《数字图像处理技术基础》课程教学大纲

《数字图像处理技术基础》课程教学大纲

一、课程基本信息

开课单位 信息与网络工程学院课程类别 个性拓展

课程名称 数字图象处理技术基础Digitalimage

processing 课程编码 GT28102

开课对象 计算机 开课学期 6

学时/学分 36、理论课学时28、实验课学时8

先修课程 高等数学、线性代数、概率论

课程简介：

随着信息安全技术的不断发展，信息已经由一维的向多维的转化，文字向图像、视频发展。数字图像作为一种重要的信息方式，其安全保护越来越成为研究的热点问题。在这样的需求下，开设数字图像处理课程非常适合学科发展的需要。本课程除了具有图像处理的基础知识之外，还引进了很多信息安全的知识，把传统的数字处理与信息安全及应用结合在一起。使得课程在内容上更有新意，在知识结构上更加全面，在实际应用中更有价值。

二、课程教学目标

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。具体包括：

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、教学学时分配

《数字图像处理技术基础》课程理论教学学时分配表

章次 主要内容 学时分配 教学方法或手段

第一章 绪论 2 讲授

第二章 图像的基本知识 6 讲授

第三章 图像变换 2 讲授

第四章 图像的增强 6 讲授

第五章 图像的复原 4 讲授

第六章 数字图像的压缩编码 4 讲授

第七章 图像的分割与特征分析 4 讲授

合计

＊理论学时包括讨论、习题课等学时。

《数字图像处理技术基础》课程实验内容设置与教学要求一览表

序

号 实验项目名称 实验内容 教学要求 学时分配 实验类别 实验类型 每组

人数

主要对matlab的 1、 掌握matlab的启动、关

Matlab图像 基本操作，学会使 闭;

必

做 验

1 处理基本知

识 用matlab对图像的读取、保存、显 2、

3掌握matlab的基本操作；

掌握matlab图像处理工 2 证

型 1

示等命令 具箱的基本函数使用

2 图像灰度变

换 应用matlab对不同灰度图像进行图像直方图均衡实验，应用线性变 1、掌握直方图均衡函数的应

用；

2、掌握线性变换直接进行图

像灰度变换； 2 必

做 验

证

型 1

换、非线性变换对图像进行直接灰度变换实验。 3、了解非线性变换图像灰度变换；

4、了解局部直方图均衡图像灰度变换。

3 图像的平滑、

锐化处理 应用matlab对不同算法进行平滑、锐化实验。 1、掌握图像窗口的操作；

2、掌握邻域平均法、中值滤波、多图像平均法进行图像平滑；

3、了解微分法、高通滤波法图像锐化；

4、掌握对各种算法中的参数的调整。 2 必

做 验

证

型 1

4 图像分割 应用三种不同算法对图像进行分割实验。 1、掌握灰度阈值分割算法；

2、掌握边缘检测分割算法；

3、了解区域分割算法；

4、掌握对各种算法中的参数的调整。 2 必

做 验

证

型 1

四、教学内容和教学要求

以“章节”为单位说明本章节的主要内容，重点、难点，各节相应习题要点，有关实验和实践环节的主要内容。并按“了解”、“理解”、“掌握”三个层次写明本章节的教学要求。具体格式如下：

第一章绪论（2学时）

（一）教学要求

通过本章内容的学习，了解数字图像处理研究对象、目的、发展简史与研究现状；理解数字图像处理相关的学科和领域，掌握图像处理的概念。

（二）教学重点与难点

教学重点：数字图像处理的研究目的与研究内容。

教学难点：图像处理与计算机图像学的区别和联系。 （三）教学内容

第一节数字图像处理的发展及应用

1．数字图像处理的发展概况

2．数字图像处理的主要应用

第二节数字图像处理

1．数字图像处理的基本特点

2．数字图像处理的研究目的与研究内容

第三节相关学科和领域

1．图形处理的几个术语

2．计算机图形学

3．图像处理与计算机图形学的区别和联系

本章习题要点：熟悉图像处理的相关概念及方向。

第二章图像的基本知识（6学时）

（一）教学要求

了解图像的基本格式，理解计算机图像数据处理的方式；掌握数字图像获取及数字化的方法；掌握彩色空间的两种模型。

（二）教学重点与难点

教学重点：图像的获取及数字化的方法及彩色空间的两种模型

教学难点：：图像数字化的方法

（三）教学内容

第一节图像获取、图像数字化、数字图像的描述

1．图像获取

2．图像函数

3．图像数字化

4．数字图像的描述

第二节计算机图像数据处理

1．数字图像的矩阵表示

2．二维数组和数字图像的关系

第三节彩色图像简介

1．彩色空间（彩色模型） 2．真彩色、伪彩色与假彩色

本章习题要点：对图像的获取、描述等基本知识的练习。

第三章图像的变换（2学时）

教学要求：

了解小波变换的概念及应用，理解离散余弦变换的方法及应用掌握各类傅立叶变换的方法、性质。

教学重点：傅立叶变换的方法、性质。

教学难点：小波变换的概念及应用。

第一节傅立叶变换

1．一维傅立叶变换

2．二维离散傅立叶变换

3．二维离散傅立叶变换的性质

4．快速傅立叶变换

5．傅立叶变换在图像处理中的应用

第二节离散余弦变换

1．离散余弦变换

2．离散余弦变换在图像处理中的应用

第三节小波变换及应用

1．小波变换的基本理论

2．小波变换的优异性能

本章习题要点：加强傅里叶变换、离散余弦变换、小波变换及在图像处理中的应用的练习。

第四章图像的增强（6学时）

教学要求：

了解伪色彩增强，理解频率域增强处理，掌握直方图修正技术，图像平滑，图像锐化。

教学重点：直方图修正，图像平滑，图像锐化，频率域增强处理。

教学难点：直方图修正。

第一节引言

第二节直接灰度变换

1．灰度线性变换

2．灰度非线性变换 第三节直方图修正法

1．灰度直方图的定义

2．直方图的用途

3．直方图均衡化

第四节图像的平滑

1．邻域平均法

2．中值滤波

3．多图像平均法

4．频域低通滤波法

第五节图像的锐化

1 .微分法

2 .高通滤波法

第六节伪彩色图像处理

1 .亮度切割技术

2 .灰度级彩色变换（变换合成法）

3 .频域滤波法

本章习题要点：加强图像直方图均衡、平滑、锐化的练习

第五章图像的复原（4学时）

教学要求：

了解图像的几何校正，理解运动模糊图像的复原，掌握图像退化模型和恢复的代数方法，逆滤波的基本原理。

教学重点：图像的退化模型和恢复方法

教学难点：恢复的代数方法

第一节图像复原的基本概念

第二节图像退化模型

1．连续的退化模型

2．离散的退化模型

第三节图像复原的方法

1．反向滤波法

2．约束还原法 第四节运动模糊图像的复原

1．模糊模型

2．水平匀速直线运动引起模糊的复原

第五节图像的几何校正

1 .几何畸变的描述

2 .几何校正

本章习题要点：重点练习图像复原的数学模型。

第六章数字图像的压缩编码（4学时）

教学要求：

了解图像编码的目的意义，理解利用信息理论编码的基础，掌握变换编码、统计编码和预测编码的基本理论。

教学重点：统计编码、预测编码、变换编码的原理和方法

教学难点：JPEG系统编码的原理

教学内容：

第一节概述

1 .图像压缩编码的必要性

2 .图像压缩编码的可能性

3 .压缩编码系统评价

第二节预测编码

1．预测编码的基本原理

4 .DPCM编码

第三节统计编码

1 .游程长度编码

2 .霍夫曼编码

3 .算术编码

第四节变换编码

1.变换编码的基本原理

2．变换编码特性评价

3．变换编码

第五节静止图像压缩编码实例 1 .JPEG基本系统

2．应用举例

本章习题要点：练习图像编码的基本原理，性能评价。

第七章图像的分割与特征分析（4学时）

教学要求：

了解图像分割的意义，理解图像的各种特征，掌握图像的分割方法。

教学重点：灰度阈值法，边缘检测法。

教学难点：区域分割。

教学内容：

第一节图像分割

2 .灰度阈值法

3 .边缘检测

4 .区域分割

第二节图像特征

1 .幅度特征

2 .直方图特征

3 .变换系数特征

4 .点和线条的特征

5 .灰度边沿特征

6 .纹理特征

本章习题要点：练习图像分割及特征提取的理论及应用。

此处请根据课程的性质和特点自行设计和选取教学方法和手段，要明确各种教学方法或手段在课程教学中所占比例，部分核心课程或部分学科专业基础课程要采用翻转课堂等教

学方法或手段。主要建议如下：

1、教学方法方面，体现以学生为本、因材施教、个性发展、素质教育等现代教育理念而采取的讲授方法和教学活动。如翻转课堂式、讲授法、启发式、讨论式、案例式、探究式、互动式、学导式、自学辅导式、网上助学式和合作式学习方式。

2、教学手段方面，扩大小班化教学覆盖面，如多媒体、CAI课件、双语教学、网络等。特别是