《數(shù)字圖像處理與分析》教學大綱

課程編號：13210714

英文名稱：DigitalImageprocessingandAnalysis

學分：3

學時：總學時64學時，其中理論32學時，實踐32學時

先修課程：Python編程技術(shù)、機器學習與應用、深愛學習技術(shù)

課程類別：專業(yè)方向課

授課對象：數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學生

教學單位：機械與電氣工程學院

修讀學期：第6學期

一、課程描述和目標

數(shù)字圖像處理與分析是通過對圖像數(shù)據(jù)進行處理、特征提取和智能分析，使計算機在大

量圖像數(shù)據(jù)知識基礎上能移在一定程度上認識、理解圖像內(nèi)容，進而感知現(xiàn)實世界，為相關(guān)

應用服務?！稊?shù)字圖像處理與分析》課程是數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的專業(yè)方向課。通過

本課程的學習使學生掌握典型的數(shù)字圖像處理算法,包括算法的主要思想和基本步驟，并通

過編程練習和典型應用實例加深理解；同時對深度學習理論在圖像處埋與分析中的應用有一

定認識°

課程目標1：掌握主流的數(shù)字圖像處理算法，增強面向圖像處理與分析領(lǐng)域的相關(guān)邏輯

思維能力與實踐能力，能夠針對圖像領(lǐng)域復雜問題選擇合適的方法進行處理與分析。

課程目標2：能夠針對大規(guī)模圖像分析問題需求，選擇適當方法進行處理與分析,，理解

其優(yōu)勢和局限性。

二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系

畢業(yè)要求指標點課程目標權(quán)重

2-2能夠通過文獻檢索、資料查詢的基本方法以及網(wǎng)絡等現(xiàn)代信息技術(shù)

獲得可用的知識、技術(shù)或方法，輔助進行復雜大數(shù)據(jù)工程問題的識別、課程目標1M

分析與表達。

5-2能夠針對大數(shù)據(jù)工程問題，為預測與分析工程模型選擇和使用合適

課程目標2M

的現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，并能理解其局限性。

三、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配

基本要求及重、難點（含德教學

序號教學內(nèi)容學時對應課程目標

育要求）方式

了解數(shù)字圖像處理與分析相

關(guān)工具、開發(fā)環(huán)境、專業(yè)交

流平臺、深度學習框架等，

講授式

1數(shù)字圖像處理基礎了解典型應用場景，能夠自2課程目標1

啟發(fā)式

行安裝并使用開發(fā)環(huán)境。

德育要求：愛國情懷、熱愛

專業(yè)、服務社會

能夠編寫程序完成基本的圖

像處理任務，如面向圖像處

理的數(shù)學計算、幾何變換、

講授式課程目標1

2圖像處理基礎算法直方圖、濾波等，理解相應4

啟發(fā)式課程目標2

圖像處理操作含義。

德育要求：科學素養(yǎng)、工匠

精神

理解神經(jīng)網(wǎng)絡基本結(jié)構(gòu)，掌

握激活函數(shù)和損失函數(shù)，了

解神經(jīng)網(wǎng)絡前向、反向傳播講授式課程目標1

3神經(jīng)網(wǎng)絡基礎4

機制。啟發(fā)式課程目標2

德育要求：科學素養(yǎng)、工匠

精神、創(chuàng)新意識

掌握典型的圖像分類網(wǎng)絡和

測試指標，如VGGKet.

ResNet等，能夠理解網(wǎng)絡結(jié)

講授式課程目標1

4圖像分類構(gòu)，并能夠進行網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)修6

啟發(fā)式課程目標2

改，調(diào)試網(wǎng)絡。

德育要求：科學素養(yǎng)、工匠

精神、創(chuàng)新意識、社會責任

掌握典型的目標檢測網(wǎng)絡和

測試指標,如R-CNN、YOLO

等，能夠利用當前網(wǎng)絡進行

數(shù)據(jù)分析，完成目標檢測任講授式課程目標1

5目標檢測8

務，并能夠適當調(diào)整網(wǎng)絡，啟發(fā)式課程目標2

對比前后性能。

德育要求：科學素養(yǎng)、工匠

精神、創(chuàng)新意識、社會責任

掌握典型的圖像分割網(wǎng)絡利

課程目標1

測試指標,如FCN、SegNets講授式

6圖像分割8課程目標2

UNet等，能夠理解網(wǎng)絡結(jié)啟發(fā)式

構(gòu)，并能夠?qū)W(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行

基本要求及重、難點（含德教學

序號教學內(nèi)容學時對應課程目標

育要求）方式

適當修改，完成圖像分割任

務。

德育要求：科學素養(yǎng)、工匠

精神、創(chuàng)新意識、社會責任

合計32

序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學時類型對應課程目標

能夠完成基本的圖像計算，

課程目標1

1圖像處理基礎如圖像空間域的數(shù)學計算、6綜合

課程目標2

幾何變換、圖像濾波等，

理解典型的圖像分類網(wǎng)絡，

圖像分類模型的設計與能夠完成典型的圖像分類課程目標1

28綜合

實現(xiàn)任務：能夠設計簡單的圖像課程R標2

分類網(wǎng)絡。

理解典型的目標檢測網(wǎng)絡，

目標檢測模型的設計與能夠完成典型的目標檢測課程目標1

310綜合

實現(xiàn)任務，能夠?qū)W(wǎng)絡進行拓課程目標2

展。

理解典型的圖像分割網(wǎng)絡，

圖像分割模型的設計與能夠完成典型的圖像分割課程目標1

48綜合

實現(xiàn)仟務，能夠?qū)W(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行課程目標2

拓展。

合計32

注：實驗要求包括必修、選修：實驗類型包括演示、驗證、綜合、設計等。

四、課程教學方法

采用集中講授與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合、討論、練習等教學方式。

五、學業(yè)評價和課程考核

（一）考核方式及具體要求

序號考核方式課程目標1（分值）課程目標2（分值）合計

1平時作業(yè)5510

2課堂表現(xiàn)5510

3實驗考核202040

4期末大作業(yè)202040

課程目標對應分值5050100

（二）考核與評價標準

1.平時成績考核與評價標準

觀測整、90-100分80-89分70-89分60-69分0-59分

按時完成，90%按時完成，80%按時完成，70%延時完成，60%不交和補交，

以上的作業(yè)內(nèi)以上的作業(yè)內(nèi)以上的作業(yè)內(nèi)以上的作業(yè)內(nèi)50%以下的作

容齊全，基本容齊全，基本容齊全，基本容齊全，基本業(yè)內(nèi)容齊全，

知識點理解、知識點理解、知識點理解、知識點理解、基本知識點理

掌握到位。能掌握較到位。掌握較到位。掌握基本到解、掌握有偏

平時作業(yè)夠利用理論知能夠較好利用能夠較好利用位。能夠利用差。不能利用

識識別、分析理論知識識理論知識識理論知識對數(shù)理論知識對數(shù)

數(shù)字圖像處理別、分析數(shù)字別、分析數(shù)字字圖像處理領(lǐng)字圖像處理領(lǐng)

領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)圖像處理領(lǐng)域圖像處理領(lǐng)域域相關(guān)專業(yè)問域相關(guān)專業(yè)問

問題。相關(guān)專業(yè)問相關(guān)專業(yè)問題有一定的識題進行識別、

題.題.別、分析。分析。

2.課堂表現(xiàn)與評價標準

值

90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分

觀測點、

能夠很好的參能夠較好的參能夠較好參與能夠參與團隊團隊任務參與

與團隊任務、與團隊任務、團隊任務、參任務、參與課度低、課堂分

參與課堂分參與課堂分與課堂分享、堂分享、較少享參與度低、

課堂表現(xiàn)享、課堂分享享、課堂分享較少提出或回提出或回答問基本不提出或

質(zhì)量高、能積質(zhì)量較高、能答問題。題?；卮饐栴}。

極提出或回答較積極提出或

問題。回答問題。

3.實驗考核與評價標準

^^41

90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分

觀

能夠快速、準能夠較為快能夠按時完成能夠基本完成未能按時完成

確完成實驗要速、準確完成實驗要求的任實驗要求的任實驗要求的任

求的任務功實驗要求的任務功能，程序務功能，程序務功能，程序

能，程序設計務功能，程序設計規(guī)范性一設計基本規(guī)設i-規(guī)范性較

規(guī)范，思路清設計較為規(guī)般，思路基本范，思路不夠差，思路混亂，

晰，符合實驗范，思路較為清晰，符合實清晰，基本符不符合實驗內(nèi)

實驗考核

內(nèi)容要求.設清晰，設計報驗內(nèi)容要求.合實驗內(nèi)容要容要求。設計

計報告版面整告版面較為整設計報告版面求。設計報告報告版面混

潔、內(nèi)容完整，潔、內(nèi)容完整，整潔度、內(nèi)容版面基本整舌L、內(nèi)容不完

問題剖析深問題剖析較深完整性一般，潔、內(nèi)容基本整，無問題剖

刻?？獭栴}剖析不夠完整，問題剖

深刻。析簡單。

4.期末大作業(yè)考核與評4F標準

々值

90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分

觀源

能根據(jù)項目要能根據(jù)項目要能根據(jù)項目要基本完成項目基本完成項目

求自主設計方求設計方案，求設計方案，要求，有一定要求，有項目

案，項目貢獻