光电图像处理课程设计

审定成绩：光电图像处理课程设计报告题目：汽车车牌的预处理研究学生姓名班级0703院别物理与电子学院专业电子科学与技术学号指导老师王晓明设计时间2010.12一．目的与要求将图像处理的知识与实际应用相挂钩，培养自己动手能力二．设计内容在MATLAB环境下设计一个系统完成以下基本功能1、能对图像文件进行打开、保存、另存、打印、退出等功能操作；2、图像预处理功能：（1）直方图的统计及绘制，根据此找到图像的阈值点；（2）对图像进行各种几何变换；（3）彩色图像的灰度化变换等、一般灰度图像的二值化处理等；（4）数字图像的增强处理功能：空域中的点运算、直方图的均衡化、各种空间域平滑算法（如局部平滑滤波法、中值滤波等）、锐化算法（如梯度锐化法、高通滤波等）；3、车牌的定位此系统主要是对含有汽车车牌的图像进行预处理，并对车牌进行定位。

三．设计方案车牌识别系统包括摄取的汽车图像，车牌号码的识别，车牌图像的采集和预处理，牌照区域的定位和提取，牌照字符的再处理等几个部分组成，如下图所示。

图1 车牌识别系统流程图四、设计步骤车牌识别过程大体可以分为3个步骤：图像预处理，车牌定位和分割、牌照字符的再处理（一）、预处理及边缘提取一般情况下，采集到的图像有由于光线过强，或者偏弱都会不理想的情况，这些都会对后续的图像处理产生影响。

以及车速的不稳定等因素都会不同程度地影响图像效果，出现模糊、歪斜和缺损等严重缺陷，车牌字符边界模糊、细节不清、笔画断开、粗细不均等现象，从而影响车牌区域分割与字符识别的工作，所以识别前需要对原始图象进行预处理。

图2 预处理及边缘提取流程图1、图象的采集与转换现有牌照的字符与背景的颜色搭配一般有蓝底白字、黄底黑字、白底红字、绿底白字和黑底白字等几种，利用不同的色彩通道就可以将区域与背景明显地区分出来，例如，对蓝底白字这种最常见的牌照，采用蓝色B 通道时牌照区域为一亮的矩形，而牌照字符在区域中并不呈现。

因为蓝色（255，0，0）与白色（255，255，255）在B 通道中并无区分，而在G、R 通道或是灰度图象中并无此便利。

光学图像处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解光学图像处理的基本原理，掌握图像的获取、处理和显示等关键环节。

2. 学生能掌握图像处理中常用的算法，如滤波、边缘检测、图像增强等，并理解其数学背景。

3. 学生能运用所学知识分析并解决实际光学图像处理中的问题。

技能目标：1. 学生能够运用图像处理软件（如MATLAB、OpenCV等）进行光学图像的采集、处理和分析。

2. 学生能够独立设计简单的光学图像处理实验，进行数据采集、处理和结果分析。

3. 学生能够通过小组合作，完成一个综合性的光学图像处理项目，提升实践操作和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习光学图像处理，培养对科学研究的兴趣，增强探索精神和创新意识。

2. 学生在学习过程中，能够体会到团队协作的重要性，培养合作精神和沟通能力。

3. 学生能够认识到光学图像处理在科技发展和国民经济建设中的重要作用，增强社会责任感和使命感。

本课程针对高年级本科生，结合学生已具备的数学、物理和计算机知识，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够掌握光学图像处理的基本原理和技能，为未来从事相关领域的研究和工作打下坚实基础。

二、教学内容本课程教学内容分为五个部分，确保学生全面系统地掌握光学图像处理的知识与技能。

1. 光学图像处理基础：- 图像的基本概念、图像类型及存储方式- 光学成像系统原理与图像退化模型- 图像处理数学基础（线性代数、概率论与数理统计）2. 图像增强与滤波：- 常用图像增强方法（灰度变换、直方图均衡化等）- 图像滤波原理及常用滤波器（线性滤波、非线性滤波）3. 图像分割与边缘检测：- 图像分割方法（阈值分割、区域生长等）- 边缘检测算法（Sobel、Canny算子等）4. 图像特征提取与表示：- 基本特征提取（颜色、纹理、形状等）- 特征表示与匹配方法5. 综合应用与项目实践：- 结合实际案例，运用所学知识进行图像处理与分析- 设计综合性的图像处理项目，锻炼实践操作能力教学内容依据教材章节进行组织，结合课程目标，注重理论与实践相结合。

题目光电图像处理概述教学目的（1）熟悉图像的基本概念；（2）了解图像的发展历史；（3）了解图像处理的研究内容，了解相关的技术；（4）分析当前图像处理的热点与不足，展望未来发展的趋势与动向。

教学思想沿着光学链路成像的思路与图像处理发展的历史，结合图像处理的应用，阐述图像是什么，进而分析图像处理流程中存在什么问题，图像处理能解决什么问题，让学生了解相关概念与熟悉相关方法，思考在现实中的应用。

教学分析(内容、重难点)教学的内容：◆图像的基本概念◆图像的发展历史◆图像处理的研究内容◆图像的应用举例重难点：图像数字化的流程：熟悉光电成像原理，掌握数字图像的实质。

教学方法和策略板书与PPT讲授为主。

针对不同的内容，与视频的介绍定向结合，让学生了解光电图像处理究竟在做些什么，在社会发展的各个层面有些什么具体的应用。

讨论图像处理中存在的问题，针对特例，跟学生互动讨论，展开进一步的分析。

对未来发展的趋势展开联想，并结合产业趋势分析存在的应用方向与知识。

教学安排1、情景引学首先，我请同学们看关于图像处理的一些实例：（1）遥感方面的应用，卫星颤振的图像复原；（2）嫦娥监视相机视频；（3）三个波段的图像融合的视频。

引出什么是图像、视频，引出光学图像信息在信息获取领域占了最大的百分比，指出图像处理大有可为。

2、讲授课程，循序渐进随着PPT，逐次介绍图像的基本概念、历史发展与数字图像的由来，目前的应用；指出目前图像处理存在的问题，在接下去的学习中带着问题去思索，学会理论与实际的因果分析。

3、探究讨论（1）日常生活中，图像处理有些什么应用？大家都碰到了一些什么问题可以使用到图像处理技术？！（2）请大家思考一下，图像处理应用的瓶颈究竟在哪里？如何解决，是否有想法？4、课程的总结（1）图像相关的概念与表述；（2）图像处理的常见内容，未来需要注意的、值得深入的地方；（3）图像处理的应用。

光电图像处理实验报告学生姓名：班级：学号：指导教师：实验日期：一、实验名称：图像基本操作二、实验目的：1．掌握MATLAB的操作窗口功能；2．熟练掌握MATLAB的图像处理基本操作，熟练掌握数字图像读取、显示、保存；3．熟练掌握MATLAB各种图像格式文件的互相转换。

三、实验原理：MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB工作环境：桌面包括4个子窗口：命令窗口、工作空间窗口、当前路径窗口、历史命令窗口。

命令窗口是用户在提示符(>>)处键入MATLAB命令和表达式的地方，也是显示那些命令输出的地方。

工作空间窗口显示当前的变量名称和值。

双击可以启动数组编辑器。

当前路径窗口显示当前的工作目录。

工作目录的内容显示在当前目录窗口内。

可通过Set Path改变。

历史命令窗口包含用户已在命令窗口中输入的命令的记录。

如果要重新执行以前的MATLAB命令，可在历史命令窗口中双击该命令即可。

使用MATLAB编辑器创建M文件：MATLAB编辑器既是用于创建M文件的文本编辑器，也是调试器。

M文件用扩展符.m来表示。

可通过在命令输入窗口键入edit命令或在File菜单栏New，Blank M-File实现。

图像处理的课程设计一、教学目标本课程旨在通过图像处理的教学，使学生掌握图像处理的基本概念、原理和常用方法。

在知识目标方面，学生应了解图像处理的基本概念，掌握图像处理的基本原理和常用方法，理解图像处理在实际应用中的重要性。

在技能目标方面，学生应能够熟练使用图像处理软件，进行图像的基本处理和分析。

在情感态度价值观目标方面，学生应培养对图像处理的兴趣，认识图像处理在科学研究和实际应用中的重要性，培养创新意识和团队合作精神。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括图像处理的基本概念、图像处理的基本原理、图像处理的基本方法和图像处理的实际应用。

具体包括：图像处理的基本概念，如图像的定义、图像的表示和图像的采集；图像处理的基本原理，如图像的增强、图像的滤波和图像的特征提取；图像处理的基本方法，如图像的灰度处理、图像的二值处理和图像的彩色处理；图像处理的实际应用，如图像的分割、图像的识别和图像的重建。

三、教学方法本课程的教学方法主要包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法。

通过讲授法，使学生掌握图像处理的基本概念和基本原理；通过案例分析法，使学生了解图像处理的实际应用；通过实验法，使学生熟练掌握图像处理的方法和技能；通过讨论法，激发学生的创新思维和团队合作精神。

四、教学资源本课程的教学资源主要包括教材、多媒体资料、实验设备和网络资源。

教材为学生提供图像处理的基本知识和基本方法；多媒体资料为学生提供图像处理的实际应用案例；实验设备为学生提供图像处理的实践操作平台；网络资源为学生提供图像处理的最新发展和相关论文。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试和平时成绩。

平时表现主要评估学生的课堂参与和讨论积极性；作业主要评估学生的理解和应用能力；考试主要评估学生的知识掌握和运用能力。

平时成绩占30%，作业占20%，考试占50%。

评估方式客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。

六、教学安排本课程的教学安排如下：共16周，每周2课时。

2013-2014第（2）学期理学院实践教学成绩评定表2013-2014第（2）学期理学院实践教学任务书随着科学技术的发展以与CCD器件的广泛应用，工业生产、国防、安防以与日常生活中高速高清CCD的需求越来越广泛。

传统CCD相机像素低、帧频慢，在速度和清晰度方面有很大的缺陷，无法满足越来越高的使用需求，而高速高清CCD在图像清晰度和帧频速度都有突出的优势，为CCD相机注入了新的发展活力。

最近世界各国在高速CCD相机研发领域投入大量的精力并取得了大量的成果，开展高帧频大面阵CCD相机的研制工作具有重要意义。

本文首先对柯达公司生产的逐行转移面阵CCD传感器KAI-01050做了简单的介绍，基于逐行转移CCD的工作原理、电荷转移方式的研究，设计了高速高清CCD系统的一种结构。

本文通过对这些关键技术的研究，完成了高速高清CCD系统的设计工作。

关键词：高速摄像，高清CCD第一章绪论 (1)第二章高速高清CCD系统介绍 (3)2.1 CCD成像原理 (3)2.2 KAI_01050探测器介绍 (5)第三章高速高清CCD系统的组成 (7)3.1 光学系统设计 (7)3.2 电路系统设计 (8)第四章结果分析 (9)参考文献 (10)第一章绪论电荷耦合器件(CCD)属于半导体器件，是一种图像传感器，能够把视场内的光学图像转化为电荷并存储在相应的像素中，然后通过读出电路将存储的像元电荷读出，并用外围电路中的模数转换模块转换为数字信号。

一个完整的CCD阵列是由一系列的微小光敏物质(像素)组成。

CCD图像传感器上拥有的像素数量越多，能够提供的画面清晰度也就越高。

CCD器件自1969年在贝尔实验室诞生以来，随着半导体技术的发展，CCD技术也随之得到迅速发展，从当时简单的8像元移位寄存器，到现在已具有数百万、上千万乃至上亿像元。

CCD的像元尺寸已经减小到2um以下，在缩小像元尺寸的同时，通过背面光照技术等，使饱和电压和灵敏度也得到提高，在暗电流、读出噪声抑制、抗光晕转移效率等方面也得到了极大的改善。

图像处理技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解图像处理技术的基本概念，掌握图像处理的基本原理和常用算法。

2. 学生能够描述不同图像格式及其特点，了解图像压缩的基本方法及其在现实生活中的应用。

3. 学生能够解释图像处理软件中各功能模块的作用，并运用这些知识对图像进行有效的处理和优化。

技能目标：1. 学生能够熟练使用至少一种图像处理软件（如Photoshop等），进行图像的编辑、修复、合成等操作。

2. 学生能够运用所学知识解决实际图像处理问题，如调整图像色彩、尺寸、分辨率等。

3. 学生能够独立完成图像处理项目，具备一定的图像创意设计能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习图像处理技术，培养对美的感知和鉴赏能力，提高审美素养。

2. 学生在学习过程中，培养创新意识和团队协作精神，增强解决问题的自信心。

3. 学生能够认识到图像处理技术在各个领域的广泛应用，了解其对社会发展的意义，激发对信息科技的兴趣。

本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。

通过本课程的学习，学生不仅能掌握图像处理的基础知识，还能运用所学技能解决实际问题，同时培养良好的审美观和价值观。

为实现课程目标，后续教学设计和评估将注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高教学效果。

二、教学内容本课程教学内容依据课程目标，结合教材科学性和系统性，进行以下安排：1. 图像处理基本概念：介绍图像处理的基本术语，如像素、分辨率、颜色模式等，使学生理解图像处理的基本元素。

2. 图像处理软件操作：以Photoshop为例，讲解软件界面、工具箱、图层、通道等基本操作，使学生熟练掌握软件使用。

3. 图像编辑与修复：包括图像裁剪、旋转、尺寸调整、色彩平衡、去除红眼等，教授学生如何对图像进行基础编辑和修复。

4. 图像合成与特效：教授图层蒙版、滤镜、混合模式等技巧，使学生能够进行图像合成和创新设计。

5. 图像格式与压缩：介绍不同图像格式及其特点，讲解图像压缩的原理和方法，提高学生对图像文件管理的认识。

1光电图像处理实验（图像基本操作）光电图像处理实验报告学⽣姓名：班级：学号：指导教师：实验⽇期：⼀、实验名称：图像基本操作⼆、实验⽬的：1．掌握MATLAB的操作窗⼝功能；2．熟练掌握MATLAB的图像处理基本操作，熟练掌握数字图像读取、显⽰、保存；3．熟练掌握MATLAB各种图像格式⽂件的互相转换。

三、实验原理：MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要⾯对科学计算、可视化以及交互式程序设计的⾼科技计算环境。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及⾮线性动态系统的建模和仿真等诸多强⼤功能集成在⼀个易于使⽤的视窗环境中，为科学研究、⼯程设计以及必须进⾏有效数值计算的众多科学领域提供了⼀种全⾯的解决⽅案，并在很⼤程度上摆脱了传统⾮交互式程序设计语⾔（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进⽔平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三⼤数学软件。

它在数学类科技应⽤软件中在数值计算⽅⾯⾸屈⼀指。

MATLAB可以进⾏矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建⽤户界⾯、连接其他编程语⾔的程序等，主要应⽤于⼯程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、⾦融建模设计与分析等领域。

MATLAB⼯作环境：桌⾯包括4个⼦窗⼝：命令窗⼝、⼯作空间窗⼝、当前路径窗⼝、历史命令窗⼝。

命令窗⼝是⽤户在提⽰符(>>)处键⼊MATLAB命令和表达式的地⽅，也是显⽰那些命令输出的地⽅。

⼯作空间窗⼝显⽰当前的变量名称和值。

双击可以启动数组编辑器。

当前路径窗⼝显⽰当前的⼯作⽬录。

⼯作⽬录的内容显⽰在当前⽬录窗⼝内。

可通过Set Path改变。

历史命令窗⼝包含⽤户已在命令窗⼝中输⼊的命令的记录。

如果要重新执⾏以前的MATLAB命令，可在历史命令窗⼝中双击该命令即可。

使⽤MATLAB编辑器创建M⽂件：MATLAB编辑器既是⽤于创建M⽂件的⽂本编辑器，也是调试器。

《光电图像处理》教学大纲（理论课程及实验课程适用）一、课程信息课程名称（中文）：光电图像处理课程名称（英文）：Photoelectric Image Processing课程类别：专业方向课课程性质：必修计划学时：48（其中课内学时：48，课外学时：）计划学分：3先修课程：高等数学线性代数信号与系统 MATLAB仿真与计算选用教材：《图像工程（上册）》章毓晋编著，2012；非自编；“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材开课院部：理学院适用专业：光电信息科学与工程专业课程负责人：郭焱课程网站：二、课程简介（中英文）光电图像处理是光信息科学与技术专业的专业方向课程，其任务是使学生了解和掌握数字图像处理的基本概念、理论及方法，主要讲述计算机系统如何通过光电成像系统将自然界的模拟图像转变为计算机中的数字图像，进而对图像进行处理和分析。

课程将涉及到广泛的图像处理知识，包括光电成像器件、颜色产生的机理与人类视觉效应、计算机图像处理工具、多种图像处理算法、大量的图像处理效果实例。

同时介绍光电图像处理的前沿技术，为从事光信息处理、图像分析与识别、光电探测与成像跟踪系统设计与研究，打下坚实的基础。

Photoelectric image processing is the direction professional course for the optical information science and technology specialty elective courses, the task of the course is to enable students to understand and master the digital image processing of the basic concept, theory and method, mainly about the computer system through photoelectric imaging system will change the nature of the simulated images for computer digital image, and the image processing and analysis. The course will involve a wide range of image processing knowledge, including photoelectric imaging device, color mechanisms, and human visual effect, computer image processing tools, a variety of image processing algorithms, a large number of image processing results. And the advanced technology of photoelectric image processing is introduced, which lays a solid foundation for the design and research of optical information processing, image analysis and recognition, photoelectric detection and imaging tracking system.三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1 工程知识能够将专业知识用于解决图像信息处理及成像系统设计方面的工程问题H2 问题分析3 设计/开发解决方案利用所学技术方法设计具体图像处理分析方案H4 研究能够采用图像处理方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

图像处理相关课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解图像处理的基本概念，掌握图像处理的基本原理。

2. 学生能掌握并运用图像处理软件进行基本的图像编辑操作，如裁剪、调整亮度对比度、色彩平衡等。

3. 学生能了解并描述不同图像格式及其特点。

技能目标：1. 学生能运用图像处理软件解决实际问题，如修复损坏的图片、优化图像质量等。

2. 学生能通过实践操作，掌握图像处理技巧，提高图像创作和表现能力。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对图像艺术的兴趣和热情，提高审美素养。

2. 学生在团队协作中学会分享与交流，培养合作精神。

3. 学生意识到图像处理在现实生活中的广泛应用，增强学以致用的意识。

课程性质：本课程为信息技术与艺术相结合的课程，注重实践操作与理论学习的结合。

学生特点：学生在本年级已具备一定的信息技术基础，对图像处理有一定的好奇心和兴趣。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力和创新思维。

通过具体的学习成果，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。

二、教学内容1. 图像处理基础知识：- 图像的组成与结构- 常见图像格式及其特点- 图像处理软件的认识与基本操作2. 图像编辑技巧：- 裁剪、旋转与翻转- 调整亮度、对比度、色彩平衡- 图像修复与优化3. 图像合成与特效：- 图层概念与应用- 滤镜与特效的使用- 图像合成技巧4. 实践与应用：- 实际案例分析与操作- 创意图像设计与制作- 团队协作项目实践教学内容安排与进度：第一周：图像处理基础知识学习，认识图像格式及软件操作第二周：图像编辑技巧学习与实践第三周：图像合成与特效学习第四周：实践与应用，进行实际案例分析和创意设计教材章节关联：第一章：图像处理基础第二章：图像编辑技巧第三章：图像合成与特效第四章：实践与应用教学内容注重科学性和系统性，结合课程目标，按照教材章节顺序进行教学，确保学生能逐步掌握图像处理的相关知识和技能。