《計算機圖像處理》教學大綱課程英文名ComputerImageProcessing課程代碼03M0045學分2.5總學時40理論學時26實驗/實踐學時14課程類別學科基礎課課程性質選修先修課程高等數(shù)學、線性代數(shù)、面向對象程序設計、Python程序設計適用專業(yè)計算機科學與技術（合作辦學）開課學院信息工程學院一、課程地位與課程目標（一）課程地位隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)字圖像處理已經(jīng)形成具有廣闊研究與應用前景的學科，成為當前視覺信息處理領域的重要基礎。為了滿足不斷增長的實際應用需求，培養(yǎng)學生分析與解決實際問題的素質、強化編程能力，計算機科學與技術專業(yè)開設《計算機圖像處理》課程作為主要的選修課程。（二）課程目標了解計算機圖像處理的基本概念與發(fā)展過程，掌握經(jīng)典數(shù)字圖像處理技術的原理，包括點運算、幾何變換、圖像增強、邊緣檢測、圖像編碼、圖像分割、圖像特征檢測等方法。2.掌握經(jīng)典算法的源代碼實現(xiàn)與第三方庫函數(shù)，包括點運算、幾何變換、圖像增強、邊緣檢測、圖像編碼、圖像分割、圖像特征檢測等方法。3.能夠自學和綜合運用相關技術，分析實際問題，提出有效的設計/開發(fā)解決方案，并能夠實現(xiàn)、分析和評估方案。課程思政目標：1.掌握圖像處理中基本概念，基本理論和基本方法，注重科學思維方法的訓練和科學倫理的教育。2.以圖像處理的應用方向為切入點進行延伸，如智能制造、智慧農業(yè)、智慧醫(yī)療等，引導學生了解產業(yè)在圖像處理技術方面的需求與應用，讓學生知道可以利用技術為產業(yè)需求貢獻自己的力量，在解決實際技術中體現(xiàn)大學生的責任和擔當。3.培養(yǎng)學生抽象思維能力，提升學生透過現(xiàn)象看本質、追求真理的使命感。二、課程目標達成的途徑與方法這里表格形式和內容不對。這里表格形式和內容不對。課程目標課程目標內容支撐畢業(yè)要求指標點目標達成的途徑與方法教學內容課程目標1了解計算機圖像處理的基本概念與發(fā)展過程，掌握經(jīng)典數(shù)字圖像處理技術的原理。1.2具有計算機科學與技術專業(yè)領域需要的數(shù)學基礎和數(shù)據(jù)分析能力，能針對一個計算機系統(tǒng)建立合適的數(shù)學模型并求解。課堂教學作業(yè)實驗1.圖像的點運算2.幾何變換3.正交變換4.圖像增強5.邊緣檢測6.圖像分割7.壓縮編碼8.直線與圓的檢測9.特征檢測課程目標2掌握經(jīng)典算法的源代碼實現(xiàn)與第三方庫函數(shù)。指標點3.1能夠掌握計算機系統(tǒng)的開發(fā)流程和開發(fā)技術，并了解影響設計目標和技術方案的各種因素。課堂講授作業(yè)實驗1.經(jīng)典算法及其函數(shù)講解分析；2.實驗具體內容的編程與調試課程目標3能夠自學和綜合運用相關技術，分析實際問題，提出有效的設計/開發(fā)解決方案，并能夠實現(xiàn)、分析和評估方案。指標點4.2能夠結合特定的復雜工程問題與計算機軟硬件知識，選擇合適的技術路線，提出合理的計算機系統(tǒng)實驗方案，并構建用于實驗的軟硬件系統(tǒng)，安全地開展實驗，正確地采集實驗數(shù)據(jù)。課堂講授實驗1.數(shù)字圖像處理系統(tǒng)設計與開發(fā)課程目標與相關畢業(yè)要求的對應關系課程目標課程目標對畢業(yè)要求的支撐程度（H、M、L）畢業(yè)要求1畢業(yè)要求3畢業(yè)要求4課程目標1M課程目標2M課程目標3M注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）。四、課程主要內容與基本要求這里需要有思政要求，用紅色標出。這里需要有思政要求，用紅色標出。數(shù)字圖像處理基礎 了解計算機圖像處理的發(fā)展過程，掌握數(shù)字圖像處理的基本概念；了解數(shù)字圖像處理的研究內容；了解數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的構成；了解常見圖像文件格式；掌握常見圖像文件的讀寫。（了解我國圖像處理軟件行業(yè)的現(xiàn)狀，強調圖像軟件開發(fā)對國家和社會發(fā)展的重要性，鼓勵學生樹立為國家和社會服務的意識）圖像的點運算 熟練掌握圖像的灰度直方圖的概念；掌握灰度的線性變換、灰度的閾值變換、灰度的窗口變換、灰度拉伸等數(shù)字圖像處理技術。培養(yǎng)學生由小及大，從局部看整體的科學研究能力。（介紹圖像處理基本操作，要求學生一步一個腳印，踏踏實實做事）圖像的幾何變換掌握圖像的平移、圖像的鏡像變換、圖像的轉置、圖像的縮放、圖像的旋轉數(shù)字圖像處理技術。培養(yǎng)學生在矛盾中尋求統(tǒng)一的科學研究能力。（介紹圖像空間幾何變換，培養(yǎng)學生空間想象能力）圖像的正交變換掌握正交變換的概念；掌握數(shù)字圖像處理中常用的頻域算法，如離散（二維）傅立葉變換；離散（二維）余弦變換；掌握常用正交變換的性質。講述傅里葉定理的發(fā)展歷史，塑造正確的科學史觀。（介紹圖像正交變換，培養(yǎng)學生在頻域空間的想象能力）圖像的增強 理解鄰域概念；理解模板運算概念；掌握圖像的平滑(ImageSmoothing)、中值濾波（MedianFiltering）、圖像的銳化(ImageSharpening)、形態(tài)變換等常用的數(shù)字圖像處理技術。培養(yǎng)學生透過現(xiàn)象看本質的研究方法。（介紹圖像增強技術，培養(yǎng)學生基本的圖像處理應用能力）圖像的邊緣檢測 理解邊緣檢測的基本概念；掌握常用的邊緣檢測算子，如Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子等。（介紹圖像目標的邊緣檢測算法，培養(yǎng)學生看問題、分析問題時抓重點的習慣和能力）圖像分割掌握圖像分割的基本處理和算法，如分水嶺法、閾值法、輪廓檢測、距離變換等。（介紹圖像中的目標分割算法，培養(yǎng)學生看問題、分析問題時抓住關鍵目標的能力）圖像的壓縮編碼理解圖像的壓縮編碼的基本概念；熟練掌握哈夫曼編碼算法；了解其它常用的圖像壓縮編碼，如行程編碼、LZW編碼等。培養(yǎng)學生的抓住主要矛盾的科學研究方法。(介紹信息編碼原理，說明對同一種事物可以有多種描述方法,理解辯證法中事物的多樣性，堅持正確的方法論)直線與圓的檢測掌握直線與圓的Hough檢測算法，最小二乘擬合算法等。（介紹Hough檢測算法，培養(yǎng)學生逆向思維和空間變換能力）特征檢測掌握常見角點檢測算法，如Harris、Shi-Tomasi、FAST、SIFT、ORG、SURF等。（介紹若干角點檢測算法，培養(yǎng)學生具體問題具體分析、不同應用場合采用不同技術的能力）。五、課程學時安排章節(jié)號教學內容學時數(shù)學生任務這里的學生任務要具體，可以是作業(yè)、實驗、線上學習等。比如：1這里的學生任務要具體，可以是作業(yè)、實驗、線上學習等。比如：1.完成作業(yè)1：基本語法2.完成實驗1：TheJavaProgrammingEnvironment&FlowControl3.完成實驗2：Strings,ArraysandFiles對應課程目標1數(shù)字圖像處理基礎2在自己電腦上安裝、配置圖像處理算法開發(fā)環(huán)境課程目標12圖像的點運算4(實驗2)完成實驗：點運算（灰度變換）課程目標1課程目標23圖像的幾何變換4(實驗2)完成實驗：幾何變換課程目標1課程目標24圖像的正交變換4(實驗2)完成實驗：正交變換課程目標15圖像的增強4(實驗2)完成實驗：圖像增強課程目標1課程目標26圖像的邊緣檢測2完成作業(yè)：邊緣檢測課程目標1課程目標27圖像分割6(實驗2)完成實驗：圖像分割課程目標1課程目標28圖像的壓縮編碼2完成作業(yè)：圖像壓縮課程目標19直線與圓的檢測2完成作業(yè)：直線與圓的檢測課程目標1課程目標210特征檢測4(實驗2)完成實驗：特征檢測課程目標1課程目標211數(shù)字圖像處理系統(tǒng)6(實驗2)完成綜合實驗：數(shù)字圖像處理系統(tǒng)課程目標1課程目標2課程目標3六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目名稱學時基本要求學生任務實驗性質實驗類別1圖像點運算2實現(xiàn)圖像文件的讀寫和圖像點運算編程實現(xiàn)常見圖像文件的讀寫和常用圖像點運算驗證必做2圖像幾何變換2實現(xiàn)圖像幾何變換編程實現(xiàn)旋轉、平移、縮放、仿射等幾何變換算法驗證必做3圖像的正交變換2實現(xiàn)圖像的正交變換和頻域濾波編程實現(xiàn)圖像的傅里葉變換和逆變換、低通、高通等頻域濾波算法驗證必做4圖像的增強2實現(xiàn)圖像的增強編程實現(xiàn)平滑、銳化、直方圖變換等增強算法驗證必做5圖像分割2實現(xiàn)圖像分割編程實現(xiàn)基于邊緣、閾值、區(qū)域的圖像分割算法驗證必做6特征檢測2實現(xiàn)特征檢測與匹配，包括角點、直線、圓的檢測。編程實現(xiàn)Harris、SIFT等角點檢測與匹配，以及直線、圓的檢測。驗證必做7數(shù)字圖像處理系統(tǒng)2開發(fā)一個圖形界面的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。設計和開發(fā)一個圖形界面的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，要有菜單、工具欄、狀態(tài)欄和常用的圖像處理功能。綜合必做注：1.實驗性質指演示性、驗證性、設計性、綜合性等；2.實驗類別指必做、選做等。七、考核方式及成績評定考核內容考核方式評定標準（依據(jù)）占總成績比例過程考核到課率、紀律、課堂討論發(fā)言、作業(yè)點名記錄、紀律記錄、討論發(fā)言記錄、作業(yè)成績10%實驗考核操作及實驗報告操作成績實驗報告成績30%期末考核開卷、閉卷、論文、軟件驗收、面試等期末成績60%考核類