《圖像處理技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《圖像處理技術(shù)》教學(xué)大綱課程英文名ImageProcessingTechnique課程代碼02M0081學(xué)分2總學(xué)時(shí)32理論學(xué)時(shí)28實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)4課程類別專業(yè)課課程性質(zhì)任選先修課程線性代數(shù)B適用專業(yè)測控技術(shù)與儀器測控技術(shù)與儀器（卓越）開課學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院注：課程類別是指公共基礎(chǔ)課/學(xué)科基礎(chǔ)課/專業(yè)課；課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標(biāo)（一）課程地位本課程屬測控專業(yè)專業(yè)教育課程，主要任務(wù)是研究非接觸式測量中各種圖像處理和分析的基本原理、典型方法和實(shí)用技術(shù)。目的是讓學(xué)生掌握和理解數(shù)字圖像的表示、圖像的噪聲分析、圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像分割以及圖像描述等圖像處理知識點(diǎn)，幫助學(xué)生在非接觸式影像測量中能靈活應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)問題。（二）課程目標(biāo)本課程培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)字圖像處理技術(shù)解決測控領(lǐng)域與測量中的相關(guān)問題；突出培養(yǎng)學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一、勇于探索的精神、善于解決問題的實(shí)踐能力；培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)和工程思維，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識。具體課程目標(biāo)如下：1.熟悉或掌握數(shù)字圖像處理的基本概念和算法；2.能較為熟練地使用MATLAB或VC++編寫常用的數(shù)字圖像處理算法；能利用圖像處理技術(shù)解決一些實(shí)際工程問題。二、課程目標(biāo)達(dá)成的途徑與方法以課堂教學(xué)為主，結(jié)合自學(xué)、大作業(yè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。課堂教學(xué)主要講解與數(shù)字圖像處理有關(guān)的基本概念、基本理論以及基本分析方法，并將日常生活中遇到的現(xiàn)象以及高科技中的問題等融入基本理論的講解，使同學(xué)們更好地熟悉或掌握數(shù)字圖像處理的基本理論，并通過實(shí)例展示圖像處理技術(shù)在工程中的應(yīng)用，提高學(xué)生對圖像處理技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣、熟悉數(shù)字圖像處理的理論體系、思維方式和研究方法。課堂教學(xué)盡量引入互動環(huán)節(jié)，使同學(xué)們能更好地融入課堂教學(xué)，提高教學(xué)效果。對比較容易理解的章節(jié)讓學(xué)生自學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識、自主學(xué)習(xí)的能力和抓住要點(diǎn)的能力。大作業(yè)能培養(yǎng)同學(xué)們的綜合能力：熟練運(yùn)用所學(xué)知識的能力、收集和提煉信息的能力、編程能力和寫作能力等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要通過給定題目由學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)所需功能，培養(yǎng)學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固知識的習(xí)慣，熟練運(yùn)用所學(xué)知識和解決實(shí)際問題的能力。三、課程主要內(nèi)容與基本要求1、緒論了解數(shù)字圖像處理的基本特點(diǎn)、主要研究內(nèi)容、主要應(yīng)用和發(fā)展趨勢。2、圖像處理基本知識掌握數(shù)字圖像的表示方法、圖像的噪聲分析，了解典型圖像文件格式、圖像的采樣量化以及圖像處理技術(shù)在現(xiàn)代測量中的應(yīng)用等知識。3、 圖像的變換了解二維連續(xù)線性系統(tǒng)、位移不變系統(tǒng)以及卷積、相關(guān)運(yùn)算等基本概念，了解二維連續(xù)傅立葉變換及其性質(zhì)。掌握二維離散傅立葉變換及其性質(zhì)，掌握圖像變換的代數(shù)表達(dá)式，掌握離散余弦變換及其特性。4、圖像壓縮編碼了解圖像壓縮的必要性和可行性，掌握熵編碼、預(yù)測法編碼和變換編碼的基本原理，熟練掌握哈夫曼編碼方法的編碼步驟和JPEG編碼系統(tǒng)的基本算法。5、圖像增強(qiáng)要求掌握圖像的灰度修正、平滑、銳化等常用的圖像增強(qiáng)方法，了解圖像的同態(tài)增晰、幾何校正等其它圖像增強(qiáng)方法。6、圖像分割掌握Sobel算子、Robert算子等一階微分算子、拉普拉斯二階微分算子在邊緣檢測中的應(yīng)用，掌握用模板匹配法在圖像檢測中的應(yīng)用。掌握圖像閾值分割的概念，掌握直方圖閾值分割、類間方差閾值分割等圖像分割算法，了解局部閾值分割的概念。7、圖像描述掌握數(shù)字圖像的面積、周長、位置、方向、投影等幾何描述概念，掌握二值圖像的鄰域與連接、背景與孔、包圍與邊界等拓?fù)涮匦愿拍?，掌握目?biāo)物體的標(biāo)記方法。了解簡單區(qū)域描述、矩不變量等數(shù)字圖像的區(qū)域描述概念，掌握中軸變換、細(xì)化運(yùn)算在區(qū)域描述中的應(yīng)用。四、課程學(xué)時(shí)安排章節(jié)號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)學(xué)生任務(wù)對應(yīng)課程目標(biāo)第1章1.1圖像和圖像處理1.2數(shù)字圖像處理的步驟1.3數(shù)字圖像處理主要研究的內(nèi)容1.4數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用1.5數(shù)字圖像處理的發(fā)展趨勢21.課后自學(xué)數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用內(nèi)容課程目標(biāo)1第2章2.1圖像信息技術(shù)中的視覺研究2.2圖像數(shù)字化2課后自學(xué)數(shù)字圖像數(shù)字化的步驟課程目標(biāo)1第2章2.3圖像的噪聲分析2.4圖像質(zhì)量評價(jià)2.5彩色圖像的基本知識21.課后自學(xué)圖像質(zhì)量評價(jià)方法2.完成RGB與HIS空間互相轉(zhuǎn)換作業(yè)課程目標(biāo)1第3章3.1二維連續(xù)傅立葉變換3.2二維離散傅立葉變換及其性質(zhì)3.3離散圖像變換的一般表達(dá)式3.4離散余弦變換21.課后自學(xué)傅立葉變換的性質(zhì)和余弦變換方法課程目標(biāo)1第4章4.1概述4.2熵編碼方法21.課后自學(xué)算術(shù)編碼的編碼和解碼過程課程目標(biāo)1第4章4.3預(yù)測法編碼4.4變換編碼方法21.課后自學(xué)預(yù)測法編碼和變換編碼的原理課程目標(biāo)1第5章5.1概述5.2灰度修正5.3圖像的同態(tài)增晰21.課后自學(xué)圖像同態(tài)增晰的具體實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)1第5章5.4平滑5.5銳化21.課后自學(xué)平滑和銳化的頻域法課程目標(biāo)1第5章5.6偽彩色圖像增強(qiáng)5.7圖像線性濾波復(fù)原5.8全彩色圖像增強(qiáng)21.課后自學(xué)圖像線性濾波復(fù)原課程目標(biāo)1第5章實(shí)驗(yàn)一圖像增強(qiáng)2完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程目標(biāo)2第6章6.1概述6.2邊緣檢測算子21.課后自學(xué)Canny算子課程目標(biāo)1第6章6.3圖像閾值分割21.課后自學(xué)OTSU分割方法課程目標(biāo)1第6章6.4區(qū)域增長法和分裂——合并法6.5數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在圖像分割中的應(yīng)用21.課后自學(xué)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的各種操作方法課程目標(biāo)1第6章實(shí)驗(yàn)二圖像分割2完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程目標(biāo)2第7章7.1二值圖像的幾何特性7.2二維形狀描述7.3二維紋理描述21.課后自學(xué)二維形狀描述和紋理描述算子課程目標(biāo)1第8章圖像處理技術(shù)科研項(xiàng)目展示2完成大作業(yè)課程目標(biāo)2五、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)基本要求學(xué)生任務(wù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)類別1圖像增強(qiáng)2掌握灰度直方圖的計(jì)算方法和計(jì)算過程；掌握圖像平滑和圖像銳化的方法；學(xué)會利用MATLAB進(jìn)行圖像增強(qiáng)。選擇3幅圖像分別編程實(shí)現(xiàn)直方圖均衡化、均值濾波和中值濾波處理。撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。驗(yàn)證性必做2圖像分割2了解圖像分割的基本理論和方法；掌握對圖像進(jìn)行邊緣檢測的方法；掌握閾值分割的方法和閾值的選擇。對一幅灰度圖像分別利用Sobel方法和Laplacian-Guassian方法進(jìn)行邊緣檢測；對灰度圖像采用最大類間方差法和直方圖雙峰法進(jìn)行灰度分割處理。撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。綜合性必做注：1.實(shí)驗(yàn)性質(zhì)指演示性、驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性等；2.實(shí)驗(yàn)類別指必做、選做等。六、考核方式及成績評定（一）考核方式與評價(jià)考核內(nèi)容考核方式評定標(biāo)準(zhǔn)（依據(jù)）占總成績比例過程考核含到課率、課堂發(fā)言、課外作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等點(diǎn)名記錄、課堂發(fā)言記錄、作業(yè)完成質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量40%期末考核開卷卷面成績60%考核類別考查成績登記方式百分制（二）課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)和達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)教學(xué)環(huán)節(jié)考核環(huán)節(jié)合格標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1講授平時(shí)成績（考勤、作業(yè)）A0.6期末考試B目標(biāo)達(dá)成度=0.6×B/B0+0.4×A/A0課程目標(biāo)2實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成績（考勤、報(bào)告）C0.6目標(biāo)達(dá)成度=1.0×C/C