OpenCV图像处理技术（微课版）（全彩）电子教案

浙江安防职业技术学院教案

（2022-2023学年第二学期）

课程名称：OpenCV图像处理技术

课程类型：专业核心课

授课班级：________________________

任课教师：________________________

教研室：人工智能技术应用

所在部门：人工智能学院

教务处（实训中心）制2020年6月

1

一、教案首页

序号：1

章节名称项目一数字图像处理基础（一）教学课时2

2022-2023学

授课班级授课时间年第二学期授课地点

第二周

1.掌握数字图像处理应用领域

知识

2.掌握图像读取、显示、保存基本方法

目标

3.掌握图像信息获取函数

教

1.熟悉图像处理技术的应用领域

学能力

2.学会图像读取、显示、保存

目目标

3.理解图像信息获取函数实现实现方法

标

1.通过问答讨论的方式，提高学生的概括推理能力

课程

2.学会类比学习思维，这也是数据分析中的重要方法，做好铺垫

思政

3.培养根据需要，使用搜索、筛选所需信息的职业素养

1.数字图像处理应用领域

主要2.数字图像读取、显示、保存基本方法

内容3.数字图像信息获取函数

教1.数字图像处理应用领域及基础知识

学.数字图像读取、显示、保存基本方法

重点2

内

容

数字图像相关信息获取

难点

任务驱动法/问答法/范例教学法

教学

法

方

教

法

改教材、电子课件、向日葵远程协助、超星信息化教学

革教学

手段

学习评价表

教学反思

评价内容自评同桌评师评

能概括出数字图像处理的A

2

应用场景

能在自己电脑上配置A

OpenCV开发环境

能掌握图像获取、显示、A

保存及相关信息的获取

能积极回答老师的提问B

能积极参与小组讨论B

评价指标A.优秀B.一般C.较差

1.能根据所学知识回答图像处理技术的应用领域，熟悉OpenCV环境安装。能较

好回答老师问题，小组成员间协作较好。

2」班的基础较好，2班的基础较差，原因可能为中职班的原因，应在教学中更注

重实践引导。

二、教学设计

时

间

教学步

教学内容与情境设计教师活动学生活动分

骤

配

1.课前任务总结与讨论

使用“真实

安装编译软件与环境

案例”进行观看演示文

准备尺寸小于1000*1000（像素）的图像文件

讲授提高学稿及课本并10

情境导入搜索与查找图像处理技术与无人机应用技术的关系

生的学习兴思考回答问分

师生互动问题讨论：

趣，问答法题钟

图像处理技术重要性体现在哪些方面？带动学生思

课程思政：通过问答讨论的方式，提高学生的概括推理考

能力

3

2.图像处理技术应用领域

X-Ray是最早用于成像的电磁辐射之一，最熟悉的

X-Ray应用领域是医学诊断学生听讲，

地理学者用航空和卫星图像中研究植被生长情况与病老师讲解图观看演示文20

新知讲解

虫害信息像处理技术稿并思考，分

引导学习

汽车牌照自动识别系统是计算机视觉和模式识别技术定义以及提出疑钟

在智能交通领域应用问

热红外图像检测体温，进行快速疫情排查

小结：图像处理技术是人工智能技术的基础之一

3.知识储备:数字图像

提问:最初照片的模样？

3.1图像的定义以及图、像单字理解

展示世界上学生听讲，

3.2数字图像：由二维的元素组成，每个元素包含一个坐

最早的照观看演示文10

抛出问题标以及响应值

片，引出数稿并思考，分

引入新知3.2数字图像处理:针对特定任务,提升图像的可理解性，

字图像的概以及提出疑钟

广义包括：图像处理、图像分析、图像理解

念问

课程思政：使用类比照片与计算机数字图像，学会类比

学习思维，这也是数据分析中的重要方法，做好铺垫

4.知识储备：OpenCV

目标:为高级的视觉研究提供开源并且优化过的基础代

码，不再需要重复造轮子;以提供开发者可以在此基础上

进行开发的通用接口为手段传播视觉相关知识，这样代码

有更强的可读性和移植性;以创造可移植的、优化过的免

费开源代码来推动基于高级视觉的商业应用，这些代码可

以自由使用，不要求商业应用程序开放或免费。

演示法、提学生听讲，

OpenCV模块讲解

问法引导学观看演示文10

结合情境课程思政：通过搜索查找OpenCV的概念，能根据需3

‘生使用搜索稿并思考，分

新知讲解使用搜索、筛选所需信息。

引擎自主学以及提出疑钟

异

构问

对

视习

2D特

与

象

频

征超

并

检

分

提分

行

扩

测

析

取辨

计

展

算

模

块

ImageprocessingHigh-levelGUI

Core

ImgcodecsVideoI/O

4

5.任务一：图像读取、显示、保存

①读取图像cv2.imread(filename,flags)

flags的值:

cv2.IMREAD_GRAYSCALE0

任务驱动

cv2.IMREAD_C0L0R120

新知讲解法、讲授法学生听讲，

②显示图像分

实战演练讲解任务的实际操作

cv2.imshow(winname,mat)钟

要点

cv2.waitkey(delay)函数

destroyWindow(winname)函数

destroyAllWindows()函数

③保存图像cv2.imwrite(filename,img)

拓展练习：读取图像属性：.shape,.dtype,.size

使用函数小结

引导学生总学生提问，10

拓展练习

结本次课知老师走到学分

知识小结

识要点生中答疑钟

5

序号：2

章节名称项目一数字图像处理基础（二）教学课时2

2022-2023学

授课班级授课时间年第二学期授课地点

第二周

1.掌握图像像素访问与修改方法

知识

2.掌握图像通道拆分与合并方法

目标

教

1.学会使用for循环访问与修改图像像素

学能力

2.能够利用索引与函数进行通道操作

目目标

标

1.技术重要性分析，培养学生自主提升意识

课程

思政2.案例引导创新，培养学生解决问题能力

1.图像像素访问与修改方法

卜:要2.图像通道拆分与合并方法

内容

教1.图像像素访问与修改

学

重点2.图像通道拆分与合并方法

内

容

利用通道分解修改指定颜色

难点

任务驱动法/问答法/范例教学法

教

学

方法

教

法

改教材、电子课件、向日葵远程协助、超星信息化教学

革教学

手段

学习评价表

学习评价表

教学反思评价内容自评同桌评师评

能概括出图像像素的使用A

方法

6

能掌握通道分解方法A

能编程实现修改指定颜色A

能积极回答老师的提问B

能使用搜索引擎蛰找需要A

的知识

评价指标A.优秀B.一般C.较差

1.能较好掌握授课内容，配合任务书都能跟上实践内容。

2.使用极域能很好帮助学生解决问题，同时也给予其他同类问题解决的引导。

3.2班显得有些沉闷，应增加更有效的互动。

二、教学设计

时

教学步间

教学内容与情境设计教师活动学生活动

骤分

酉己

1.前面课程已经实现了图像的读取、显示、保存及获取在课堂一开观看演示文5

图像相关信息，图像是由一个个像素组成的，接着要学始用介绍及稿及课本分

习修改像素值。讨论的方式钟

情境导入激发和促使

师生互动学生对本节

课程的了解

任务二：图像像素处理1.观看演20

①二值图像、灰度图像、彩色图像的定义分

示文稿，尝

②numpy库中zeros。和ones。生成随机图片钟

通过分解图试理解定

importnumpyasnp

imgrad=np.random,randint(0,256,size=1256,256,3],dtype=np.uint8.,像像素处理义；

cv2.imshow("demo”,imgrad)的代码，告

新知讲解cv2.waitKey()2.结合课

cv2.destroyAllWindows诉学生图像

引导学习本与搜索引

③for循环访问与修改像素处理的本质

foriinrange(0,50):就是像素处擎，归纳得

forjinrange(0,100)：

理出新知；

forkinrange(0,3)：

imgti,j,k]=2553.使用超

©numpy.aiTay使用item与itemset函数星学习通等

7

importnumpyasnp信息化手段

img-np.random,randint(10,99,size=⑵4,3],dtype=np.uint8)帮助学生学

print(*img=\n/z,img)

print("读取像素点2,0]="，img.item(l,2,0))

习，学生在

print("读取像素点img。2,1J=*,img.item(0,2,1))

print("读取像素点0,2]=*,img.item(l,0,2))超星上提交

img.itemset((1,2,0),255；

img.itemset((0,2,1),255)学习结果。

img.itemset((1,0,2),255)

print("修改后img=\iT,img)

print("修改后像素点imgll,2,0]二"，img.item(l,2,0))

print("修改后像素■点img[0,2,1二二"，img.item(0,2,1))

print("修改后像素点img11,0,2]="，img.item(l,0,2))

⑤通道操作

拆分：通过索引拆分；通过函数拆分

合并：merge。函数

#通道拆分-通过突引拆分,

dog=cv2.imreadCdog.jpg')

cv2.imshow(,dog,dog)

b=dog[:,:,0]

g二dog二，：,lj

r=dog[：,2]

cv2.imshow("b",b)

cv2.imshowCg',g)

cv2.imshow("r",r)

cv2.waitKey()

cv2.destroyAllWindows()

#通道拆分-通过再数拆分,

dog=cv2.imread'dog.jpg'

b,g,r=cv2.split(dog)

cv2.imshowCB',b)

cv2.imshow("G",g)

cv2.imshow("R",r)

cv2.waitKey()

cv2.destroyAllWindows()

bgr=cv2.merge([b,g,r])

rgb=cv2.merge(Lr,g,b])

cv2.imshow("dog”,dog)

cv2.imshow("bgr”,bgr)

cv2.imshow("rgb*,rgb)

cv2.waitKey()

cv2.destroyAllWindows()

【例1.7]Wlenajpg图像高10＞宽20位置的像素值。通过扩展练学生听讲，15

importcv2习提升学生观看演示文分

src=cv2.imread(',.\sucail\lena.jpg")自主学习能稿以及提出钟

print(src[10,20])#读取(10,20)坐标处的像素值

力疑问

拓展练习代码运行结果为：

知识小结[106137228]

【例1.8】修改感兴趣区域的像素值。

importcv2

src=cv2.imread(.\sucail\lena.jpg")

8

src[0:60,0:40]=(255,255,255)#使用切片方法对像

素®18行修改

cv2.imshow("lena**,src)

cv2.waitKey(0)

cv2.destroyAllWindows()

运行程序「显示^图1.31所示的运行结果.

图1.31修改感兴趣区域的像素值

通过加深任学生听讲，35

任务演练一J是取觥趣区域务加强学生观看演示文分

创新能力稿并编程练钟

在图像处理中，我们常常会对图像的某一特定区域习

进行处理，这样可以减少很多干扰。这个区域被称为“感

兴趣区域（RegionofInterest,ROD”。本任务主要介

绍提取眼镜部分感兴趣区域。

【例1.9］提取眼镜部分感兴趣区域。

importcv2

src=cv2.imread(*.\sucail\dcz・jpg*)

glasses=src[350:520,220:670]#将眼镜部分感兴趣

区域赋值给变量glasses

课堂任务cv2.imshow("glasses",glasses)

加深理解cv2.waitKey(0)

cv2.destroyAllWindows()

运行程序，显示如图1.32所示的运行结果。

图1.32眼镜部分感兴趣区域

9

任务巩固——马赛克处理

在日常生活中，为了保护用户的肖像权，我们会对

其关键信息进行马赛克处理。本任务要求对dcz.jpg图像

中的眼镜区域进行马赛克处理，效果如图1.33所示。

图1.33眼镜区域马赛克效果图

注意：Numpy库中numpy.random.randint。函数用于

生成随机彩色图像。例1.10简单介绍了该函数的用法。

使用该函数可以对眼镜区域进行马赛克处理。

【例1.101生成高为100像素，宽为200像素的随

机彩色图像。

importcv2

importnumpyasnp

mask=

np.random.randint(0,255,(100,200,3),dtype=

np.uint8)

।।，

0,255：表示生成的像素值区间为0〜255

(100,200,3)：表示高为100像素、宽为200像素、通道数

为3

dtype=np.uir>t8：表示生成的图像为8位图像

III

cv2.imshow("mask",mask)

cv2.waitKey(0)

cv2.destroyAllWindows()

10

图1.34生成随机彩色图像

【练习】根据上述马赛克生成方法，对dcz.jpg图像

中眼睛部分进行马赛克处理，效果如图1.33所示。

本次课小结：知识储备与实战任务提交引导学生总学生提问，5

结本次课知老师走到学分

识要点生中答疑钟

归纳总结

作业布置

11

序号：3

章节名称项目二图像运算（一）教学课时2

2022-2023学

授课班级授课时间年第二学期授课地点

第三周

L掌握图像运算的概念

知识

2.掌握图像加减乘除的函数使用方法

目标

3.掌握加权相加函数

教

1.熟悉图像算术运算的概念

学

2.学会使用对应函数实现图像加减乘除

目

3.能够使用加权相加函数实现应用

标

1.培养学生的洞察力、创造性意识

课程

2.培养学生独立思考的能力

思政

1.掌握图像运算的概念

主要2.掌握图像加减乘除的函数使用方法

内容

3.掌握加权相加函数

教1.图像运算的概念

学

重点2.图像加减乘除的函数使用方法

内

容

加权相加函数

难点

任务驱动法/问答法/范例教学法

教学

法

方

教

法

改教材、电子课件、向日葵远程协助、超星信息化教学

革教学

手段

学习评价表

学习评价表

教学反思评价内容自评同桌评师评

能理解图像算术运算的概A

念

12

能使用对应函数实现图像A

加减乘除

能使用加权相加函数实现A

应用

能积极回答老师的提问B

能自主完成拓展任务A

评价指标A.优秀B.一般C.较差

1.本次课有较多的自主任务，对部分学生来说，自主能力显得有些不足，但后续

能跟上老师的演示。

2.学生的解决问题的能力有较大提高，模块化编程能力得到锻炼。

二、教学设计

时

教学步间

教学内容与情境设计教师活动学生活动

骤分

配

1.课前任务总结与讨论通过图像相观看演示文10

根据教材P373.1.1运行代码，查看结果，使用加引出图像稿及课本并分

Photoshop对比前后像素变化并举例解释运算的概念思考回答问钟

情境导入题。

问题讨论：

师生互动

根据上一次课的内容思考你能够实现ps中的什么功能？

课程思政：培养学生独立思考的能力

2.知识储备：图像运算介绍图像运学生听讲，20

包括算术运算与逻辑运算，实质就是对像素的进一步加算的概念，观看演示文分

工。引导学生思稿并思考，钟

考图像运算以及提出疑

新知讲解涉及一个以上的图以及掩膜，掩膜类比ps中的蒙版，两

的意义问

引导学习幅大小保持一致，并进行图解。

13

img1

w■u9

*rr

(iaMBVWU■―

n-S»•

---—-

Img2卜卜|・卜

MASK

3.知识储备：算术运算通过对比直学生听讲，20

3.1加减乘除接用运算符观看演示文分

提问：经过预习“+”与add。的区别？合和OpenCV稿并思考，钟

函数，计学以及提出疑

到八

•♦“0MS生在对比学问

.(•♦“2S5习中形成辩

■'.,1K・♦»,2S6>."“>2S5证思维

抛出问题加:cv.add()

引入新知减：cv.subtract()

乘：cv.divide()

除：cv.multipIyO

3.2加权和

cv2.addWeighted(src1,alpha,src2,beta,gamma)

4.任务一：实现PS•图像调整讲解图像加学生观看老20

4.1实战操作，应用addWeighted。进行对比度和亮度调权相加函数师代码演分

整的演示案示，自主思钟

defcontrast_brightness_demo(image,c,b):例，让学生考完成拓展

h,w,ch=image.shape自主完成拓练习

blank=np.zeros([h,w,ch],image.dtype)展练习。

结合情境

dst=cv.addWeighted(image,c,blank,1-c,b)

新知讲解

cv.imshow(ucon-bri-demou,dst)

4.2拓展练习

使用addWeighted。函数，实现两幅照片“淡化效果”切

换。

课程思政：培养学生的洞察力、创造性意识

14

加减乘除及加权相加函数的使用总结引导学生思学生提问，10

考总结本次老师走到学分

课知识要点生中答疑钟

拓展练习

知识小结

15

序号：4

章节名称项目二图像运算（二）教学课时2

2022-2023学

授课班级授课时间年第二学期授课地点

第三周

1.掌握图像逻辑运算的应用场景

知识

2.掌握图像加密、面部打码、数字水印的使用方法

目标

教

1.熟悉图像逻辑运算应用场景

学能力

2.能够使用相关函数实现图像加密、面部打码、数字水印

目目标

标

培养学生举一反三的能力

课程1.

思政2.培养学以专业知识服务社会的责任感

1.与、异或、非、或等基本逻辑运算

卜:要2.掌握图像运算中图像调整、数字水印等基本方法

内容

教逻辑运算

学

重点

内

容

图像加密、面部打码、数字水印的使用方法

难点

任务驱动法/问答法/范例教学法

教

学

方法

教

法

改教材、电子课件、向日葵远程协助、超星信息化教学

革教学

手段

作业及学习评价表

学习评价表

评价内容自评同桌评师评

教学反思

能概括出图像逻辑运算的A

使用方法

16

能掌握图像加密、面部打B

码、数字水印的使用方法

能积极回答老师的提问A

能积极参与小组讨论A

评价指标A.优秀B.一般C.较差

1.图像加密方法对于部分学生来说较难,通过项目分解的方式帮助学生吸收知识，

后续要增加流程图来帮助学生理解。

二、教学设计

时

教学步间

教学内容与情境设计教师活动学生活动

骤分

酉己

1.前面课程已经实现了图像的加减乘除操作，本次课要学回顾上节课观看演示文5

习逻辑运算，还记得什么是逻辑运算吗？知识点，引稿及课本分

课程思政：培养学生举一反三的能力出逻辑运算钟

情境导入的概念

师生互动

5.知识储备：逻辑运算演示ppt讲1.观看演20

提问；布尔值回忆？解逻辑运算分

示文稿，尝

5.1“与”&“或”的概念钟

试理解定

bitwise_and()

bitwise_or()义：

对比讲解，与或运算延伸至按位与或运算，利用电路图2.结合课

进行类比，代码结果演示。

本与搜索引

新知讲解算子或卷累成•规划

算子12与•结果与微则擎，归纳得

引导学习000and(0,0)-00and(0,0)=0

00and(OJ)=O1and(0J)