《图像处理技术》课程教学大纲

《图像处理技术》教学大纲课程英文名ImageProcessingTechnique课程代码02M0081学分2总学时32理论学时28实验/实践学时4课程类别专业课课程性质任选先修课程线性代数B适用专业测控技术与仪器测控技术与仪器（卓越）开课学院计量测试工程学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位本课程属测控专业专业教育课程，主要任务是研究非接触式测量中各种图像处理和分析的基本原理、典型方法和实用技术。目的是让学生掌握和理解数字图像的表示、图像的噪声分析、图像变换、图像增强、图像分割以及图像描述等图像处理知识点，帮助学生在非接触式影像测量中能灵活应用数字图像处理技术解决现实问题。（二）课程目标本课程培养学生利用数字图像处理技术解决测控领域与测量中的相关问题；突出培养学思结合、知行统一、勇于探索的精神、善于解决问题的实践能力；培养学生形成科学和工程思维，激发学生创新意识。具体课程目标如下：1.熟悉或掌握数字图像处理的基本概念和算法；2.能较为熟练地使用MATLAB或VC++编写常用的数字图像处理算法；能利用图像处理技术解决一些实际工程问题。二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学为主，结合自学、大作业和实验教学。课堂教学主要讲解与数字图像处理有关的基本概念、基本理论以及基本分析方法，并将日常生活中遇到的现象以及高科技中的问题等融入基本理论的讲解，使同学们更好地熟悉或掌握数字图像处理的基本理论，并通过实例展示图像处理技术在工程中的应用，提高学生对图像处理技术的学习兴趣、熟悉数字图像处理的理论体系、思维方式和研究方法。课堂教学尽量引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。对比较容易理解的章节让学生自学，以培养学生自主学习的意识、自主学习的能力和抓住要点的能力。大作业能培养同学们的综合能力：熟练运用所学知识的能力、收集和提炼信息的能力、编程能力和写作能力等。实验教学主要通过给定题目由学生编程实现所需功能，培养学生复习巩固知识的习惯，熟练运用所学知识和解决实际问题的能力。三、课程主要内容与基本要求1、绪论了解数字图像处理的基本特点、主要研究内容、主要应用和发展趋势。2、图像处理基本知识掌握数字图像的表示方法、图像的噪声分析，了解典型图像文件格式、图像的采样量化以及图像处理技术在现代测量中的应用等知识。3、 图像的变换了解二维连续线性系统、位移不变系统以及卷积、相关运算等基本概念，了解二维连续傅立叶变换及其性质。掌握二维离散傅立叶变换及其性质，掌握图像变换的代数表达式，掌握离散余弦变换及其特性。4、图像压缩编码了解图像压缩的必要性和可行性，掌握熵编码、预测法编码和变换编码的基本原理，熟练掌握哈夫曼编码方法的编码步骤和JPEG编码系统的基本算法。5、图像增强要求掌握图像的灰度修正、平滑、锐化等常用的图像增强方法，了解图像的同态增晰、几何校正等其它图像增强方法。6、图像分割掌握Sobel算子、Robert算子等一阶微分算子、拉普拉斯二阶微分算子在边缘检测中的应用，掌握用模板匹配法在图像检测中的应用。掌握图像阈值分割的概念，掌握直方图阈值分割、类间方差阈值分割等图像分割算法，了解局部阈值分割的概念。7、图像描述掌握数字图像的面积、周长、位置、方向、投影等几何描述概念，掌握二值图像的邻域与连接、背景与孔、包围与边界等拓扑特性概念，掌握目标物体的标记方法。了解简单区域描述、矩不变量等数字图像的区域描述概念，掌握中轴变换、细化运算在区域描述中的应用。四、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务对应课程目标第1章1.1图像和图像处理1.2数字图像处理的步骤1.3数字图像处理主要研究的内容1.4数字图像处理的主要应用1.5数字图像处理的发展趋势21.课后自学数字图像处理的主要应用内容课程目标1第2章2.1图像信息技术中的视觉研究2.2图像数字化2课后自学数字图像数字化的步骤课程目标1第2章2.3图像的噪声分析2.4图像质量评价2.5彩色图像的基本知识21.课后自学图像质量评价方法2.完成RGB与HIS空间互相转换作业课程目标1第3章3.1二维连续傅立叶变换3.2二维离散傅立叶变换及其性质3.3离散图像变换的一般表达式3.4离散余弦变换21.课后自学傅立叶变换的性质和余弦变换方法课程目标1第4章4.1概述4.2熵编码方法21.课后自学算术编码的编码和解码过程课程目标1第4章4.3预测法编码4.4变换编码方法21.课后自学预测法编码和变换编码的原理课程目标1第5章5.1概述5.2灰度修正5.3图像的同态增晰21.课后自学图像同态增晰的具体实现课程目标1第5章5.4平滑5.5锐化21.课后自学平滑和锐化的频域法课程目标1第5章5.6伪彩色图像增强5.7图像线性滤波复原5.8全彩色图像增强21.课后自学图像线性滤波复原课程目标1第5章实验一图像增强2完成实验报告课程目标2第6章6.1概述6.2边缘检测算子21.课后自学Canny算子课程目标1第6章6.3图像阈值分割21.课后自学OTSU分割方法课程目标1第6章6.4区域增长法和分裂——合并法6.5数学形态学在图像分割中的应用21.课后自学数学形态学的各种操作方法课程目标1第6章实验二图像分割2完成实验报告课程目标2第7章7.1二值图像的几何特性7.2二维形状描述7.3二维纹理描述21.课后自学二维形状描述和纹理描述算子课程目标1第8章图像处理技术科研项目展示2完成大作业课程目标2五、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别1图像增强2掌握灰度直方图的计算方法和计算过程；掌握图像平滑和图像锐化的方法；学会利用MATLAB进行图像增强。选择3幅图像分别编程实现直方图均衡化、均值滤波和中值滤波处理。撰写实验报告。验证性必做2图像分割2了解图像分割的基本理论和方法；掌握对图像进行边缘检测的方法；掌握阈值分割的方法和阈值的选择。对一幅灰度图像分别利用Sobel方法和Laplacian-Guassian方法进行边缘检测；对灰度图像采用最大类间方差法和直方图双峰法进行灰度分割处理。撰写实验报告。综合性必做注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。六、考核方式及成绩评定（一）考核方式与评价考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、课堂发言、课外作业、实验等点名记录、课堂发言记录、作业完成质量和实验报告质量40%期末考核开卷卷面成绩60%考核类别考查成绩登记方式百分制（二）课程目标考核环节和达成标准课程目标教学环节考核环节合格标准课程目标1讲授平时成绩（考勤、作业）A0.6期末考试B目标达成度=0.6×B/B0+0.4×A/A0课程目标2实验实验成绩（考勤、报告）C0.6目标达成度=1.0×C/C