《遙感數(shù)字圖像處理》教學(xué)大綱

1、遙感數(shù)字圖像處理教學(xué)大綱課程名稱：遙感數(shù)字圖像處理課程英文名稱：Digital Image Processing in Remote Sensing課程編碼：課程類別/性質(zhì)：專業(yè)/選修學(xué)分：3.0 總學(xué)時/理論/實驗（上機）：48/32/16開課單位：地球科學(xué)學(xué)院適用專業(yè)：地理信息科學(xué)先修課程：自然地理學(xué)、C語言程序設(shè)計、遙感原理及應(yīng)用一、課程簡介遙感數(shù)字圖像處理是地理信息科學(xué)專業(yè)本科生的專業(yè)選修課程。課程強調(diào)遙感數(shù)字圖像處理的基本技術(shù)和算法，重點是光學(xué)遙感數(shù)字圖像的處理。要求學(xué)生學(xué)習(xí)該課程后，掌握遙感數(shù)字圖像處理的系統(tǒng)性知識架構(gòu)及經(jīng)典算法原理，理解常用遙感數(shù)字圖像處理算法的優(yōu)缺點，了解遙感數(shù)

2、字圖像處理在資源、環(huán)境、生態(tài)、地理、空間信息等領(lǐng)域的應(yīng)用，具備借助常用軟件（如ENVI/IDL）實現(xiàn)遙感數(shù)字圖像的一些常規(guī)處理的能力，為利用遙感數(shù)據(jù)解決科學(xué)研究與業(yè)務(wù)應(yīng)用問題奠定技術(shù)方法基礎(chǔ)。通過對各類遙感數(shù)字圖像處理算法不斷改進的介紹，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索及精益求精的鉆研精神；通過對遙感應(yīng)用于行業(yè)案例的介紹，使學(xué)生關(guān)心專業(yè)發(fā)展，學(xué)會思考運用所學(xué)知識解決國計民生問題，樹立應(yīng)用專業(yè)知識服務(wù)于國家發(fā)展的意識。保證學(xué)生達成專業(yè)的相應(yīng)畢業(yè)要求。二、課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握基本的數(shù)字圖像處理的系統(tǒng)性知識架構(gòu)及經(jīng)典算法原理，培養(yǎng)學(xué)生使用軟件進行圖像處理的技能，培養(yǎng)學(xué)生良好的計算機實踐習(xí)慣，樹立應(yīng)

3、用專業(yè)知識服務(wù)于國家發(fā)展的意識。為學(xué)生將來從事遙感在資源、環(huán)境、生態(tài)、地理、空間信息等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。1價值目標(biāo)（或稱育人目標(biāo)）：引導(dǎo)學(xué)生樹立腳踏實地、精益求精的精神，樹立應(yīng)用專業(yè)知識服務(wù)國家發(fā)展的意識，培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)合格人才。2知識和能力目標(biāo)：（1）掌握遙感圖像處理的基本概念、基本理論和基本方法（畢業(yè)要求2.4）；（2）掌握遙感圖像處理經(jīng)典算法原理，理解常用遙感數(shù)字圖像處理算法的優(yōu)缺點（畢業(yè)要求3.2）；（3）掌握利用遙感圖像處理軟件進行圖像處理的基本操作過程并獲得處理結(jié)果（畢業(yè)要求6.1）；（4）要求學(xué)生能掌握利用遙感數(shù)據(jù)解決科學(xué)研究與業(yè)務(wù)應(yīng)用問題的

4、技術(shù)方法基礎(chǔ)，具有從事遙感在資源、環(huán)境、生態(tài)、地理、空間信息等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用的基本能力（畢業(yè)要求6.1）。三、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配課程教學(xué)包括課堂教學(xué)、課堂研討、課堂及課后習(xí)題三部分，包括10章的理論教學(xué)內(nèi)容和8項技能訓(xùn)練。課內(nèi)理論教學(xué)32學(xué)時、上機16學(xué)時（詳見本大綱第四部分）。課堂理論教學(xué)內(nèi)容、要求及學(xué)時分配如下：課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求章節(jié)內(nèi)容思政融入點要求學(xué)時支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點理解掌握分析與應(yīng)用第一章：概論第一節(jié)圖像和遙感數(shù)字圖像通過對我國遙感事業(yè)發(fā)展的介紹，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)認同感，對國家發(fā)展的認同感中高低22.4遙感數(shù)字圖像處理中高低數(shù)字圖像處理的發(fā)展中高低基礎(chǔ)理論和章節(jié)要求高中低第二

5、章：數(shù)字圖像的獲取和存儲第一節(jié)遙感圖像的獲取通過對遙感數(shù)據(jù)獲取和存儲知識的講解，使學(xué)生理解遙感技術(shù)的系統(tǒng)性，基礎(chǔ)科學(xué)的重要性，培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀中低低26.1第二節(jié)遙感圖像的類型中高高第三節(jié)遙感數(shù)據(jù)的級別和數(shù)據(jù)格式高高高第四節(jié)遙感數(shù)據(jù)的查詢和檢索低低低第五節(jié)圖像的基本參數(shù)高中中第三章：遙感數(shù)字圖像的表示和度量第一節(jié)遙感圖像模型通過理論介紹和程序設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生細致嚴謹?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度高中低22.4第二節(jié)遙感圖像的數(shù)字表示高高低第三節(jié)單波段圖像的統(tǒng)計中中中第四節(jié)多波段圖像的統(tǒng)計中中中像素的空間關(guān)系和計算高中中紋理高中中圖像特征高高高第四章：圖像的顯示和拉伸第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示通過實踐，培養(yǎng)腳踏實地的作

6、風(fēng)中高中22.4第二節(jié)圖像的彩色合成高高高第三節(jié)圖像拉伸高中高第五章：圖像校正第一節(jié)圖像的輻射誤差通過誤差的校正，培養(yǎng)科學(xué)精神，嚴謹作風(fēng)高中中42.4、3.2、6.1第二節(jié)傳感器端輻射校正高中高第三節(jié)大氣校正高中高第四節(jié)地面輻射校正中中中第五節(jié)圖像的幾何誤差高中高第六節(jié)幾何糾正中高高第七節(jié)圖像配準中高高第六章：圖像變換第一節(jié)傅里葉變換通過對圖像變化技術(shù)的發(fā)展介紹，培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研，精益求精的精神中中中42.4、6.1第二節(jié)波段運算高高高第三節(jié) K-L變換中中低第四節(jié)纓帽變換中中中第五節(jié)彩色變換高高高第六節(jié)數(shù)字圖像融合高高高第七章：圖像濾波第一節(jié)濾波和卷積通過各類算法發(fā)展歷程的介紹，培養(yǎng)學(xué)生刻苦

7、鉆研，精益求精的精神高高高42.4第二節(jié)圖像噪聲高中低第三節(jié)空間域圖像平滑高高高第四節(jié)空間域圖像銳化高高高第五節(jié)頻率域濾波高中中第六節(jié)空間域濾波與頻率域濾波的對比高中低第八章：圖像分割第一節(jié)圖像分割方法和流程通過各類算法發(fā)展歷程的介紹，培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研，精益求精的精神高中低42.4、3.2第二節(jié)灰度閾值法高高高第三節(jié)梯度方法高高高第四節(jié)區(qū)域方法高中低第五節(jié)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法高高中第六節(jié)區(qū)域標(biāo)識中中中第九章：遙感圖像分類第一節(jié)基本原理與流程通過各類算法發(fā)展歷程的介紹，樹立刻苦鉆研，精益求精的精神高中低42.4、3.2第二節(jié)非監(jiān)督分類高高中第三節(jié)監(jiān)督分類高高高第四節(jié)其他分類中中低第十章：遙感信息提取第

8、一節(jié)概述通過實踐，了解遙感應(yīng)用，學(xué)習(xí)用專業(yè)知識解決實際問題，樹立應(yīng)用專業(yè)知識服務(wù)于國家發(fā)展的意識高中低42.4、3.2第二節(jié)單一目標(biāo)物的信息提取高高高第三節(jié)高光譜圖像處理中中中第四節(jié)高空間分辨率圖像處理高高高第五節(jié)遙感變化檢測高高高注：在“要求”欄內(nèi)以高、中、低來表示對學(xué)生學(xué)習(xí)程度的要求，高為最高要求。理解指能對所學(xué)的內(nèi)容作歸納、分類、解釋、總結(jié)、推斷和一定程度的發(fā)揮。掌握指能理解學(xué)習(xí)材料的內(nèi)涵和意義，包括具體分類、區(qū)別、流程、誤區(qū)等的認知和學(xué)習(xí)。可以借助三種形式來表明對材料的領(lǐng)會，一是轉(zhuǎn)換，即用自己的話或用與原先表達方式不同的方式表達自己的思想；二是解釋，即對一項信息加以說明或概述；三是推斷

9、，即估計將來的趨勢（預(yù)期的后果）。分析指能將所學(xué)的內(nèi)容分解并找出它們的相互關(guān)系和構(gòu)成，或能計劃、創(chuàng)造、建造或有改變的重構(gòu)。應(yīng)用指能將學(xué)習(xí)材料用于新的具體情境，包括原則、方法、技巧、規(guī)律的拓展， HYPERLINK /doc/6670661-6884501.html t _blank 代表較高水平的學(xué)習(xí)成果。應(yīng)用需要建立對知識點掌握的基礎(chǔ)上。四、上機內(nèi)容與學(xué)時分配上機內(nèi)容為課內(nèi)設(shè)置的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，由8個技能訓(xùn)練組成。實驗項目與類型序號實驗項目實驗類型學(xué)時支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點演示驗證綜合設(shè)計1圖像處理的基本操作22.42圖像合成和顯示增強23.23遙感圖像的校正23.24圖像變換26.15圖像濾

10、波22.46圖像分割22.47圖像分類22.48變化檢測23.2上機一圖像處理的基本操作2學(xué)時（1）目的要求掌握利用ENVI/IDL進行遙感圖像處理的基本操作。掌握ENVI的基本使用方法。（2）主要上機軟硬件環(huán)境 ENVI5.1版本以上。（3）上機內(nèi)容遙感影像的打開、顯示等基本操作。上機二圖像合成和顯示增強2學(xué)時（1）目的要求掌握圖像合成的基本原理；掌握圖像顯示增強的基本原理與算法。（2）主要上機軟硬件環(huán)境VS2012及以上版本。（3）上機內(nèi)容編制程序，實現(xiàn)圖像線性拉伸等增強算法。上機三遙感圖像的校正2學(xué)時（1）目的要求掌握遙感影像正射校正的基本原理和校正方法。（2）主要上機軟硬件環(huán)境ENVI

11、5.1及以上版本（3）上機內(nèi)容根據(jù)指定的數(shù)據(jù)，使用ENVI軟件實現(xiàn)影像的正射校正。上機四圖像變換2學(xué)時（1）目的要求掌握圖像變換的基本原理和算法實現(xiàn)。（2）主要上機軟硬件環(huán)境VS2012以上版本。（3）上機內(nèi)容編程實現(xiàn)RGB-HIS，KT變換等遙感影像變換操作。上機五圖像濾波2學(xué)時（1）目的要求掌握圖像濾波的基本原理與算法。（2）主要上機軟硬件環(huán)境VS2012以上版本。（3）上機內(nèi)容編程實現(xiàn)遙感影像平滑、銳化等濾波算法。上機六圖像分割2學(xué)時（1）目的要求掌握圖像分割基本原理與算法。（2）主要上機軟硬件環(huán)境VS2012以上版本。（3）上機內(nèi)容編程實現(xiàn)基于閾值的分割算法、基于區(qū)域的分割算法。上機七

12、圖像分類2學(xué)時（1）目的要求掌握圖像分類基本原理與算法。（2）主要上機軟硬件環(huán)境VS2012以上版本。（3）上機內(nèi)容編程實現(xiàn)K-means等算法。上機八變化檢測2學(xué)時（1）目的要求掌握圖像變化檢測基本原理與實現(xiàn)方法。（2）主要上機軟硬件環(huán)境VS2012以上版本，ENVI5.1以上版本。（3）上機內(nèi)容基于ENVI軟件實現(xiàn)遙感影像的變化檢測。五、教學(xué)方法本課程堅持理論和實踐相結(jié)合的教學(xué)理念，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括課堂教學(xué)、研討、課后作業(yè)、習(xí)題、上機等。課堂教學(xué)主要采用講授為主的教學(xué)方法。課后習(xí)題和自學(xué)：布置適當(dāng)習(xí)題，使學(xué)生進一步鞏固基本概念。3. 實踐教學(xué)采用軟件操作和編程實現(xiàn)兩種模式進行，培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計能力。六、考核及成績評定方式課程考核包括課內(nèi)實訓(xùn)、大型作業(yè)兩個部分。課內(nèi)實訓(xùn)成績：50%，包括專項技能訓(xùn)練8次（畢業(yè)要求2.4、3.2），課堂測試、提問及考勤。課程大作業(yè)成績：50%，內(nèi)容為采用遙感圖像基