《数字图像处理》课程教学大纲

《数字图像处理》课程教学大纲课程代码：ABJD0619课程中文名称：数字图像处理课程英文名称：Dig让a1ImageProcessing课程性质：选修课程学分数：3学分课程学时数：48学时(32理论课时+16实验学时)授课对象：电子信息工程本课程的前导课程：高等数学，概率论，线性代数，数字信号处理，信息论，程序设计等一、课程简介数字图像处理是一门新兴的跨学科的前沿高科技，在军事、工业、科研、医学等领域获得了广泛应用，是国内外高校和科研院所的研窕生教育中一个重要的研究方向。

通过本课程的学习，同学们将掌握数字图像处理的基本理论与方法，包括图像变换、图像增强、图像分割、图像恢复、图像识别、图像压缩编码、数字图像处理系统及应用等内容。

二、教学基本内容和要求(-)数字图像处理方法概述教学内容：数字图像处理的研究对象、基本应用、研究内容等，数字图像的基本概念、彩色图像的调色板等概念。

课程的重点、难点：重点：CDIB类与程序框架结构介绍。

难点：调色板的基本概念和应用。

教学要求：D了解本课程研究的对象、内容及其在培养软件编程高级人才中的地位、作用和任务；2)了解数字图像处理的应用；3)理解数字图像的基本概念、与设备相关的位图(DDB)、与设备无关的位图(D1B)；4)理解调色板的基本概念和应用；5)了解CD1B类与程序框架结构介绍；6)掌握位图图像处理技术。

(二)图像的几何变换教学内容：图像的几何变换种类以及概念，几何变换的实现原理和实施方法课程的重点、难点：重点：镜像变换。

难点：旋转。

教学要求：1）理解图像的缩放、平移、镜像变换、转置、旋转。

（三）图像灰度变换教学内容：直方图的概念、灰度的点运算（包含灰度信息的线性变化、指数变换等）、直方图的均匀化和规定化课程的重点、难点：重点：灰度直方图。

难点：灰度分布均衡化。

教学要求：1）了解非O元素取1法、固定阈值法、双固定阈值法的图像灰度变换；2）掌握灰度的线性变换、窗口灰度变换处理、灰度拉伸、灰度直方图、灰度分布均衡化。

（四）图像的平滑处理教学内容：图像的空域平滑运算，图像均值滤波，图像中值滤波，图像的滤波器模板设计，各类滤波器的应用范围与选择课程的重点、难点：重点：消除孤立黑像素点、中值滤波器。

难点：有选择的局部平均化。

教学要求：1）掌握二值图像的黑白点噪声滤波、消除孤立黑像素点、3*3均值滤波、N*N均值滤波器、有选择的局部平均化、N*N中值滤波器、十字型中值滤波器、N*N最大值滤波器、产生噪声。

（五）图像锐化处理及边缘检测教学内容：图像空间域锐化的概念，图像的梯度锐化法，图像的边缘检测算子（其中包含Roberts.Prewitt,Sobe1,Canny,高斯-拉普拉斯算子等）课程的重点、难点：重点：RobertS边缘检测算子、高斯-拉普拉斯算子。

难点：梯度锐化。

教学要求：1）理解梯度锐化、纵向微分运算、横向微分运算、双方向一次微分运算、二次微分运算、RobertS 边缘检测算子、Sobe1边缘检测算子、KriSCh边缘检测、高斯-拉普拉斯算子。

（六）图像分割及测量教学内容：图像的阈值分割算法，图像的阈值选择，图像的区域分割算法（包含区域生长算法和分水岭算法），目标物件的轮廓提取、模板的匹配、图像特征分析与测量（包含图像的面积、周长等）课程的重点、难点：重点：轮廓提取、轮廓跟踪。

难点：图像的测量。

包括：图像的区域标记、图像的面积测量及图像的周长测量。

教学要求：1）理解图像域值分割、轮廓提取、轮廓跟踪、图像的测量。

（七）图像纹理分析教学内容：图像的纹理概念，图像的统计分析方法，自相关函数方法，图像的投影分析方法，傅立叶频域分析方法，灰度共生矩阵分析法，纹理的句法结构分析法课程的重点、难点：重点：图像纹理分析。

难点：图像纹理分析。

教学要求：1）了解图像纹理分析、图像投影分析。

（八）图像的形态学处理教学内容：预备知识，腐蚀和膨胀，开操作与闭操作，击中或击不中变换，一些基本的形态学算法,灰度级形态学课程的重点、难点：重点：图像腐蚀、图像的膨胀。

难点：图像的细化。

教学要求：1）了解图像腐蚀、图像的膨胀、图像开启与闭合、图像的细化、图像的粗化、中轴变化。

（九）彩色图像处理教学内容：彩色基础，彩色模型，伪彩色图像处理，全彩色图像处理基础，彩色变换，平滑和锐化,基于彩色的图像分割，彩色图像中的噪声课程的重点、难点：重点：图像的增强处理。

难点：彩色图像的特效显示。

教学要求：1）了解基本的颜色处理理论、图像的增强处理、彩色图像的特效显示（十）图像的变换域处理教学内容：变换域的概念，图像的正交变换，图像的频域以及相应的低、高通滤波，一维离散傅立叶变换，二维离散傅立叶变换，离散余弦变换，沃尔什变换和哈达玛变换，霍特林变换，拉东变换课程的重点、难点：重点：图像的傅立叶变换。

难点：图像的傅立叶变换。

教学要求：1)了解图像的正交变换、频域低通滤波、频域高通滤波(+-)图像的压缩教学内容：图像压缩的基本概念，图像编码的基本理论，无损压缩编码，限失真编码，二值图像编码，小波变换及在图像压缩编码中的应用，图像压缩国际标准简介课程的重点、难点：重点：JPEG压缩算法。

难点：霍夫曼编码。

分章节详细编写本课程的主要教学内容、课程的重点、难点、课程教学要求。

教学要求：1) 了解图像压缩基本原理，着重介绍JPEG压缩算法三、实验教学内容及基本要求本课程实验属专业课实验，通过《数字图像处理》实验,使学生加深对数字图像处理基本理论的理解，并在数字图像处理的基本知识、基本方法和基本技能方面受到较系统的训练,为数字图像处理的应用打下坚实的基础，共分为四个实验，共8个学时。

实验一1 .实验名称：MAT1AB数字图像处理初步2 .实验要求：熟悉及掌握在MAT1AB中能够处理哪些格式图像：熟练掌握在MAT1AB中如何读取图像；掌握如何利用MAT1AB来获取图像的大小、颜色、高度、宽度等等相关信息；掌握如何在MAT1AB中按照指定要求存储•幅图像的方法；图像间如何转化。

3 .实验仪器：高性能学生计算机，MAT1AB7.0软件一套4 .实验内容：(1)利用imread()函数读取一幅图像，存入一个数组中：(2)利用WhOS命令提取该读入图像f1ower.tif的基本信息：(3)利用imshow()函数来显示这幅图像；(4)利用imfinfo函数来获取图像文件的压缩，颜色等等其他的详细信息；(5)利用imwrite()函数来压缩这幅图象，将其保存为一幅压缩了像素的jpg文件,设为f1ower.jpg；(6)同样利用imwrite()函数将最初读入的tif图象另存为一幅bmp图像，设为f1ower.bmpO(7)用imread()读入图像：1ennajpg和Camera.jpg；(8)用imfinfo()获取图像1ermaJpg和Camema.jpg的大小；(9)用figure,imshow()分别将1ennajpg和camema.jpg显示出来，观察两幅图像的质量；(10)用im2bw将一幅灰度图像转化为二值图像，并且用imshow显示出来观察图像的特征。

5 .实验重点：MAT1AB函数实现基本的图像处理操作6 .实验学时：2学时7 .应达到的要求：学会基本的图像处理的MAT1AB函数语句实验二1 .实验名称：图像基本运算2 .实验要求：了解图像的算术运算在数字图像处理中的初步应用；体会图像算术运算处理的过程和处理前后图像的变化。

3 .实验仪器：高性能学生计算机，MAT1AB7.0软件一套4 .实验内容(1)图像的加法运算在MAT1AB中，如果要进行两幅图像的加法，或者给一幅图像加上一个常数，可以调用imadd函数来实现。

(2)图像的减法运算在MAT1AB中，使用imsubtract函数可以将一幅图像从另一幅图像中减去，或者从一幅图像中减去一个常数。

imsubtract函数将一幅输入图像的像素值从另一幅输入图像相应的像素值中减去，再将这个结果作为输出图像相应的像素值。

(3)图像的乘法运算在MAT1AB中，使用immu1tip1y函数实现两幅图像的乘法。

immu1tip1y函数将两幅图像相应的像素值进行元素对元素的乘法操作(MAT1AB点乘)，并将乘法的运算结果作为输出图形相应的像素值。

(4)图像的除法运算在MAT1AB中使用imdivide函数进行两幅图像的除法。

imdivide函数对两幅输入图像的所有相应像素执行元素对元素的除法操作(点除)，并将得到的结果作为输出图像的相应像素值。

5 .实验重点：MAT1AB函数实现图像基本的运算6 .实验学时：2学时7 .应达到的要求：学会图像处理基本运算的MAT1AB语句实验三1 .实验名称：图像增强一空域滤波2 .实验要求：进一步了解Mat1ab软件/语言，学会使用Mat1ab对图像作滤波处理，使学生有机会掌握滤波算法，体会滤波效果；了解几种不同滤波方式的使用和使用的场合，培养处理实际图像的能力，并为课堂教学提供配套的实践机会。

3 .实验仪器：高性能学生计算机，MAT1AB7.0软件一套4 .实验内容(1)完成对于给定图像+噪声，使用平均滤波器、中值滤波器对不同强度的高斯噪声和椒盐噪声，进行滤波处理；能够正确地评价处理的结果；能够从理论上作出合理的解释。

(2)利用MAT1AB软件实现空域滤波的程序5 .实验重点：MAT1AB函数实现图像基本的运算6 .实验学时：2学时7 .应达到的要求：学会图像处理基本运算的MAT1AB语句实验四1 .实验名称：图像分割2 .实验要求：使用Mat1ab软件进行图像的分割。

使学生通过实验体会一些主要的分割算子对图像处理的效果，以及各种因素对分割效果的影响。

3 .实验仪器：高性能学生计算机，MAT1AB7.0软件一套4 .实验内容(1)使用Roberts算子的图像分割实验调入并显示图像Cameraman.tif中图像；使用RobertS算子对图像进行边缘检测处理；(2)使用Prewitt算子的图像分割实验使用Prewitt算子进行内容(1)中的全部步骤。

(3)使用Sobe1算子的图像分割实验使用SObeI算子进行内容(1)中的全部步骤。

(4)使用1oG(拉普拉斯・高斯)算子的图像分割实验使用1oG(拉普拉斯•高斯)算子进行内容(1)中的全部步骤5 .实验重点：MAT1AB函数实现图像基本的运算6 .实验学时：2学时7 .应达到的要求：学会图像处理基本运算的MAT1AB语句四、教学方法与手段板书+ppt+上机实践五、教学学时分配六、考核方式与成绩评定标准1、考试课程：平时成绩占20%,其中成绩报告：30%,期末考试成绩占50%02、考查课程：平时成绩占20%,期中成绩报告：40%,测试成绩占40%O（参照执行）七、教学参考资源1、参考书目：[1]主编:Rafae1C.Gonza1ez,RichardE.Woods,《Digita1ImageProcessing,SecondEdition》,出版社：电子工业出版社,出版或修订时间：2003.3[2]主编：冈萨雷斯，《数字图像处理（第二版）（影印）》等著阮秋琦等译，出版社：电子工业出版社,出版或修订时间：2003.3[3]主编：章毓晋，《图像处理和分析》第二版，出版社：清华大学出版社，出版或修订时间：2002年10月[4]主编：阮秋琦，《数字图像处理学》，出版社：电子工业出版社，出版或修订时间：2001[5]主编：冈萨雷斯，《数字图像处理（MAT1AB版）》，出版社：电子工业出版社，出版或修订时间：20042、与课程相关主要网站无。