数字图像处理及基本知识教学内容
《数字图像处理》教学大纲
《数字图像处理》教学大纲
一、课程简介
数字图像处理是机器视觉、模式识别、医学图像处理等的基础，本课程为工程专业的学生提供数字图像处理的基本知识，是理论性和实践性都很强的综合性课程。
课程内容广泛涵盖了数字图像处理的基本原理，包括图像采样和量化、图像算术运算和逻辑运算、直方图、图像色彩空间、图像分割、图像形态学、图像频域处理、图像分割、图像降噪与图像复原、特征提取与识别等。
二、课程目标
通过本课程学习，学生可以掌握数字图像处理的基本方法，具备一定的解决图像处理应用问题的能力，培养解决复杂工程问题的能力。
具体目标如下：
1.掌握数字图像处理的基本原理、计算方法，能够利用专业知识并通过查阅资
料掌握理解相关新技术，对检测系统及处理流程进行创新性设计；
2.能够知晓工程领域中涉及到的数字图像处理技术，理解其适用场合、检测对
象及条件的限制，能根据给定的目标要求，针对工业检测中的工程问题选择和使用合适的技术和编程，进行仿真和分析；
3.能够知晓工程领域中所涉及的现代工具适用原理及方法，根据原理分析和仿
真结果，进行方案比选，确定设计方案，具有检测算法的设计能力；
4.通过校内外资源和现代信息技术，了解数字图像处理发展趋势，提高解决复
杂工程问题的能力。
三、课程目标对毕业要求的支撑关系
四、理论教学内容及要求
四、实验教学内容及要求
五、课程考核与成绩评定
六、教材及参考书。
《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简介数字图像处理是计算机科学与技术领域的一门重要课程，它研究如何使用计算机和算法来处理和分析数字图像。
本课程旨在介绍数字图像处理的基本原理、方法和应用，并培养学生的图像处理能力和技巧。
课程目标本课程的主要目标是让学生掌握数字图像处理的基本理论和方法，具备图像处理算法设计、图像增强、图像分割、图像压缩等技术的基本能力。
同时，通过实践项目的实施，培养学生的问题解决能力和团队合作能力。
课程安排第一周：课程介绍与基本概念•课程介绍•数字图像的基本概念与特点•数字图像处理的基本步骤第二周：图像预处理•图像采集与获取•图像灰度变换•图像噪声模型与去噪方法第三周：图像增强•直方图均衡化•空域滤波与频域滤波•边缘增强与锐化第四周：图像压缩•图像压缩的基本概念与方法•离散余弦变换（DCT）与JPEG压缩算法•小波变换与JPEG2000压缩算法第五周：图像分割与边缘检测•阈值分割•基于边缘的图像分割•基于区域的图像分割第六周：实践项目1 - 图像识别•项目需求分析与设计•图像特征提取与选择•分类器的训练与测试第七周：实践项目2 - 图像恢复•项目需求分析与设计•图像模型与图像去模糊•图像去噪与图像修复第八周：实践项目3 - 图像处理工具开发•项目需求分析与设计•图像处理算法的实现•图形界面设计与用户交互评估方式•平时成绩：30%•作业与实验报告：30%•期末考试：40%参考教材•Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods. 数字图像处理（第三版）. 清华大学出版社，2018.•Richard Szeliski. 计算机视觉：算法与应用. 电子工业出版社，2014.参考资源•MATLAB图像处理工具箱文档•OpenCV计算机视觉库官方文档以上是《数字图像处理》课程的教学大纲，希望通过本门课程的学习，能够让学生对数字图像处理有一个全面的了解，并具备实践应用的能力。
数字图像处理教案
3．图像文件格式及类型（图像文件格式、数字图像类型）
4．图像的视觉原理（视觉模型及特性、色度学基础、图像质量评价）（1学时）
重点、难点及对学生要求（包括掌握、熟悉、了解、自学）
一、重点内容
1.数字图像处理的目的和主要内容
2.图像数字化技术
二、难点内容
1．自适应预测编码
2．JPEG图像压缩标准
备注
思考题：课本习题（1，3，4，6）
授课内容：第六章数学形态学及其应用
授课方式：多媒体+板书
理论授课学时：4学时
教学目的：
1.了解数学形态学概述
2.掌握二值形态学
3.掌握灰度形态学
主要内容及学时分配：
数学形态学概述、二值形态学（2学时）
灰度形态学（2学时）
《数字图像处理》课程教案
河北工业大学信息工程学院
授课内容：第1章图像处理的基础知识
授课方式：多媒体+板书
理论授课学时：2学时
教学目的：
1．了解数字图像处理概述
2．掌握图像数字化技术
3．掌握图像文件格式及类型
4．了解图像的视觉原理
主要内容及学时分配：
1．数字图像处理概述（数字图像处理及特点、数字图像处理的目的和主要内容、数字图像处理的发展与应用）
6.了解图像退化与复原
7.了解图像的几何校正
主要内容及学时分配：
1.图像增强与复原概述、灰度变换、直方图修正（2学时）
2.图像平滑（2学时）
3.图像锐化、伪彩色增强（2学时）
4．图像退化与复原、图像的几何校正（2学时）
重点、难点及对学生要求（包括掌握、熟悉、了解、自学）
《数字图像处理》课程思政教学案例
《数字图像处理》课程思政教学案例一、教学目标1. 知识与技能：学生能够掌握数字图像处理的基本概念、原理和方法，能够运用相关软件进行数字图像处理操作。
2. 过程与方法：通过案例教学和实践操作，培养学生的实践能力和创新意识。
3. 情感态度价值观：通过数字图像处理技术的应用，弘扬社会主义核心价值观，引导学生树立正确的价值观和人生观。
二、教学内容与组织1. 数字图像处理基本概念介绍：教师通过图片展示、视频播放等方式，让学生了解数字图像的基本概念、分类和特点。
2. 数字图像处理原理和方法：教师通过讲解、演示和实践操作，让学生掌握数字图像处理的基本原理和方法，包括图像增强、去噪、压缩、分割等。
3. 实践操作：学生根据教师提供的案例和素材，运用相关软件进行数字图像处理操作，包括图像增强、去噪、压缩、分割等。
教师对学生的实践操作进行指导，帮助学生解决遇到的问题。
4. 课堂讨论与交流：学生分组进行讨论和交流，分享自己在数字图像处理方面的经验和技巧，共同探讨数字图像处理技术的应用和发展趋势。
5. 思政教育渗透：在教学过程中，教师注重思政教育的渗透，引导学生树立正确的价值观和人生观，弘扬社会主义核心价值观，培养学生的爱国情怀和社会责任感。
三、教学案例分析以“人脸识别”技术的应用为例，介绍数字图像处理在实际生活中的应用及其重要性。
通过案例分析，让学生了解数字图像处理技术在安全、医疗、金融等领域的应用和发展趋势，激发学生的创新意识和实践能力。
四、教学评价与反思1. 学生自我评价：学生根据自己在数字图像处理方面的实践操作和讨论交流的表现，进行自我评价，发现自己存在的不足和需要改进的地方。
2. 教师评价：教师根据学生的实践操作、课堂表现和讨论交流情况，给予评价和反馈，帮助学生更好地掌握数字图像处理技术。
同时，教师也要反思自己在教学中存在的问题和不足，不断改进教学方法和手段，提高教学效果。
3. 思政教育效果评价：通过思政教育渗透的效果评价，教师关注学生对社会主义核心价值观的认同度和践行情况，引导学生树立正确的价值观和人生观。
数字图像处理教学：小学信息技术教案四年级第四课
数字图像处理技术在现代社会中广泛应用，为学生提供数字图像处理的基础知识和技能，有利于提高他们的信息技术素养。
此外，对于小学生来说，学习数字图像处理技术也可以培养他们的逻辑思维能力和创造力。
本文将着重介绍小学四年级第四课《数字图像处理教学》的教学内容及教学方法。
一、教学目标1.了解数字图像处理的基本概念和技术，掌握数字图像处理的基本操作方法。
2.学习数字图像处理软件的基本操作技能，能够使用数字图像处理软件对图像进行简单处理。
3.培养学生的观察力、分析力和创造力，提高他们的信息技术素养。
二、课堂教学1.导入教师可以从学生已有的知识出发，比如颜色、形状、位置等，引导学生思考数字图像处理是什么，有什么用处。
可以通过问答的方式，帮助学生理解和掌握数字图像处理的基本概念。
2.学习数字图像处理的基本概念和技术在介绍数字图像处理的基本概念和技术时，教师可以辅以图示和案例，让学生更形象地理解和掌握数字图像处理的基本概念和技术。
具体的教学内容包括：（1）数字图像的基本概念数字图像是以数字形式表示的图像。
图像是由像素组成的，每个像素有其特定的颜色、亮度和位置等属性。
（2）数字图像处理的基本技术数字图像处理的基本技术包括图像增强、图像恢复、图像分割和图像识别等。
在教学中，可以重点讲解图像增强、图像分割和图像识别这几个方面的内容，并通过具体的案例让学生理解和掌握这些内容。
3.学习数字图像处理软件的基本操作技能为了让学生能够更好地理解数字图像处理技术，教师可以引导学生使用数字图像处理软件，例如Photoshop等，对数字图像进行简单处理。
具体的教学内容包括：（1）数字图像处理软件的基本操作教师要引导学生学习数字图像处理软件的基本操作技能，例如打开图像、保存图像、图像旋转、色彩调整等。
（2）数字图像的简单处理教师可以根据学生的实际情况和教学进度，为学生讲解数字图像的简单处理方法，例如调整色彩、亮度和对比度等。
4.培养学生的观察力、分析力和创造力数字图像处理技术需要学生具备一定的观察力、分析力和创造力。
《数字图像处理》-教学大纲
《数字图像处理》课程教学大纲Digital image processing一、教学目标及教学要求数字图像处理课程是智能科学与技术、数字媒体技术等专业的专业必修课。
主要目标及要求是通过该课程的学习，使学生初步掌握数字图像处理的基本概念、基本原理、基本技术和基本处理方法，了解数字图像的获取、存储、传输、显示等方面的方法、技术及应用，为学习相关的数字媒体、视频媒体和机器视觉等课程，以及今后从事数字媒体、视频媒体、图像处理和计算机视觉等领域的技术研究与系统开发打下坚实的理论与技术基础。
二、本课程的重点和难点（一）课程教学重点教学重点内容包括：图像的表示，空间分辨率和灰度级分辨率，图像直方图和直方图均衡，基于空间平滑滤波的图像增强方法，基于空间锐化滤波的图像增强方法，图像的傅里叶频谱及其特性分析，图像编码模型、霍夫曼编码和变换编码，图像的边缘特征及其检测方法，彩色模型，二值形态学中的有腐蚀运算和膨胀运算。
（二）课程教学难点教学难点包括：直方图均衡，二维离散傅里叶变换的若干重要性质、图像的傅里叶频谱及其特性分析，变换编码，小波变换的概念、嵌入式零树小波编码，图像的纹理特征及其描述和提取方法，Matlab图像处理算法编程。
三、主要实践性教学环节及要求本课程的实验及实践性环节要求使用Matlab软件平台，编写程序实现相关的数字图像处理算法及功能，并进行实验验证。
课程实验与实践共10学时，分别为：实验一：图像基本运算实验（2学时）。
实验二：图像平滑滤波去噪实验（2学时）。
实验三：图像中值滤波去噪实验（2学时）。
实验四：图像边缘检测实验（2学时）。
相关图像处理算法的课堂演示验证（2学时）。
要求每个学生在总结实验准备、实验过程和收获体会的基础上，写出实验报告。
四、采用的教学手段和方法利用多媒体课件梳理课程内容和讲授思路，合理运用启发式教学方式激发学生的思考力，采用讨论式教学方式增强教学过程的互动效果，理论教授与应用实例编程实践相结合，提高学生的分析和解决问题的能力。
中南大学数字图像处理教案
课时：2课时教学目标：1. 理解数字图像处理的基本概念和基本原理；2. 掌握数字图像处理的基本方法，包括图像增强、图像恢复、图像分割等；3. 能够运用数字图像处理技术解决实际问题。
教学重点：1. 数字图像处理的基本概念和基本原理；2. 数字图像处理的基本方法。
教学难点：1. 数字图像处理算法的原理和实现；2. 如何运用数字图像处理技术解决实际问题。
教学准备：1. 多媒体课件；2. 教材；3. 相关实验软件。
教学过程：第一课时一、导入1. 引入数字图像处理的概念，解释其重要性；2. 提出本节课的学习目标。
二、数字图像处理的基本概念和基本原理1. 介绍数字图像处理的基本概念，如像素、分辨率、灰度级等；2. 解释数字图像处理的基本原理，如采样、量化、图像变换等；3. 通过实例说明数字图像处理的基本过程。
三、数字图像处理的基本方法1. 图像增强：介绍对比度增强、亮度增强、锐化等增强方法；2. 图像恢复：介绍滤波、去噪等恢复方法；3. 图像分割：介绍阈值分割、边缘检测等分割方法。
四、实验演示1. 展示数字图像处理软件的操作界面；2. 通过实际操作，演示图像增强、图像恢复、图像分割等方法的实现过程。
五、课堂小结1. 回顾本节课的学习内容，强调数字图像处理的基本概念、基本原理和基本方法；2. 鼓励学生在课后进行实验练习，巩固所学知识。
第二课时一、复习上节课的内容1. 回顾数字图像处理的基本概念、基本原理和基本方法；2. 针对上节课的实验演示，进行提问和解答。
二、数字图像处理的应用1. 介绍数字图像处理在各个领域的应用，如医学、遥感、计算机视觉等；2. 通过实例，说明数字图像处理技术在解决实际问题中的作用。
三、课后作业1. 完成教材中相关实验；2. 撰写一篇关于数字图像处理应用的论文。
四、课堂小结1. 总结本节课的学习内容，强调数字图像处理的应用；2. 鼓励学生在课后继续深入学习，拓展知识面。
教学评价：1. 课堂表现：观察学生的参与程度、提问和回答问题的情况；2. 实验报告：评估学生的实验操作能力和对实验原理的理解；3. 课后作业：检查学生对数字图像处理应用知识的掌握程度。
数字图像处理教学大纲
数字图像处理教学大纲一、课程基本信息课程名称：数字图像处理课程类别：专业必修课学分：X总学时：X授课对象：具体专业二、课程教学目标通过本课程的学习，使学生掌握数字图像处理的基本概念、原理和方法，具备运用相关知识和技术解决实际问题的能力。
具体包括：1、理解数字图像的获取、表示和存储方式。
2、掌握数字图像增强、复原、压缩、分割等基本处理技术。
3、能够运用编程工具实现简单的数字图像处理算法。
4、培养学生的创新思维和实践能力，为进一步学习和从事相关领域的工作打下坚实的基础。
三、课程教学内容（一）数字图像基础1、图像的感知和获取视觉系统的特性图像的形成与数字化图像的采样和量化2、数字图像的表示灰度图像彩色图像图像的矩阵表示3、数字图像的存储图像文件格式图像数据库（二）图像增强1、空域增强灰度变换直方图均衡化空域滤波2、频域增强傅里叶变换频域滤波（三）图像复原1、图像退化模型常见的退化原因退化函数的建立2、逆滤波原理与实现局限性3、维纳滤波基本原理算法实现（四）图像压缩1、图像压缩的基本原理信息论基础冗余度2、无损压缩霍夫曼编码算术编码3、有损压缩预测编码变换编码（五）图像分割1、阈值分割全局阈值局部阈值2、边缘检测梯度算子拉普拉斯算子Canny 算子3、区域分割区域生长区域分裂与合并（六）图像特征提取与描述1、颜色特征颜色直方图颜色矩2、纹理特征统计方法结构方法3、形状特征边界描述区域描述（七）图像识别1、模式识别基础分类器设计特征选择与提取2、图像分类与识别应用人脸识别车牌识别四、课程教学方法1、课堂讲授通过讲解理论知识，使学生掌握数字图像处理的基本概念、原理和方法。
2、实验教学安排一定数量的实验课程，让学生通过实践加深对理论知识的理解，提高编程和解决实际问题的能力。
3、案例分析结合实际应用案例，引导学生分析问题、解决问题，培养学生的创新思维和实践能力。
4、小组讨论组织学生进行小组讨论，促进学生之间的交流与合作，激发学生的学习兴趣和主动性。
《数字图像处理》教学大纲
《数字图像处理》教学大纲电子信息工程专业（本科）课程编号：（）课程名称：数字图像处理参考学时：42 其中实验或上机学时：10说明部分1．课程的地位、性质和任务数字图像处理是一门迅速发展的新兴学科，发展的历史并不长。
由于图像是视觉的基础，而视觉又是人类重要的感知手段，故数字图像成为心理学、生理学、计算机科学等诸多方面学者研究视觉感知的有效工具。
随着计算机的发展，以及应用领域的不断加深和扩展，数字图像处理技术已取得长足的进展，出现了许多有关的新理论、新方法、新算法、新手段和新设备，并在军事公安、航空、航天、遥感、医学、通信、自控、天气预报以及教育、娱乐、管理等方面得到广泛的应用。
所以，数字图像处理是一门实用的学科，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。
2．课程教学的目的及意义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，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，并对图像分析的基本理论和实际应用进行系统介绍。
目的是使学生系统掌握数字图像处理的基本概念、基本原理和实现方法和实用技术，了解数字图像处理基本应用和当前国内外的发展方向。
要求学生通过该课程学习，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理论基础。
3．教学内容及教学要求教学内容：数字图像处理是计算机和电子学科的重要组成部分，是模式识别和人工智能理论的的中心研究内容。
主要教学内容包括：（1）数字图像处理的基本概念，包括数字图像格式，数字图像显示，灰度直方图，点运算，代数运算和几何运算等概念。
（2）介绍二维富氏变换离散余弦变换，离散图像变换和小波变换的基本原理与方法。
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注：在今后讲课中所提到的一些图像只是极少数的有代表性而又实用的图像。这些图像经过研究大部分可以找到较为近 似的模型和规律，这对方便处理和深入研究来讲无疑都是十分有利的。
2.3 图像的获取及图像函数 (1) 图像获取
图像是由照射源和形成图像的场景元素 对光能的反射或吸收相结合而产生的。
数字图像处理
相关基本知识 主讲：吴发根
图像处理的内容相当丰富，涉及的相关知识和 领域也非常宽广。本章从应用的角度介绍一些与图 像和数字处理密切相关的图像的基本知识，为后续 各章内容的学习做准备。
第二章 图像的基本知识
2.1 图像的概念 2.2 图像信息的分类 2.3 图像的获取及图像函数 2.4 图像的数字化和图像描述 2.5 图像的统计特性 2.6 常用的图像文件格式 2.7 计算机图像数据处理 2.8 图像质量评价 2.9 彩色图像简介
能量
滤光器
电源输入
外壳
敏感材料
输出电压波形
2-1(a) 单个成像传感器
2-1(c)传感器阵列
b)
2-1(b)带状传感器
a.用单个传感器获取图像
为用单个传感器获取二维图像，传感器和 场景对象之间必须在x和y方向有相对位移。
下图显示了一个高精度扫描装置（鼓形扫 描或光电滚筒扫描器）。
工作原理为:
把一张图片装在一个 滚筒上，滚筒由相应 的装置驱动其转动， 使传感器相对于图像 做垂直方向运动。传 感器安装在引导螺杆 上，它可以在水平方 向上移动。
于传感器带垂直方向的运动在另一方向上成像, 如下图所示:
线性移动
这是大多数平板扫 描仪所用的装置。 成像传感器带一次 输出一幅图像的一 行，随着传感器带 的运动完成二维图 像的获取。
传感器带也可以安 装成圆环形状，称为传 感器环或环形传感器带 它主要用于医学和工业 成像，以得到三维物体 的横断截面（切片）图 像，一如个右旋图转所的示X:射线源提供照射，而相对于射 线源的传感器部分接受通过物体的X射线能量。
其工作过程为:
光源 图像
传感器 与光强成正比
电压信号
随光照到不同的灰度位置而变化
数字图像 数字化
优点:
缺点:
是得到高分辨率图像的 廉价方法
速度太慢
b.用带状传感器获取图像
在获取数字图像中更常用的是由单个传感器按线状排列 而形成的带状传感器或传感器带 ,如下图
b)
传感器带在一个方向上提供成像单元。相对
以上是从图像所携带的信息的种类出发进行简单 分类的。当然还可以从其他角度出发进行分类。如 把图像分成静止图像和活动图像、单色图像和彩色 图像等。
在我们数字图像处理中所涉及到的是一些最普通 类型的图像，它们的突出特点是都具有特殊的统计 特性，并且有专门的应用。它包括：
①TV型的自然风景：常见有的图片，如肖象、风景画、建筑物照片等。 ②空间摄影照片和地球资源探测图片：这类图片的特点是往往没有
（3）、情绪图像信息 这是一类依赖于受信者的图像信息，它不仅能
给人以直观感觉，而能以其特殊的艺术内容刺激人 的感官，使受信者“触景生情”引起感情上的波动 和情绪上的共鸣。因此，它包含有更多的信息。这 类图像信息不仅取决于图像本身的内容而且还与受 信者的经历、文化修养、年龄、嗜好以及此时此刻 的心境情绪有密切关系。因此，这类图像不仅无法 考虑其概率模型，而且明确其信息量也是极其困难 的。
适宜的方向，构图不十分明显，除了海岸线外，没有可区别的形状。
③电子显微镜照片和标准的显微镜照片：这是一类在冶金学、生物
学、医学以及石油探测等都很感兴趣的一类照片。
④文本：这是指一类打印或手写的记号图像。 ⑤图样：它们通常就是简单地由线段和图形构成的单色二值图像。 ⑥专用图像：如：X射线照片、微波照片、红外热象或超声波图像等。这些
2.1 图像的概念
“图像”一词在汉语中很难给出一个明确的定义。 三个与图像有关的英语词：
“Picture”、“image”和“Pattern”。 “Picture” 画、图画、图像、图片、电影等等； “image” 像、图像、景像、映像、影像、映射等； “Pattern” 模型、式样、样本、图案、图、图形等。
（1）符号图像信息 一般是用文字、符号、图形等表示的具体的或抽
象的事物。例如文字，利用文字可组成文章，可以 看成是用二值图像的形式携带这篇文章的寓意。最 有代表意义的符号图像信息是电路图、机械图、建 筑图等，它们都是用二值图像的形式向人们提供信 息的。符号信息是以某一规则排列的记号，因此， 在传送及处理中只要能表达清楚就可以了，它允许 有较大的压缩。
（2）景物图像信息 这是一种能给人以主观感觉但并不取决于人本身的
客观场景信息。一般来讲它包含有丰富的内容，所含 的信息量也较多。其特点是景物画面的内容比较复杂， 在传输和处理中做到较大的压缩比较困难，在人机识 别中需要较大的信息量。但在事先设定某种条件的情 况下，是有可能在任何情况下保证正确判断的。
“Pattern”指的是图形，在拉丁语中指裁衣服 的纸样。因此，它主要是指图案、曲线、图形 。综上所述我们所说的图像处理应是“Image Processing”。这里要处理的主要是属于照片 、复印图、电视、传真、计算机显示的一类图 像。
2.2 图像信息的分类：
图像信息的种类是多种多样的，这里就常见的图 像信息进行简单的分类。概括绪信息。
获取图像的要素:
照射源:可由传统光源引起如可见光等,也可 由非传统光源引起如超声波等;
场景:可以是人们日常可见的物体，也可以 是分子等。
图2-1显示了用来把照射能量变为数字图 像的三种主要传感器装置。
其原理是：利用对特殊类型能源敏感的传 感器材料，把输入能源转换变为输出电压波形 ，然后将其数字化，从而得到数字图像信息。
三个词大致可做如下区分： “Picture”是指与照片等相似的用手工描绘的人 物或景物，其中侧重于手工描绘的一类“画”。
“image”是指用镜头等科技手段得到的视觉形象 。一般来讲可定义为“以某一技术手段被再现于二 维画面上的视觉信息”。通俗的说就是指那些用技 术手段把目标（Object）原封不动的一模一样的 再现的景物。它包含用计算机等机器产生的景物 。