波包。三、本章学时数4学时第三章：图像增强 一、教学要求了解：伪色彩增强掌握：直方图修正技术，图像平滑，图像锐化，频率域增强处理。二、教学内容第一节 直方图修正技术知识要点：直方图修正技术基础，直方图均衡化，直方图规定化，图像对比度处理。第二节 空间域图像平滑知识要点：噪声消除法，邻域平均法，梯度倒数加权法，多图像平均。第三节 图像锐化知识要点： 梯度法，Laplacian算子， 掩模匹配法。第四节 频域增强知识要点：低通滤波法，高通滤波法，同态滤波。三、本章学时数6学时第四章：图像恢复一、教学要求了解：盲目图像复原和递归图像复原技术；最小二乘滤波原理。掌握：图像退化模型和恢复的代数方法，逆滤波的基本原理，中值滤波和加权中值滤波二、教学内容第一节 退化模型知识要点：图像恢复的基本概念，连续函数退化模型，离散函数退化模型。第二节 恢复的代数方法和逆滤波知识要点：非约束复原，约束复原，逆滤波基本原理。第三节 最小二乘方滤波知识要点：最小二乘方滤波原理，用于图像复原的几种最小二乘方滤波器。第四节 中值滤波知识要点：中值滤波和，加权中值滤波。第五节 其他空间复原技术知识要点：几何畸变校正，盲目图像复原，递归图像复原技术。三、本章学时数6学时第五章：图像重建一、教学要求了解：代数方法重建；卷积方法重建；掌握：图像傅立叶方法重建二、教学内容第一节 傅立叶方法重建知识要点：傅立叶方法重建。第二节 卷积方法重建知识要点：卷积方法重建。第三节 代数方法重建知识要点：代数方法重建。三、本章学时数4学时第六章：图像编码一、教学要求了解图像编码的国际标准。理解利用信息理论编码的基础。掌握PCM编码，统计编码和预测编码的基本理论。二、教学内容第一节 图像编码的分类及保真度准则知识要点：图像编码的分类，保真度准则。第二节 图像的编码知识要点：PCM编码，统计编码，预测编码以及变换编码的基本理论。第三节图像编码的国际标准知识要点：H.261编码标准与解码原理。三、本章学时数6学时第七章：图像分析一、教学要求了解：图像获取、处理、识别三大主干系统的结构原理和设计理论及方法，图像的描绘。掌握：图像的分割，图像的特征提取