數(shù)字圖像處理教學大綱

PAGEPAGE8《數(shù)字圖像處理》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱數(shù)字圖像處理課程編號64課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)課開課單位機械電子教研室授課學期第7學期學分/學時2/32課內(nèi)學時32理論授課16上機學時16課內(nèi)實踐實驗學時課外學時32適用專業(yè)機械電子工程是否雙語否先修課程高等數(shù)學后續(xù)課程無二、課程簡介《數(shù)字圖像處理》是機械電子工程專業(yè)的專業(yè)選修課，為理論性較強的一門課程。本課程對數(shù)字圖像灰度變換、濾波、形態(tài)學處理、彩色圖像處理、圖像分割及特征提取知識進行理論講授及實驗驗證，培養(yǎng)學生掌握數(shù)字圖像處理的基本概念、基本理論，具備設(shè)計圖像處理應用程序和分析選擇圖像算法的能力，全面考核學生對數(shù)字圖像處理知識的掌握、運用、分析問題、解決問題能力,使學生具備解決典型圖像問題的實踐能力、創(chuàng)新能力和圖像處理應用程序設(shè)計開發(fā)能力。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1.（知識目標）描述數(shù)字圖像灰度變換、濾波原理，分析彩色圖像處理、形態(tài)學處理方法、領(lǐng)會圖像分割及特征提取理論；應用圖像處理的原理、方法，描述復雜工程問題、分析解決問題的途徑；課程目標2.（能力目標）運用數(shù)字圖像處理原理及方法，探討圖像處理典型問題的解決方案，評價不同方法的應用場合；課程目標3.（價值塑造）領(lǐng)會圖像處理領(lǐng)域現(xiàn)代化硬件、軟件的作用，在實踐中驅(qū)動創(chuàng)新性思維、塑造審美情趣、培育科學精神。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點2-22-問題分析課程目標2指標點4-14-研究課程目標3指標點5-15-使用現(xiàn)代工具四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容理論課程：第一單元灰度圖像處理（學時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理的概念、應用領(lǐng)域、數(shù)字圖像處理的基本步驟、圖像處理系統(tǒng)的組成。圖像類型、數(shù)字圖像表示基本數(shù)學工具?；叶茸儞Q與空間濾波、頻率域濾波。2.重點和難點重點：數(shù)字圖像表示、灰度變換與空間濾波。難點：圖像處理系統(tǒng)組成、頻率域濾波。3.教學方法課堂講授、課上討論、演示示教。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，闡明數(shù)字圖像處理的概念、應用領(lǐng)域、數(shù)字圖像處理的基本步驟、圖像處理系統(tǒng)的組成。2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生灰度變換與空間濾波知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力；3.通過演示示教，理解濾波應用程序設(shè)計、調(diào)試過程，培養(yǎng)學生解決實際問題能力。4.學生學習預期成果描述數(shù)字圖像處理基本步驟、系統(tǒng)組成，理解圖像類型、數(shù)字圖像表示基本數(shù)學工具，應用灰度變換與空間濾波、頻率域濾波設(shè)計、調(diào)試圖像處理應用程序，并對程序的運行結(jié)果進行合理的分析。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2。第二單元彩色與二值圖像處理（學時數(shù)：4學時）1.課程主要內(nèi)容彩色圖像處理的概念、顏色空間、彩色變換與空間濾波，二值圖像、二值圖像的形態(tài)學圖像處理。2.重點和難點重點：顏色空間、彩色變換與空間濾波。難點：二值圖像的形態(tài)學圖像處理。3.教學方法課堂講授、課上討論、演示示教。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，闡明彩色圖像處理的概念、顏色空間、彩色變換與空間濾波。2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生二值圖像的形態(tài)學圖像處理知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力；3.通過演示示教，理解彩色圖像處理應用程序設(shè)計、調(diào)試過程，培養(yǎng)學生解決實際問題能力。4.學生學習預期成果描述彩色圖像處理的概念、應用顏色空間、彩色變換，實現(xiàn)顏色識別應用程序設(shè)計、調(diào)試。理解二值圖像概念及形態(tài)學圖像處理理論，應用二值圖像形態(tài)學腐蝕、膨脹、開運算、閉運算，分析、解決圖像平滑、邊緣檢測任務(wù)。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2。第三單元圖像分割與特征提?。▽W時數(shù)：6學時）1.課程主要內(nèi)容邊緣檢測、閾值分割、Hough變換，邊界跟蹤、邊界特征描述。2.重點和難點重點：邊緣檢測、閾值分割。難點：Hough變換，邊界跟蹤、邊界特征描述。3.教學方法課堂講授、課上討論、演示示教。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合，闡明處理邊緣檢測、閾值分割的概念、分析應用空間濾波的邊緣檢測方法。2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生Hough變換中數(shù)學知識的整合，培養(yǎng)學生的反思能力；3.通過演示示教，理解邊界跟蹤應用程序設(shè)計、調(diào)試過程，培養(yǎng)學生解決實際問題能力。4.學生學習預期成果描述圖像分割的概念、應用邊緣檢測、閾值分割、Hough變換，實現(xiàn)圖像分割應用程序設(shè)計、調(diào)試。理解邊界跟蹤算法，能選擇邊界特征描述子，分析、區(qū)分不同的邊界形狀。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2。實驗課程第四單元上機基礎(chǔ)練習（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容圖像的基本操作、圖像增強練習、圖像平滑練習、圖像銳化練習。2.重點和難點重點：程序的邏輯、結(jié)構(gòu)難點：程序的調(diào)試3.實施方式理論+實驗4.學習要求學生運用所學圖像處理相關(guān)理論，編寫程序并調(diào)試，實現(xiàn)圖像的讀取、保存、灰度變換等基本操作，實現(xiàn)圖像增強、圖像平滑、圖像銳化等基本圖像處理任務(wù)。5.實驗要求（1）實驗屬性：驗證性實驗（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實驗準備：上機前要復習理論知識并用初步設(shè)計程序代碼（5）其他要求無6.學生學習預期成果學生在學完本單元課程后應具有一定的編程能力，理解并合理使用圖像處理函數(shù)，完成圖像增強、圖像平滑、圖像銳化等基本圖像處理練習任務(wù)。7.支撐課程目標課程目標3第五單元上機進階練習（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容彩色圖像處理練習、圖像邊緣檢測練習、圖像形態(tài)學處理練習、圖像分割練習。2.重點和難點重點：程序的邏輯、結(jié)構(gòu)難點：程序的調(diào)試3.實施方式理論+實驗4.學習要求學生運用所學圖像處理相關(guān)理論，編寫程序并調(diào)試，實現(xiàn)彩色圖像處理練習、圖像邊緣檢測練習、圖像形態(tài)學處理練習、圖像分割練習等進階圖像處理任務(wù)。5.實驗要求（1）實驗屬性：綜合性實驗（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實驗準備：上機前要復習理論知識并用初步設(shè)計程序代碼（5）其他要求無6.學生學習預期成果學生在學完本單元課程后應具有較強的編程能力，理解并合理使用圖像處理函數(shù)，完成彩色圖像處理、邊緣檢測、圖像形態(tài)學處理、圖像分割等進階圖像處理練習任務(wù)。7.支撐課程目標課程目標3（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐理論課程課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排課內(nèi)課外學時比例第一單元灰度圖像處理課堂講授、課上討論、演示示教。課程目標1、261：1第二單元彩色與二值圖像處理課堂講授、課上討論、演示示教。課程目標1、241：1第三單元圖像分割與特征提取課堂講授、課上討論、演示示教。課程目標1、261：1合計161：1實驗課程課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排第四單元上機基礎(chǔ)練習講授+現(xiàn)場指導課程目標38第五單元上機進階練習講授+現(xiàn)場指導課程目標38合計16五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績20%作業(yè)（百分制）50本門課程5次作業(yè)，主要考核灰度圖像、二值圖像、彩色圖像相關(guān)理論及圖像處理原理。作業(yè)評分具體標準：提交時間、作業(yè)正確率目標分值=0.5*作業(yè)平均成績測驗（百分制）40隨堂測驗2次：考核內(nèi)容：數(shù)字圖像處理理論中關(guān)鍵術(shù)語的理解。評價細則：提交時間、作業(yè)正確率目標分值=0.4*測驗平均成績課堂表現(xiàn)（百分制）10按課堂反饋、討論、回答問題參與度綜合評價。目標分值=0.1*綜合評價成績實踐成績30%上機（百分制）50考核內(nèi)容及評價細則按上機練習完成的正確率及先后順序綜合評價目標分值=0.5*綜合評價成績專題設(shè)計（百分制）50考核內(nèi)容及評價細則4人一組，完成一篇專題研習報告，闡述上機練習中拓展性工作及收獲，按實際貢獻排序及新穎性綜合評價。目標分值=0.5*綜合評價成績期末考試50%知識40考核內(nèi)容：所有教學內(nèi)容考試題型：簡答題，分析題評價細則：采用開卷線下考試，共計100分，按試卷參考答案及評分標準評分。能力40綜合應用15創(chuàng)新5（二）課程考核對課程目標的支撐教學內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元灰度圖像處理1-1灰度變換與空間濾波1-2頻率域濾波作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1、2第二單元彩色與二值圖像處理2-1彩色圖像處理2-2形態(tài)學圖像處理作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1、2第三單元圖像分割與特征提取3-1圖像分割3-2特征提取作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1、2第四單元上機基礎(chǔ)練習4上機基礎(chǔ)練習編程上機編程課程目標3第五單元上機進階練習5上機進階練習編程專題設(shè)計課程目標3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材R.C.岡薩雷斯（RafaelC.Gonzalez），R.E.伍茲（RichardE.Woods），S.L.艾丁斯（StevenL.Eddins）著，阮秋琦譯.數(shù)字圖像處理（MATLAB版）（本科教學版）第2版,電子工業(yè)出版社，2020,6（二）相關(guān)推薦書目1MilanSonka，VaclavHlavac，RogerBoyle著，圖像處理、分析與圖像處理與分析·第4版，清華大學出版社，2016