《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 学时：54 学分：3

课程性质：专业任意选修课 考核方式：考查

开课对象：计算机科学与技术专业学生

一、教学目的与要求

《数字图像处理》是一门为计算机科学与技术专业学生开设的专业任意选修课程。通过学习使学生了解数字图像处理的基本概念和原理；了解图像处理技术的特点、应用范围和现状；掌握图像处理的基本原理和技术，熟悉图像变换、直方图和点运算等基本运算；掌握图像增强、图像复原、形态学处理、图像分割、图像的编码与压缩、彩色图像处理等相关原理；学会设计图像处理应用系统的方法，能够通过编写程序解决基本的图像处理问题，为今后从事图像处理的研究和开发打下良好的基础。

本课程总授课54学时，在第七学期开设，为考查课程。本课程的特点是必须通过编程实践进行理论和算法的学习，在讲授课程时需要将理论和实践进行结合，并适当地安排编程作业实现图像处理的功能。本课程需要学生有一定的数学基础，具备数据结构与算法设计知识，有高级语言程序设计能力，能够使用VC++编写Windows应用程序。

二、课程内容及学时分配

章节 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 内容 绪论 图像数字化与显示 图像变换 直方图 点运算 图像增强 图像复原 形态学处理 图像分割 图像编码与压缩 彩色图像处理 数字图像处理的应用 合计

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学时 3 3 9 3 3 6 6 3 6 6 3 3 54 第一章 绪论（3学时） 主要内容：

1、数字图像；2、数字图像处理；3、图像处理的历史；4、数字图像处理的研究现状；5、数字图像处理中的关键问题。

要求：

1、了解数字图像和数字图像处理的基本概念； 2、了解数字图像处理的历史和研究现状； 3、理解数字图像处理中的关键问题。 第二章 图像数字化与显示（3学时） 主要内容：

1、连续图像的数学描述；2、图像采样；3、图像的量化；4、图像输入输出设备。 要求：

1、 理解连续图像的数学描述； 2、 理解图像采样和图像量化原理； 3、 了解图像输入输出设备。 第三章 图像变换（9学时） 主要内容：

1、图像的几何变换；2、图像的代数变换；3、图像的离散傅立叶变换；4、图像的离散余弦变换；5、图像的离散沃尔什—哈达玛变换；6、图像的K-L变换；7、图像的小波变换。 要求：

1、 掌握图像的平移、旋转、缩放、镜像等几何变换； 2、 掌握图像的加、减、乘、除代数运算； 3、 掌握图像的离散傅立叶变换和离散余弦变换；

4、 了解图像的离散沃尔什—哈达玛变换、K-L变换和小波变换。 第四章 直方图（3学时） 主要内容：

1、直方图；2、直方图均衡化和直方图变换；3、色彩直方图。 要求：

1、 掌握灰度直方图的概念及其计算方法；

2、 掌握根据直方图进行图像变换的方法，包括直方图均衡化和直方图变换；

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3、 掌握色彩直方图的概念和计算方法。 第五章 点运算（3学时） 主要内容：

1、点运算的定义；2、阈值化处理；3、亮度与对比度调整。 要求：

1、 了解点运算的基本概念； 2、 掌握阈值化处理方法； 3、 掌握亮度与对比度处理方法。 第六章 图像增强（6学时） 主要内容：

1、邻域运算；2、图像的空间域滤波；3、图像的频域滤波；4、图像的平滑与模糊；5、图像的锐化与清晰。 要求：

1、 了解邻域运算的概念和实现方法； 2、 了解空间域滤波和频域滤波的基本原理；

3、 掌握图像的平滑与模糊处理以及低通滤波器的实现方法； 4、 掌握图像的锐化与清晰处理以及高通滤波器的实现方法。 第七章 图像复原（6学时） 主要内容：

1、图像退化与数学模型；2、图像复原技术；3、噪声模型；4、逆滤波复原；5、维纳滤波器；6、中值滤波器。 要求：

1、 掌握图像退化的基本模型；

2、 了解图像复原技术的概念、分类和主要用途； 3、 理解噪声的概念和噪声模型；

4、 掌握逆滤波复原和维纳滤波器的基本原理； 5、 掌握中值滤波器的基本原理和方法。 第八章 形态学处理（3学时） 主要内容：

1、形态学处理；2、膨胀和腐蚀运算；3、开、闭运算。

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要求：

1、 理解形态学运算的概念；

2、 掌握腐蚀、膨胀、开、闭运算，能够正确运用这些运算进行图象处理。 第九章 图像分割（6学时） 主要内容：

1、图像分割的概念；2、阈值选择与阈值化处理；3、边界提取和轮廓跟踪；4、Hough变换。 要求：

1、 理解图像分割的基本概念；

2、 掌握阈值化处理方法，了解全局阈值和自适应阈值等方法 3、 掌握边界提取和轮廓跟踪的原理和方法； 4、 掌握使用Hough变换进行圆和直线的检测方法。 第十章 图像编码与压缩（6学时） 主要内容：

1、图像压缩的基本概念；2、有损压缩和无损压缩；3、统计编码；4、预测编码；5、变换编码；6、图像压缩编码标准。 要求：

1、 了解图像压缩的基本概念和分类；

2、 掌握统计编码、预测编码、变换编码的基本原理； 3、 了解图像压缩的编码标准。 第十一章 彩色图像处理（3学时） 主要内容：

1、人类视觉和色度学基础；2、颜色空间的表示与相互转换。 要求：

1、 了解人类视觉和色度学原理；

2、 掌握各种颜色模型以及各种模型之间的相互转换。 第十二章 数字图像处理的应用（3学时） 主要内容：

1、图像处理的主要应用领域；2、图像处理在数字水印中的应用；3、基于内容的图像检索。 要求：

1、 了解图像处理的主要应用领域；

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2、 了解图像处理在数字水印中的应用； 3、 了解基于内容的图像检索。 三、推荐教材和主要参考书目 推荐教材：

[1] 胡学龙, 许开宇编著.数字图像处理.电子工业出版社，2006. 主要参考书目：

[1] RAFAEL C.GONZALEZ等著, 阮秋琦等译.数字图像处理（第二版）.电子工业出版社, 2003. [2] KENNETH R. CASTLEMAN著. Digital Image Processing.清华大学出版社, 2003. [3] 何斌, 马天予等编著.Visual C++数字图像处理（第二版）.人民邮电出版社, 2002. [4] 周长发编著.精通Visual C++图像编程.电子工业出版社, 2000. [5] 吕风军编著.数字图象处理编程入门.清华大学出版社, 1999. [6] 姚敏等编著.数字图像处理.机械工业出版社, 2006. 四、说明

本课程成绩评定方法：平时成绩（出勤、作业）40%；期末成绩60%。

执笔人： 陈荣钦 审定人：孙巧萍

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