《数字图像处理》课程教学大纲
课程代码：030742025
课程英文名称：Digital Image Processing
课程总学时：40  讲课：32  实验：8  上机：0
适用专业：电子信息科学与技术
大纲编写（修订）时间：2017.5   
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
数字图像处理是电子信息科学与技术专业开设的一门培养学生具有数字图像处理能力的选修的专业课之一，通过本课程的学习，要求学生掌握有关数字图像处理的基本概念、方法、原理及应用，培养和增强学生数字图像处理技能的创新意识和创新思维，提高实际动手能力和创新能力，为学生进一步学习专业课程奠定基础。
    通过本课程的学习，学生将达到以下要求：   
    1．牢固掌握图像数字化理论、图像直方图及其应用、傅立叶变换、图像增强的基本算法、图像分割、影像纹理的基本分析法、二值图像处理等内容；；
    2．掌握空间滤波的卷积算法、几何校正和灰度内插法等；；
3．了解图像复原与重建、数据压缩、模板匹配、分类、图像处理与分析的发展趋势。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
    1.基本知识：数字图像处理的基本概念和算法
    2.基本理论和方法：数字图像与图像数字化的概念；灰度直方图；图像处理算法形式；傅立叶变换、图像空间域、频率域增强；图像分割的边缘检测；纹理分析；二值图像处理与分析等。
    3.基本技能: 能较为熟练地用Matlab或VC++语言编写常用的数字图像处理算法。
（三）实施说明
1．教学方法：本课程在讲解上着重数学公式物理含义的阐述，对于难点内容，可以结合实际的图像矩阵来解释。力求做到重点突出，由浅入深，便于学生理解和掌握。在应用方面，主要结合自己和他人的研究成果，介绍一些图像处理方法的应用实例，增强学生的直观体验，培养学生的学习兴趣。
    2．教学手段：在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，这样可以达到图文并茂的效果，有利于学生理解掌握各种算法。
    （四）对先修课的要求
    先修课：MATLAB程序设计；概率论与数理统计；线性代数；数值分析；数字信号处理。（五）对习题课、实践环节的要求
    1．对重点、难点章节应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。
    2．课后作业以编程题目为主，平均每章1至3道题，以加深对所学基本图像处理方法和算法的理解，加强Matlab或VC编程能力。
    3．为了拓展学生的知识面，以及培养学生的自学能力，安排部分内容，课后学生自学。
（六）课程考核方式
    1．考核方式：考查
2．考核目标：重点考核学生对数字图像处理基本概念、基本方法的掌握及综合应用情况。
    3．成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占10%，实验成绩占20%，期末考试成绩占70%。
    平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；实验成绩由实验老师参照相关规定按百分制给出，实验无成绩或实验不及格，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。   
（七）参考书目
    《数字图像处理与分析》，龚声蓉等编，西清华大学出版社，2017
    《数字图像处理》，许录平编，科学出版社，2011
二、中文摘要
本课程是模式识别、计算机视觉、图像通讯、多媒体技术等学科的基础，是一门多学科交叉、理论性和实践性都很强的综合性课程，是电子信息科学与技术专业学生的一门重要专业课程。通过对本课程的学习，使学生了解数字图像的基本概念、数字图像形成的原理，掌握数字图像处理的理论基础和技术方法，着重掌握数字图像的增强、复原、压缩和分割的基本理论和实现方法，为将来从事相关领域工作和科学研究奠定基础。
三、课程学时分配表
序号
教学内容
学时
讲课
实验
上机
1
绪论
2
2
1.1
数字图像处理概论
2
2
数字图像处理基础
4
4
2.1
度学基础、人的视觉特性
2
2.2
图像数字化
2
3
图像变换
6
6
3.1
图像几何变换
2
3.2
图像离散傅里叶变换
2
3.3
图像离散余弦变换、图像离散沃尔什-哈达吗变换
2
4
图像增强
12
6
6
4.1
图像对比度增强、图像直方图修正
2
4.2
图像平滑
2
4.3
图像锐化
2
灰度图像直方图统计实验
2
空域图像增强实验
2
频域图像增强实验
2
5
图像恢复
2
2
5.1
退化模型
2
6
图像压缩编码
2
2
6.1
图像压缩编码
2
7
图像分割
8
6
2
7.1
图像分割定义和依据
2
7.2
边缘点检测
2
7.3
区域分割
2
图象分割实验
2
直方图均衡化的基本原理
8
图像描述
4
4
8.1
图像几何、矩特征
2
8.1
形态学在图像描述中的应用
2
合计
40
32
8
四、教学内容及基本要求
第1部分  绪论
总学时(单位：学时):2  讲课:2  实验:0 上机:0
第1.1部分  数字图像处理概论（讲课2学时）
  具体内容:
    1)    明确本课程的内容、性质和任务。
    2)    数字图像处理的步骤和方法。
    3)    数字图像处理系统的组成。
第2部分 数字图像处理基础
    总学时(单位：学时):4  讲课:4  实验:0 上机:0
第2.1部分  度学基础、人的视觉特性（讲课2学时）
    具体内容:
    1)    三基原理。
    2)    颜模型、人的视觉特性。
第2.2部分  图像数字化（讲课2学时）
    具体内容:
    1)    图像采样。
2)    采样图像的均匀量化。
第3部分  图像变换
总学时(单位：学时):6  讲课:6  实验:0 上机:0
第3.1部分  图像几何变换（讲课2学时）
具体内容:
1)    图像几何变换的一般表达式。
2)    平移、比例、旋转、仿射、透视、灰度变换。
第3.2部分  图像离散傅里叶变换（讲课2学时）
具体内容:
    一维、二维离散傅里叶变换。
重    点:
    二维离散傅里叶变换；
难    点:
二维离散傅里叶变换
第3.3部分  图像离散余弦变换、图像离散沃尔什-哈达吗变换（讲课2学时）
具体内容:
1)    图像离散余弦变换。
2)    图像离散沃尔什-哈达吗变换
重    点:
    图像离散余弦变换；
难    点:
图像离散沃尔什-哈达吗变换
第4部分  图像增强
    总学时(单位：学时):12  讲课:6  实验:0 上机:6
第４.1部分  图像对比度增强、图像直方图修正（讲课2学时）
具体内容:
    1)    图像对比度增强。
    2)    图像直方图修正。
重    点:
    直方图均衡化
难    点:
    直方图规定化
习    题:
图像增强的目的是什么？
第４.2部分  图像平滑（讲课2学时）
具体内容:
    1)    空域平滑。
    2)    频域低通滤波法。
3)    中值滤波法。
第４.3部分  图像锐化（讲课2学时）
具体内容:
    1)    空域锐化法。
2)    高频提升滤波法。
３)    图像同态滤波。
2)    图像彩增强。
实    验:
灰度图像直方图统计实验（2学时）
空域图像增强实验（2学时）
频域图像增强实验（2学时）
第5部分  图像恢复
    总学时(单位：学时):２  讲课:２  实验:０ 上机:0
第5.1部分  退化模型（讲课2学时）
具体内容：
    1)    退化模型。
2)    图像的无约束恢复－反向滤波法。
3)    几何畸变图像的恢复。
第6部分  图像压缩编码
    总学时(单位：学时):4  讲课:4  实验:0 上机:0
第6.1部分  图像压缩编码（讲课2学时）
    具体内容:
    1)    图像编码基本理论。
2)    无损压缩编码。
第7部分  图像分割
    总学时(单位：学时):８  讲课:６  实验:0 上机:２
第7.1部分  图像分割定义和依据（讲课2学时）
  具体内容:
    1)    图像分割的定义。
2)    灰度图像分割的依据
第7.２部分  边缘点检测（讲课2学时）
  具体内容:
    1)    边缘点检测的基本原理。
2)    正交梯度算子法。
3)    方向梯度法
第7.3部分  区域分割（讲课2学时）
  具体内容:
    1)    区域生长法。
2)    分裂合并法。
实    验:
图象分割实验（2学时）
第8部分  图像描述
    总学时(单位：学时):4  讲课:4  实验:0 上机:0
第8.1部分  图像几何、矩特征（讲课2学时）
具体内容:
    1)    图像的几何特征。
    2)    图像矩描述号。
第8.2部分  形态学在图像描述中的应用（讲课2学时）
具体内容:
1)    形态学在区域描述中的应用。
2)    形态学在边界描述中的应用。
3） 形态学用于纹理描述。

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