《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)大綱

數(shù)字圖像處理課程教學(xué)大綱（OPTICALIMAGEPROCESSING）學(xué)時(shí)數(shù)：32其中：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0課外學(xué)時(shí)：0學(xué)分?jǐn)?shù)：2適用專業(yè)：光信息科學(xué)與技術(shù)一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)《數(shù)字圖像處理》為光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生學(xué)科基礎(chǔ)課，是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。本課程使學(xué)生掌握光學(xué)圖像處理的基本概念和相關(guān)的名詞及術(shù)語；了解光學(xué)圖像處理的發(fā)展特點(diǎn)、設(shè)計(jì)技巧和方法。通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得光學(xué)圖像處理方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的基本要求（一）掌握圖像處理的基本術(shù)語。（二）掌握數(shù)字圖像處理器的性能、類型和器件組成。（三）掌握直方圖的用途。（四）掌握點(diǎn)運(yùn)算和直方圖。（五）掌握代數(shù)運(yùn)算的方法。（六）掌握空間變換的方法。（七）掌握卷積的計(jì)算方法。（八）掌握傅里葉變換的性質(zhì)。（九）掌握低通、帶通和帶阻濾波器原理及設(shè)計(jì)方法。（十）掌握線性濾波的數(shù)字實(shí)現(xiàn)。（十一）掌握基于特征向量的變換。（十二）掌握各種濾波器復(fù)原的原理。三、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)第一章圖像及其數(shù)字處理重點(diǎn)：圖像處理的基本概念和方法。難點(diǎn)：圖像處理的基本概念、方法和實(shí)踐。第二章圖像數(shù)字化重點(diǎn)：數(shù)字圖像處理器的性能、類型和器件組成，各種數(shù)字成像設(shè)備和方法。難點(diǎn)：數(shù)字圖像處理器的性能、器件組成，各種數(shù)字成像設(shè)備和方法。第三章灰度直方圖重點(diǎn)：直方圖的用途和圖像的關(guān)系。難點(diǎn)：直方圖的用途和圖像的關(guān)系。第四章點(diǎn)運(yùn)算。重點(diǎn)：點(diǎn)運(yùn)算和直方圖及其應(yīng)用。難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)是點(diǎn)運(yùn)算和直方圖。第五章代數(shù)運(yùn)算重點(diǎn)：代數(shù)運(yùn)算和直方圖及其應(yīng)用。難點(diǎn)：代數(shù)運(yùn)算和直方圖。第六章幾何運(yùn)算重點(diǎn)：灰度級(jí)插值、空間變換和幾何運(yùn)算的應(yīng)用。難點(diǎn)：灰度級(jí)插值、空間變換。第七章線性系統(tǒng)理論重點(diǎn)：線性系統(tǒng)的信號(hào)分析及卷積濾波等的應(yīng)用方法。難點(diǎn)：調(diào)諧信號(hào)與復(fù)信號(hào)分析及卷積濾波。第八章傅里葉變換重點(diǎn)：傅里葉變換及其性質(zhì)，二維傅里葉變換；相關(guān)和能量譜。難點(diǎn)：傅里葉變換及其性質(zhì)。第九章濾波器設(shè)計(jì)主要內(nèi)容:低通濾波器；帶通和帶阻濾波器；高頻增強(qiáng)濾波器；最優(yōu)線性濾波器設(shè)計(jì)；排序統(tǒng)計(jì)濾波器。重點(diǎn)：低通、帶通和帶阻濾波器的原理及最最優(yōu)線性濾波器的設(shè)計(jì)，排序統(tǒng)計(jì)濾波器。難點(diǎn)：低通、帶通和帶阻濾波器的原理及最最優(yōu)線性濾波器的設(shè)計(jì)。第十章采樣數(shù)據(jù)的處理重點(diǎn)：采樣和插值原理，頻譜的計(jì)算，混疊和截取的實(shí)現(xiàn)。難點(diǎn)：線性濾波的數(shù)字實(shí)現(xiàn)。第十一章離散圖像變換重點(diǎn)：基函數(shù)和基圖像，正弦型變換，方波型變換，基于特征向量的變換。難點(diǎn)：變換域?yàn)V波。第十二章小波變換重點(diǎn)：連續(xù)和離散的小波變換和小波級(jí)數(shù)展開的方法。難點(diǎn)：濾波級(jí)數(shù)的展開方法。第十三章光學(xué)和系統(tǒng)分析重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)是光學(xué)成像系統(tǒng)，由衍射效應(yīng)限制的光學(xué)系統(tǒng)，成像系統(tǒng)的像差，成像系統(tǒng)的分辨率。難點(diǎn)：整個(gè)系統(tǒng)的分析。第十四章圖像復(fù)原重點(diǎn)：經(jīng)典復(fù)原濾波器，線性代數(shù)復(fù)原，限制較少的復(fù)原。難點(diǎn)：超分辨率，系統(tǒng)辨識(shí)第十五章圖像壓縮重點(diǎn)：圖像的無損壓縮技術(shù)和圖像有損編碼。圖像的變換編碼，圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。難點(diǎn)：圖像的有損和無損壓縮的編碼方法。四、課程各教學(xué)環(huán)節(jié)要求本課程要利用CAI教室，使用計(jì)算機(jī)投影，邊講授邊操練，展示圖像處理的結(jié)果，加深對所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。五、學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配作業(yè)題量備注章節(jié)主要內(nèi)容講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題課外其它小計(jì)1光學(xué)圖像處理概述及發(fā)展112（1）圖像數(shù)字化的方法，（2）光度學(xué)及色度學(xué)原理。113直方圖在圖像處理中的作用114點(diǎn)運(yùn)算的方法115代數(shù)運(yùn)算的方法和應(yīng)用116幾何運(yùn)算的方法和應(yīng)用117（1）線性系統(tǒng)的信號(hào)分析方法，（2）卷積。118（1）傅里葉變換的性質(zhì)，（2）相關(guān)和能量譜，（2）二維傅里葉變換。229濾波器的設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)4410采樣數(shù)據(jù)的處理方法：離散和量化1111離散圖像變換2212小波變換6613（1）光學(xué)成像系統(tǒng)，（2）成像系統(tǒng)的像差，（3）衍射對成像質(zhì)量的限制，（3）光學(xué)傳遞函數(shù)3314圖像復(fù)原的方法和實(shí)現(xiàn)3315圖像壓縮的方法和實(shí)現(xiàn)44合計(jì)3232六、課程與其它課程的聯(lián)系本課程的作業(yè)大部分要通過計(jì)算機(jī)完成，所以本課程應(yīng)在學(xué)生學(xué)習(xí)一門語言后開設(shè)。和本課程所涉及的概念有關(guān)的課程還有光學(xué)、信息光學(xué)和信號(hào)處理，如果在這些課程之后開設(shè)本課程，學(xué)生容易掌握。七、教材與教學(xué)參考書（一）教材王橋.數(shù)字圖像處理.北京：科學(xué)出版社，2009。（二）教學(xué)參考書[1]吳國平主編.數(shù)字圖像處理原理.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2007。[2]李在銘等編.數(shù)字圖像處