《光電圖像處理》課程教學(xué)大綱

《光電圖像處理》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱光電圖像處理OptoelectronicImageProcessing課程編碼SCC620721020開課院部理學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)16適用專業(yè)光電信息科學(xué)與工程授課語言中文先修課程線性代數(shù)、信息光學(xué)課程簡(jiǎn)介（限選）《光電圖像處理》是研究數(shù)字圖像處理的基本理論、方法及其在光電領(lǐng)域中應(yīng)用的學(xué)科，是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)本科學(xué)生的選修課程。本課程對(duì)圖像處理基本理論、常用方法和實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)介紹。使學(xué)生系統(tǒng)掌握?qǐng)D像處理的基本概念、基本原理和基本處理方法，掌握光電圖像的時(shí)域、頻域處理方法，掌握?qǐng)D像點(diǎn)運(yùn)算、幾何變換、直方圖修正等常用方法，掌握?qǐng)D像恢復(fù)、圖像增強(qiáng)、圖像編碼和壓縮、圖像分割、邊緣檢測(cè)等處理方法。在注重講述數(shù)字圖像處理知識(shí)的同時(shí)，緊密結(jié)合光電領(lǐng)域工程實(shí)際中圖像處理的應(yīng)用，使用計(jì)算機(jī)語言編程。使學(xué)生了解光電圖像處理當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展方向，具備在計(jì)算機(jī)視覺、模式識(shí)別、光電圖像檢測(cè)等領(lǐng)域從事研究與開發(fā)的扎實(shí)基礎(chǔ)。"PhotoelectricImageprocessing"isasubjectthatstudiesthebasictheoriesandmethodsofdigitalimageprocessinganditsapplicationinthephotoelectricfield.Itisanelectivecourseforundergraduatestudentsmajoringinphotoelectricinformationscienceandengineering.Thiscoursesystematicallyintroducesthebasictheory,commonmethodsandpracticalapplicationsofimageprocessing.Toenablestudentstosystematicallymasterthebasicconcepts,principlesandbasicprocessingmethodsofimageprocessing,masterthetimedomainandfrequencydomainprocessingmethodsofphotoelectricimages,masterimagepointoperation,geometrictransformation,histogramcorrectionandothercommonmethods,masterimagerestoration,imageenhancement,imagecodingandcompression,imagesegmentation,edgedetectionandotherprocessingmethods.Whilepayingattentiontotheknowledgeofdigitalimageprocessing,itcloselycombinestheapplicationofimageprocessingintheengineeringpracticeofphotoelectricfieldandusescomputerlanguageprogramming.ToenablestudentstounderstandthecurrentdevelopmentdirectionofPhotoelectricImageprocessingathomeandabroad,andhaveasolidfoundationforresearchanddevelopmentinthefieldsofcomputervision,patternrecognition,photoelectricimagedetection,etc.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：針對(duì)光電圖像的灰度變換、圖像增強(qiáng)、邊緣檢測(cè)等具體問題，能運(yùn)用所學(xué)的圖像處理基本原理及方法，通過文獻(xiàn)研究尋求合理解決方案，并獲得有效結(jié)論。是2.32.32M2目標(biāo)2：能夠運(yùn)用MATLAB等編程語言對(duì)光電圖像進(jìn)行特定處理，并獲得可視化處理結(jié)果。是5.25.23M3目標(biāo)3：能意識(shí)到圖像處理技術(shù)在新興領(lǐng)域中的發(fā)展及應(yīng)用。是12.112.1三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1緒論緒論光電成像技術(shù)及數(shù)字圖像處理技術(shù)的必要性、發(fā)展及應(yīng)用概述。M1,M31講授1自學(xué)教學(xué)大綱2第一章圖像處理概論本章重點(diǎn)難點(diǎn)：數(shù)字圖像、模擬圖像、像素、分辨率、采樣、量化、顏色模型。////31.1圖像及數(shù)字圖像的基礎(chǔ)知識(shí)圖像的分類、數(shù)字圖像的表示及類型，像素，分辨率，質(zhì)量評(píng)價(jià)。M12講授//41.2圖像數(shù)字化采樣，量化，空間分辨率、灰度分辨率、顏色深度、圖像文件格式。M12講授、討論//51.3色度學(xué)原理與顏色模型人的視覺特性、色彩的基本屬性，三基色原理，顏色模型。M21講授、討論1自學(xué)資料6第二章圖像基本運(yùn)算本章重點(diǎn)難點(diǎn)：像素，圖像的線性點(diǎn)運(yùn)算，代數(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算，幾何運(yùn)算，灰度插值方法。////72.1像素間的基本關(guān)系像素的鄰域，像素間的距離。M10.5講授//82.2點(diǎn)運(yùn)算線性點(diǎn)運(yùn)算、非線性點(diǎn)運(yùn)算。M1,M20.5講授、討論0.5編寫程序92.3代數(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算加法、減法、乘法、除法運(yùn)算，邏輯運(yùn)算。M1,M21講授、討論1編寫程序102.4幾何運(yùn)算圖像的平移、鏡像、旋轉(zhuǎn)、縮放、插值方式。M1,M22講授、討論0.5編寫程序11第三章圖像增強(qiáng)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：圖像增強(qiáng)的概念和分類，圖像的灰度變換，直方圖概念，直方圖均衡化方法，直方圖規(guī)定化方法，鄰域平均方法，中值濾波方法，平滑和銳化的概念，圖像空域銳化方法，頻域?yàn)V波方法。////123.1圖像增強(qiáng)的概念和分類圖像增強(qiáng)的概念，空間域圖像增強(qiáng)和頻率域圖像增強(qiáng)。M10.5講授//133.2灰度變換線性拉伸，分段線性變換，非線性拉伸。M1,M20.5講授、討論0.5編寫程序143.3直方圖修正直方圖的概念，直方圖均衡化，直方圖規(guī)定化。M1,M22講授、討論1編寫程序153.4圖像空域平滑鄰域平均，梯度倒數(shù)加權(quán)濾波，中值濾波，多幀累加平均M1,M22講授、討論1編寫程序163.5圖像銳化梯度法，Laplacian算子。M1,M22講授、討論1編寫程序173.6頻域?yàn)V波增強(qiáng)圖像傅里葉變換，離散余弦變換，低通濾波，高通濾波。M1,M22講授、討論0.5編寫程序183.7彩色圖像增強(qiáng)假彩色圖像處理，偽彩色增強(qiáng)M1,M22講授、討論1編寫程序19第四章圖像復(fù)原本章重點(diǎn)難點(diǎn)：圖像退化的原因與復(fù)原方法，逆濾波復(fù)原方法，維納濾波方法復(fù)原。////204.1圖像退化圖像退化的原因與復(fù)原方法，幾種典型的圖像退化數(shù)學(xué)模型。M1,M31講授//214.2非約束復(fù)原非約束復(fù)原的基本原理，逆濾波復(fù)原方法。M11講授//224.3約束復(fù)原約束復(fù)原的基本原理，維納濾波方法復(fù)原。M11講授//23第五章圖像編碼與壓縮本章重點(diǎn)難點(diǎn)：圖像壓縮及編碼的概念，哈弗曼編碼。////245.1圖像壓縮的概念與方法圖像壓縮的概念，圖像壓縮的性能評(píng)價(jià)，圖像壓縮編碼常用方法及分類。M11講授1自學(xué)資料255.2典型的統(tǒng)計(jì)編碼游程編碼，哈夫曼編碼，算數(shù)編碼。M11講授1自學(xué)資料26第六章圖像分割與描述本章重點(diǎn)難點(diǎn)：圖像分割的方法，邊緣檢測(cè)的方法。////276.1邊緣檢測(cè)微分算子，Sobel算子，Marr算子，Canny算子。M1,M21講授、討論1編寫程序286.2閾值分割雙峰法，最大方差閾值法。M1,M20.5講授、討論0.5編寫程序296.3區(qū)域分割區(qū)域描述，區(qū)域增長(zhǎng)。M10.5講授0.5自學(xué)資料30第七章MATLAB在圖像處理中的應(yīng)用實(shí)例本章重點(diǎn)難點(diǎn)：利用MATLAB編程進(jìn)行實(shí)際光電圖像處理。////317.1基于MATLAB的汽車牌照識(shí)別M31討論1編寫程序327.2基于MATLAB的光學(xué)圖像加密/解密M32講授、討論1編寫程序337.3基于MATLAB的數(shù)字全息圖像、三維圖像處理M31講授、討論1編寫程序四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)成績(jī)1.根據(jù)出勤、課堂討論情況評(píng)分。2.考核學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的掌握能力。10%2基礎(chǔ)練習(xí)1.對(duì)較為重要的圖像處理知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考查，較為基本的數(shù)字圖像處理命令進(jìn)行練習(xí)。2.依據(jù)是否按時(shí)完成、完成準(zhǔn)確性評(píng)分。20%3綜合訓(xùn)練大作業(yè)1.要求利用Matlab語言進(jìn)行編程，對(duì)較為復(fù)雜的、綜合性的圖像處理問題進(jìn)行解決。2.根據(jù)處理的方案、處理后圖像的質(zhì)量評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力，利用文獻(xiàn)研究等方法解決問題、分析問題能力。30%4期末考試1.開卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)數(shù)字圖像處理基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題等。40%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)成績(jī)10%A-按時(shí)出勤，非常積極參加課堂討論。B-按時(shí)出勤，基本能夠參加課堂討論。C-缺勤3次以上，且很少參加課堂討論。2M1基礎(chǔ)練習(xí)30%A-能夠按時(shí)完成給定的題目，且完成效果非常好。B-能夠按時(shí)完成給定的題目，且完成效果基本理想。C-不能夠按時(shí)完成給定的題目。3M1綜合訓(xùn)練大作業(yè)40%A-能夠針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題，通過查閱資料等方式給出合理解決方案，并能夠編程實(shí)現(xiàn)該方案，且處理結(jié)果非常理想，同時(shí)能夠分析和評(píng)價(jià)該方案的優(yōu)劣。B-針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題，能夠給出解決方案，并能夠編程實(shí)現(xiàn)該方案，且處理結(jié)果基本理想，且能夠提出改進(jìn)思路。C-針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題能夠給出簡(jiǎn)單的解決方案，但是實(shí)現(xiàn)效果不理想。D-針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題，不能夠給出解決方案。4M1期末考試20%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）5M2平時(shí)成績(jī)10%A-按時(shí)出勤，非常積極參加課堂討論。B-按時(shí)出勤，基本能夠參加課堂討論。C-缺勤3次以上，且很少參加課堂討論。6M2基礎(chǔ)練習(xí)40%A-能夠按時(shí)完成給定的題目，且完成效果非常好。B-能夠按時(shí)完成給定的題目，且完成效果基本理想。C-不能夠按時(shí)完成給定的題目。7M2綜合訓(xùn)練大作業(yè)40%A-能夠針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題，通過查閱資料等方式給出合理解決方案，并能夠編程實(shí)現(xiàn)該方案，且處理結(jié)果非常理想，同時(shí)能夠分析和評(píng)價(jià)該方案的優(yōu)劣。B-針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題，能夠給出解決方案，并能夠編程實(shí)現(xiàn)該方案，且處理結(jié)果基本理想，且能夠提出改進(jìn)思路。C-針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題能夠給出簡(jiǎn)單的解決方案，但是實(shí)現(xiàn)效果不理想。D-針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題，不能夠給出解決方案。8M2期末考試10%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）9M3平時(shí)成績(jī)30%A-按時(shí)出勤，非常積極參加課堂討論。B-按時(shí)出勤，基本能夠參加課堂討論。C-缺勤3次以上，且很少參加課堂討論。10M3基礎(chǔ)練習(xí)10%A-能夠按時(shí)完成給定的題目，且完成效果非常好。B-能夠按時(shí)完成給定的題目，且完成效果基本理想。C-不能夠按時(shí)完成給定的題目。11M3綜合訓(xùn)練大作業(yè)50%A-能夠針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題，通過查閱資料等方式給出合理解決方案，并能夠編程實(shí)現(xiàn)該方案，且處理結(jié)果非常理想，同時(shí)能夠分析和評(píng)價(jià)該方案的優(yōu)劣。B-針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題，能夠給出解決方案，并能夠編程實(shí)現(xiàn)該方案，且處理結(jié)果基本理想，且能夠提出改進(jìn)思路。C-針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題能夠給出簡(jiǎn)單的解決方案，但是實(shí)現(xiàn)效果不理想。D-針對(duì)較為復(fù)雜的圖像處理問題，不能夠給出解決方案。12M3期末考試10%（見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）評(píng)分等級(jí)說明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-6