数字图像处理教案. -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
本册教案目录
常州大学教案
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数字图像处理 课程编码：3073009223 课程名称：数字图像处理 总学分： 2 总学时：32 (讲课28，实验4) 课程英文名称：Digital Image Processing 先修课程：概率论与数理统计、线性代数、C++程序设计 适用专业：自动化专业等 一、课程性质、地位和任务 数字图像处理课程是自动化专业的专业选修课。本课程着重于培养学生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坚实的理论基础。主要任务是学习数字图像处理的基本概念、基本原理、实现方法和实用技术，并能应用这些基本方法开发数字图像处理系统，为学习图像处理新方法奠定理论基础。 二、教学目标及要求 1．了解图像处理的概念及图像处理系统组成。 2．掌握数字图像处理中的灰度变换和空间滤波的各种方法。 3．了解图像变换，主要是离散和快速傅里叶变换等的原理及性质。 4．理解图像复原与重建技术中空间域和频域滤波的各种方法。 5. 理解解彩色图像的基础概念、模型和处理方法。 6. 了解形态学图像处理技术。 7. 了解图像分割的基本概念和方法。 三、教学内容及安排 第一章：绪论（2学时） 教学目标：了解数字图像处理的基本概念，发展历史，应用领域和研究内容。通过大量的实例讲解数字图像处理的应用领域；了解数字图像处理的基本步骤；了解图像处理系统的组成。 重点难点：数字图像处理基本步骤和图像处理系统的各组成部分构成。 1.1 什么是数字图像处理 1.2 数字图像处理的起源
1.3.1 伽马射线成像 1.3.2 X射线成像 1.3.3 紫外波段成像 1.3.4 可见光及红外波段成像 1.3.5 微波波段成像 1.3.6 无线电波成像 1.3.7 使用其他成像方式的例子 1.4 数字图像处理的基本步骤 1.5 图像处理系统的组成 第二章：数字图像基础（4学时） 教学目标：了解视觉感知要素；了解几种常用的图像获取方法；掌握图像的数字化过程及其图像分辨率之间的关系；掌握像素间的联系的概念；了解数字图像处理中的常用数学工具。 重点难点：要求重点掌握图像数字化过程及图像中像素的联系。 2.1 视觉感知要素（1学时） 2.1.1 人眼的构造 2.1.2 眼镜中图像的形成 2.1.3 亮度适应和辨别 2.2 光和电磁波谱 2.3 图像感知和获取（1学时） 2.3.1 用单个传感器获取图像 2.3.2 用条带传感器获取图像 2.3.3 用传感器阵列获取图像 2.3.4 简单的图像形成模型 2.4 图像取样和量化（1学时） 2.4.1 取样和量化的基本概念 2.4.2 数字图像表示 2.4.3 空间和灰度级分辨率 2.4.4 图像内插 2.5 像素间的一些基本关系（1学时） 2.5.1 相邻像素 2.5.2 临接性、连通性、区域和边界 2.5.3 距离度量 2.6 数字图像处理中所用数学工具的介绍 2.6.1 阵列与矩阵操作
数字图像处理的概念
二、数字图像处理的概念 1.什么是图像 “图”是物体投射或反射光的分布，“像”是人的视觉系统对图的接受在大脑中形成的印象或反映。 是客观和主观的结合。 2数字图像是指由被称作象素的小块区域组成的二维矩阵。将 物理图象行列划分后，每个小块区域称为像素（pixel）。 –每个像素包括两个属性：位置和灰度。 对于单色即灰度图像而言，每个象素的亮度用一个数值来表示，通常数值范围在0到255之间，即可用一个字节来表示， 0表示黑、255表示白，而其它表示灰度级别。 物理图象及对应 的数字图象 3彩色图象可以用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示。 –通常，三元组的每个数值也是在0到255之间，0表示相应的基色在该象素中没有，而255则代表相应的基色在该象素中取得最大值，这种情况下每个象素可用三个字节来表示。 4什么是数字图像处理 数字图像处理就是利用计算机系统对数字图像进行各种目的的处理 5对连续图像f（x，y）进行数字化:空间上，图像抽样;幅度上，灰度级量化 x方向，抽样M行 y方向，每行抽样N点
整个图像共抽样M×N个像素点 一般取M=N=2n=64，128，256，512，1024，2048 6数字图像常用矩阵来表示： f(i,j)=0~255，灰度级为256，设灰度量化为8bit 7 数字图像处理的三个层次 8 图像处理： 对图像进行各种加工，以改善图像的视觉效果；强调图像之间进行的变换；图像处理是一个从图像到图像的过程。 9图像分析：对图像中感兴趣的目标进行提取和分割，获得目标的客观信息 以观察者为中心研究客观世界； 图像分析是一个从图像到数据的过程。 10图像理解：研究图像中各目标的性质和它们之间的相互联系；得出对图像内 以客观世界为中心，借助知识、经验来推理、认识客观世界，属于高层操作 （符号运算） N N N N f N f N f N f f f N f f f y x f ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? - - - - - - = )1 ,1 ( )1,1 ( )0,1 ( )1 ,1( )1,1( )0,1( )1 ,0( )1,0( )0,0( ) ,( 符号 目标 像素 高层 中层 低层 高 低 抽 象 程 度 数 据 量 操 作 对 象 小 大语 义
北京科技大学远程教育学院 数字图像处理 注：所有答案均需写在答题纸上（不要抄题，注明题号） 一、选择题（30分，每题2分） 1．位图的最小单位是B A．1/2个像素B．1个像素C．1/4个像素D．1/8个像素 2．要编辑箭头，应选用什么工具。 D A．钢笔B．填充C．手绘D．轮廓笔 3．在贝塞尔工具绘制曲线过程中得到一个尖突的方法有： C A．绘制时按S键B．绘制时按“Make Node a Cusp”按键 C．绘制时按C键D．没有办法 4．对对象A执行仿制命令得到对象B，再对子对象B执行再制命令得到对象C，现对对象A执行封套命令，结果是：A A．ABC效果一起变B．B变C不变 C．BC都不变D．C变B不变 5．焊接对象泊坞窗中“目标对象”是指C A．所有焊接对象B．首先选择的对象 C．焊接箭头指向的对象D．焊接后产生的对象 6．以下关于交互式阴影工具的说法正确的是 C A．阴影颜色不可变B．开放曲线不能有阴影 C．段落文本可以应用阴影效果D．阴影的不透明度最大值为150 7．对直线应用立体化效果，然后拆分，结果是 A A．得到一条直线和一个四边形B．得到一个四边形 C．得到五条线段D．得到四条线段 8．关于图层的说法以下正确的有： B A．图层位置不可互换 B．图层上的对象可拖放到主图层上 C．在不同层上的对象可在同一群组中 D．不可见的层不被打印 9．如果您打开的文件中正缺少某几种字体,CorelDRAW会 D A．自动替换B．空出字体 C．临时替换 D．出现对话框让您选择 10．移动物件后单击鼠标右键得到一个副本，这一过程是：B A．复制B．再制C．克隆D．重绘 11．请选出下列哪种不属于曲线结点的模式? D A．尖突式节点B．平滑式节点C．对称式节点D．自由式节点 12．如何选取文本框和链接文本框中的全部文本? B A．文本光标三次点击一个段落B．编辑文本时，按下Ctrl +Alt C．编辑文本时，按下Ctrl + Shift D．文本光标双击一个段落 13．用什么工具可以产生连续光滑的曲线B A．手绘B．贝塞尔C．自然笔D．压力笔 14．在使用调色板填色时，用鼠标什么键可以对物体填色 A A．左键B．右键 15．在“复制”与“剪切”命令中，谁能保持物体在剪贴板上又同时保留在屏幕上。B A．两者都可以B．复制命令C．剪切命令
《数字图像处理》教案 授课时间*-3-9 第1 次课
四、Photoshop功能 图像处理、绘图、黑白上色、图像格式和颜色模式转换，改变图像大小、分辨率、作网页 五、数码电子暗房的配置 1、输入系统（数码相机、扫描仪） 2、编辑系统（计算机和编辑软件） 3、输出系统（打印机、数码彩扩机） 六、影像加工创意过程： 构思创意效果——确定实施方案——施行加工处理——修订调整
《数字图像处理》教案 授课时间*-3-16 第2 次课
教学内容： 一、PHOTOSHOP7基本功能 支持大量图像格式（PSD、TIF、JEPG、BMP等）处理图像尺寸和分辨率 图层功能 绘画、文本功能 选取功能 色调和色彩功能 旋转和变形 支持多种颜色模式（RGB、CMYK、灰度） 开放式结构（扫描仪和数码相机） 文件浏览器File Browser 二、PHOTOSHOP7安装与删除 光盘安装SETUP.EXE 控制面板——添加/删除程序 三、PHOTOSHOP7启动与退出 启动 退出 Ctrl+Q Alt+F4
《数字图像处理》教案 四、PHOTOSHOP7桌面环境 五、基本概念 （一）图像类型 1、矢量式图像：线条色块为主，容量小，缩放不失真，作3D，用于美工插图与工程绘图。不易制作色调丰富的图像、不逼真、不易在不同软件间交换文件。 2、位图式图像：以点（像素Pixel）组成，逼真、色调丰富，易与其它软件交换文件。文件大、变形后失真，无法3D图像。 Adobe Photoshop 是位图式图像软件 3、位：记录每一个像素或色彩所使用的位的数量，决定了它可能表现出的色彩范围。 用1位数据来记录，只能记录21=2种色彩。 增强色：用8位数据来记录，只能记录28=256种色彩。 真彩色：用24位数据来记录，只能记录224种色彩。 二、图像格式 1、JPG 2、CMYK 3、PSD 三、分辨率 分辨率指在单位长度内所含有点（像素）的多少。 图像分辨率、设备分辨率、屏幕分辨率、位分辨率、输出分辨率 图像分辨率：每英寸图像含有的点数或像素数。单位点/英寸（dpi）。 分辨率大小直接影响图像的品质，分辨率越高，图像越清晰，所产生的文件越大，处理时间长。不同品质的图像需要设置适当的分辨率。图像尺寸大小、图像分辨率、图像大小（总像素数）的关系密切 四、色彩理论 1、三原色 2、加法混合 3、减法混合 五、实例
《数字图像处理》课程教学大纲 Digital Image Processing 一、课程说明 课程编码：045236001 课程总学时（理论总学时/实践总学时）：51（42/9），周学时：3，学分：3，开课学期：第6学期。 1．课程性质：专业选修课 2．适用专业：电子信息与技术专业 3．课程教学目的和要求 《数字图像处理》是信号处理类的一门重要的专业选修课，通过本课程的学习，应在理论知识方面了解和掌握数字图像的概念、类型，掌握数字图像处理的基本原理和基本方法：图像变换、图像增强、图像编码、图像的复原和重建。并通过实验加深理解数字图像处理的基本原理。 4．本门课程与其他课程关系 本课程的先修课程为：数字信号处理和应用 5．推荐教材及参考书 推荐教材： 阮秋琦，《数字图像处理学》（第二版），电子工业出版社，2007年 参考书 （1）姚敏等，《数字图像处理》，机械工业出版社，2006年 （2）何东健，《数字图像处理》（第二版），西安电子工业出版社，2008年 （3）阮秋琦，《数字图像处理基础》，清华大学出版社，2009年 （4）(美)Rafael C. Gonzalez著，阮秋琦译，《数字图像处理》（第二版），电子工业出版社，2007年 6．课程教学方法与手段 主要采用课堂教学的方式，通过多媒体课件进行讲解，课外作业，答疑辅导。并辅以适当的实验加深对数字图像处理的理解。 7．课程考核方法与要求 本课程为考查课 课程的实验成绩占学期总成绩的50%，期末理论考查占50%； 考查方式为笔试。 8．实践教学内容安排 实验一：图像处理中的正交变换 实验二：图像增强 实验三：图像复原
数字图像处理实验指导书 信息科学与工程学院电子系 二○○六年
前言 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，是电子信息类本科专业的专业课。 本课程侧重于数字图像的基本处理，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、原理和实现方法，学习图像分析的基本理论、典型方法和实用技术，具备解决通信领域的图像相关问题的初步能力，为今后的研究与开发打下扎实的基础。
目录 实验一常用的图像文件格式与格式转换和图像矩阵的显示方法 (2) 实验二傅立叶变换 (4) 实验三图像增强及编程处理 (5)
实验一常用的图像文件格式与格式转换和 图像矩阵的显示方法 1．实验目的 熟悉Matlab语言的初步使用； 熟悉常用的图像文件格式与格式转换； 熟悉图像矩阵的显示方法（灰度、索引、黑白、彩色）； 熟悉图像矩阵的格式转换 2．实验内容 练习图像读写命令imread和imwrite并进行图像文件格式间的转换。特别是索引图像与1，4，8，16比特图像的存储与转换。 熟悉下列模块函数 Image file I/O. imread - Read image file. imwrite - Write image file. Image display. colorbar - Display colorbar. getimage - Get image data from axes. image - Create and display image object. imagesc - Scale data and display as image. immovie - Make movie from multiframe indexed image. imshow - Display image. subimage - Display multiple images in single figure. truesize - Adjust display size of image. warp - Display image as texture-mapped surface. zoom - Zoom in and out of image or 2-D plot. 3．实验步骤 a. Load cameraman.tif image from your hard disk (using function imread). b. Show the image in a figure window (using function image or imshow). c. Draw a brightness bar on the right side of the image(using function colorbar). d. Get image data from the current figure(axes) (using function getimage). e. Show the gray level of the image between 64 to 128 (using function imagesc). f. Make a movie from a 4-D image (load mri, make the movie by immovie, then show movie by function movie).
30452计算题复习 一、直方图均衡化（P68） 对已知图像进行直方图均衡化修正。 例：表1为已知一幅总像素为n=64×64的8bit数字图像（即灰度级数为8），各灰度级（出现的频率）分布列于表中。要求将此幅图像进行均衡化修正（变换），并画出修正（变换）前后的直方图。 表1 原图像灰 度级r k 原各灰度级 像素个数n k 原分布概率 p r(r k) r0=0 790 0.19 r1=1 1023 0.25 r2=2 850 0.21 r3=3 656 0.16 r4=4 329 0.08 r5=5 245 0.06 r6=6 122 0.03 r7=7 81 0.02 解：对已知图像均衡化过程见下表： 原图像灰 度级r k 原各灰度级 像素个数n k 原分布概率 p r(r k) 累积分布函 数s k计 取整扩展 s k并 确定映射 对应关系 r k→s k 新图像灰 度级s k 新图像各灰 度级像素个 数n sk 新图像分 布概率 p s(s k) r0=0 790 0.19 0.19 1 0→1 1 790 0.19 r1=1 1023 0.25 0.44 3 1→3 3 1023 0.25 r2=2 850 0.21 0.65 5 2→5 5 850 0.21 r3=3 656 0.16 0.81 6 3→6 6 985 0.24 r4=4 329 0.08 0.89 6 4→6 r5=5 245 0.06 0.95 7 5→7 7 448 0.11 r6=6 122 0.03 0.98 7 6→7 r7=7 81 0.02 1.00 7 7→7 画出直方图如下：
数字图像处理知识点总结 第一章导论 1.图像：对客观对象的一种相似性的生动性的描述或写真。 2.图像分类：按可见性（可见图像、不可见图像），按波段数（单波段、多波段、超波段）， 按空间坐标和亮度的连续性（模拟和数字）。 3.图像处理：对图像进行一系列操作，以到达预期目的的技术。 4.图像处理三个层次：狭义图像处理、图像分析和图像理解。 5.图像处理五个模块：采集、显示、存储、通信、处理和分析。 第二章数字图像处理的基本概念 6.模拟图像的表示：f(x，y)＝i(x，y)×r(x，y)，照度分量0 名词：*数字图像，数字图像处理，图像采样，线性拉伸，高通滤波，低通滤波，中值滤波，特征空间，图像分析，图像分割 问答题：1、设一幅图像有如图所示直方图，对该图像进行直方图均衡化，写出均衡化过程，并画出均衡化后的直方图。若在原图像一行上连续8个像素的灰度值分别为：0、1、2、3、4、5、6、7，则均衡后，他们的灰度值为多少？ 如图为一幅16级灰度的图像。请写出均值滤波和中值滤波的3x3滤波器；说明这两种滤波器各自的特点；并写出两种滤波器对下图的滤波结果（只处理灰色区域，不处理边界）。（15分） 设一幅灰度图像，其目标和背景的像素点灰度呈正态分布，灰度直方图如图所示。其中：、分别为目标点的灰度分布密度函数、均值；、分别为背景点的灰度分布密度函数、均值。并设目标点和背景点的方差均为，目标点个数和图像总像点数的比为1:2。T是根据最小误差准则确定的最佳阈值。（15分） 试证明： 1．根据所学过的图像处理和分析方法，设计一套算法流程来实现汽车牌照的定位和数字的识别（给出设计思想即可）。 1、如图所示，A和B的图形完全一样，其背景与目标的灰度值分别标注于图中， 请问哪一个目标人眼感觉更亮一些？为什么？（10分） 选择题： 图像灰度方差说明了图像哪一个属性。（B ） A 平均灰度 B 图像对比度 C 图像整体亮度D图像细节 下列算法中属于图象锐化处理的是：( C ) A.低通滤波 B.加权平均法 C.高通滤波 D. 中值滤波 高通滤波后的图像通常较暗，为改善这种情况，将高通滤波器的转移函数加上一常数量以便引入一些低频分量。这样的滤波器叫 B 。 A. 巴特沃斯高通滤波器 B. 高频提升滤波器 C. 高频加强滤波器 D. 理想高通滤波器 ( )7.下列图象边缘检测算子中抗噪性能最好的是： 第四章图像增强 1.简述直方图均衡化处理的原理和目的。拍摄一幅较暗的图像，用直方图均衡化方 法处理，分析结果。 原理：直方图均衡化处理的“中心思想”是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。也就是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像素值，使一定灰度范围内的像素数量大致相同。把给定图像的直方图分布改变成“均匀”分布直方图分布 目的：直方图均衡化是图像处理领域中利用图像直方图对对比度进行调整的方法。它通常用来增加许多图像的局部对比度，尤其是当图像的有用数据的对比度相当接近的时候。通过直方图均衡化，亮度可以更好地在直方图上分布。这样就可以用于增强局部的对比度而不影响整体的对比度，直方图均衡化通过有效地扩展常用的亮度来实现这种功能。 Matlab程序如下： clc; RGB=imread('wxf.jpg'); %输入彩色图像，得到三维数组 R=RGB(:,:,1); %分别取三维数组的一维，得到红绿蓝三个分量 G=RGB(:,:,2); %为R G B。 B=RGB(:,:,3); figure(1) imshow(RGB); %绘制各分量的图像及其直方图 title('原始真彩色图像'); figure(2) subplot(3,2,1),imshow(R); title('真彩色图像的红色分量'); subplot(3,2,2), imhist(R); title('真彩色图像的红色分量直方图'); subplot(3,2,3),imshow(G); title('真彩色图像的绿色分量'); subplot(3,2,4), imhist(G); title(' 的绿色分量直方图'); subplot(3,2,5),imshow(B); title('真彩色图像的蓝色分量'); subplot(3,2,6), imhist(B); title('真彩色图像的蓝色分量直方图'); r=histeq(R); %对个分量直方图均衡化，得到个分量均衡化图像 g=histeq(G); b=histeq(B); figure(3), subplot(3,2,1),imshow(r); title('红色分量均衡化后图像'); 数字图像处理（基础）教案 一、基础知识 第一节、数字图像获取 一、目的 1掌握使用扫描仪等数字化设备以及计算机获取数字图像的方法； 2修改图像的存储格式。 二、原理 用扫描仪获取图像也是图像的数字化过程的方法之一。 扫描仪按种类可以分为手持扫描仪，台式扫描仪和滚筒式扫描仪（鼓形扫描仪）。 扫描仪的主要性能指标有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位数）、扫描幅面和接口方式等。各类扫描仪都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。分辨率的单位是dpi，dpi是英文Dot Per Inch的缩写，意思是每英寸的像素点数。 扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射稿）或透射光（透射稿）。光学系统采集这些光线，将其聚焦在CCD上，由CCD将光信号转换为电信号，然后由电路部分对这些信号进行A/D转换及处理，产生对应的数字信号输送给计算机。当机械传动机构在控制电路的控制下，带动装有光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。 图1.1扫描仪的工作原理 扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过串行或者并行等接口送至计算机。扫描仪每扫一行就得到原稿x方向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，在计算机内部逐步形成原稿的全图。 在扫描仪的工作过程中，有两个元件起到了关键的作用。一个是CCD，它将光信号转换成为电信号；另一个是A/D变换器，它将模拟电信号变为数字电信号。CCD是Charge Couple Device的缩写，称为电荷耦合器件，它是利用微电子技术制成的表面光电器件，可以实现光电转换功能。CCD 在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵CCD，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性CCD，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。CCD芯片上有许多光敏单元，它们可以将不同的光线转换成不同的电荷，从而形成对应原稿光图像的电荷图像。如果我们想增加图像的分辨率，就必须增加CCD上的光敏单元数量。实际上，CCD的性能决定了扫描仪的x方向的光学分辨率。A/D变换器是将模拟量(Analog)转变为数字量(Digital)的半导体元件。从CCD获取的电信号是对应于图像明暗的模拟信号，就是说图像由暗到亮的变化可以用从低到高的不同电平来表示，它们是连续变化的，即所谓模拟量。A/D变换器的工作是将模拟量数字化，例如将0至1V的线性电压变化表示为0至9的10个等级的方法是：0至小于0.1V 的所有电压都变换为数字0、0.1至小于0.2V的所有电压都变换为数字1……0.9至小于1.0V的所有电压都变换为数字9。实际上，A/D变换器能够表示的范围远远大于10，通常是2^8=256、2^10=1024或者2^12=4096。如果扫描仪说明书上标明的灰度等级是10bit，则说明这个扫描仪能够将图像分成1024个灰度等级，如果标明色彩深度为30bit，则说明红、绿、蓝各个通道都有1024个等级。显然，该等级数越高，表现的彩色越丰富。 步骤 1. Give a single intensity transformation function for spreading the intensities of an image so the lowest intensity is 0 and the highest is L -1. [为了扩展一幅图像的灰度，使其最低灰度为0、最高灰度为L -1，请给出一个单调的变换函数。] Answer: Let f denote the original image. First subtract the minimum value of f denoted f min from f to yield a function whose minimum value is 0: 1min g f f =- Next divide g 1 by its maximum value to yield a function in the range [0,1] and multiply the result by L 一1 to yield a function with values in the range [0, L 一1] 1min 1min 11()max()max()L L g g f f g f f --==-- Keep in mind that f min is a scalar and f is an image. [让f 表示原始图像。首先从图像函数f 中减掉f 的最小值f min , 然后生成一个新的函数g 1，它的最小值为0： 1min g f f =- 接下来让g 1的最大值除g 1得到另一新的函数，它的值域在[0,1]区间，然后再乘上L 一1，得到值域为[0, L 一1]的新函数。请注意f min 是一个标量，而f 是一个图像。 2.Explain why the discrete histogram equalization technique does not,in general,yield a flat histogram. [请解释为什么离散直方图均衡化技术一般不能得到平坦的直方图。] Answer: All that histogram equalization does is remap histogram components on the intensity scale. To obtain a uniform (flat) histogram would require in general that pixel intensities actually be redistributed so that there are L groups of n/L pixels with the same intensity, where L is the number of allowed discrete intensity levels and n=MN is the total number of pixels in the input image. The histogram equalization method has no provisions for this type of (artificial) intensity redistribution 数字图像处理教案 【篇一：数字图像处理教案】 《数字图像处理》课程教案 【篇二：《图像处理》教案】 图像处理 辅助工具：计算机、网络、教材分析： 本节课是河南大学出版社出版和河南电子音像出版社的七年级信息 技术上册第三章第七节的内容。这节课主要内容是:认识windows 自带的图像处理软件---画图程序的窗口，并且会使用各种画图工具。本节课形象直观，灵活有趣，可以充分调动学生的手和脑，培养学 生学习计算机的兴趣，使学生掌握一种简单有趣的绘图方法。 学情分析： 前面的学习学生已经对计算机了有一定的了解，他们认识电脑鼠标、键盘、显示器等硬件设备，还掌握了常用的应用软件操作。对于本 节windows自带的应用程序----“画图”小学也接触过画图程序，有 的使用的还相当熟练。所以我采用的学法是学生自主探究、合作交流、实践创新等方式，以学生“练”为本，把学习的主动权交给学生。教学方法：演示法、任务驱动、赏识教育、自我探究、协作交流、 合作学习教学重点 1、画图程序工具的熟练使用； 2、应用“画图”程序绘制出自己的作品。 教学难点 修改自己的图像 教学目标 知识与技能： （1）认识“画图”程序的窗口；（2）学会各种画图工具的使用；（3）学会利用“橡皮”对图像的修改。过程与方法： （1）通过启动画图程序，学生认识windows的窗口，培养学生一 反三的能力。（2）通过使用画图工具绘画，培养学生认真、细致操 作的习惯，并且培养学生思维的活跃性与创新能力。 （3）通过对图像的修改学习，培养学生观察、分析的能力，进一步 培养学生的审美能力。 情感态度与价值观： 通过学生亲自动手绘制作品，充分发挥小组合作，互帮互学，培养学生团体合作，积极参与的精神，及动手能力。培养学生的创新精神从而创造出具有中学生特色的作品,进一步培养学生的信息素养。教学过程： 教师活动学生活动设计意图 一、创设情景，导入新课（3分钟） 问题导入：“同学们，你们喜欢画画吗？”学生齐答：“喜欢”。“ 我们班有很多 以此来激发学生学习的欲望和兴趣，想自己创造出更优秀的作品，自然地引出本课的内容。 小画家，也有许多电脑高手，积极回答老师提出的问题气可是我们班上有没有电脑小画家呢？”大部分同学说：“没有”“想不想成为电脑小画家？”我顺势引入新课：“今天，老师这里有几幅漂亮的画，请大家看看。” 展示历届初中生参加电脑绘画制作比赛的优秀作品（课件展示）氛活跃。认真观赏获奖的电脑制作作品，并能说出是什么软件制作的。 二、自主探究，学习新知（17分钟） 一、认识“画图”程序（2分钟） 1、让学生自己来启动画图程序，并能说出窗口的各部分名称。 1、学生动手启动画图程序 这样做一方面让学生回忆前面讲过的启动应用程序的三种方法另一方面也增强的学生操作能力。 2、提高：说出“画图”程序窗口与其他程序窗口的不同与相同处。询问学生：“想让自己的作品在电脑里展示吗？” 二、使用画图工具画图（10分钟） 1、画“太阳” （教师演示：改变画布的大小的方法） 2、仔细观察“画图”窗口说 出它与windows其他窗口的不同之处和相同之处。从而知道windows窗口的组成大致有几个主要的 3、让学生拿出课前根据《济南的冬天》绘制的作品 学生都异常兴奋 1、让学生回答使用那个工 具可以完成？ 数字图像处理课程教学大纲 （理论课程） ◆课程编号：130128 ◆课程英文名称：Digital Image Processing ◆课程类型：?通识通修?通识通选?学科必修√学科选修?跨学科选修 ?专业核心√专业选修（学术研究）?专业选修（就业创业） ◆适用年级专业（学科类）：四年级电子信息工程专业、通信工程（专业电气信息类） ◆先修课程：信号与系统、数字信号处理、线性代数、概率统计 ◆总学分：2 ◆总学时：34 一、课程简介与教学目标 数字图像处理时模式识别，计算机视觉，图像通信，多媒体技术等学科的基础，是一门涉及多领域的交叉学科。通过本课程的学习，使学习者系统地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，了解与各种处理技术相关的应用领域。为学生今后从事数字图像信息处理工作奠定坚实的理论基础。 二、教学方式与方法 教学方式：课堂讲授（以多媒体课件为主导）和课下上机实践相结合； 教学方法：采用以BTEC（Business Technology Education Council）模式为主，以TBL（task-based learning）任务型模式为辅的两种教学模式相结合的教学方法。用任务引导学习，更注重学生个性的发展和个人潜能的开发，考核以平时的课业、表现、出勤、学习态度和最后的考试共同衡量学生的学习水平，达到教学目的。 三、教学重点与难点 （一）教学重点 重点是第4章图像增强、第6章图像复原、第7章图像分割； （二）教学难点 难点是第3章图像变换和第6章图像复原。 四、学时分配计划 五、教材与教学参考书 （一）教材 1.《数字图像处理与分析》，刘直芳、王运琼、朱敏，清华大学出版社，2006； 2.《数字图像处理（第二版》，R. C. Gonzalez和R. E. Woods（美国），电子工业出版社，2006；（二）教学参考书 1.《图像工程（上册）：图像处理》，章毓晋，清华大学出版社，2006； 2.《图像工程（中册）：图像分析》，章毓晋，清华大学出版社，2005； 3.《数字图像处理学》，阮秋琦，电子工业出版社，2003； 4.《数字图像处理》，陈天华，清华大学出版社，2007； 5.《数字图像处理》，姚敏，机械工业出版社，2006； 六、课程考核与成绩评定 【考核类型】√考试?考查 【考核方式】?开卷（Open-Book）√闭卷（Close-Book）?项目报告/论文 ?其它：（填写具体考核方式） 【成绩评定】平时成绩占(30－40)％，考试成绩占(70-60)％ 1．简述图像数字化的步骤，并说明分别会出现哪两种质量缺陷？请说明灰度变换缓慢的景物以及有大量细节的图像，在数字化时采用何种策略以确保图像质量。什么是假轮廓？ 答：（1）将一幅图像从其原来的形式转换为数字形式的处理过程，包括“扫描”、“采样”与“量化”三个步骤,通常将“扫描”合并到“采样”阶段，合并为两个过程。 （2）质量缺陷：采样——马赛克；量化——假轮廓。 （3）灰度变换缓慢的景物——粗采样，细量化； 有大量细节的图像——细采样，粗量化； （4）量化不够出现假轮廓 2．数字图像处理主要应用有哪些？举例说明。 答：数字图像处理在生物医学、遥感、工业、军事、通信、公安等领域有着广泛的应用。 1）生物医学：显微图像、分析、X光成像、超声成像、等。 2）遥感航天：地图、气象、天文、交通等。 3）通信方面：图像传输，影像传输等。 4）工业应用：生产监控、技术、产品检测等。 5）军事、公安领域：指纹识别、雷达侦测、地形识别等。 3．试说明图像处理系统的结构及每个环节的主要功能。 答：（1）输入：把图像信息输入到计算机中（扫描仪、数码相机）； （2）存储器 （3）处理器 （4）输出：软（投影-断电消失）/硬拷贝（打印-永久性的）（5）网络传送：资源共享的平台 4．什么是马赫带效应，如何利用这一效应对图像进行处理。答：（1）所谓“马赫带效应（）”是指视觉的主观感受在亮度有变化的地方出现虚幻的明亮或黑暗的条纹，马赫带效应的出现是人类的视觉系统造成的。生理学对马赫带效应的解释是：人类的视觉系统有增强边缘对比度的机制。 （马赫带效应（）是指有一定反差的图像临界部位在视觉上给人以特别白或特别黑的感觉。 人们在观察一条由均匀黑的区域和均匀白的区域形成的边界时，一般认为主观感受与某一点的投射强度或反射强度有关。但实际情况并不是这样，人感觉到的是在亮度变化部位附近的暗区 实验四图像的边缘提取 一、实验目的 1．掌握边缘提取的原理； 2．了解各种边缘提取算子定义及其性质； 3．掌握几种常用边缘算子的提取方法； 4．掌握边缘检测Matlab函数的使用方法。 二、实验仪器设备 1．计算机 2．Matlab软件环境 三、实验原理 1．边缘检测算子 边缘大致可分为阶跃状和屋顶状两种。阶跃状边缘位于其两边的像素灰度值有明显不同的地方；屋顶状边缘位于灰度值从增加到减少的转折处。还有一种脉冲状边缘，是屋顶状边缘的特殊情况。 边缘是灰度值不连续的结果，这种不连续常可利用求导数方便地检测到，一般常用一阶和二阶导数来检测边缘。如下图所示，第1排是一些具有边缘的图像示例，第2排是沿图像水平方向的1个剖面图，第3排和第4排分别为剖面的一阶和二阶导数。第1列和第2列是阶梯状边缘，第3列是屋顶状边缘，第4列是脉冲状边缘。 可用一阶导数的幅度值来检测边缘的存在，幅度峰值一般对应边缘位置。可用二阶导数的过零点检测边缘位置，而用二阶导数在过零点附近的符号确定边缘像素在图像边缘的暗区或明区。 利用边缘灰度变化的一阶或二阶导数特点，可以将边缘点检测出来。对于数字图像导数可以用差分近似。 常用的一阶导数类算子有Roberts梯度算子、Prewitt算子和Sobel算子，常用二阶导数类算子有Laplacian算子和LoG算子，最优边缘检测算子有Canny算子。 常用的一阶导数类算子的模板见下图。 以梯度算子为例，为检测边缘点，选取适当的阈值T ，对梯度图像进行二值化，则有： 1grad(,)(,)0x y T g x y ≥?=??其他 这样形成一幅边缘二值图像g (x ，y )。 2．边缘检测的 M atla b 函数 MATLAB 图像处理工具箱提供了 edge 函数利用以上算子来检测灰度图像的边缘。它支 持六种不同的边缘提取方法，即 Sobel 、Prewitt 、Robert 、Laplacian 、过零点方法和 Canny 方法。其语法格式为： BW=edge(I,’method’) BW=edg e(I,’m ethod’,thresh) BW=edg e(I,’m ethod’,thresh,direction) 其中： method ：sobel 、prewitt 、robert 、log 、zerocross 、canny 。 thresh ：设定阈值门限，缺省时自动选取阈值。 direction ：对于’sobel ’和’p rewitt’方法指定方向，’horiz ontal ’（水平方向）；’vertic al ’（垂直方向）；’bo th ’（缺省值，表示两个方向）。 四、实验内容及步骤 （1）编写Matlab 程序，调用以上六种常用的边缘检测算子，提取一幅灰度图像（rice.tif ）的边缘，并比较不同的算子的检测效果。 （2）编写Matlab 程序，读取图像，加高斯噪声，调用以上六种常用的边缘检测算子，提取一幅灰度图像（rice.tif ）的边缘，并比较不同的算子的检测效果。 五、实验报告要求 1、叙述实验过程； 2、提交实验的原始图像和结果图像。 六、思考题 1．总结实验结果，比较各种边缘检测算子的性能特点。 《数字图像处理》教学大纲 课程编码：3073009223 课程名称：数字图像处理 总学分：2 总学时：32 适用专业：自动化专业等 先修课程：概率论与数理统计、线性代数、C++程序设计 一、课程性质、目标和任务 数字图像处理课程是自动化专业的专业选修课。本课程着重于培养学生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坚实的理论基础。主要任务是学习数字图像处理的基本概念、基本原理、实现方法和实用技术，并能应用这些基本方法开发数字图像处理系统，为学习图像处理新方法奠定理论基础。 二、教学目标及要求 1．了解图像处理的概念及图像处理系统组成。 2．掌握数字图像处理中的灰度变换和空间滤波的各种方法。 3．了解图像变换，主要是离散和快速傅里叶变换等的原理及性质。 4．理解图像复原与重建技术中空间域和频域滤波的各种方法。 5. 理解解彩色图像的基础概念、模型和处理方法。 6. 了解形态学图像处理技术。 7. 了解图像分割的基本概念和方法。 三、教学内容及安排 第一章：绪论（2学时） 教学目标：了解数字图像处理的基本概念，发展历史，应用领域和研究内容。通过大量的实例讲解数字图像处理的应用领域；了解数字图像处理的基本步骤；了解图像处理系统的组成。 重点难点：数字图像处理基本步骤和图像处理系统的各组成部分构成。 1.1 什么是数字图像处理 1.2 数字图像处理的起源 1.3 数字图像处理领域的应用实例 1.3.1 伽马射线成像 1.3.2 X射线成像 1.3.3 紫外波段成像 1.3.4 可见光及红外波段成像 1.3.5 微波波段成像 1.3.6 无线电波成像 1.3.7 使用其他成像方式的例子 1.4 数字图像处理的基本步骤 1.5 图像处理系统的组成数字图像处理试题(习题教学)
数字图像处理第四章作业
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