數(shù)字圖像處理教學(xué)大綱

PAGEPAGE8《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱數(shù)字圖像處理課程編號(hào)64課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)課開課單位機(jī)械電子教研室授課學(xué)期第7學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)2/32課內(nèi)學(xué)時(shí)32理論授課16上機(jī)學(xué)時(shí)16課內(nèi)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)機(jī)械電子工程是否雙語否先修課程高等數(shù)學(xué)后續(xù)課程無二、課程簡介《數(shù)字圖像處理》是機(jī)械電子工程專業(yè)的專業(yè)選修課，為理論性較強(qiáng)的一門課程。本課程對(duì)數(shù)字圖像灰度變換、濾波、形態(tài)學(xué)處理、彩色圖像處理、圖像分割及特征提取知識(shí)進(jìn)行理論講授及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字圖像處理的基本概念、基本理論，具備設(shè)計(jì)圖像處理應(yīng)用程序和分析選擇圖像算法的能力，全面考核學(xué)生對(duì)數(shù)字圖像處理知識(shí)的掌握、運(yùn)用、分析問題、解決問題能力,使學(xué)生具備解決典型圖像問題的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和圖像處理應(yīng)用程序設(shè)計(jì)開發(fā)能力。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.（知識(shí)目標(biāo)）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(xué)處理方法、領(lǐng)會(huì)圖像分割及特征提取理論；應(yīng)用圖像處理的原理、方法，描述復(fù)雜工程問題、分析解決問題的途徑；課程目標(biāo)2.（能力目標(biāo)）運(yùn)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(píng)價(jià)不同方法的應(yīng)用場合；課程目標(biāo)3.（價(jià)值塑造）領(lǐng)會(huì)圖像處理領(lǐng)域現(xiàn)代化硬件、軟件的作用，在實(shí)踐中驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新性思維、塑造審美情趣、培育科學(xué)精神。（二）課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)2-22-問題分析課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)4-14-研究課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)5-15-使用現(xiàn)代工具四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容理論課程：第一單元灰度圖像處理（學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理的概念、應(yīng)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(xué)工具?；叶茸儞Q與空間濾波、頻率域?yàn)V波。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：數(shù)字圖像表示、灰度變換與空間濾波。難點(diǎn)：圖像處理系統(tǒng)組成、頻率域?yàn)V波。3.教學(xué)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(xué)相結(jié)合，闡明數(shù)字圖像處理的概念、應(yīng)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(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生灰度變換與空間濾波知識(shí)整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力；3.通過演示示教，理解濾波應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、調(diào)試過程，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)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(xué)工具，應(yīng)用灰度變換與空間濾波、頻率域?yàn)V波設(shè)計(jì)、調(diào)試圖像處理應(yīng)用程序，并對(duì)程序的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行合理的分析。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。第二單元彩色與二值圖像處理（學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)）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(xué)圖像處理。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：顏色空間、彩色變換與空間濾波。難點(diǎn)：二值圖像的形態(tài)學(xué)圖像處理。3.教學(xué)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(xué)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(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生二值圖像的形態(tài)學(xué)圖像處理知識(shí)整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力；3.通過演示示教，理解彩色圖像處理應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、調(diào)試過程，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述彩色圖像處理的概念、應(yīng)用顏色空間、彩色變換，實(shí)現(xiàn)顏色識(shí)別應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、調(diào)試。理解二值圖像概念及形態(tài)學(xué)圖像處理理論，應(yīng)用二值圖像形態(tài)學(xué)腐蝕、膨脹、開運(yùn)算、閉運(yùn)算，分析、解決圖像平滑、邊緣檢測任務(wù)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。第三單元圖像分割與特征提取（學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)）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(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：邊緣檢測、閾值分割。難點(diǎn)：Hough變換，邊界跟蹤、邊界特征描述。3.教學(xué)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(xué)相結(jié)合，闡明處理邊緣檢測、閾值分割的概念、分析應(yīng)用空間濾波的邊緣檢測方法。2.通過課上討論，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生Hough變換中數(shù)學(xué)知識(shí)的整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力；3.通過演示示教，理解邊界跟蹤應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、調(diào)試過程，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述圖像分割的概念、應(yīng)用邊緣檢測、閾值分割、Hough變換，實(shí)現(xiàn)圖像分割應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、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(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。實(shí)驗(yàn)課程第四單元上機(jī)基礎(chǔ)練習(xí)（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容圖像的基本操作、圖像增強(qiáng)練習(xí)、圖像平滑練習(xí)、圖像銳化練習(xí)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：程序的邏輯、結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：程序的調(diào)試3.實(shí)施方式理論+實(shí)驗(yàn)4.學(xué)習(xí)要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)圖像處理相關(guān)理論，編寫程序并調(diào)試，實(shí)現(xiàn)圖像的讀取、保存、灰度變換等基本操作，實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)、圖像平滑、圖像銳化等基本圖像處理任務(wù)。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）實(shí)驗(yàn)屬性：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：上機(jī)前要復(fù)習(xí)理論知識(shí)并用初步設(shè)計(jì)程序代碼（5）其他要求無6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)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(qiáng)、圖像平滑、圖像銳化等基本圖像處理練習(xí)任務(wù)。7.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)3第五單元上機(jī)進(jìn)階練習(xí)（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容彩色圖像處理練習(xí)、圖像邊緣檢測練習(xí)、圖像形態(tài)學(xué)處理練習(xí)、圖像分割練習(xí)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：程序的邏輯、結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：程序的調(diào)試3.實(shí)施方式理論+實(shí)驗(yàn)4.學(xué)習(xí)要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)圖像處理相關(guān)理論，編寫程序并調(diào)試，實(shí)現(xiàn)彩色圖像處理練習(xí)、圖像邊緣檢測練習(xí)、圖像形態(tài)學(xué)處理練習(xí)、圖像分割練習(xí)等進(jìn)階圖像處理任務(wù)。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）實(shí)驗(yàn)屬性：綜合性實(shí)驗(yàn)（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：上機(jī)前要復(fù)習(xí)理論知識(shí)并用初步設(shè)計(jì)程序代碼（5）其他要求無6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)具有較強(qiáng)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(xué)處理、圖像分割等進(jìn)階圖像處理練習(xí)任務(wù)。7.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)3（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐理論課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)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(biāo)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(biāo)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(biāo)1、261：1合計(jì)161：1實(shí)驗(yàn)課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排第四單元上機(jī)基礎(chǔ)練習(xí)講授+現(xiàn)場指導(dǎo)課程目標(biāo)38第五單元上機(jī)進(jìn)階練習(xí)講授+現(xiàn)場指導(dǎo)課程目標(biāo)38合計(jì)16五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)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(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則平時(shí)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(píng)分具體標(biāo)準(zhǔn)：提交時(shí)間、作業(yè)正確率目標(biāo)分值=0.5*作業(yè)平均成績測驗(yàn)（百分制）40隨堂測驗(yàn)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(píng)價(jià)細(xì)則：提交時(shí)間、作業(yè)正確率目標(biāo)分值=0.4*測驗(yàn)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(píng)價(jià)。目標(biāo)分值=0.1*綜合評(píng)價(jià)成績實(shí)踐成績30%上機(jī)（百分制）50考核內(nèi)容及評(píng)價(jià)細(xì)則按上機(jī)練習(xí)完成的正確率及先后順序綜合評(píng)價(jià)目標(biāo)分值=0.5*綜合評(píng)價(jià)成績專題設(shè)計(jì)（百分制）50考核內(nèi)容及評(píng)價(jià)細(xì)則4人一組，完成一篇專題研習(xí)報(bào)告，闡述上機(jī)練習(xí)中拓展性工作及收獲，按實(shí)際貢獻(xiàn)排序及新穎性綜合評(píng)價(jià)。目標(biāo)分值=0.5*綜合評(píng)價(jià)成績期末考試50%知識(shí)40考核內(nèi)容：所有教學(xué)內(nèi)容考試題型：簡答題，分析題評(píng)價(jià)細(xì)則：采用開卷線下考試，共計(jì)100分，按試卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分。能力40綜合應(yīng)用15創(chuàng)新5（二）課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)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?yàn)V波作業(yè)、測驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)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(xué)圖像處理作業(yè)、測驗(yàn)、期末考試課程目標(biāo)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(yàn)、期末考試課程目標(biāo)1、2第四單元上機(jī)基礎(chǔ)練習(xí)4上機(jī)基礎(chǔ)練習(xí)編程上機(jī)編程課程目標(biāo)3第五單元上機(jī)進(jìn)階練習(xí)5上機(jī)進(jìn)階練習(xí)編程專題設(shè)計(jì)課程目標(biāo)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(xué)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(xué)出版社，2016