《數(shù)字圖像處理》教學(xué)大綱

數(shù)字圖像處理（DigitalImageProcessing）課程代碼：2204011121學(xué)位課程/非學(xué)位課程：非學(xué)位課學(xué)時/學(xué)分：46/3（實驗12學(xué)時）先修課程：計算機基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高級語言程序設(shè)計一、課程在人才培養(yǎng)中的地位和作用《數(shù)字圖像處理》是隨著計算機和信息技術(shù)發(fā)展應(yīng)運而生的一門新興專業(yè)課程，著重從數(shù)字圖像處理的實際應(yīng)用角度出發(fā)，主要講授利用計算機對圖像進行加工分析的方法和原理，本課程的理論性和實踐性都很強，是多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計等許多軟件知識的綜合應(yīng)用。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握圖像處理的原理和算法，培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計能力。因此，數(shù)字圖像處理是計算機科學(xué)技術(shù)及相關(guān)信息類專業(yè)中一門培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力和動手能力的課程。二、課程教學(xué)目標通過數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)，使學(xué)生系統(tǒng)掌握數(shù)字圖像處理的基本原理，著重掌握數(shù)字圖像處理的算法，明確學(xué)習(xí)數(shù)字圖像處理課程的目的是為將來實際從事圖像處理算法的編程和進一步深入學(xué)習(xí)和研究打下理論基礎(chǔ)。通過計算機數(shù)字圖像處理課程的教學(xué),應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的獲取知識的自學(xué)能力，使學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識，不斷地擴展知識面。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生運用圖像處理的基本理論和算法，通過分析與深刻理解，對圖像處理中的一些算法進行改進，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計能力，運用所學(xué)知識，熟練編寫圖像處理算法的程序的能力，也為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼課程，進一步學(xué)習(xí)新理論、新知識以及新技術(shù)打下扎實的基礎(chǔ)。（一）知識目標通過《數(shù)字圖像處理》課程的教學(xué)，要求學(xué)生了解圖像處理概論、圖像文件格式等基礎(chǔ)知識；理解彩色圖像處理、灰度圖像處理、圖像增強、圖像分割與邊緣檢測、圖像幾何變換、圖像的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理、圖像頻域處理、圖像的編碼、圖像復(fù)原關(guān)系模型及其運算理論；掌握圖像處理方法、處理效果及應(yīng)用領(lǐng)域。教學(xué)內(nèi)容的基本要求分為掌握、理解、了解三級，這三類要求是：（1）掌握：要求學(xué)生對這些內(nèi)容深入領(lǐng)會，并能熟練運用。（2）理解：要求學(xué)生對這些內(nèi)容全面理解，但對一些定理的復(fù)雜推導(dǎo)一般不作要求，只要求會用其進行分析、計算有關(guān)簡單問題。（3）了解：只要求對這些內(nèi)容有所了解，一般不要求應(yīng)用。（二）能力目標通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)獲得如下能力：（1）綜合運用所學(xué)知識和方法進行分析和解決問題的能力；（2）通過分析與深刻理解，能對圖像處理中的一些算法進行改進，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的能力。（3）較強的自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,增強學(xué)習(xí)的信心；（4）主動探索和獨立思考的能力,提高學(xué)生的創(chuàng)新意識。（三）素質(zhì)目標通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生以下素質(zhì)：（1）主動探尋并善于抓住程序設(shè)計問題的背景和本質(zhì)的素養(yǎng)；（2）善于對現(xiàn)實世界中的現(xiàn)象和過程進行合理的抽象化，并進一步使用準確、簡明、規(guī)范的抽象數(shù)據(jù)模型進行描述的素養(yǎng)；（3）深入理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念和基本方法，掌握用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識解決實際問題的方法與手段，對各種問題能以多角度探尋解決問題的途徑的素養(yǎng)；（5）具有良好的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神，合理地提出新思想、新概念、新方法的素養(yǎng)。三、課程教學(xué)內(nèi)容（一）課程的知識體系知識領(lǐng)域1：數(shù)字圖像（DI）知識單元1：圖像文件格式（DI1）

(4學(xué)時)知識領(lǐng)域2：圖像處理（IP）知識單元1：彩色圖像處理（IP1）

(4學(xué)時)知識單元2：灰度圖像處理（IP2）

(8學(xué)時)知識單元3：圖像幾何變換（IP3）

(6學(xué)時)知識單元4：二值圖像處理（IP4）

(6學(xué)時)知識單元5：圖像頻域處理（IP5）

(2

學(xué)時)知識單元6：圖像壓縮編碼（IP6）

(4學(xué)時)（二）課程涵蓋的知識單元序號知識領(lǐng)域核心知識單元（參考學(xué)時）選修知識單元（參考學(xué)時）1數(shù)字圖像DI1(6)2圖像處理IP2(6),

IP3(12),

IP4(8)，IP6(4)（三）知識單元的描述知識單元DI1：數(shù)字圖像參考學(xué)時：4學(xué)時知識點：數(shù)字圖像的概述圖像數(shù)字化技術(shù)數(shù)字圖像類型與文件格式色度學(xué)基礎(chǔ)與顏色模型學(xué)習(xí)目標：

1．了解數(shù)字圖像處理的特點、目的和主要內(nèi)容及數(shù)字圖像處理系統(tǒng)與應(yīng)用

2．理解圖像數(shù)字化技術(shù)、色度學(xué)基礎(chǔ)與顏色模型。

3．掌握數(shù)字圖像類型與文件格式。知識單元IP1：彩色圖像處理參考學(xué)時：4學(xué)時知識點：彩色圖像的特效處理彩色圖像的界面切換技術(shù)彩色圖像的動畫技術(shù)學(xué)習(xí)目標：

1．理解彩色圖像特效處理的一些方法：逆反處理、平滑處理、霓虹處理、邊緣銳化、浮雕處理、鑲嵌處理、曝光處理、擴散處理的算法等。

2．理解彩色圖像的切面切換技術(shù)：圖像從上下對接進入、從中央向四周擴展進入、以漸顯方式進入界面等方法；理解并使用Bitblt函數(shù)實現(xiàn)圖像交叉、四面八方、門簾飛入截面等方法。

3．掌握彩色圖像的動畫技術(shù)：位置、形態(tài)互相變換等方法。知識單元IP2：灰度圖像處理（核心）參考學(xué)時：8學(xué)時知識點：彩色圖像的灰度化直方圖圖像平滑與銳化處理圖像分割與邊緣檢測圖像的匹配學(xué)習(xí)目標：

1．理解彩色圖像轉(zhuǎn)化灰度圖像的方法。

2．掌握直方圖及其均衡處理的原理方法。

3.

掌握灰度圖像的平滑處理與銳化處理等原理方法。

4．理解灰度圖像的分割與邊緣檢測等方法。

5.

了解圖像的匹配方法知識單元IP3：圖像幾何變換（核心）參考學(xué)時：6學(xué)時知識點：圖像的平移圖像的縮放圖像的旋轉(zhuǎn)圖像的鏡像學(xué)習(xí)目標：

1．掌握圖像平移的正、逆變換。

2．掌握圖像縮放的正、逆變換。

3.

掌握圖像旋轉(zhuǎn)的正、逆變換，包括插值方法。

4．掌握圖像的水平和垂直鏡像變換。知識單元IP4：二值圖像處理（核心）參考學(xué)時：6學(xué)時知識點：灰度圖像轉(zhuǎn)二值圖像二值圖像的腐蝕與膨脹處理二值圖像的邊界提取二值圖像的細化學(xué)習(xí)目標：

1．理解灰度圖像轉(zhuǎn)化二值圖像的方法。

2．掌握二值圖像的腐蝕與膨脹處理算法。

3.

掌握二值圖像的邊界提取算法。

4．掌握二值圖像的細化算法。知識單元IP5：圖像頻域處理參考學(xué)時：2學(xué)時知識點：傅立葉變換離散余弦變換小波變換學(xué)習(xí)目標：

1.

了解圖像的傅立葉變換

2.

了解圖像的離散余弦變換

3.

了解圖像的小波變換知識單元IP6：圖像壓縮編碼（核心）參考學(xué)時：4學(xué)時知識點：圖像壓縮概述無損壓縮編碼有損壓縮編碼混合壓縮編碼學(xué)習(xí)目標：

1．掌握無損壓縮編碼：哈夫曼編碼和香農(nóng)-范諾編碼。

2．理解有損壓縮行程壓縮編碼、LZW編碼、算術(shù)編碼。

3.

理解混合壓縮編碼：JPEG編碼。四、教學(xué)方法與手段1．教學(xué)方法與教學(xué)手段教學(xué)方法——由于本課程既有理論性又有較強的實踐性特點，教學(xué)過程中理論學(xué)時部分以課堂講授為主，實驗學(xué)時主要采用上機編寫算法程序的教學(xué)形式。課堂教學(xué)過程中，主要采用啟發(fā)式、適當課堂提問和討論等多種行之有效的教學(xué)方法，做到重點和難點相結(jié)合，加強師生之間的教學(xué)交流，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決計算機實際問題的能力。除正常的課外作業(yè)外，加強經(jīng)典習(xí)題的講解。另外加強實驗環(huán)節(jié)，妥善安排每一個實驗單元，鞏固學(xué)生對理論知識的理解。充分利用學(xué)院開放性實驗室條件，對學(xué)習(xí)興趣和基礎(chǔ)較好的同學(xué)，課外布置一些相關(guān)小算法設(shè)計課題，激發(fā)他們的智力和潛能，使他們的實際動手能力上一臺階。教學(xué)手段——充分發(fā)揮好課堂教學(xué)主渠道的作用，充分利用計算機輔助教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等現(xiàn)代化教育技術(shù)的優(yōu)勢，積極采用和高效率用好多媒體教學(xué)手段,

擴大教學(xué)信息量，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。演示實驗——根據(jù)該課程理論性和實踐性緊密結(jié)合的特性，開發(fā)相配套的多媒體演示軟件，對數(shù)據(jù)類型的主要算法，輔助相應(yīng)的多媒體演示，加強學(xué)生的直觀感受，增加感性知識，提高學(xué)習(xí)興趣。2．課程主要教學(xué)方式的學(xué)時分配學(xué)時講授討論課習(xí)題課實

驗圖像文件格式642彩色圖像處理642灰度圖像處理12714圖像幾何變換862二值圖像處理8512圖像頻域處理22圖像壓縮編碼431合計4632312五、作業(yè)要求1．課外作業(yè)：整個課程布置5次左右作業(yè)，可使用教材上的習(xí)題，也可自行設(shè)計習(xí)題。可以另外布置專題小論文和讀書筆記及課外閱讀等豐富課外作業(yè)內(nèi)容。2.

閱讀與自學(xué)：學(xué)生可以利用圖書館的圖書資料、及院（系）資料室中的專業(yè)書籍進行自學(xué)、復(fù)習(xí)、個性化學(xué)習(xí)。六、教材和主要參考書（一）教材【1】陸玲、李金萍.2014年.數(shù)字圖像處理.中國電力出版社（二）主要參考書【1】劉海波.2010年.VisualC++數(shù)字圖像處理詳解.機械工業(yè)出版社【2】沈晶.2012年.

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