《数字图像处理》教学大纲

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。重点：数字图像处理所涉及的基本概念连续图像到数字图像的转化过程难点：图像数字化、数字图像处理主要研究的内容、系统和应用第二章图像处理中常用的数学变换基本教学内容：1)图像空域变换2)二维离散傅立叶变换,图象的频谱二维离散傅立叶变换的性质3)离散Gabor变换4)小波变换5)K-L变换基本要求：1、掌握图像空域变换2、掌握图像的傅立叶正反变换。3、掌握K－L变换及其在图像处理中的应用。重点：图像的空域变换，傅里叶变换，K－L变换难点：图像频域变换的编程实现第三章图像增强基本教学内容：1)平滑频域滤波器2)锐化频域滤波器3)同态滤波器4)彩色增强：伪彩色增强和假彩色增强基本要求：1、掌握图像的点运算处理（包括灰度拉伸、亮度和对比度增强、直方图均衡和规定）。掌握图像空间域处理（包括空间域的线性、非线性平滑和锐化）。2、掌握图像的频域处理（包括频域低通滤波和高通滤波）。3、掌握图像的伪彩色增强和图像增强在实际中的应用。重点：图像的空域处理，频域处理，点运算难点：图像处理涉及的编程第四章图像复原基本教学内容：1)退化模型2)复原函数的估计3)逆滤波4)维纳滤波5)约束最小平方滤波6)运动模糊与离焦模糊恢复基本要求：1、掌握图像退化模型的建立。2、掌握图像恢复的代数方法（包括无约束和有约束恢复）。3、掌握图像恢复的频域方法（包括逆滤波、Winner滤波、约束最小平方滤波）。重点：建立图像退化模型，图像复原的几种方法难点：图像复原的代数方法第五章图像编码基本教学内容：1）图象压缩的基本概念，数据冗余，压缩比，保真度准则2)Huffman编码，截断Huffman编码，平移Huffman编码3)算术编码4)位平面编码：位平面分解，常数区域编码，行程编码5)预测编码6)变换编码7)图象压缩标准基本要求：1、掌握图像编码的基础理论。2、掌握一些简单的压缩技术。3、掌握预测编码方法（对应空域方法）。4、掌握变换编码方法（对应变换域方法），5、了解国际编码标准。重点：预测编码，变换编码，压缩技术难点：预测编码，变换编码第六章图像分割基本教学内容：1）阈值分割、区域分割2)边缘检测3)直线检测基本要求：1、掌握阈值分割的原理和方法。2、掌握区域分割的两种方法。3、掌握边缘检测法。4、了解直线检测。重点：阈值分割的原理和方法、区域分割的两种方法难点：阈值分割的原理第七章图像描述基本教学内容：1）边缘描述2)区域描述3)形态学描述基本要求：1、掌握边缘描述中曲线拟合、链码描述子。2、掌握区域描述中的中轴变换、矩描述。3、掌握腐蚀、膨胀。重点：曲线拟合、链码描述子、中轴变换、矩描述、腐蚀、膨胀难点：链码描述子、腐蚀膨胀第八章数字图像技术应用举例基本教学内容：1）在线玻璃口缺陷检测系统2)指纹识别系统3)无线视频监控系统基本要求：1、掌握数字图像处理系统的基本组成。2、通过实例掌握基本应用。重点：系统组成难点：系统应用四、实验实验一图像变换1、图像的傅立叶变换。2、K-L变换。内容：用Matlab语言、C语言或C++语言编制图像变换软件，并对某幅图像进行以上变换。要求：完成以上软件编制，写实验报告实验二图像处理1、图像的点运算处理。2、图像空间域处理。3、图像的频域处理内容：用Matlab语言、C语言或C++语言编制图像处理软件，并对某幅图像进行以上处理。要求：完成以上软件编制，写实验报告实验三图像恢复1、了解成像系统的数学描述；2、掌握图像退化模型；3、熟悉图像恢复方法。4、掌握图像逆滤波恢复和维纳滤波恢复的方法5、掌握运动模糊图像复原的原理基本要求要求：记录实验结果，写出实验报告附：章节内容与学时分配表章节内容与学时分配章节名称讲授（学时）实验（学时）小计第一章数字图像处理的基本知识22第二章图像处理中的常用的数学变换6410第三章图像增强448第四章图像复原44第五章图像压缩编码44第六章图像分割44第七章图像描述44第八章数字图像应用举例44合计32840四、本课程考核方式考试命题应该根据本课程大纲内容进行，应从基本概念、基本理论、基本方法和基本技巧等方面考察学生的学习质量，检查学生的基本概念是否清楚、理论依据是否正确，采用的方法是否得当，解题技巧是否熟练等。本课程为考试课程，平时成绩占60%，考试成绩占40%。五、教材及教学参考书教材：曹茂永编著，数字图象处理，北京大学出版社，2007主要参考书：[1]阮秋琦编著，数字图像处理学，北京：电子工业出版社,2001.1[2]夏良正主编，数字图像处理，南京：东南大学出版社，1999.9[3]K.R.Castleman著,朱志刚等译,数字图像处理（新版），北京电子工业出版社，2002.2[4]KennethR.Castleman,DigitalImageProcessing,PrenticeHallInternational,Inc.,清华大学出版社,1997.5[5]RafaelC.Gonzalez,DigitalImageProcessingUsingMatlab.PrenticeHallInternational,Inc.,电子工业出版社,北京,2004六、执行本大纲的说明七、常用专业英语词汇附表（英汉对照）英语汉语英语汉语Digitalimage数字图像Imagerestoration图像重建Edgeoperator边缘算子Imagesegmentation图像分割Enhance增强Losslessimagecompression无失真图像压缩Fouriertransform傅里叶变换Neighborhoodoperation邻域运算Highpassfiltering高通滤波Sharpening锐化Imagecompression图像压缩Thresholding二值化附课程简介《数字图像处理》课程简介课程名称：数字图像处理英文名称：DigitalImageProcessing课程编号：05064308总学分：2.5总学时：40（其中：讲课学时32；实验学时8；上机学时0；）开课单位：吕梁学院物理系教材：曹茂永编著，数字图象处理，北京大学出版社，2007主要参考书：[1]阮秋琦编著，数字图像处理学，北京：电子工业出版社,2001.1[2]夏良正主编，数字图像处理，南京：东南大学出版社，1999.9[3]K.R.Castleman著,朱志刚等译,数字图像处理（新版），北京电子工业出版社，2002.2[4]KennethR.Castleman,DigitalImageProcessing,PrenticeHallInternational,Inc.,清华大学出版社,1997.5[5]RafaelC.Gonzalez,DigitalImageProcessingUsingMatlab.PrenticeHallInternational,Inc.,电子工业出版社,北京,2004课程负责人：庞淑蓉课程说明：数字图象处理技术是信息技术领域的重要分支,它是在信号处理、计算机技术及自动控制技术的基础上发展起来的新兴学科。随着计算机技术的发展,数字图象处理技术的应用日益广泛,并受到人们的重视。本课程是电子信息工程、通信工程等专业教学计划中的一门专业课程，着重讲述图象处理的基本原理和算法设计。本课程是是一门多学科交叉、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。学习本门课程，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，为学生从事图像通信应用系统的研究、设计和维护工作打下基础。课程内容简介：《数字图像处理》主要介绍了图像处理基础、图像变换，图像处理的基本方法和技术，包括图像增强、图像恢复、图像压缩编码，还有数字图像分级的基本原理技术包括图像分割和图像描述等。通过本课程的学习使学生牢固掌握数字图像处理的基本原理和基本分析方法，了解数字图像的获取、显示、存储等基本技术，深刻理解图像变换、压缩编码、增强、复原、分割、描述等基本原理，并能结合MATLAB图像处理工具箱，使用C、VC等语言编程解决实际问题，为学生今后从事数字图像信息处理工作奠定坚实的理论基础。