數字圖像處理B

(DigitalImageProcessingB)

課程代碼：06410095

學分：2

學時：32（其中：課堂教學學時：24實驗學時：C上機學時：8課程實踐學時：0）

先修課程：高等數學、線性代數、程序設計

適用專業：軟件工程

教材：《數字圖像處理》，王潤輝等編，清華大學出版社，2013

開課學院：計算機科學與通信工程學院

課程網站：（選填）

一、課程性質與課程目標

（-）課程性質（需說明課程對人才培養方面的貢獻）

數字圖像處理課程是軟件工程專業的專業選修課。本課程著重研究數字圖像處理的方法，訓

練學生根據所學基礎知識解次實際問題的能力，同時耍求拓寬專業知識面，為在計算機視覺、模式

識別等領域從事研究與開發打下堅實的理論基礎。主要任務是學習數字圖像處理的基本概念、基本

原理、實現方法和實用技術，并能應用這些基本方法開發數字圖像處理系統，為學習圖像處理新方

法奠定理論基礎。

（二）課程目標（根據課程特點和對畢業要求的貢獻，確定課程目標。應包括知識目標和能力

目標。）

課程目標1：通過本課程學習，正確理解并掌握數字圖像處理相關概念：RGB模型，HIS模型，

采樣和量化，直方圖，傅立葉變換。正確理解基本原理和技術：直方圖均衡與規定化，圖像平滑原

理，中值濾波，圖像分割與邊緣檢測，模板操作，圖像復原原理，維納濾波，圖像壓縮編碼相關技

術。熟練運用圖像處理方法：圖像平滑和銳化，閾值分割方法，區域生長法，圖像變換方法，圖像

壓縮編碼及圖像復原相關方法。

課程目標2：能夠利用網絡查閱圖像處理最新研究熱點相關文獻，培養和增強學生創新意識和

創新思維。通過學習數字圖像處理的基本概念、圖像處理方法、實現技術，培養學生使用數學工具

建模的能力，能夠熟練使用圖像處理開發平臺，將理論算法編程實現，提高實際動手能力和創新能

力，訓練學生利用圖像處理相關方法進行應用問題的解決能力，培養學生分析問題和解決復雜工程

問題的能力，在此基礎上進行歸納和總結，逐步形成科學的學習觀和方法論。

注：工程類專業通識課程的課程目標應覆蓋相應的工程教育認證畢業要求通用標準；

（三）課程目標與專業畢業要求指標點的對應關系（認證專業必修課程填寫）

本課程支持的畢業要求指標點如下：

畢業要求指標點：1.1能夠應用數學與自然科學的基本知識正確表述復雜工程問題

^課程目標

課程目標1課程目標2

畢業要求指標屋、\

畢業要求指標點1.1V

注：課程目標與畢業要求指標點對接的單元格中可輸入也可標注“H、M、L”。

二、課程內容與教學要求（按章撰寫）

第一章概述

（一）課程內容

1.數字圖像處理的發展

2.圖像及其表示、顯示、存儲及像素間的關系

3.圖像技術及應用

（二）教學要求

L了解數字圖像和數字圖像處理的基本概念、發展歷史

2.理解圖像數學描述與顯示

3.理解數字圖像處理中的關鍵問題

（二）重點與難點

1.重點

數字圖像處理的應用領域及當前的研究熱點

2.難點

圖像及其表示、顯示、存儲及像素間的關系

第二章數字圖像處理基礎

（一）課程內容

1.概述

2.數字圖像處理系統

3.圖像與視覺之間的關系

（二）教學要求

1.理解圖像處理系統的功能

2.理解圖像采樣和圖像量化原理

3.理解圖像視覺原理

第三章圖像變換

（一）課程內容

1.圖像的空域變換

2.圖像的正交變換

3.各種變換方法的比較

（二）教學要求

1.掌握圖像的平移、旋轉、縮放等幾何變換和圖像的加、減、乘、除代數運算

2.掌握圖像的傅立葉變換和離散余弦變換

3.了解圖像的離散沃爾什-哈達瑪變換、K-L變換和小波變換

（三）重點與難點

1.重點

圖像的頻域變換的過程

2.難點

頻域變換與空域變換的聯系、區別

第四章圖像增強

（一）課程內容

1.圖像增強技術概述

2.時域圖像增強

3.頻域圖像增強

（二）教學要求

1.掌握灰度直方圖像的概念及其計算方法

2.掌握直方圖均衡化及變換方法

3.掌握圖像去噪原理和常用方法

4.了解頻域濾波的基本原理

5.掌握圖像的平滑與模糊處理及低通濾波器的實現方法

6.掌握圖像的銳化與清晰處理及高通濾波器的實現方法

（三）重點與難點

1.重點

直方圖、圖像平滑、圖像銳化

2.難點

直方圖均衡化，滑動窗口操作，濾波器函數

第五章圖像壓縮編碼

（一）課程內容

1.概述

2.統計編碼

3.預測編碼

4.變換編碼

5.數字圖像壓縮國際標準

（二）教學要求

1.了解圖像壓縮的基本概念和分類

2.掌握統計編碼的基本原理

3.掌握預測編碼的基本原理

4.J'解圖像壓縮的編碼標準

5.掌握變換編碼的基本原理

（三）重點與難點

1.重點

圖像編碼的方法與技術、編碼的基本原理

2.難點

傳統的Huffman統計編碼方法、行程編碼和算法編碼方法

第六章圖像分割

（一）課程內容

1.圖像分割的定義

2.圖像分割的基本方法

3.閾值分割

4.邊緣檢測

5.區域分割

6.hough變換

（二）教學要求

1.理解圖像分割的基本概念

2.掌握閾值化處理方法

3.了解全局閾值和自適應閾值等方法

4.掌握邊界提取和輪廓跟蹤的原理和方法

5.掌握Hough變換

（三）重點與難點

1.重點

圖像分割、輪廓跟蹤

2.難點

Hough變換

第七章圖像描述

（-）課程內容

1.圖像目標表達

2.邊界描述

3.區域描述子

4.形態學描述

5.主分量描述

（二）教學要求

】.理解圖像目標表達

2.掌握計算邊界的傅立葉描述子

3.理解區域描述子、形態學描述、主分量描述方法

（三）重點與難點

1.重點

傅立葉描述子

2.難點

區域描述子、形態學描述、主分量描述方法

第八章圖像復原

（一）課程內容

1.圖像退化與復原概述

2.圖像的退化模型

3.非約束好原

4.約束復原

5.非線性復原方法

6.其他圖像復原技術

（二）教學要求

1./解圖像復原技術的概念、分類和主要用途

2.掌握圖像退化的基本模型、逆濾波復原

3.了解約束復原、非線性更原方法原理

4.掌握維納濾波器的基本原理

（三）重點與難點

1.重點

圖像退化的基本模型、逆濾波復原、維納濾波器

2.難點

圖像復原及其方法的基本原理

三、本課程開設的實驗項目（如課程不含實驗，該項可不填）

編號實驗項目名稱學時類型要求支撐的課程目標

1熟悉開發環境2驗證性必做課程目標1

2圖像變換2驗證性必做課程目標2

3圖像增強2驗證性必做課程目標1和2

4圖像分割2驗證性必做課程目標1和2

注：1.“類型”填驗證性、綜合性、設計性等；

2.“要求”填必做、選做。

實驗1：熟悉開發環境

實驗目標：熟悉matlab開發環境,能夠熟練使用matlab讀入和讀出

實驗要求：實驗之前要了解matlab相關操作

實驗2：圖像變換

實驗目標：利用matlab實現傅立葉變換

實驗要求：

1）實驗之前要預習，簡述實驗目的和實驗原理；

2）根據二維Fourier變換的基本定義，編寫程序；

3）寫出實驗報告。報告要求：有實驗目的，實驗內容，實驗過程，實驗小結和較詳細的圖文說

明。

實驗3：圖像增強

實驗目標：應用mallab實現對圖像增強（圖像均衡化）

實驗要求：

1）實現直方圖圖像均衡化；

3）寫出實驗報告。報告要求：有實驗目的，實驗內容，實驗過程，實驗小結和較詳細的圖文說

明

實驗4：圖像分割

實驗目標：應用matlab實現對圖像分割處理

實驗要求：

1）運用閾值分割方法實現圖像分割;

2）編制一個通用的邊緣提取函數。通過輸入不同的參數，能夠實現Sobel算子、Prewitt算子、

Roberts算子、Marr算子和Canny邊緣檢測

3）寫出實驗報告。報告要求：有實驗目的，實驗內容，實驗過程，實驗小結和較詳細的圖文說

明。

四、學時分配及教學方法

章

教學形式及學時分配

（按序填寫）

主要教學方法支撐的課程目標

課堂實上課程小

教學驗機實踐計

講授法、討論法、研課程目標1和2

第一章22

究型教學方法

第二章426講授法、演示法課程目標1和2

第三章224講授法、演示法課程目標1和2

講授法、演示法、研課程目標1和2

第四章426

究型教學方法

第五章22講授法、演示法課程目標1和2

講授法、演示法、研課程目標1和2

第六章426

究研教學方法

講授法、演示法

第七章44課程目標1和2

講授法、演示法

第八章22課程目標1和2

合計24832

注：1.課程實踐學時按相關專業培養計劃列入表格；

2.主要教學方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學方法（基于問題、項目、案例

等教學方法）等。

五、課程考核

考核形式考核要求考核權重備注

完成相應題目，主要考查獨立

階段測試10%

分析解決問題能力

課堂表現上課積極回答問題及出勤恃5%

況

完成4個實瞼，主要考查對異

平時作業30%實驗報告

法的理解，編程能力

大作業開卷55%

注：1.分學期設置和考核的課程應按學期分別填寫上表。

2.考核形式主要包括課堂表現、平時作業、階段測試、期中考試、期末考試、大作業、小

論文、項目設計和作品等。

3.考核要求包括作業次數、考試方式（開卷、閉卷）、項目設計要求等。

4.考核權重指該考核方式或途徑在總成