《数字图像处理》课程教学大纲

《数字图像处理》教学大纲课程名称：数字图像处理英文名称：DigitalImageProcessing课程编号：F035092392学分：2.5总学时/课内实践学时：40/8课程性质：选修课程开课单位：数理科学与工程学院数学系基层教学组织适应对象：信息与计算科学专业一、课程简介数字图像处理课程是高等院校信息与计算科学专业的专业选修课之一。本课程主要内容为图像处理和分析的基本手段和方法，包括各种图像和视觉的基本概念、空域和频域的图像处理技术和一些图像理解领域的基本知识拓展。通过数字图像处理的教学，使学生了解并掌握处理图像的基本方法和理论，培养学生解决图像处理问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下坚实的理论基础。Digitalimageprocessingcourseisoneoftheprofessionalelectivecoursesofinformationandcomputingscienceincollegesanduniversities.Themaincontentofthiscourseisthebasicmeansandmethodsofimageprocessingandanalysis,includingthebasicconceptsofvariousimagesandvision,imageprocessingtechnologyinspatialandfrequencydomains,andsomebasicknowledgeexpansioninthefieldofimageunderstanding.Throughtheteachingofdigitalimageprocessing,studentscanunderstandandmasterthebasicmethodsandtheoriesofimageprocessing,cultivatestudents'initialabilitytosolveimageprocessingproblems,andlayasolidtheoreticalfoundationforresearchanddevelopmentinthefieldsofcomputervisionandpatternrecognition.二、课程目标1.注重科学思维方法训练和科学精神培养，提高学生分析问题和解决问题的的能力，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。2.系统掌握数字图像处理的基本概念、基本原理、实现方法和实用技术，了解数字图像处理基本应用和当前国内外的发展方向。3.要求学生通过该课程学习，具备解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下扎实的理论基础。1.Payattentiontothetrainingofscientificthinkingmethodsandthecultivationofscientificspirit,improvestudents'abilitytoanalyzeandsolveproblems,andstimulatestudents'nationalfeelingsandmissionofservingthecountrythroughscienceandtechnology.2.Systematicallymasterthebasicconcepts,basicprinciples,implementationmethodsandpracticaltechnologiesofdigitalimageprocessing,andunderstandthebasicapplicationofdigitalimageprocessingandthecurrentdevelopmentdirectionathomeandabroad.3.Studentsarerequiredtohavethepreliminaryabilitytosolvetheapplicationproblemsinintelligentdetectionandcontrolthroughthiscourse,andlayasolidtheoreticalfoundationforresearchanddevelopmentinthefieldsofcomputervisionandpatternrecognition.三、课程目标与毕业要求对应关系本课程的课程目标对信息与计算科学专业毕业要求指标点的支撑情况如表1所示：表1课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：知识要求基本掌握一门外语，能阅读本专业外语资料，具有一定听、说、读、写的能力。课程目标2毕业要求2：能力要求具有资料查询、文献检索以及运用现代技术获取相关信息的能力。课程目标2课程目标3毕业要求3：素质要求具有正确的人生观、价值观和道德观，爱国、诚信、友善、守法，具有高度的社会责任感;具有良好的心理素质和积极的人生态度。课程目标1四、课程教学安排课程共有4项教学内容，具体安排如下。表2：课程教学安排表序号教学内容思政元素课堂教学学时实验/实践教学学时学时小计1了解数字图像处理的发展历程、空间处理及频域处理的基本方法及理论、数字图像彩色空间极其转换、数学形态学的基本概念及理论。锤炼品德修为，加强诚信教育。82102理解直方图概念及作用，图像平滑概念及常用方法原理，图像分割的原理及常用方法原理，图像复原的概念及常用方法的原理。不同的角度进行分析转换，进行领域转换142163掌握使用Matlab进行图像处理编程、直方图均衡化的方法、离散傅立叶变换的方法、空间噪声滤波及频域噪声滤波的方法、腐蚀/膨胀运算及开/闭运算的方法、常用边缘检测方法、通过全局阈值进行灰度图像二值化的方法。本质上就是从另一个角度对问题进行分析解决。10414合计32840教学安排1.绪论教学要求：了解什么是数字图像处理；了解数字图像处理的起源和应用；

掌握数字图像处理的基本步骤；

掌握图像处理系统的组成。教学内容：

引言

学习目标

1.1什么是数字图像处理

1.2数字图像处理的起源

1.3数字图像处理技术应用领域实例

1.4数字图像处理的基本步骤

1.5图像处理系统的组成重点难点：重点是数字图像处理基本步骤；图像处理系统的各组成部分构成；图像数字化过程；图像中像素的联系；

难点是图像处理系统的各组成部分构成；图像中像素的联系。思政元素：介绍数字图像处理起源于数学学科，了解我国数字图像处理的现状，增强学生的民族自豪感、荣誉感及民族自信。教学方法：讲授法、案例教学法、启发法。2.数字图像基础教学要求：了解视觉感知要素；

熟悉光和电磁波谱、图像感知与获取；掌握图像取样和量化；掌握像素间的一些基本关系；了解数字图像处理所用的基本数学工具介绍。教学内容：引言2.1视觉感知要素2.2光和电磁波谱2.3图像感知与获取2.4图像取样和量化2.5像素间的一些基本关系2.6数字图像处理所用的基本数学工具介绍重点难点：重点是图像取样和量化技术，像素间的一些基本关系；难点是图像感知与获取。思政元素：在不同的角度看待问题和分析问题，不同的角度进行分析转换，进行领域转换，本质上就是从另一个角度对问题进行分析解决。引导学生在解决问题、分析问题时，要善于思考、勤于思考，勇于创新，培养学生的创新思维和创新意识。教学方法：讲授法、案例教学法、启发法。3.灰度变换与空间滤波教学要求：理解基本的灰度变换函数，学会直方图处理；

掌握空间滤波基础；学会平滑（低通）空间滤波器，理解组合使用空间增强方法。教学内容：3.1背景3.2一些基本的灰度变换函数3.3直方图处理3.4空间滤波基础3.5平滑（低通）空间滤波器3.6锐化（高通）空间滤波器3.7低通、高通、带阻和带通滤波器3.8组合使用空间增强方法重点难点：重点是基本的灰度变换函数，直方图处理，空间滤波基础；难点是平滑（低通）空间滤波器，锐化（高通）空间滤波器，组合使用空间增强方法。思政元素：引导学生在人生的关键时期，要夯实理论基础，才能在以后人生道路上越走越好，越走越远。教学方法：讲授法、案例教学法、启发法。4.频率域滤波教学要求：了解频率域滤波的背景；掌握频率域滤波的基本概念，熟练掌握取样和取样函数的傅里叶变换；掌握二元函数的傅里叶变换，二维DFT和IDFT的一些性质；了解频率域滤波基础；了解使用低通频率域滤波器平滑图像和使用高通滤波器锐化图像；了解选择性滤波；掌握快速傅里叶变换。教学内容：4.1背景4.2基本概念4.3取样和取样函数的傅里叶变换4.4一元函数的离散傅里叶变换4.5二元函数的傅里叶变换4.6二维DFT和IDFT的一些性质4.7频率域滤波基础4.8使用低通频率域滤波器平滑图像4.9使用高通滤波器锐化图像4.10选择性滤波4.11快速傅里叶变换重点难点：重点是频率域滤波的基本概念，取样和取样函数的傅里叶变换，二元函数的傅里叶变换；

难点是快速傅里叶变换。思政元素：引入傅里叶生平的简单介绍。傅里叶的踏实严谨、耐心专注、吃苦耐劳的品质对学生敬业精神的培养起着示范作用。教学方法：讲授法、案例教学法、启发法。五、课内实践教学内容及要求无六、课程考核与评价表4：成绩