数字图像处理大纲

课程编号：05064308《数字图像处理》课程教学大纲（DigitalImageProcessing）适用于本科电子信息、电子科学与技术等专业总学时：40总学分：2.5开课单位：物理系课程负责人：庞淑蓉执笔人：庞淑蓉审核人：白心爱一、课程的性质、目的、任务数字图像处理是一门迅速发展的实用的新兴学科，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。

本课程是电子信息工程专业的专业课。

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。

目的是使学生掌握数字图像处理的基本概念、原理和处理方法，掌握数字图像的时域、频域处理方法，掌握图像恢复和压缩的方法，理解图像各种变换（傅里叶变换、余弦变换、哈尔变换、K-L变换）的基本内容、性质与应用，为从事图像通信应用系统的研究、设计和维护工作打下基础。

通过对该课程的学习，要求熟悉图像通信系统的构成，掌握静止图像和序列图像编码的基本原理、算法，并能应用到实际图像通信系统的研究和设计中。

二、教学基本要求《数字图像处理》是一门多学科交叉、理论性和实践性都很强的综合性课程，是在《线性代数》、《信号与系统》、《数字信号处理》、Matlab语言或C语言等课程的基础上开设。

本课程的目的是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。

三、教学内容、目标要求与学时分配第一章数字图像处理的基本知识基本教学内容：1)图象的基本概念2)数字图像的表示3)数字图象处理的发展史及应用4)数字图象处理系统的组成及工作原理基本要求：1、掌握光度学和色度学简介。

2、掌握连续图像和数字图像的表达式及连续图像到数字图像的转化过程。

3、了解数字图像处理系统的组成。

数字图像处理教学大纲一、说明（一）课程性质限选（二）教学目的数字图像处理是电子信息工程专业的专业限选课。

通过本课程的学习，使学生系统的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，培养和增强学生数字图像处理技能的创新意识和创新思维，提高实际动手能力和创新能力，为今后能够从事有关数字图像处理的研究和技术方法应用等工作掌握必备的基础知识。

（三）教学内容视觉基础，数字图像的空间滤波、频域滤波，数字图像的复原与重建，数字图像压缩。

（四）教学时数72学时（五）教学方式PPT结合板书。

二、本文理论部分第1章绪论教学要点：1、理解数字图像处理与数字信号处理的关系2、了解数字图像处理技术现状3、了解数字图像处理的发展趋势和研究热点4、了解图像工程的概念及相关学科教学时数：2教学内容：1.1 什么是数字图像处理（1学时）一、数字图像处理的基本概念二、数字图像处理的主要方法三、数字图像处理的基本内容1.2 数字图像处理的起源及发展（1学时）一、数字图像处理的起源二、数字图像处理的发展1.3 数字图像处理的应用（1学时）一、不同波段的应用二、不同领域的应用1.4 数字图像处理系统的组成（1学时）一、输入模块二、输出模块三、存储模块四、通信模块五、数字图像处理与分析模块第2章数字图像基础教学要点：1、了解人类感知图像的机理和参数2、了解数字图像处理的基本类型及文件格式3、掌握图像的基本几何变换4、掌握图像的基本统计分析教学时数：4教学内容：2.1 视觉感知要素（0.5学时）一、人眼的结构二、视觉系统成像三、亮度视觉四、颜色视觉2.2 图像感知和获取（0.5学时）一、使用传感器获取图像二、简单的成像模型三、图像数字化2.3 图像的几何变换（1学时）一、像素间的基本关系二、基本坐标变换三、几何失真校正四、灰度插值2.4 数字图像处理的数学方法（1学时）一、算数操作二、逻辑操作三、灰度变换四、频域变换五、概率方法第3章灰度变换与空间滤波教学要点：1、掌握基本的灰度变换及应用2、掌握直方图匹配的原理及设计3、掌握图像的卷积运算4、掌握图像的统计排序滤波器设计教学时数：6教学内容：3.1 基本灰度变换（2学时）一、线性变换二、分段线性变换三、灰度级分层（窗切片）四、对数变换五、幂次（伽马）变换六、比特面分层3.2 直方图处理（2学时）一、直方图均衡二、直方图匹配（规定化）三、局部直方图均衡3.3 空间滤波基础（2学时）一、空间滤波原理二、平滑空间滤波器三、锐化空间滤波器四、混合空间增强法第4章频域滤波教学要点：1、掌握二维傅里叶变换的基本性质2、掌握基本频域滤波器的设计3、掌握数字图像的离散余弦变换教学时数：4教学内容：4.1 傅里叶变换（1学时）一、一维傅里叶变换二、二维傅里叶变换4.2 频率域滤波（2学时）一、低通滤波器设计二、高通滤波器设计三、选择性滤波器设计四、同态滤波4.3 离散余弦变换（1学时）一、一维离散余弦变换二、二维离散余弦变换三、数字图像离散余弦变换的应用第5章图像复原与重建教学要点：1、了解图像的基本噪声特性2、掌握用于图像复原的空间滤波方法3、掌握用于图像复原的频域滤波方法教学时数：8教学内容：5.1 图像退化/复原模型（0.5学时）一、图像退化/复原模型的设计二、图像复原的基本方法5.2 噪声模型（0.5学时）一、常见噪声的概率密度函数二、周期噪声三、噪声参数的估计5.3 只存在噪声的复原——空间滤波（2学时）一、均值滤波二、统计排序滤波三、自适应滤波5.4 频域滤波消除周期噪声（1学时）一、带阻滤波器二、带通滤波器三、陷波滤波器四、最佳陷波滤波器5.5 频域滤波消除周期噪声（1学时）一、带阻滤波器二、带通滤波器三、陷波滤波器四、最佳陷波滤波器5.6 估计退化函数（1学时）一、图像观察估计法二、试验估计法三、模型估计法5.7 图像复原方法（2学时）一、逆滤波图像复原二、无约束最小二乘法三、有约束最小二乘法四、维纳滤波五、功率谱平衡复原六、平滑约束复原第6章图像压缩教学要点：1、掌握二维傅里叶变换的基本性质2、掌握基本频域滤波器的设计3、掌握数字图像的离散余弦变换教学时数：4教学内容：6.1 图像压缩基础（1学时）一、图像冗余二、图像信息的度量三、保真度准则四、图像压缩标准6.2 基本压缩方法（3学时）一、霍夫曼编码二、算术编码三、比特面编码四、预测编码五、变换域编码第7章形态学图像处理教学要点：1、了解数学形态学基础2、掌握二值形态学图像处理方法3、掌握灰度形态学图像处理方法教学时数：3教学内容：7.1 二值形态学图像处理（1学时）一、腐蚀与膨胀二、开运算与闭运算7.2 灰度形态学图像处理（1学时）一、腐蚀与膨胀二、开运算与闭运算7.3 形态学滤波及骨架抽取（1学时）一、形态学滤波二、骨架抽取第8章图像分割技术教学要点：1、掌握基于阈值的图像分割方法2、掌握基于区域的图像分割方法3、掌握基于边缘检测的图像分割方法4、掌握基于Hough变换的线-圆检测5、掌握运动目标分割教学时数：7教学内容：8.1 基于阈值选取的图像分割方法（1学时）一、灰度阈值分割二、直方图阈值8.2 基于区域的图像分割方法（2学时）一、区域生长法二、分裂-合并方法8.3 基于边缘检测的图像分割（1学时）一、边缘检测的基本原理二、边缘检测算子8.4 基于Hough变换的线-圆检测（1学时）一、Hough变换原理二、Hough变换的应用8.5 运动目标分割（1学时）一、图像背景差值法二、图像差分法实验部分（一）基本要求1、了解MATLAB图像处理的主要功能2、掌握MATLAB处理图像的基本函数2、掌握图像处理基本算法的Matlab语言编程（二）实验项目总表（三）实验项目内容及要求实验目的：1、熟练使用MATLAB完成图像处理的主要功能2、通过实验使学生更好地掌握数字图像处理课程的内容实验设备：教师示范用投影仪一台微型计算机每个学生一台实验内容：1、Matlab图像处理工具箱的使用掌握Matlab图像处理的基本函数2、图像的几何变换实现图像的缩放、旋转，插值。

《数字图像处理》教学大纲课程性质：考查课程编号：课程名称：数字图像处理授课对象：大四学生总学时：64学分数：4适应专业：电子通信类,计算机类先修课程：信号与系统数字信号处理线性代数等一、课程教学目的和任务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，是计算机科学与技术等电子信息类本科专业的专业课。

本课程侧重于机器视觉中的预处理技术——数字图像基本处理。

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扎实的基础。

二、课程教学基本要求1、了解数字图像处理的发展、应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果；2、理解数字图像处理中图像的分析与理解的内容以及二维与三维形状重建等；3、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；4、能够运用一门高级语言编写简单的图像处理软件，实现对图像进行的基本处理。

三、课程主要教学内容与学时分配第1章绪论（一）教学目的与要求1、了解数字图像处理的发展简史，应用与发展趋势2、掌握基本的概念如像素等，及数字图像及图像处理的基本任务目的与特点3、理解基本的图像处理系统组成（二）教学内容1．1数字图像处理与发展简史1.2图像处理的目的任务与特点1.3基本的图像处理系统1.4数字图像处理的应用与发展趋势(三)学时分配2学时第2章图像的数字化与显示（一）教学目的与要求1、了解连续图像的数字化描述2、掌握连续图像数字化的过程3、了解图像输入输出设备（二）教学内容2．1连续图像的数学描述2．2图像场取样2．3图像的量化2．4图像的输入输出设备(三)学时分配4学时第3章图像的变换（一）教学目的与要求1、掌握DFT、DCT、DHT、K-L、小波变换的基本原理2、理解各种变换在图像处理中的应用（二）教学内容3．1 DFT变换3．2 DCT变换3．3 DHT变换3．4 K-L变换3．5 小波变换(三)学时分配6学时第4章图像的增强（一）教学目的与要求1、理解图像增强的基本概念及其研究的内容2、掌握各种图像增强的方法如灰度变换、平滑、锐化等（二）教学内容4．1概述4．2空域单点增强4．3平滑4．4锐化(三)学时分配4学时第5章图像编码与压缩（一）教学目的与要求1、理解编码压缩的基本概念及原因、分类等2、掌握各种编码方法如统计编码、预测、变换编码等，了解新型的编码方法3、了解图像压缩编码标准如JPEG等（二）教学内容5．1概述5．2统计编码5．3预测编码5．4变换编码5．5二值图像编码5．6新型编码方法5．7图像压缩编码标准(三)学时分配8学时第6章图像复原（一）教学目的与要求1、了解图像退化原因与复原技术分类2、掌握基本的复原方法（二）教学内容6．1概述6．2逆滤波复原6．3约束复原6．4非线性复原6．5盲图像复原6．6 几何失真较正(三)学时分配4学时第7章图像分割（一）教学目的与要求1、了解基本概念2、掌握基本的图像分割方法（二）教学内容7．1概述7．2邻域与联通性7．3阀值分割7．4霍夫变换7．5区域生长法(三)学时分配6学时第8章彩色图像处理（一）教学目的与要求1、理解彩色图像的形成原理与基本知识2、理解颜色空间的表示及转换3、掌握彩色图像处理的基本技术如量化、抖动、假彩色处理、增强等（二）教学内容8．1视觉与色度学基础8．2颜色空间的表示与转换8．3量化8．4抖动8．5假彩色处理8．6彩色图像增强(三)学时分配6学时第9章数学形态学及其应用（一）教学目的与要求1、理解形态学的基本概念与原理2、掌握形态学在图像处理中的应用3、彩色形态学的基本方法与应用（二）教学内容9．1概述9．2二值形态学9．3灰值形态学9．4彩色形态学(三)学时分配4学时第10章数字图像处理的应用(一) 教学目的与要求1、了解数字图像处理在水印上的应用2、了解数字图像处理在检索、分析、医学中的应用及应用系统举例（二）教学内容10.1水印上的应用10.2基于数学形态学的图像颗粒分析系统10.3基于内容的图像检索10.4数字化医院的图像存档与通信系统10.5 PHOTOSHOP软件简介(三)学时分配4学时四、实验（上机）内容与学时分配实验一图像的基本读写与统计指标计算2学时实验二图像变换方式实现2学时实验三图像增强2学时实验四图像编码与压缩2学时实验五图像复原2学时实验六图像分割2学时实验七彩色图像空间表示与转换2学时实验八数学形态学及其应用2学时五、本课程与其它课程的联系与分工本课程要求数学基础较好,且与信号与系统、数字信号处理等学科密切相关，是一门综合性比较强的学科，同时也为模式识别等后续课程打基础。

《数字图像处理》课程教学大纲Digital Image Processing一、课程说明课程编码：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：图像复原详见实验大纲。

二、教学内容纲要与学时分配（一）数字图像处理基础(3课时)1．主要内容：图像处理技术的分类，数字图像处理的特点，数字图像处理的主要方法及主要内容，数字图像处理的硬件设备，数字图像处理的应用，数字图像处理领域的发展动向2．基本要求：了解图像处理技术的分类和特点，数字图像处理的主要方法及主要内容，熟悉数字图像处理的硬件设备。