数字图像处理技术教学大纲

1、数字图像处理技术课程教学大纲课程代码：090642009课程英文名称：DigitalImageProcessingTechnology课程总学时：32讲课：32实验：0上机：0适用专业：光电信息科学与工程大纲编写（修订）时间：2017.10一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标数字图像处理技术课程是光电信息科学与工程专业的专业选修课，是一门多学科交叉、理论性和实践性都很强的综合性课程，通过对本课程的学习，使学生了解数字图像的基本概念、数字图像形成的原理，掌握数字图像处理的理论基础和技术方法，着重掌握数字图像的增强、复原、压缩和分割的基本理论和实现方法，为将来从事相关领域工作和科学研究奠定基

2、础。通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1掌握数字图像处理技术原理、算法和实现方法一般规律，具备数字图像处理初步能力；2具有运用软件开发工具实现数字图像处理技术的能力；3树立正确的设计开发思想，了解国内外新发展和技术前沿。（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握图像处理的基本概念、基本原理，并在此基础上掌握图像处理的整体结构框架、掌握图像处理的基本方法。2.基本技能：掌握利用数字图像处理技术的基础知识和基本理论，逐渐形成观察、思考、分析和解决有关理论和实践问题的能力。（三）实施说明1教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题

3、、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。2.教学手段：本课程属于技术基础课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。3计算机编程：要求学生能采用软件集成开发环境进行基本算法编程实现。（四）对先修课的要求本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有C语言程序设计、线性代数等。本课程将为数字图像处理课程设计以及毕业设计的学习打下

4、良好基础。（五）对习题课、实验环节的要求1对重点、难点章节（如：空间图像增强、频率域图像增强、图像压缩、图像分割等）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。2课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及计算方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握计算方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，熟悉标准、规范等的作用，对作业中的重点、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。3本课程的课程设计单独设课，单独考核，具体要求参见相应的课程设计教学大纲。（六

5、）课程考核方式1考核方式：考查2考核目标：在考核学生对数字图像处理基本知识、基本原理和方法的基础上，重点考核学生的分析能力、算法设计能力。3成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占20%，期末考试成绩占80%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。（七）参考书目:数字图像处理（第二版），冈萨雷斯等著，阮秋琦等译，电子工业出版社2003年。图像处理和分析（第二版）章毓晋，清华大学出版社，2002年。数字图像处理（MATLAB版）冈萨雷斯，电子工业出版社，2004年二、中文摘要本课程是光电信息科学与工程专业学生必修的一门专业选修课程。通过对课程的讲授，使

6、学生，培养学生利用数字图像处理技术的原理和方法解决实际问题的能力。课程主要内容包括：数字图像基础、数字图像增强、数字图像复原、彩色数字图像处理、数字图像压缩、数字图像分割等。三、课程学时总体分配表序号章节名称学时讲课实验上机1概论22001.1数字图像处理的应用实例11001.2数字图像处理的基本步骤11002数字图像基础33002.1图像感知和获取11002.2图像取样和量化11002.3像素间的些基本关系、线性和非线性操作11003空间图像增强55003.1空间图像增强的背景知识、基本灰度变换11003.2直方图处理11003.3算术/逻辑操作增强11003.4空间滤波基础、平滑空间滤波器

7、11003.5锐化空间滤波器及混合空间增强法11004频率域图像增强44004.1彳傅立叶变换和频率域介绍11004.2频率域的平滑滤波器11004.3频率域的锐化滤波器11004.4同态滤波器11005图像复原55005.1图像退化/复原过程的模型、噪声模型11005.2噪声条件下的图像复原空间滤波11005.3频率域滤波削减周期噪声11005.4线性位置不变的退化、估计退化函数11005.5逆滤波及维纳滤波11006彩色图像处理55006.1彩色基础11006.2彩色模型11006.3伪彩色处理11006.4全彩色处理基础11006.5彩色变换007图像压缩44007.1图像压缩理论及模型

8、11007.2无损压缩11007.3有损压缩11007.4图像编码常用方法，评价方法和国际标准11008图像分割44008.1间断检测11008.2边缘连接和边界检测11008.3门限处理11008.4基于区域的分割1100合计323200四、教学内容及基本要求第1部分概论总学时（单位：学时）:2讲课:2实验:0上机:0第1.1部分数字图像处理的应用实例（讲课1学时）具体内容：X射线成像；2）可见光及红外波段成像；3）无线电波成像。第1.2部分数字图像处理的基本步骤、系统部件（讲课1学时）具体内容：1）数字图像处理的基本步骤；2）数字图像处理系统的部件。重点:数字图像处理与数字图像处理系统难点

9、：图像工程及其与相关学科的联系与交叉点习题无第2部分数字图像基础总学时（单位：学时）:3讲课:3实验:0上机:0第2.1部分图像感知和获取（讲课1学时）具体内容：1）用带状传感器获取图像；2）用传感器阵列获取图像；3）简单的图像形成模型。第2.2部分图像取样和量化（讲课1学时）具体内容：1）取样和量化的基本概念；数字图像表示；3）空间和灰度级分辨率。第2.3部分像素间的一些基本关系、线性和非线性操作（讲课1学时）具体内容：1）邻接性、连通性、区域和边界；2）距离度量；3）线性和非线性操作。重点：人眼的视觉特性、连续图像的数学描述，采样和量化，像素间的联系，算术和逻辑运算难点：采样和量化参数的选

10、择习题数量45题，由浅入深，涵盖重点内容。第3部分空间图像增强总学时（单位：学时）:5讲课:5实验:0上机:0第3.1部分空间图像增强的背景知识、基本灰度变换（讲课1学时）具体内容：1）图像反转；2）对数变换；3）幂次变换。第3.2部分直方图处理（讲课1学时）具体内容：1）直方图均衡化；2）直方图匹配（规定化）；3）局部增强。第3.3部分算术/逻辑操作增强（讲课1学时）具体内容：图像减法处理；图像平均处理。第3.4部分空间滤波基础、平滑空间滤波器（讲课1学时）具体内容：平滑线性滤波器；统计排序滤波器。第3.5部分锐化空间滤波器及混合空间增强法（讲课1学时）具体内容：基于二阶微分的图像增强拉普拉

11、斯算子；基于一阶微分的图像增强梯度法。重点:直接灰度增强，直方图处理，锐化滤波器，局部增强难点：图像的空间域平滑，中值滤波，图像锐化方法教学建议：习题数量45题，由浅入深，涵盖重点内容。第4部分频率域图像增强总学时（单位：学时）:4讲课:4实验:0上机:0第4.1部分傅立叶变换和频率域介绍（讲课1学时）具体内容：1）二维DFT及其反变换；2）频率域滤波。第4.2部分频率域的平滑滤波器（讲课1学时）具体内容：1）理想低通滤波器；2）巴特沃思低通滤波器；3）高斯低通滤波器。第4.3部分频率域的锐化滤波器（讲课1学时）具体内容：理想高通滤波器；巴特沃思高通滤波器；3）高斯型高通滤波器。第4.4部分同

12、态滤波器（讲课1学时）重点:二维傅里叶变换和性质，快速傅里叶变换算法实现，可分离图像变换，频率域的平滑滤波器难点：频率域的锐化滤波器及同态滤波器的实现习题：数量45题，由浅入深，涵盖重点内容。第五部分图像复原总学时（单位：学时）:5讲课:5实验:0上机:0第5.1部分图像退化/复原过程的模型、噪声模型（讲课1学时）具体内容：1）噪声的空间和频率特性；2）些重要噪声的概率密度函数；3）噪声参数的估计。第5.2部分噪声条件下的图像复原空间滤波（讲课1学时）具体内容：1）均值滤波器；2）顺序统计滤波器；3）自适应滤波器。第5.3部分频率域滤波削减周期噪声（讲课1学时）具体内容：1）带阻滤波器；2）带

13、通滤波器；3）陷波滤波器。第5.4部分线性位置不变的退化、估计退化函数（讲课1学时）具体内容：1）图像观察估计法；2）试验估计法；3）模型估计法。第5.5部分逆滤波及维纳滤波（讲课1学时）具体内容：1）逆滤波；2）维纳滤波。重点:单纯噪声条件下的图像复原空间滤波、频率域滤波削减周期噪声、线性位置不变的退化、估计退化函数、逆滤波及维纳滤波难点：退化函数的估计、逆滤波及维纳滤波习题：数量45题，由浅入深，涵盖重点内容。第六部分彩色图像处理总学时（单位：学时）:5讲课:5实验:0上机:0第6.1部分彩色基础（讲课1学时）第6.2部分彩色模型（讲课1学时）具体内容：RGB彩色模型；CMY和CMYK模型

14、；HSI彩色模型。第6.3部分伪彩色处理（讲课1学时）具体内容：1）强度分层；2）灰度级到彩色转换。第6.4部分全彩色处理基础（讲课1学时）第6.5部分彩色变换（讲课1学时）具体内容：1）公式；2）补色；3）彩色分层。重点:彩色基础和模型、伪彩色处理、全彩色处理基础及彩色变换难点：不同颜色空间的定义和选择习题：数量45题，由浅入深，涵盖重点内容。第七部分图像压缩总学时（单位：学时）:4讲课:4实验:0上机:0第7.1部分图像压缩理论及模型（讲课1学时）具体内容：1）编码冗余；2）信源编码器和信源解码器；3）信道编码器和解码器。第7.2部分无损压缩（讲课1学时）具体内容：1）变长编码；2）LZW编码；3）无损预测编码。第7.3部分有损压缩（讲课1学时）具体内容：1）有损预测编码；2）变换编码；3）小波编码。第7.4部分图像编码常用方法，评价方法和国际标准（讲课1学时）具体内容：1）二值图像压缩标准；2）连续色调静止图像压缩标准；3）视频压缩标准。重点:无损预测编码，有损预测编码，变换编码系统难点：变换选择，子图像尺寸选择，比特分配习题：数量4损5题，由浅入深，涵盖重点内容。第八部分图像分割总学时（单位：学时）:4讲课:4实验:0上机:0第8.1部分间断检测（讲课1学时）具体内容：1）点检测；2）线检