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《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)大綱
 

課程編碼：			課程名稱：	數(shù)字圖像處理
課程英文名稱：	Digital Image Processing
先修課程：	程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)字信號處理		適用專業(yè)：	電子信息工程
總學(xué)時：64	講課學(xué)時：52	實(shí)驗(yàn)學(xué)時：12		上機(jī)學(xué)時：0	總學(xué)分：3
制訂單位	信息與電氣工程學(xué)院			制訂時間：2006.6

 
一、課程的性質(zhì)和目的
數(shù)字圖像處理是電子信息工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科。
學(xué)生通過數(shù)字圖像處理的學(xué)習(xí)，能掌握圖像處理的基本理論、概念、方法和技術(shù)，了解本領(lǐng)域最新的成果和發(fā)展動態(tài)；了解交叉學(xué)科的特點(diǎn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，啟迪創(chuàng)新思路和意識，通過實(shí)驗(yàn)鍛煉動手實(shí)踐能力；通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生打下一個較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)作好鋪墊，為以后從事本領(lǐng)域或相關(guān)領(lǐng)域工作、深造、研究作好準(zhǔn)備。
 
二、課程的基本要求
通過本課程的教學(xué)，要求學(xué)生掌握圖像處理的基本理論、概念、方法和技術(shù)，包括圖像的數(shù)學(xué)表征、變換、增強(qiáng)、復(fù)原、壓縮編碼、分割、描述等內(nèi)容。配合實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能用高級語言以及基于DSP的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一些基本算法和思路進(jìn)行圖像處理，進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識；了解本領(lǐng)域最新的成果和發(fā)展動態(tài)，了解交叉學(xué)科的特點(diǎn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，啟迪創(chuàng)新思路和意識。
 
三、課程內(nèi)容與要求
第一章  緒論 （4學(xué)時）
1、學(xué)習(xí)目的和要求
通過本章學(xué)習(xí)，了解圖像工程的相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域、以及它的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀；掌握圖像處理系統(tǒng)的總體構(gòu)成以及各部分的任務(wù)，明白本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法。
2、課程內(nèi)容
（1）發(fā)展歷史和現(xiàn)狀；
（2）相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域；
（3）基本成像原理
（4）圖像處理和分析系統(tǒng)；
（5）本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法。
3、考核知識點(diǎn)和考核要求
（1）識記：發(fā)展歷史和現(xiàn)狀、相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域；
（2）領(lǐng)會：基本成像原理、圖像處理和分析系統(tǒng)構(gòu)成。
 
第二章  圖像變換（12學(xué)時）
1、學(xué)習(xí)目的和要求
通過本章學(xué)習(xí)，掌握空域變換、傅立葉變換和性質(zhì)，掌握快速傅立葉變換的原理和方法，離散Gabor變換，以及PCA變換的原理和方法；熟悉離散余弦變換及其快速算法，了解小波變換以及圖像變換的應(yīng)用。
2、課程內(nèi)容
（1）空域變換，包括代數(shù)運(yùn)算和幾何運(yùn)算；
（2）傅立葉變換和性質(zhì)、快速傅立葉變換的原理和方法；
（3）離散Gabor變換的原理和方法；
（4）小波變換的原理和方法；
（5）PCA變換的原理和特點(diǎn)；
（6）離散余弦變換等其他幾種可分離變換，以及應(yīng)用
3、考核知識點(diǎn)和考核要求
（1）識記：小波變換、其他的幾種可分離變換。
（2）領(lǐng)會：幾種典型變換的的原理和特點(diǎn)。
（3）綜合應(yīng)用：FT及其性質(zhì)、FFT的原理和方法。
 
第三章 圖像增強(qiáng)（8學(xué)時）
1、學(xué)習(xí)目的和要求
通過本章學(xué)習(xí)，掌握灰度增強(qiáng)、圖像平滑、圖像銳化等基本概念、原理和實(shí)現(xiàn)的方法；理解振鈴現(xiàn)象的成因和表現(xiàn)；了解偽彩色增強(qiáng)技術(shù)。
2、課程內(nèi)容
（1）灰度增強(qiáng)，包括直方圖均衡化和直方圖規(guī)定化、灰度的線性和非線性變換；
（2）圖像平滑，如鄰域平均法、Gauss平滑、中值濾波等；
（3）圖像銳化，如梯度算子法、頻域高通濾波器法，振鈴現(xiàn)象的成因和表現(xiàn)。
（4）偽彩色增強(qiáng)
3、考核知識點(diǎn)和考核要求
（1）識記：灰度的線性和非線性變換，振鈴現(xiàn)象的成因和表現(xiàn)、彩色增強(qiáng)技術(shù)。
（2）領(lǐng)會：直方圖均衡化和直方圖規(guī)定化、圖像平滑和銳化。
（3）綜合應(yīng)用：直方圖增強(qiáng)、各種平滑和銳化算子。
 
第四章  圖像復(fù)原 （8學(xué)時）
1、學(xué)習(xí)目的和要求
通過本章學(xué)習(xí)，掌握圖像退化的數(shù)學(xué)模型、維納濾波和有約束最小平方濾波；熟悉運(yùn)動模糊和離焦模糊的復(fù)原方法；了解退化模型的對角化處理以及逆濾波。
2、課程內(nèi)容
（1）圖像退化的數(shù)學(xué)模型，包括空域表達(dá)和頻域表達(dá)，重點(diǎn)是運(yùn)動模糊和離焦模糊退化模型；
（2）退化模型的對角化處理；逆濾波；
（3）維納濾波和有約束最小平方恢復(fù)；
（4）運(yùn)動模糊和離焦模糊的復(fù)原。
3、考核知識點(diǎn)和考核要求
（1）識記：退化模型的對角化處理以及逆濾波。
（2）領(lǐng)會：運(yùn)動模糊和離焦模糊的恢復(fù)。
（3）綜合應(yīng)用：維納濾波和有約束最小平方恢復(fù)。
 
第五章  圖像壓縮編碼（6學(xué)時）
1、學(xué)習(xí)目的和要求
通過本章學(xué)習(xí)，理解編碼實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的原理；掌握幾種簡單的編碼方法；了解圖像編碼系統(tǒng)構(gòu)成以及編碼標(biāo)準(zhǔn)。
2、課程內(nèi)容
（1）圖像壓縮的原理和編碼系統(tǒng)的構(gòu)成；
（2）幾種簡單的編碼方法（哈夫曼編碼、算術(shù)編碼、游程編碼、LZW編碼等）；
（3）預(yù)測編碼、變換編碼；
（4）其他編碼方式、標(biāo)準(zhǔn)介紹。
3、考核知識點(diǎn)和考核要求
（1）識記：圖像編碼系統(tǒng)構(gòu)成以及壓縮標(biāo)準(zhǔn)。
（2）領(lǐng)會：圖像壓縮的原理。
（3）綜合應(yīng)用：哈夫曼編碼、變換編碼、預(yù)測編碼等幾種編碼方法。
 
第六章 圖像分割 (8學(xué)時)
1、學(xué)習(xí)目的和要求
通過本章學(xué)習(xí)，掌握灰度閾值分割法、邊緣檢測分割法、直線檢測；熟悉哈夫變換的原理和應(yīng)用、區(qū)域生長法；了解分裂合并、模板匹配等方法。
2、課程內(nèi)容
（1）灰度閾值分割法原理以及幾種典型的選取閾值的方法；
（2）邊緣檢測分割法思想以及幾種常用的檢測算子，如Log算子，Sobel算子，拉氏算子等；
（3）基于區(qū)域的分割方法，如分裂合并、區(qū)域生長等；
（4）直線檢測方法，包括哈夫變換的原理，模板匹配。
3、考核知識點(diǎn)和考核要求
（1）識記：模板匹配、分裂合并、區(qū)域生長等幾種分割方法。
（2）領(lǐng)會：灰度閾值分割法原理、邊緣檢測分割法思想以及哈夫變換的原理和應(yīng)用。
（3）綜合應(yīng)用：雙峰閾值分割、最大方差閾值分割；用Log、Sobel等幾種邊緣檢測算子檢測邊緣實(shí)現(xiàn)分割。
第七章  圖像描述（6學(xué)時）
1、學(xué)習(xí)目的和要求
通過本章學(xué)習(xí)，掌握鏈碼、四叉樹、骨架等幾種表達(dá)方法，掌握傅立葉描述子、矩的描述方法；熟悉簡單描述符、拓?fù)涿枋龇椒ǎ涣私庑螒B(tài)學(xué)方法。
2、課程內(nèi)容
（1）邊緣描述（簡單描述符、傅立葉描述子、鏈碼）；
（2）區(qū)域描述（四叉樹、骨架、矩等）；
（3）形態(tài)學(xué)方法。
3、考核知識點(diǎn)和考核要求
（1）識記：形態(tài)學(xué)方法。
（2）領(lǐng)會：簡單描述符、拓?fù)涿枋龇椒ā?br /> （3）綜合應(yīng)用： 鏈碼、四叉樹、骨架等幾種表達(dá)方法；傅立葉描述子、矩的描述方法。
 
四、 理論教學(xué)學(xué)時分配

章	講 課 內(nèi) 容	學(xué)時
一	緒論	4
二	圖像變換	12
三	圖像增強(qiáng)	8
四	圖像復(fù)原	8
五	圖像壓縮編碼	6
六	圖像分割	8
七	圖像描述	6
總計(jì)		52

 
五、　 實(shí)驗(yàn)名稱與學(xué)時安排
         實(shí)驗(yàn)教學(xué)共12學(xué)時，其中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)8學(xué)時，綜合性實(shí)驗(yàn)4學(xué)時，設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)6學(xué)（選做），具體安排如下表。

實(shí)驗(yàn)名稱與學(xué)時安排表

序號	實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目	學(xué)時數(shù)	內(nèi)容與要求	實(shí)驗(yàn)屬性	必開	選開
1	試驗(yàn)平臺了解和視頻驅(qū)動程序應(yīng)用	2	了解DSP圖像處理試驗(yàn)箱的硬件構(gòu)成、編程即編譯環(huán)境，其驅(qū)動程序以及其應(yīng)用等	驗(yàn)證	√
2	圖像（視頻）取反及二值化	2	掌握圖像取反的原理和實(shí)現(xiàn)方法；掌握圖像二值化的原理和實(shí)現(xiàn)方法。	驗(yàn)證	√
3	直方圖統(tǒng)計(jì)及灰度變換	2	掌握直方圖的基本原理和方法；掌握圖像灰度變換的原理和算法。	驗(yàn)證	√
4	模板卷積和邊緣檢測	2	掌握模板卷積的基本原理；用模板卷積的方法實(shí)現(xiàn)邊緣檢測。	驗(yàn)證	√
5	模糊圖像恢復(fù)	4	掌握圖像退化模型；對一幅原始圖像，采用給定的退化函數(shù)，仿真產(chǎn)生模糊圖像；用維納濾波法，選用不同的參數(shù)恢復(fù)圖像，并進(jìn)行分析比較，得出最理想的恢復(fù)圖像。	綜合	√
6	消除光照不均勻及物體標(biāo)記	6	理解成像模型和機(jī)理；對圖像用大尺度的低通濾波器濾波以提取光照背景信息；圖像減影運(yùn)算消除圖像中的光照不均勻；對圖像做增強(qiáng)處理；圖像二值化；濾波消噪；物體標(biāo)記	設(shè)計(jì)創(chuàng)新		√

 
六、 教材及參考書
教　材：曹茂永等，數(shù)字圖像處理，北京大學(xué)出版社， 2007
                   章毓晉主編，圖像處理和分析（第2版）,清華大學(xué)出版社，1999
劉文耀等主編，光電圖像處理,電子工業(yè)出版社，2002
參考書：朱志剛等譯，數(shù)字圖像處理, 電子工業(yè)出版社，1998
Rafael C. Gonzalez, Digital Image Processing,電子工業(yè)出版社，2002
羅述謙，周果宏，醫(yī)學(xué)圖像處理與分析，科學(xué)出版社，2003
學(xué)習(xí)文檔  http://xjuit.com/wenku/