數(shù)字圖像處理B

(DigitalImageProcessingB)

課程代碼：06410095

學(xué)分：2

學(xué)時(shí)：32（其中：課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：24實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：C上機(jī)學(xué)時(shí)：8課程實(shí)踐學(xué)時(shí)：0）

先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、程序設(shè)計(jì)

適用專業(yè)：軟件工程

教材：《數(shù)字圖像處理》，王潤(rùn)輝等編，清華大學(xué)出版社，2013

開課學(xué)院：計(jì)算機(jī)科學(xué)與通信工程學(xué)院

課程網(wǎng)站：（選填）

一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)

（-）課程性質(zhì)（需說明課程對(duì)人才培養(yǎng)方面的貢獻(xiàn)）

數(shù)字圖像處理課程是軟件工程專業(yè)的專業(yè)選修課。本課程著重研究數(shù)字圖像處理的方法，訓(xùn)

練學(xué)生根據(jù)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)解次實(shí)際問題的能力，同時(shí)耍求拓寬專業(yè)知識(shí)面，為在計(jì)算機(jī)視覺、模式

識(shí)別等領(lǐng)域從事研究與開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。主要任務(wù)是學(xué)習(xí)數(shù)字圖像處理的基本概念、基本

原理、實(shí)現(xiàn)方法和實(shí)用技術(shù)，并能應(yīng)用這些基本方法開發(fā)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，為學(xué)習(xí)圖像處理新方

法奠定理論基礎(chǔ)。

（二）課程目標(biāo)（根據(jù)課程特點(diǎn)和對(duì)畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)，確定課程目標(biāo)。應(yīng)包括知識(shí)目標(biāo)和能力

目標(biāo)。）

課程目標(biāo)1：通過本課程學(xué)習(xí)，正確理解并掌握數(shù)字圖像處理相關(guān)概念：RGB模型，HIS模型，

采樣和量化，直方圖，傅立葉變換。正確理解基本原理和技術(shù)：直方圖均衡與規(guī)定化，圖像平滑原

理，中值濾波，圖像分割與邊緣檢測(cè)，模板操作，圖像復(fù)原原理，維納濾波，圖像壓縮編碼相關(guān)技

術(shù)。熟練運(yùn)用圖像處理方法：圖像平滑和銳化，閾值分割方法，區(qū)域生長(zhǎng)法，圖像變換方法，圖像

壓縮編碼及圖像復(fù)原相關(guān)方法。

課程目標(biāo)2：能夠利用網(wǎng)絡(luò)查閱圖像處理最新研究熱點(diǎn)相關(guān)文獻(xiàn)，培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和

創(chuàng)新思維。通過學(xué)習(xí)數(shù)字圖像處理的基本概念、圖像處理方法、實(shí)現(xiàn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生使用數(shù)學(xué)工具

建模的能力，能夠熟練使用圖像處理開發(fā)平臺(tái)，將理論算法編程實(shí)現(xiàn)，提高實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能

力，訓(xùn)練學(xué)生利用圖像處理相關(guān)方法進(jìn)行應(yīng)用問題的解決能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決復(fù)雜工程

問題的能力，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行歸納和總結(jié)，逐步形成科學(xué)的學(xué)習(xí)觀和方法論。

注：工程類專業(yè)通識(shí)課程的課程目標(biāo)應(yīng)覆蓋相應(yīng)的工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求通用標(biāo)準(zhǔn)；

（三）課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（認(rèn)證專業(yè)必修課程填寫）

本課程支持的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)如下：

畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)：1.1能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)與自然科學(xué)的基本知識(shí)正確表述復(fù)雜工程問題

^課程目標(biāo)

課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2

畢業(yè)要求指標(biāo)屋、\

畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.1V

注：課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)對(duì)接的單元格中可輸入也可標(biāo)注“H、M、L”。

二、課程內(nèi)容與教學(xué)要求（按章撰寫）

第一章概述

（一）課程內(nèi)容

1.數(shù)字圖像處理的發(fā)展

2.圖像及其表示、顯示、存儲(chǔ)及像素間的關(guān)系

3.圖像技術(shù)及應(yīng)用

（二）教學(xué)要求

L了解數(shù)字圖像和數(shù)字圖像處理的基本概念、發(fā)展歷史

2.理解圖像數(shù)學(xué)描述與顯示

3.理解數(shù)字圖像處理中的關(guān)鍵問題

（二）重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.重點(diǎn)

數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域及當(dāng)前的研究熱點(diǎn)

2.難點(diǎn)

圖像及其表示、顯示、存儲(chǔ)及像素間的關(guān)系

第二章數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)

（一）課程內(nèi)容

1.概述

2.數(shù)字圖像處理系統(tǒng)

3.圖像與視覺之間的關(guān)系

（二）教學(xué)要求

1.理解圖像處理系統(tǒng)的功能

2.理解圖像采樣和圖像量化原理

3.理解圖像視覺原理

第三章圖像變換

（一）課程內(nèi)容

1.圖像的空域變換

2.圖像的正交變換

3.各種變換方法的比較

（二）教學(xué)要求

1.掌握?qǐng)D像的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等幾何變換和圖像的加、減、乘、除代數(shù)運(yùn)算

2.掌握?qǐng)D像的傅立葉變換和離散余弦變換

3.了解圖像的離散沃爾什-哈達(dá)瑪變換、K-L變換和小波變換

（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.重點(diǎn)

圖像的頻域變換的過程

2.難點(diǎn)

頻域變換與空域變換的聯(lián)系、區(qū)別

第四章圖像增強(qiáng)

（一）課程內(nèi)容

1.圖像增強(qiáng)技術(shù)概述

2.時(shí)域圖像增強(qiáng)

3.頻域圖像增強(qiáng)

（二）教學(xué)要求

1.掌握灰度直方圖像的概念及其計(jì)算方法

2.掌握直方圖均衡化及變換方法

3.掌握?qǐng)D像去噪原理和常用方法

4.了解頻域?yàn)V波的基本原理

5.掌握?qǐng)D像的平滑與模糊處理及低通濾波器的實(shí)現(xiàn)方法

6.掌握?qǐng)D像的銳化與清晰處理及高通濾波器的實(shí)現(xiàn)方法

（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.重點(diǎn)

直方圖、圖像平滑、圖像銳化

2.難點(diǎn)

直方圖均衡化，滑動(dòng)窗口操作，濾波器函數(shù)

第五章圖像壓縮編碼

（一）課程內(nèi)容

1.概述

2.統(tǒng)計(jì)編碼

3.預(yù)測(cè)編碼

4.變換編碼

5.數(shù)字圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

（二）教學(xué)要求

1.了解圖像壓縮的基本概念和分類

2.掌握統(tǒng)計(jì)編碼的基本原理

3.掌握預(yù)測(cè)編碼的基本原理

4.J'解圖像壓縮的編碼標(biāo)準(zhǔn)

5.掌握變換編碼的基本原理

（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.重點(diǎn)

圖像編碼的方法與技術(shù)、編碼的基本原理

2.難點(diǎn)

傳統(tǒng)的Huffman統(tǒng)計(jì)編碼方法、行程編碼和算法編碼方法

第六章圖像分割

（一）課程內(nèi)容

1.圖像分割的定義

2.圖像分割的基本方法

3.閾值分割

4.邊緣檢測(cè)

5.區(qū)域分割

6.hough變換

（二）教學(xué)要求

1.理解圖像分割的基本概念

2.掌握閾值化處理方法

3.了解全局閾值和自適應(yīng)閾值等方法

4.掌握邊界提取和輪廓跟蹤的原理和方法

5.掌握Hough變換

（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.重點(diǎn)

圖像分割、輪廓跟蹤

2.難點(diǎn)

Hough變換

第七章圖像描述

（-）課程內(nèi)容

1.圖像目標(biāo)表達(dá)

2.邊界描述

3.區(qū)域描述子

4.形態(tài)學(xué)描述

5.主分量描述

（二）教學(xué)要求

】.理解圖像目標(biāo)表達(dá)

2.掌握計(jì)算邊界的傅立葉描述子

3.理解區(qū)域描述子、形態(tài)學(xué)描述、主分量描述方法

（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.重點(diǎn)

傅立葉描述子

2.難點(diǎn)

區(qū)域描述子、形態(tài)學(xué)描述、主分量描述方法

第八章圖像復(fù)原

（一）課程內(nèi)容

1.圖像退化與復(fù)原概述

2.圖像的退化模型

3.非約束好原

4.約束復(fù)原

5.非線性復(fù)原方法

6.其他圖像復(fù)原技術(shù)

（二）教學(xué)要求

1./解圖像復(fù)原技術(shù)的概念、分類和主要用途

2.掌握?qǐng)D像退化的基本模型、逆濾波復(fù)原

3.了解約束復(fù)原、非線性更原方法原理

4.掌握維納濾波器的基本原理

（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.重點(diǎn)

圖像退化的基本模型、逆濾波復(fù)原、維納濾波器

2.難點(diǎn)

圖像復(fù)原及其方法的基本原理

三、本課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如課程不含實(shí)驗(yàn)，該項(xiàng)可不填）

編號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)類型要求支撐的課程目標(biāo)

1熟悉開發(fā)環(huán)境2驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)1

2圖像變換2驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)2

3圖像增強(qiáng)2驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)1和2

4圖像分割2驗(yàn)證性必做課程目標(biāo)1和2

注：1.“類型”填驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性等；

2.“要求”填必做、選做。

實(shí)驗(yàn)1：熟悉開發(fā)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：熟悉matlab開發(fā)環(huán)境,能夠熟練使用matlab讀入和讀出

實(shí)驗(yàn)要求：實(shí)驗(yàn)之前要了解matlab相關(guān)操作

實(shí)驗(yàn)2：圖像變換

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：利用matlab實(shí)現(xiàn)傅立葉變換

實(shí)驗(yàn)要求：

1）實(shí)驗(yàn)之前要預(yù)習(xí)，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理；

2）根據(jù)二維Fourier變換的基本定義，編寫程序；

3）寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。報(bào)告要求：有實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)小結(jié)和較詳細(xì)的圖文說

明。

實(shí)驗(yàn)3：圖像增強(qiáng)

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：應(yīng)用mallab實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像增強(qiáng)（圖像均衡化）

實(shí)驗(yàn)要求：

1）實(shí)現(xiàn)直方圖圖像均衡化；

3）寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。報(bào)告要求：有實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)小結(jié)和較詳細(xì)的圖文說

明

實(shí)驗(yàn)4：圖像分割

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：應(yīng)用matlab實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像分割處理

實(shí)驗(yàn)要求：

1）運(yùn)用閾值分割方法實(shí)現(xiàn)圖像分割;

2）編制一個(gè)通用的邊緣提取函數(shù)。通過輸入不同的參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)Sobel算子、Prewitt算子、

Roberts算子、Marr算子和Canny邊緣檢測(cè)

3）寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。報(bào)告要求：有實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)小結(jié)和較詳細(xì)的圖文說

明。

四、學(xué)時(shí)分配及教學(xué)方法

章

教學(xué)形式及學(xué)時(shí)分配

（按序填寫）

主要教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)

課堂實(shí)上課程小

教學(xué)驗(yàn)機(jī)實(shí)踐計(jì)

講授法、討論法、研課程目標(biāo)1和2

第一章22

究型教學(xué)方法

第二章426講授法、演示法課程目標(biāo)1和2

第三章224講授法、演示法課程目標(biāo)1和2

講授法、演示法、研課程目標(biāo)1和2

第四章426

究型教學(xué)方法

第五章22講授法、演示法課程目標(biāo)1和2

講授法、演示法、研課程目標(biāo)1和2

第六章426

究研教學(xué)方法

講授法、演示法

第七章44課程目標(biāo)1和2

講授法、演示法

第八章22課程目標(biāo)1和2

合計(jì)24832

注：1.課程實(shí)踐學(xué)時(shí)按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃列入表格；

2.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問題、項(xiàng)目、案例

等教學(xué)方法）等。

五、課程考核

考核形式考核要求考核權(quán)重備注

完成相應(yīng)題目，主要考查獨(dú)立

階段測(cè)試10%

分析解決問題能力

課堂表現(xiàn)上課積極回答問題及出勤恃5%

況

完成4個(gè)實(shí)瞼，主要考查對(duì)異

平時(shí)作業(yè)30%實(shí)驗(yàn)報(bào)告

法的理解，編程能力

大作業(yè)開卷55%

注：1.分學(xué)期設(shè)置和考核的課程應(yīng)按學(xué)期分別填寫上表。

2.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)、階段測(cè)試、期中考試、期末考試、大作業(yè)、小

論文、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和作品等。

3.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開卷、閉卷）、項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求等。

4.考核權(quán)重指該考核方式或途徑在總成