《数字图像处理》教学大纲
一、课程概况
1、课程编码:030121323
2、开课单位:理学院
3、适用专业:计算机应用技术
4、开课时间:第三学期
5、学 时:32学时
6、课程类型:专业选修课
7、考核方式:考查
二、课程性质、任务与基本要求
1、课程的性质和任务
数字图像处理是一门迅速发展的新兴学科。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、课程的教学基本要求
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。
3、教学方法及教学形式的建议
教学方法: 以课堂讲授为主,讲授与自学相结合,并在教授过程中穿插案例教学,以提高学生对知识的理解能力并提高学生的学习兴趣。
教学形式: 多媒体教学与上机结合,互动式教学。
4、课程教学要求的层次:
掌握:数字图像增强,图像复原和重建,图像分析以及图像编码。
了解:图像处理中涉及到的数学知识以及图像处理的编程实现。
三、教学内容和教学要求
1、数字图像处理基础
【教学内容】
(1) 数字图像处理的主要方法与内容
(2) 数字图像处理的应用与发展动向
(3) 图像系统和视觉系统
(4) 图像处理系统外围设备
(5) 图像的抽样和量化
【教学目的与要求】
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
2、图像处理中的正交变换
【教学内容】
(1)傅立叶变换以及二维傅立叶变换
(2)离散余弦变换
(3)沃尔什变换
(4)小波变换
【教学目的与要求】
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。
3、图像增强
【教学内容】
(1) 直方图修正技术
(2) 空间域图像平滑
(3) 图像锐化
(4) 频域增强
【教学目的与要求】
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。
4、图像恢复
【教学内容】
(1)退化模型
(2)最小二乘方滤波
(3)中值滤波
(4)其他空间复原技术
【教学目的与要求】
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
5、图像重建
【教学内容】
(1)傅立叶方法重建
(2)卷积方法重建
(3)代数方法重建
【教学目的与要求】
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
四、教学课时安排与分配
总学时为32学时,其中理论学时20学时,实践学时12学时。
1、理论教学课时分配表
序号 |
教学内容 |
课时安排 |
教学形式与场所 |
1 |
数字图像处理基础 |
4 |
多媒体教室教学 |
2 |
图像处理中的正交变换 |
4 |
多媒体教室教学 |
3 |
图像增强 |
4 |
多媒体教室教学 |
4 |
图像恢复 |
4 |
多媒体教室教学 |
5 |
图像重建 |
4 |
多媒体教室教学 |
2、实践教学学时分配表
序号 |
教学内容 |
课时安排 |
教学形式与场所 |
1 |
文件的输入与输出;BMP图像文件结构及其读写过程; |
4 |
基础性试验 机房 |
2 |
图像文件的基本结构;图像数据的编程技巧;图像的可视化编程; |
4 |
验证性实验 机房 |
3 |
理解图像傅立叶变换的原理;掌握及其在频域的处理过程和技巧; |
4 |
综合性实验 机房 |
五、教材与参考书目
使用教材:《数字图像处理》,冈萨雷斯,电子工业出版社,(2011年6月,第三版)
教学参考书目:数字图像处理基础》,阮秋琦,清华大学出版社,(2009年8月)