数字图像处理 图像特征提取电子教案

河南农业大学《数字图像处理》题目：图像特征提取学院：专业：班级：学号：姓名：指导教师：成绩：时间：年月日至年月日一、目的与要求图像特征提取的目的让计算机具有认识或者识别图像的能力，即图像识别。

特征选择是图像识别中的一个关键问题。

特征选择和提取的基本任务是如何从众多特征中找出最有效的特征。

根据待识别的图像，通过计算产生一组原始特征，称之为特征形成。

原始特征的数量很大，或者说原始样本处于一个高维空间中，通过映射或变换的方法可以将高维空间中的特征描述用低维空间的特征来描述，这个过程就叫特征提取。

特征是一个数字图像中“有趣”的部分，它是许多计算机图像分析算法的起点。

因此一个算法是否成功往往由它使用和定义的特征决定。

因此特征提取最重要的一个特性是“可重复性”：同一场景的不同图像所提取的特征应该是相同的。

二、设计的内容能对图像文件（进bmg、 jpg、 tiff、 gif等)进行打开、保存、另存、打印、退出等功能操作；(一)图像预处理功能：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）。

(二)图像特征提取区域图的面积、周长的统计；区域单元的个数统计等。

三、总体方案设计(一)图像特征提取的算法我们知道一幅图像可定义为一个二维函数f（x,y),这里x和y是空间坐标，而在任何一对空间坐标（x,y)上的幅值f称为该图像的强度或灰度。

当x，y和幅值f 为有限的离散数值时，称该图像为数字图像。

而图像的特征提取主要有以下几种方法：边界特征法，傅里叶形状描述符法，几何参数法，形状不变矩法等。

而区域的周长及面积的算法如下：（1）面积S：图像中的区域面积S可以用同一标记的区域内像素的个数总和来表示。

按上述表示法区域R 的面积S=41。

区域面积可以通过扫描图像，累加同一标记像素得到，或者是直接在加标记处理时计数得到。

假设区域的边界链码为，每个码段ai 所表示的线段长度为 ，那么该区域边界的周长为式中ne 为链码序列中偶数码个数；n 为链码序列中码的总个数。

《数字图像处理》实验教案一、实验目的与要求1. 实验目的（1）理解数字图像处理的基本概念和原理；（2）掌握常用数字图像处理算法和技巧；（3）培养实际操作能力和动手能力，提高解决实际问题的能力。

2. 实验要求（1）熟悉实验环境和相关软件；（2）了解实验原理和流程；二、实验环境与工具1. 实验环境（1）计算机操作系统：Windows 10/Linux/macOS；（2）编程语言：MATLAB/Python/C++等；（3）图像处理软件：Photoshop/OpenCV等。

2. 实验工具（1）编程环境：MATLAB/Python/C++开发工具；（2）图像处理软件：Photoshop/OpenCV；（3）实验教材和参考资料。

三、实验内容与步骤1. 实验一：图像读取与显示（1）打开图像处理软件，导入一幅图像；（2）了解图像的基本信息，如像素大小、分辨率等；（3）将图像显示在界面上，进行观察和分析。

2. 实验二：图像基本运算（1）对图像进行灰度化处理；（2）进行图像的直方图均衡化；（3）实现图像的滤波处理，如高斯滤波、中值滤波等。

3. 实验三：边缘检测（1）实现Sobel边缘检测算法；（2）实现Canny边缘检测算法；（3）分析不同边缘检测算法的效果和特点。

4. 实验四：图像分割（1）利用阈值分割法对图像进行分割；（2）利用区域生长法对图像进行分割；（3）分析不同图像分割算法的效果和特点。

5. 实验五：特征提取与匹配（1）提取图像的关键点，如角点、边缘点等；（2）利用特征匹配算法，如SIFT、SURF等，进行图像配准；（3）分析不同特征提取与匹配算法的效果和特点。

四、实验注意事项1. 严格遵循实验要求和步骤，确保实验的正确性；2. 注意实验环境和工具的使用，防止计算机和设备的损坏；3. 尊重知识产权，不得抄袭和剽窃他人成果；4. 实验过程中遇到问题，应及时请教老师和同学。

五、实验报告要求1. 报告内容：实验目的、实验环境、实验内容、实验步骤、实验结果及分析；2. 报告格式：文字描述清晰，条理分明，公式和图像正确无误；3. 报告篇幅：不少于2000字；4. 提交时间：实验结束后一周内。

《数字图像处理》实验教案一、实验目的1. 使学生了解和掌握数字图像处理的基本概念和基本算法。

2. 培养学生运用数字图像处理技术解决实际问题的能力。

3. 提高学生使用相关软件工具进行数字图像处理操作的技能。

二、实验内容1. 图像读取与显示：学习如何使用相关软件工具读取和显示数字图像。

2. 图像基本操作：学习图像的旋转、缩放、翻转等基本操作。

3. 图像滤波：学习使用不同类型的滤波器进行图像去噪和增强。

4. 图像分割：学习利用阈值分割、区域增长等方法对图像进行分割。

5. 图像特征提取：学习提取图像的边缘、角点等特征信息。

三、实验环境1. 操作系统：Windows或Linux。

2. 编程语言：Python或MATLAB。

3. 图像处理软件：OpenCV、ImageJ或MATLAB。

四、实验步骤1. 打开相关软件工具，导入图像。

2. 学习并实践图像的基本操作，如旋转、缩放、翻转等。

3. 学习并实践图像滤波算法，如均值滤波、中值滤波等。

4. 学习并实践图像分割算法，如全局阈值分割、局部阈值分割等。

5. 学习并实践图像特征提取算法，如Canny边缘检测算法等。

五、实验要求1. 每位学生需独立完成实验，并在实验报告中详细描述实验过程和结果。

2. 实验报告需包括实验目的、实验内容、实验步骤、实验结果和实验总结。

3. 实验结果要求清晰显示每个步骤的操作和效果。

4. 实验总结部分需对本次实验的学习内容进行归纳和总结，并提出改进意见。

六、实验注意事项1. 实验前请确保掌握相关软件工具的基本使用方法。

3. 在进行图像操作时，请尽量使用向量或数组进行处理，避免使用低效的循环结构。

4. 实验过程中如需保存中间结果，请使用合适的文件格式，如PNG、JPG等。

5. 请合理安排实验时间，确保实验报告的质量和按时提交。

七、实验评价1. 实验报告的评价：评价学生的实验报告内容是否完整、实验结果是否清晰、实验总结是否到位。

2. 实验操作的评价：评价学生在实验过程中对图像处理算法的理解和运用能力。

《数字图像处理》实验教案一、实验目的与要求1. 实验目的(1) 理解数字图像处理的基本概念和原理；(2) 掌握常用的数字图像处理方法和技术；(3) 能够运用数字图像处理软件进行图像处理和分析。

2. 实验要求(1) 熟悉计算机操作和图像处理软件的使用；(2) 能够阅读和理解图像处理相关的文献资料；二、实验内容与步骤1. 实验内容(1) 图像读取与显示；(2) 图像的基本处理方法：灰度化、二值化、滤波；(3) 图像的增强与复原；(4) 图像的分割与描述；(5) 图像的压缩与编码。

2. 实验步骤(1) 打开图像处理软件，导入实验所需的图像；(2) 进行图像的基本处理，观察处理前后的效果；(3) 应用图像的增强与复原方法，改善图像的质量；(4) 使用图像的分割与描述技术，提取图像中的目标区域；(5) 对图像进行压缩与编码，观察压缩后的效果。

三、实验注意事项1. 实验前请确保已经安装了图像处理软件，并熟悉其基本操作；3. 在进行图像分割与描述时，请合理选择阈值和算法，确保目标区域的准确提取；四、实验报告要求1. 实验报告应包括实验目的、实验内容、实验步骤、实验结果和实验总结；2. 实验报告中应详细描述实验过程中遇到的问题及解决方法；3. 实验报告应有清晰的图像处理结果展示，并附上相关图像的处理参数和效果对比；五、实验评分标准1. 实验目的与要求（20分）：是否达到实验目的，是否符合实验要求；2. 实验内容与步骤（30分）：是否完成实验内容，是否遵循实验步骤；3. 实验注意事项（20分）：是否注意实验注意事项，处理过程中是否出现错误；4. 实验报告要求（30分）：报告结构是否完整，描述是否清晰，图像处理结果是否合理，总结是否到位。

评分总分：100分。

六、实验一：图像读取与显示1. 实验目的(1) 学习如何使用图像处理软件读取和显示图像。

2. 实验步骤(1) 打开图像处理软件。

(2) 导入实验所需的图像文件。

数字图像处理教案.难点：1、理解图像的采样和量化过程；2、了解图像处理的应用和发展趋势。

本次课程将介绍数字图像处理的发展简史和图像处理的任务。

同时，我们将掌握常用数字图像处理术语，如像素、采样、量化、图像增强等。

此外，我们还将了解基本的图像处理系统以及图像各种形式的表示。

数字图像处理是指利用计算机对数字图像进行处理的过程。

数字图像处理系统包括图像采集、图像处理、图像输出三个部分。

图像处理的任务包括图像增强、图像编码与压缩、图像恢复和重建、图像分割等。

在本次课程中，我们将重点掌握图像处理、数字图像处理、数字图像处理系统的概念和它们之间的相互关系。

同时，我们还将明确图像处理的目的和任务。

理解图像的采样和量化过程以及了解图像处理的应用和发展趋势也是本次课程的难点。

互动：请同学在黑板上推导Huffman编码和Shannon编码的步骤。

课堂练、作业：课堂练：计算平均码长、编码效率、压缩比；作业：题5.1、5.2、5.4课后小结：本章主要介绍了图像编码与压缩的基本概念和方法，包括预测编码、正交变换编码、统计编码和二值编码等。

其中，Huffman编码和Shannon编码是两种常用的统计编码方法，需要掌握其步骤和计算方法。

在实际应用中，需要根据不同的压缩需求选择合适的编码方法和参数。

第5章图像编码与压缩第1次课 2学时授课时间：2021.10.1教学目的与要求：1、了解数字图像的基本概念；2、掌握数字图像的采样、量化、编码等基本过程；3、了解数字图像的压缩技术及其分类。

教学重点、难点：重点：数字图像的采样、量化、编码等基本过程；难点：数字图像的压缩技术及其分类。

解决：通过实例演示和讲解，加深学生对数字图像的基本概念和压缩技术的理解。

教学方法及师生互动设计：教学方法：多媒体+板书互动：通过提问和回答，引导学生思考数字图像的采样、量化、编码等基本过程。

课堂练、作业：课堂练：计算一幅256×256的灰度图像的总像素数；作业：题5.1课后小结：使学生了解数字图像的基本概念和采样、量化、编码等基本过程，掌握数字图像的压缩技术及其分类，为后续的研究打下基础。

图像特征提取课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握图像特征提取的基本概念，了解其在图像处理和计算机视觉领域的重要意义。

2. 使学生掌握常用的图像特征提取方法，如边缘检测、角点检测、纹理分析等，并了解其适用场景和优缺点。

3. 引导学生了解图像特征描述子的概念，学会运用SIFT、SURF等特征描述子进行特征提取。

技能目标：1. 培养学生运用编程工具（如Python、MATLAB等）实现图像特征提取算法的能力。

2. 培养学生分析图像数据，选择合适的图像特征提取方法并进行实际应用的能力。

3. 提高学生解决实际问题时运用图像特征提取技术的实践能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对图像处理和计算机视觉领域的兴趣，培养其主动学习的热情。

2. 培养学生具备团队合作精神，学会与他人共同探讨和解决问题。

3. 使学生认识到图像特征提取技术在现实生活中的广泛应用，增强其科技改变生活的信念。

本课程针对高中年级学生，结合图像处理和计算机视觉领域的前沿技术，以实用性为导向，旨在提高学生的理论知识和实践技能。

课程目标具体、可衡量，既符合学生的认知水平，又注重培养学生的实际操作能力，为后续相关领域的学习和研究打下坚实基础。

二、教学内容1. 图像特征提取基本概念：介绍图像特征提取的定义、作用和分类，结合教材相关章节，让学生对图像特征提取有整体的认识。

2. 常用图像特征提取方法：- 边缘检测：讲解Canny、Sobel等边缘检测算子，分析其原理和实现方法。

- 角点检测：介绍Harris、Shi-Tomasi等角点检测算法，探讨其适用场景和性能。

- 纹理分析：讲解纹理特征提取的常用方法，如灰度共生矩阵、Gabor滤波等。

3. 特征描述子：- SIFT：介绍SIFT算法原理，分析其尺度不变性和旋转不变性等特点。

- SURF：讲解SURF算法的基本原理，对比SIFT算法的性能差异。

4. 教学内容安排与进度：- 第一周：图像特征提取基本概念及边缘检测方法。

一、实验目的与要求1. 目的通过本实验，使学生了解数字图像处理的基本概念、方法和算法，掌握MATLAB 软件在图像处理方面的应用，提高学生分析问题和解决问题的能力。

2. 要求（1）熟悉MATLAB软件的基本操作。

（2）了解数字图像处理的基本概念和常用算法。

（3）能够运用MATLAB实现图像处理的基本操作和算法。

二、实验内容与步骤1. 实验内容（1）图像读取与显示。

（2）图像的基本运算（如加、减、乘、除等）。

（3）图像的滤波处理。

（4）图像的边缘检测。

（5）图像的分割与标记。

2. 实验步骤（1）打开MATLAB软件，新建一个脚本文件。

（2）导入所需图像，使用imread()函数读取图像，使用imshow()函数显示图像。

（3）进行图像的基本运算，如加、减、乘、除等，使用imadd()、imsub()、imdiv()、imconcat()等函数。

（4）对图像进行滤波处理，如使用均值滤波、中值滤波等，使用imfilter()函数。

（5）进行图像的边缘检测，如使用Sobel算子、Canny算子等，使用edge()函数。

（6）对图像进行分割与标记，如使用区域生长、阈值分割等方法，使用watershed()函数。

（7）对实验结果进行分析和讨论，总结实验心得。

三、实验注意事项1. 严格遵循实验步骤，确保实验的正确进行。

2. 合理选择参数，如滤波器的尺寸、阈值等。

3. 注意图像数据类型的转换，如浮点型、整型等。

4. 保持实验环境的整洁，避免误操作。

四、实验评价1. 评价内容（1）实验步骤的完整性。

（2）实验结果的正确性。

2. 评价标准（1）实验步骤完整，得分20分。

（2）实验结果正确，得分30分。

总分100分。

五、实验拓展1. 研究不同滤波器对图像滤波效果的影响。

2. 尝试使用其他图像分割算法，如基于梯度的分割方法、聚类分割方法等。

3. 探索图像处理在其他领域的应用，如计算机视觉、医学影像处理等。

六、实验一：图像读取与显示1. 实验目的掌握MATLAB中图像的读取和显示方法，熟悉图像处理的基本界面。

《数字图像处理》实验教案一、实验目的与要求1. 实验目的（1）理解数字图像处理的基本概念和原理；（2）掌握常用的数字图像处理方法和技术；（3）提高实际操作能力和解决问题的能力。

2. 实验要求（1）熟悉实验环境和相关软件；（2）认真阅读实验教材和参考资料；二、实验内容与步骤1. 实验内容（1）图像读取与显示；（2）图像基本运算；（3）图像滤波；（4）图像增强；（5）图像边缘检测。

2. 实验步骤（1）打开实验软件，导入图像；（2）进行图像基本运算，如加、减、乘、除等；（3）应用图像滤波算法，如低通滤波、高通滤波等；（4）采用图像增强技术，如直方图均衡化、对比度增强等；（5）利用图像边缘检测算法，如Sobel算子、Canny算子等。

三、实验注意事项1. 实验环境要求：确保实验环境稳定，网络畅通，软件安装正确；2. 实验数据要求：使用规定的图像数据进行实验，确保数据质量；3. 实验操作要求：严格按照实验步骤进行操作，注意调整参数；四、实验评价与评分标准1. 实验结果评价：根据实验要求，评估实验结果的正确性和效果；2. 实验报告评价：评估实验报告的完整性、逻辑性和表达能力；3. 实验操作评价：评估实验操作的规范性和熟练程度。

五、实验拓展与建议1. 实验拓展：尝试研究其他数字图像处理技术和算法；2. 学习建议：深入学习数字图像处理的基本理论和应用领域；3. 实践建议：多进行实际操作，参加相关竞赛或项目，提高综合能力。

六、实验一：图像读取与显示1. 实验目的（1）掌握图像读取和显示的基本方法；（2）熟悉实验软件的操作界面。

2. 实验内容（1）打开实验软件，导入图像；（2）显示原图像；（3）进行图像的放大、缩小、旋转等操作；（4）保存实验结果。

3. 实验步骤（1）打开实验软件，选择图像文件；（2）导入图像，观察原图像；（3）利用软件工具对图像进行放大、缩小、旋转等操作；（4）保存实验结果，关闭软件。

七、实验二：图像基本运算1. 实验目的（1）掌握图像加、减、乘、除等基本运算方法；（2）了解图像运算的原理和应用。

教案2008-2009年第 1 学期《数字图像处理》教案教学院（部）电气与电子信息工程学院教研室电信教研室授课班级 05 电信1、2 06 电信本授课教师李玉平职称职务教材名称数字图像处理2008年9月 5日实验一、数字图像获取一、实验目的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、实验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。

电视棒 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。

《数字图像处理》实验教案一、实验目的1. 理解数字图像处理的基本概念和原理；2. 掌握常用的数字图像处理方法和技术；3. 培养实际操作数字图像处理工具的能力；4. 提高对数字图像处理问题的分析和解决能力。

二、实验内容1. 图像读取与显示：使用图像处理软件，读取、显示和保存不同格式的图像文件；2. 图像基本运算：进行图像的加、减、乘、除等基本运算；3. 图像滤波：使用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等对图像进行滤波处理；4. 图像增强：采用直方图均衡化、对比度增强等方法改善图像质量；5. 边缘检测：使用Sobel算子、Canny算子等方法检测图像边缘。

三、实验原理1. 图像读取与显示：介绍图像处理软件的基本操作，掌握图像文件格式的转换；2. 图像基本运算：介绍图像像素的运算规则，理解图像基本运算的原理；3. 图像滤波：介绍滤波器的原理和应用，掌握滤波器的设计和实现方法；4. 图像增强：介绍图像增强的目的和方法，理解直方图均衡化和对比度增强的原理；5. 边缘检测：介绍边缘检测的原理和算法，掌握不同边缘检测方法的特点和应用。

四、实验步骤1. 图像读取与显示：打开图像处理软件，选择合适的图像文件，进行读取、显示和保存操作；2. 图像基本运算：打开一幅图像，进行加、减、乘、除等基本运算，观察结果；3. 图像滤波：打开一幅图像，选择合适的滤波器，进行滤波处理，观察效果；4. 图像增强：打开一幅图像，选择合适的增强方法，进行增强处理，观察质量改善；5. 边缘检测：打开一幅图像，选择合适的边缘检测方法，进行边缘检测，观察边缘效果。

五、实验要求1. 熟练掌握图像处理软件的基本操作；2. 能够正确进行图像的基本运算；3. 能够合理选择和应用不同类型的滤波器；5. 能够根据图像特点选择合适的边缘检测方法。

六、实验环境1. 操作系统：Windows 10或更高版本；2. 图像处理软件：MATLAB或OpenCV；3. 编程环境：MATLAB或C++；4. 硬件要求：普通计算机或服务器。

数字图像课程设计提取一、教学目标本课程旨在让学生掌握数字图像处理的基本理论、方法和技巧，培养学生对数字图像的感知、分析和处理能力。

1.了解数字图像的基本概念、类型和属性；2.掌握数字图像处理的基本原理和技术；3.熟悉数字图像处理的应用领域。

4.能够运用数字图像处理软件进行图像的采集、编辑和处理；5.能够运用编程语言实现简单的数字图像处理算法；6.能够分析数字图像处理问题的解决方案。

情感态度价值观目标：1.培养学生对数字图像的兴趣和好奇心，提高学生的审美能力；2.培养学生勇于探索、创新的精神，增强学生的实践能力；3.培养学生团队协作、交流分享的意识和能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括数字图像的基本概念、数字图像处理的基本原理和技术、数字图像处理的应用领域。

1.数字图像的基本概念：数字图像的定义、特点、分类和属性；2.数字图像处理的基本原理：图像采样与量化、图像变换、图像滤波、图像增强、图像复原、图像分割、图像描述；3.数字图像处理的应用领域：图像处理在工业、农业、医学、艺术等领域的应用案例。

三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：通过讲解数字图像的基本概念、原理和技术，使学生掌握数字图像处理的基础知识；2.案例分析法：通过分析数字图像处理在实际应用中的案例，使学生了解数字图像处理的方法和技巧；3.实验法：通过上机实验，让学生亲手操作数字图像处理软件，培养学生的实践能力。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、多媒体资料、实验设备等。

1.教材：选用国内知名出版社出版的数字图像处理教材，为学生提供系统的理论知识；2.多媒体资料：收集与数字图像处理相关的视频、图片等资料，丰富课堂教学；3.实验设备：配置数字图像处理实验室，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估本课程的教学评估包括平时表现、作业、考试等方面，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。