《数字图像处理》课程教学大纲

1、数字图像处理课程教学大纲一、课程基本信息课程名称（中文）数字图像处理课程名称（英文）Digital Image Processing课程类别1：专业主干课课程性质2必修授课语言3全英文授课学期5学分3课程学时及分配总学时讲课实验课外4834140适用专业计算机科学与技术教材Digital Image Processing, Third Edition，主编：Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods，出版社：电子工业出版社，出版或修订时间：2010.12授课学院计算机与软件学院先修课程线性代数 程序设计基础后续课程计算机视觉课程简介课程基本定位：数字图像处理是计算

2、机专业的一门重要的综合性和实践性较强的专业主干必修课。本课程研究数字图象处理的基本理论、方法和技术，是模式识别、计算机视觉和人工智能等学科的基础。核心学习结果：使学生掌握数字图像处理的基本理论、方法和技术，能够综合运用上述理论、方法和技术分析数字图像处理领域的复杂问题，设计可行的解决方案或算法，在此基础上，能够合理使用编程工具实现算法并进行算法有效性和合理性验证与分析，并能够通过信息综合得到合理有效的结论。主要教学方法：线上线下混合式教学大纲更新时间2020年8月注：1.课程类别：选填“通识核心课/通识拓展课/通修课/学科基础课/专业主干课/专业选修课/专业实践/素质拓展”2.课程性质：选填“

3、选修/必修”3.授课语言：选填“中文/双语/全英文或其他语种”二、课程目标序号课程目标（参考培养目标、毕业要求、课程定位）支撑毕业要求指标点1达成途径1.1使学生掌握数字图像处理的基本理论、方法和技术，熟悉数字图像增强、复原、分割和编码的基本方法，培养学生解决计算机领域复杂工程问题所需专业知识，为本专业后续课程的学习打下良好的理论基础课堂教学线上教学2.1能够综合运用数字图像处理的基本理论、方法和技术，分析研究数字图像处理领域的复杂问题，设计可行的解决方法或算法课堂教学线上教学实践教学2.2针对设计的解决方法或算法，能够合理使用编程工具实现算法并进行算法有效性和合理性验证与分析，并通过信息综合

4、得到合理有效的结论线上教学实践教学上机实验3.1培养学生的科学素质课堂教学线上教学实践教学注：1.支撑毕业要求指标点：选填项。需要进行专业认证，有毕业要求指标点可参照的课程必填，无明确毕业要求指标点可参照的可不填。三、理论教学内容章标题教学内容学时思政融入点1学生学习预期成果2教学方式3课程目标第1章绪论1. 什么是数字图像处理2. 数字图像处理的起源3. 数字图像处理领域的应用实例4. 数字图像处理的基本步骤5. 图像处理系统的组成4从教学手段方面融入课程思政元素挖，掘思政的“法制意识”，例如在教学PPT中引用的资料全部标注来源，身体力行教育学生尊重知识产权、尊重知识1. 了解数字图像处理的

5、基本概念，发展历史，应用领域和研究内容2. 了解数字图像处理的基本步骤3. 了解图像处理系统的组成讲授讨论案例演示1.1第2章数字图像基础1. 视觉感知要素2. 光和电磁波谱3. 图像感知和获取4. 图像取样和量化5. 像素间的一些基本关系4从教学内容上融入课程思政的“爱党爱国情怀”、“文化自信”等元素，如处理的图像选用故宫照片、我国古代文化和艺术方面的图像等。加强学生的文化认同感，强化爱国主义教育，激励学生努力学习、为国争光1. 了解视觉感知要素2. 了解几种常用的图像获取方法3. 掌握图像的数字化过程及其图像分辨率之间的关系4. 掌握像素间的联系的概念讲授讨论案例演示1.1第3章空域图像增

6、强1. 背景知识2. 一些基本的灰度变换函数3. 直方图处理4. 空间滤波基础5. 平滑空间滤波器6. 锐化空间滤波器7. 混合空间增强法81. 了解空间域图像增强的概念、目的及主要技术分类2. 理解灰度变换的方法原理3. 掌握直方图均衡化方法，理解直方图规定化处理方法的原理及作用4. 掌握图像空间域平滑和锐化方法讲授讨论案例演示1.12.12.23.1第4章频域图像增强1. 背景2. 基本概念3. 取样和取样函数的傅里叶变换4. 单变量的离散傅里叶变换（DFT）5. 两个变量的函数的扩展6. 二维离散傅里叶变换的一些性质7. 频率域滤波基础8. 使用频率域滤波器平滑图像9. 使用频率域滤波器

7、锐化图像61. 理解傅里叶变换和频率域的概念2. 掌握常用的平滑和锐化滤波器的概念和方法讲授讨论案例演示1.12.12.23.1第5章图像复原1. 图像退化/复原过程的模型2. 噪声模型3. 只存在噪声的复原空间滤波4. 用频率域滤波消除周期噪声5. 线性、位置不变的退化6. 估计退化函数7. 逆滤波8. 最小均方误差（维纳）滤波9. 约束最小二乘方滤波器10. 几何均值滤波61. 理解图像退化/复原过程的模型2. 掌握几种常用的空间滤波方法3. 理解几种常用的频率域方法4. 理解估计退化函数、逆滤波和最小均方误差（维纳）滤波讲授讨论案例演示1.12.12.23.1第6章图像分割1. 基础知识

8、2. 点、线和边缘检测3. 阈值处理4. 基于区域的分割4从课程知识方面融入课程思政元素，如图像水印处理就是思政的“法制意识”，只有保护知识产权才有科学知识的进步与发展。1. 掌握图像分割的思想及策略2. 理解点、线和边缘检测和阈值分割的基本思想和方法讲授讨论案例演示1.12.12.23.1第7章Matlab图像处理编程1. Matlab概述2. Matlab变量与表达式3. Matlab 分支与循环语句4. Matlab矩阵运算5.Matlab图像处理实例21. 了解Matlab界面的使用方法2. 掌握Matlab编程基本语法和矩阵使用方法3. 掌握Matlab图像编程的一般过程讲授演示2.

9、2注：1.思政融入点：至少写3条，简述该课程教学中将思政教育内容与专业教育内容有机融合的知识点（下同）。 2.学生学习预期成果：描述学生在学完本节内容后应获得的知识、能力或素养水平（下同） 3.教学方式:包括讲授、讨论、案例、演示等，但不限于所列，根据课程实际需要列举四、实践（实验或实习）教学1编号实验或实习项目名称教学内容学时实验或实习类型2思政融入点学生学习预期成果课程目标1Matlab图像处理初步1.练习imread、imshow、iminfo、imwrite、subplot、for等命令以及矩阵计算有关命令2.读取图像并对图像进行点处理，显示处理后的数字图像2验证性熟悉Matlab语言

10、关于图像处理的基本操作2.22灰度变换及直方图均衡化算法实现1.理解图像灰度拉伸，练习imadjust函数的使用2.编程实现图像线性灰度变换算法3.编程实现图像灰度对数和指数变换4.在Matlab中编程实现直方图均衡化算法2综合性1.理解图像灰度变换，掌握算法的实现2.理解直方图均衡化算法的原理，掌握算法的实现1.12.12.23图像平滑算法实现1.给原始图片添加噪声（高斯噪声和椒盐噪声）2.利用均值滤波器（取模板分别为33，55）去除噪声（自己编写一段代码实现此功能），显示去噪前后的图像3.分别利用最大值滤波器、最小值滤波器、中点滤波器和中值滤波器去除噪声（自己编写一段代码实现此功能），显示

11、去噪前后的图像。2综合性理解图像平滑的相关算法，并掌握算法的实现1.12.12.24图像锐化算法实现1.编程实现Roberts、Prewitt 和Sobel 边缘检测算子，对一幅灰度数字图像（cameraman.tif）进行边缘检测，显示处理前图像和检测的边缘图2.根据获得的梯度图，分别采用5种锐化输出处理方式，显示锐化输出前后的图像2综合性理解图像锐化的相关算法，并掌握算法的实现1.12.12.25图像变换实验1.编程显示图像的傅里叶变换频谱2.用两种方法编程实现傅里叶频谱的移频操作3.编程实现简单的频谱滤波操作4.编程实现离散余弦变换2综合性1.理解图像傅里叶变换及其性质，并掌握傅里叶变换

12、频谱分析的方法2.掌握图像频域变换的实现1.12.12.26频域滤波算法实现1.编程显示图像的傅里叶变换频谱2.编程实现各类低通滤波器3.编程实现各类高通滤波器4.编程实现高频增强滤波器和高频提升滤波器2综合性理解各类频域平滑和锐化算法，并掌握算法的实现1.12.12.27图像复原算法实现1.实现四种均值滤波器（算术均值、几何均值、谐波均值和逆谐波均值），对比分析算法特点2.实现alpha修正均值滤波器3.实现自适应中值滤波器2综合性1.了解图像复原的原理2.通过实验了解不同噪声模型的分布特点3. 熟练掌握空域和频域滤波复原的方法1.12.12.2注：1.此表可用于课内实践教学环节或某门综合实

13、践课程2.实验类型：选填”验证性/综合性/设计性”；实习类型：选填“认识实习/生产实习/毕业实习”五、课程评价（一）考核内容、考核方式与课程目标对应关系课程目标考核内容课程目标在各考核方式中占比1平时表现课程作业上机实习期中考试期末考试1.1学生对数字图像处理基础知识的掌握30%50%70%50%2.1学生综合运用数字图像处理的基本理论、方法和技术分析并解决实际问题的能力30%30%40%20%40%2.2学生编程实现所设计算法并进行实验分析得出可靠结论的能力20%60%10%10%3.1学生在课程学习过程中展现出来的科学素质40%合计100%100%100%100%100%各考核方式占总成绩

14、权重（自行赋值）10%10%10%10%60%注：1. 课程目标在考核方式及占比：主要根据课程目标自行设计和制定多元化考核方式，表中所列仅为参考（红色数据可删除）。但所列考核方式必须覆盖全体学生，可根据当学期具体教学情况酌情调整。2. 各考核方式占总成绩权重：根据课程实际情况对各考核方式占总成绩的权重予以赋值。（二）考核方式评分标准1课程作业评分标准课程目标评分标准占比90-100（优）80-89（良）70-79（中）60-69（及格）0-59（不及格）1.1完成全部基础作业，正确率90%以上完成全部基础作业，正确率80%89%完成全部基础作业，正确率70%79%完成全部基础作业，正确率60%

15、69%完成部分基础作业50%2.1完成全部综合作业，正确率90%以上完成全部综合作业，正确率80%89%完成全部综合作业，正确率70%79%完成全部综合作业，正确率60%69%完成部分综合作业30%2.2完成全部编程作业，正确率90%以上完成全部编程作业，正确率80%89%完成全部编程作业，正确率70%79%完成全部编程作业，正确率60%69%完成部分编程作业20%2上机实习评分标准课程目标评分标准占比90-100（优）80-89（良）70-79（中）60-69（及格）0-59（不及格）2.1完成全部验证性实验和综合性实验的验证性部分，程序运行流畅，能回答90%以上分析问题，实习报告质量高完成

16、全部验证性实验和综合性实验的验证性部分，程序运行正确，能回答80%以上分析问题，实习报告质量较高完成全部验证性实验和综合性实验的验证性部分，程序运行有部分bug，能回答70%以上分析问题，实习报告质量一般完成全部验证性实验和综合性实验的验证性部分，程序运行有较多bug，能回答60%以上分析问题，实习报告质量一般未完成全部验证性实验和综合性实验的验证性部分40%2.2完成全部综合性实验，程序运行流畅，能回答90%以上分析问题，实习报告质量高完成全部综合性实验，程序运行正确，能回答80%以上分析问题，实习报告质量较高完成全部综合性实验，程序运行有部分bug，能回答70%以上分析问题，实习报告质量一

17、般完成全部综合性实验，程序运行有较多bug，能回答60%以上分析问题，实习报告质量一般未完成全部综合性实验60%3期中考试评分标准课程目标评分标准占比90-100（优）80-89（良）70-79（中）60-69（及格）0-59（不及格）1.1基础题正确率90%基础题正确率80%89%基础题正确率70%79%基础题正确率60%69%基础题正确率低于60%70%2.1分析题正确率90%分析题正确率80%89%分析题正确率70%79%分析题正确率60%69%分析题正确率低于60%20%2.2编程题正确率90%编程题正确率80%89%编程题正确率70%79%编程题正确率60%69%编程题正确率低于60

18、%10%4期末考试评分标准（笔试类评分标准可在大纲中按以下格式予以说明，也可在通过“试卷分析表”予以说明）课程目标评分标准占比90-100（优）80-89（良）70-79（中）60-69（及格）0-59（不及格）1.1基础题正确率90%基础题正确率80%89%基础题正确率70%79%基础题正确率60%69%基础题正确率低于60%50%2.1分析题正确率90%分析题正确率80%89%分析题正确率70%79%分析题正确率60%69%分析题正确率低于60%40%2.2编程题正确率90%编程题正确率80%89%编程题正确率70%79%编程题正确率60%69%编程题正确率低于60%10%注：考核方式和课程目标在考核方式