《数字图像处理》教学大纲.docx

数字图像处理教学大纲适用范困：2O2X版本科人才培养方案涕程代码：06140781课程性质：专业必修课学分：3.5学分学时：56学时（理论48学时，实脸8学时先修课程：信号与系统、数字信号处理等后蟆课程：无适用专业：光电信息科学与工程开课单位：电子信息工程学院一、课程说明4数字图像处理#是光电信息科学与工程本科学牛的一门专业必修谡程.主要研究数字图像处理的基本概念、原理和方法，初步运用所学知识解决实际问题，为图像处卉及相关领域的研究打下茶础，二、课程目标通过本课程的学习,（史学生达到如下目标：课程目标1：掌握数字图像处理的基本原理和概念.以及图像变换、图像增强.图像恢我、图像玉缩等基本技术。熟悉数字图像处理的常用算法，并能第正确地选择和应用这也笄法以解决实际向题，具径使用数字图像处理工具和软件进行图像处理的能力，能终使用这"工具进行图像的处理、分析和模拟。课程目标2：能终理解和应用数字图像处理的基本原理和概念，包括数字图像的我示与获取、图像增强与恢复、图像压缩与编码等内容.能够掌握数字图像处理的基本技术和方法，并能鲂独立应用相关工具和软件进行图像处理实验和算法实现.通过文献研究和实践探索.能膨选择适当的算法和技术来解决实际的图像处理问题，能够进行科学的实脸和数据分析.课程目标3：培养动手实践的能力，能将运用数字图像处理常用工具和软件进行图像处理实裟和项目实施，并提出创新性的解决方案。能够认识到数字图像处理技术对社会和个体生活的影响，培养积极、健康的科技伦理立识，使其具备科学、人文、社会发展的思维方式和责任感.三'课程目标与毕业要求4数字图像处Fo课程教学目标对光电信息科学与工程专业毕业要求的支撑见表k表1课程教学目标与毕业襄求关系毕业要求指标点课程目标支撑9A1.工程知识1.3具有解决光电伯息领域工程何SS所需的专业知识,并能移琮合应用相关知识解决笈杂光电信息工程问«2.深程目标1：掌握数字图像处理的基本原理和概念，以及图像变换、图像增强、图像歧或、图像压缩等基本技术“熟悉数字图像处理的常用算法,并能够正确地选择和应用这些算法以解决实际问8.具备使用数字图像处到门!和软件进行图像处理的能力能好使用这些工具进行图像的处理、分析和模拟.H2.问题分析2.3能络应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，并通过文献研究，证实问姮分析的合理性.课程目标2：能够理解和N用数字图像处理的基本原理和概念,包括数字图像的表示与扶取、图像增强与恢复、图像压缩与编码等内容.能膨学握数字图像处理的她本技术和方法，并能师独立应用相关工具和软件进行图像处理实验和算法实现.通过文献研究和实践探索,能够选择适当的算法和技术来解决实际的图像处理问遨能膨进行科学的实船和数据分析.M6.工S与社会6.2能好认识和评价光电类产品、技术的开发和应用及笑杂光电信息工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响.课程目标3：培养动手实践的能力他修运用数字图像处理常用工具和状件进行图像处理实脸和项目实施,并提出创新性的解决方案。能助认识到数字图像处理技术对社会和个体生活的影响，培养积极、健康的科技伦理意识，使其具箸科学、人文、社会发展的思维方式和贲任感.M注：表中“H（»XM（中）”表示理程与相关毕业要求的关联度.四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容,基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学点定点理论学时实验学时对应的课程目标*i1.1 图像的概念、分类、表示方法1.2 人类的觇觉现象及特点1.3 图像质量的评价方法1.4 数字图像处理概述教学襄求；解数字图像、模拟图像的概念、模拟图像数字化的过程；熟悉数字图像处理的研究内容：掌握数字图像的表示方法。点，数字图像处理的研究内容：数字图像的友示方法.点：数字图像的表示方法。412. Mat1.ab图像处理工具箱2.1 Mat1.ab简介2.2 Mat1.ab常用的基本命令2.3 图像处理工具箱简介2.4 Mat1.ab中的图像教学要求：了解Mat1.ab的使用范困，MaUab中图像类里以及各类型转换;掌、握MaUab常用的西本命令:熟练掌握利用MatIab软件实现图像的读取、查询、显示、存储.MAtMaUab常用的基本命令,Mat1.ab中的图像类型及类型转换，图像文件的读取、查泡、显示、存储。821、3类型及类型转换2.5图像文件的读写、交询、显示、存储难点:Mat1.ab中的图像类型及类型转换.3.图像交换3.1 图像代数运算3.2 博里叶变换及国放傅里叶变换的Mat1.ab实现3.3 离敌余变变换及Mai1.ab实现3.4 沃尔什变换和哈达玛变换及Mat1.ab实现3.5 小波变换及Mai1.ab实现教学要求：掌理图像代数运算：掌握图像空领域变换的概念，领域表示的优点：理耨傅里叶变换、肉散余弦变换的基本原理：了解沃尔什变换、哈达玛变换和小波变换的应用。At傅里叶变换及离般傅里叶变换的Ma1.1.ab实现,离敌余弦变换及Mat1.ab实现.难点：傅里叶变换及离散博里叶变换的Mat1.ab实现，离散余弦变换及Mat1.ab实现，小波变换及Ma1.1.ab实现.IO2h2、34.1 图像灰度变换及Mat1.ab实现4.2 图像上方图修正法及Mat1.ab实现4.3 图像空域的平滑及Mat1.ab实现4.4 图像空域锐化及Mat1.ab实现4.5 图像嫉率域增强及Mat1.ab实现4.6 图像彩色增强及Mat1.ab实现收学要求通过图像增强技术的学习，能够时数字图像进行灰度级变化，实现空侦域的滤波，达到对图像进行锐化、平滑或其他增强的目的.点,图像I1.方图修正法及Mat1.ab实现;图像空域的平滑及MaUab实现：图像空域锐化及MatIab实现。魔点，图像点方图蟋正法及MatIab实现：图像频率域增强及Mamb实现.IO2K2.35届像复JK5.1 退化的数字模型5.2 代数恢强方法5.3 无约束或原5.4 约束最小二乘复原及Mat1.ab实现5.5 逆/波恢复法5.6 继纳范波熨原及Mai1.ab实现教学要求：学提图像退化的模型，理解几种图像复原方法的原理,能够利用Mauab编程实现无约束我原、逆波波M原及维纳沌波奴原等，为更史杂退化图像的更原打下基础.点：退化的数字模型.代数恢复方法.维纳谑波及原及MaHab实现.难点，维纳/波班原及Mauab实现,821.2、36届断码与压缩6.1 图像JE缩和数据冗余6.2 图像压缩编码技术及标准6.3 介绢几种图像思想（如统计编码中的行程编码、在夫或端教学要求：埋解图像编码与压缩的基本概念和晚理。掌握常见的图像压缩编码技术及标准.了解几种图像编码理念.点t图像压缩和数据冗余。图像压缩编码技术及标准.难点：图像编码思想.81、2、3码等:预测编玛的最佳线性解码等）4882.实验部分实骏部分的教学内容,基本要求与学时分配见表3.表3实3项目、实殴内容与学时实舱项目实疆内容和央求实睑学时对应的课程目标1.Mat1.ab数字图像处埋初步实设内容：Mat1.ab数字图像处理初步知识。实验要求I熟悉并掌押.在Mat1.ab中能够处理哪些格式的图像,熟练掌握在Mat1.ab中如何读取图像，以及荻取图像的大小、颜色、高度、宽度等信息，掌握在Mat1.ab中按照指定要求存储封图像的方法，掌资图像间如何游化，21、32.图像的代数运尊实殴内容：图像的簿术运弊在数字图像处理中的初步应用。实验要求，学习了解图像的算术运罄在数字图慑处理中的应用.体会图像算术运算处理的过程和处理前后图像的变化.21、2、33.图像增强灰度变换实及内图像增强-灰度变换的方法.实验要求：r解图像增强的目的及意义，加深对图像增强的枢性认识，巩固所学理论知识,学会分析图像立方图，掌握J1.接灰度变换的图像增强方法。22、34.图像的他里叶变换和领域泄波卖内容：图像的傅里叶变换和领域注波。实3要求I熟悉傅里叶变换的基本性旗.熟练掌握IVr变换方法及应用.学会使用Mat1.ab对图像作消波处埋.常提谑波算法，体会消波效果。掌握领域泄波的概念及方法,掌握如何利用傅电叶变换进行领域沌波,熟练掌握领域空间的各类流波零.能够利用Ma1.1.ab进行领域漉波.22、38五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式、案例、实脸等教学手段，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问期、分析问即和解决问卷的能力：以“少而精为原则，精选教学内容，精讲多练，巩固课堂所学知识，实验教学岩田讥授如何用科学的手段来完成理论的验证：如何组织实验、处埋数据和分析实验现象：采刖教师讲授和学生动手操作的方法：在实验前学生应坡习和掌握与本实验有关的教学内容、认我阅读实物指导书:在实验中要严格遵守实验纪律,按操作规程使用仪器：年完成一项实脸，要认立完成一份实脸报告。六、课程资源1 .推荐教材：（I）王费琴.数字图像处理与应用（MAT1.AB版1M北京：人民机电出版社,2019.（2）龚声蓉.数字图像处理1.j分析（第2版）M北京：清华大学出版社.2014.2 .参考书:（I）余胜威.MaUabGUI设计入门与实战M.北京:清华大学出版社,2016.（2）程远肮.数字图像处埋基础及应用M.北京：清华大学出版社.2018.（3）吴娱.数字图像处理M）.北京：北京觇电大学出版社.2017.3 .期刊：（1）计算机学报.中国计算机学会.中国科学院计算技术研究所.（2）中国激光,中国科学院上海光学精衡机械研究所,中国光学学会.（3）计算机工程与应用，华北计算技术研究所（4）纣外与漱光工程,天津津航技术物理研究所（5） IEEETransactions>nPatternAna1.ysisandMachineInte1.1.igence.IEEE.4 .网络资源：（I）中国大学MOoC,https:/www.icoursc1.63.org,''coursc/VHU-1.（X）233201（r?tid=14610554425 2）中国大学MOOC.hups:"www.icorse163.ogcofseAVHUT-100353515871.id=1450228481七'课程考核对课程目标的支押课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成,具体考核/评价细则及对课程目标的支拴关系见表4.*4课程考核对僵程目标的支撑考核环占比考核用HMJI1.课程目标1123过程性考核课堂表现!6（D根据参与教学活动和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩844实验12（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质Ift单独评分,满分I（X）分:（2）每次实验单独评分，取各次实脸成缢的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实粉成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。