課程基本信息

課程代碼：080706E3S3004

學 分 數：3學分

學 時 數：48學時(講課36，實驗12)

課程類別：專業方向課、必修課

開課學期：6學期

主講教師：陳天華

修訂日期：2020年6月

01課程性質和目的

1、課程性質

《數字圖像處理》是高等學校信息工程專業核心課程之一，同時也是信息工程專業的專業必修課程。

2、本課程與其他課程的關聯

本課程先修課程：線性代數、數字信號處理、通信原理、C語言

本課程為理論學習與綜合應用課程，為后續畢業設計等環節的進行打下基礎。

3、課程學習目標

通過本課程的學習，使學生能夠牢固地掌握數字圖像處理的基本概念、原理、理論和方法。《數字圖像處理》作為本專業的核心課程之一，為信息工程、通信工程、計算機應用，以及其他應用信息處理技術的學科專業提供圖像處理的基礎理論、基本方法、實用算法和實現方案。本課程的教學目的是使學生牢固掌握數字圖像處理的基本原理、基本概念和基本分析方法，了解數字圖像的獲取、顯示、存儲等基本技術，深刻理解圖像變換、圖像幾何變換、灰度變換、壓縮編碼、圖像空域增強、圖像頻域增強、彩色圖像處理、圖像復原、圖像分割、圖像分析與描述等基本原理和算法，并能使用MATLAB圖像處理工具箱、C或者VC等語言編程解決實際問題。通過本課程的學習，為學生今后從事數字圖像信息處理工作奠定堅實的理論基礎，培養和提高學生的數字圖像處理技術的理論水平和動手能力，使學生能夠理論聯系實際解決圖像處理的相關問題。本課程在講授理論過程中，通過介紹國內相關領域技術的發展情況，增強學生的民族自豪感，同時通過與國內外技術的對比讓學生認識到我國現階段的技術優勢與差距，激發學生愛國情懷，樹立遠大抱負，通過工程應用培養學生創新思維和專業素養，為科技強國做貢獻。

通過本課程的學習要求學生達到如下目標：

(1)?能夠分析實際工程中的圖像處理問題和圖像處理系統，結合文獻研究，對圖像工程進行有效分析和表達(G1)；

(2)?能夠運用圖像處理的基本原理分析與圖像相關的復雜工程問題的影響因素，證明解決方案的合理性(G2)；

(3)?能夠利用該課程的理論知識，結合工程問題，選擇研究路線和設計可行的實驗方案，能夠用設計報告，呈現設計成果(G3)。

(4)?能夠采用科學的算法和實驗方法，選用或搭建實驗裝置，安全地開展實驗(G5)。

4、課程學習目標對畢業要求的支撐

本課程學習目標所能支撐的畢業要求主要體現在畢業要求的2、3、4。具體指標點如下：

表1?《數字圖像處理》課程學習目標與畢業要求的對應表

(如果一門課程對應多個指標點的，盡量避免一個課程目標交叉對應多個指標點情況，盡量一個課程目標對應一個指標點，或者多個課程目標對應一個指標點。因為課程目標和指標點達成度均需要計算，這樣做避免重復計算兩次。)

畢業 要求	畢業要求指標點	課程目標	達成途徑	評價依據	支撐強度
畢業要求1(工程知識)	1.2：掌握電路、電子技術，信號獲取等基礎知識，能將其用于分析工程問題中的信號電路問題	G1	理論學習與實踐	課堂表現、作業、實驗、考試	H
畢業要求2(問題分析)	2.3：能夠分析實際工程中的信息通信系統，結合文獻研究，對信息通信系統進行有效分解和正確表達。	G1	理論學習與實踐	課堂表現、作業、實驗、考試	H
畢業要求4(研究)	4.2：能夠利用專業理論，結合具體問題的特征，選擇研究路線和設計可行的實驗方案；	G7	理論學習與實踐	實驗	H
	4.3：能夠采用科學的實驗方法，選用或搭建實驗裝置，安全、有效地開展實驗；	G10	理論學習與實踐	實驗	M

02課程教學目標、教學內容和基本要求

(線上/線上線下混合式課程需在此體現)

1．數字圖像處理概論(2學時)(下滑查看更多)

教學內容：

講授圖像的概念及分類；數字圖像處理的概念、有何特點及主要應用領域；詳細介紹數字圖像處理的主要研究內容。

教學要求：

了解圖像的概念、分類及圖像的基本格式等，了解圖像處理工程的五大內容及數字圖像處理的基本任務，同時介紹圖像處理技術的應用及發展動向，使學生對圖像處理這門科學有全面的了解。

掌握數字圖像處理的概念、特點及應用。

掌握數字圖像處理的研究內容。

2．數字圖像處理基本概念及基礎(4學時)

教學內容：

數字圖像處理基本概念、圖像處理系統的基本組成結構、圖像數字化的概念、過程及圖像數字化的獲取設備(1學時)

常見數字圖像的文件格式(1學時)

數字圖像質量評價方法(1學時)

圖像的灰度直方圖的定義、性質及用途(1學時)

教學要求：

了解數字圖像處理系統的基本組成結構，以及圖像的基本特點及人的視覺系統特性等；

了解圖像數字化概念、過程及圖像數字化獲取設備。

了解常見數字圖像的文件格式及其應用。

掌握圖像的灰度直方圖的定義、性質及用途。

了解數字圖像質量評價方法。??

3．數字圖像處理基本運算(4學時)

教學內容：

數字圖像處理中點運算的概念及類型(1學時)

線性點運算與非線性點運算(1學時)

代數運算的運算類型及應用領域(0.5學時)

圖像的幾何變換及其灰度插值方法(1.5學時)

教學要求：

了解數字圖像運算的概念及類型；掌握線性點運算對圖像灰度的影響。

掌握點運算的定義及分類，及線性點運算對圖像灰度的影響。

掌握代數運算的四種運算類型及應用領域。

掌握灰度插值基本概念及最鄰近插值和雙線性插值方法。

了解圖像灰度的高階插值方法。

4．圖像變換(5學時)

教學內容：

二維線性系統的傳遞函數及特點、圖像變換的定義及相應的變換類型(1學時)

二維傅立葉變換的定義及圖像性質及用途(2學時)

離散余弦變換(DCT)的定義及用途(1學時)

K-L變換、沃爾什變換和哈達瑪變換(1學時)

教學要求：

掌握二維傅立葉變換的概念、性質和應用方法。

熟練應用傅里葉變換對圖像進行傅里葉變換，理解變換的算法原理、頻譜分布及其物理意義，能根據幅值譜、相位譜進行逆變換重構圖像。

掌握離散余弦變換的概念、原理及應用。

了解及K-L變換及沃爾什變換和哈達瑪變換的物理意義。

5．圖像空域增強(4學時)

教學內容：

圖像增強的目的及有增強方法(1學時)

基于灰度直方圖的圖像增強方法及具體的算法(1學時)

空域濾波的基本方法，包括鄰域均值濾波、鄰域加權均值濾波、中值濾波、排序濾波等方法的基本原理及應用(2學時)

圖像銳化濾波基本原理和方法

教學要求：

了解圖像增強的目的

掌握圖像增強的方法的分類

掌握直方圖均衡化和直方圖規定化的原理及過程。

掌握鄰域平均法和中值濾波的增強方法及各自具有的優缺點。

6．圖像頻域增強(2學時)

教學內容：

頻域濾波增強方法概述

低通濾波器

高通濾波器

帶通濾波

帶阻濾波

同態濾波

教學要求：

了解圖像頻域增強方法的概念和原理

掌握頻域增強方法的分類

掌握基于低通、高通的圖像增強方法

掌握同態濾波方法

7．彩色圖像增強(2學時)

教學內容：

人眼的視覺特性(人眼結構、人眼視覺模型)(1學時)

計算機顏色模型

偽彩色圖像處理(1學時)

全彩色圖像處理

教學要求：

了解人眼的視覺特性

了解偽彩色和假彩色圖像處理的概念

掌握圖像密度分割和全彩色圖像處理方法

8．圖像復原(2學時)

教學內容：

圖像復原的目的及圖像復原方法、連續函數的圖像的退化模型及離散函數的退化模型(1學時)

無約束復原方法及逆濾波復原方法、有約束復原方法原理、維納濾波、功率譜均衡、幾何均值濾波等方法(1學時)

勻速直線圖像退化復原方法、幾何畸變校正和盲目圖像復原(1學時)

教學要求：

了解圖像復原的目的

掌握圖像退化的基本模型

掌握圖像的無約束復原方法及逆濾波復原方法

有約束復原方法及維納濾波、功率譜均衡、幾何均值濾波等方法

掌握幾何畸變校正原理和方法

理解盲目圖像復原方法

理解勻速直線圖像退化復原方法及應用。

9．圖像編碼(6學時)

教學內容：

圖像壓縮的意義及必要性、有損壓縮和無損壓縮的概念、介紹變長編碼原理(1學時)

哈夫曼編碼、香農范諾編碼、算術編碼、行程編碼(3學時)

變換編碼和位平面編碼等(1學時)

最后介紹了JPEG和MPEG的標準及編碼原理(1學時)

教學要求：

了解圖像壓縮的目的及意義；

了解圖像信息冗余及類型；

理解變長編碼的基本原理；

掌握無損壓縮的編碼原理方法；

掌握哈夫曼編碼方法；

掌握香濃范諾編碼方法；

掌握算術編碼方法；

掌握行程編碼方法；

掌握有損壓縮的編碼方法，即變換編碼和預測編碼；

掌握JPEG和MPEG的標準及壓縮方法。

10．圖像分析基礎(5學時)

教學內容：

圖像分析與理解的基本概念及主要技術(1學時)

圖像邊緣檢測(1學時)

圖像分割(1學時)

圖像分析與描述(2學時)

教學要求：

了解圖像分析的基本概念

掌握邊緣檢測的常用算法

掌握圖像分割常用方法

掌握圖像描繪和紋理分析基本概念和方法

11．其它學時

本課程安排9個實驗，根據教學學識選做其中6個實驗(12個學時)。

1、圖像的點運算實驗(2學時)

2、圖像空域增強實驗(2學時)

3、圖像頻域增強實驗(2學時)

4、圖像變換實驗(2學時)

5、彩色圖像處理實驗(2學時)

6、圖像復原實驗(2學時)

7、圖像編碼實驗(2學時)

8、圖像分析與描述實驗(2學時)

9、皮膚紋理分析實驗(2學時)

通過實驗，加深對所學理論知識的理解。能夠理論聯系實際對圖像進行相應的處理，提高了學生們的動手能力。

03課程的考核方式

1、考核方式與內容

考核形式采用期末考核與過程考核相結合的方式。其中過程考核包括習題作業(包括平時作業、實驗)及課堂表現(包括出勤和參與討論)兩部分的綜合情況。期末考核方式采用閉卷考試，考試范圍覆蓋大綱所規定的教學，考試內容應能客觀反映出學生對本門課程主要概念的記憶、掌握程度，對有關理論及實踐的理解、掌握及綜合運用能力。

總評成績：平時作業成績及期中考試成績的和占30%，閉卷考試占70%。考試題型包括簡答題、綜合分析題、計算題。具體分工如表2所示。

表2 課程的考核方式

考核方式	過程考核			期末考試
具體內容	課堂表現	習題作業		閉卷筆試
		平時作業	實驗
所占比例，%	10	10	10	70

?2、評分標準

課堂表現(包括出勤和參與)、習題作業、實驗部分的評分標準具體如表3、表4、表5所示。

表3 課堂表現的評分標準

考核指標	權重	10分	8分	6分	4分	0分
課堂出勤	0.20	準時	遲到5min以內	遲到5-15min	遲到15-30min	遲到30min以上及未出勤
聽課情況	0.20	一直關注	較好關注	一般關注	偶爾關注	未關注
回答問題	0.30	回答正確	絕大多數正確	基本正確	偶爾正確	不正確
提問問題	0.30	有效提問5次以上	有效提問3-4次	有效提問2次	有效提問1次	不提問

表4 平時作業的評分標準

考核指標	權重	10分	8分	6分	4分	0分
完成準時性	0.20	一直準時	大多數準時	基本準時	偶爾準時	從未準時
概念準確性	0.20	90%以上準確	70%以上準確	50%準確	30%準確	不準確
方案正確性	0.30	90%以上正確	70%以上正確	50%正確	30%正確	不正確
結論有效性	0.30	結論有效	大多數有效	基本有效	個別有效	無效

表5?實驗評分標準

考核指標	權重	10分	8分	6分	4分	0分
完成準時性	0.20	一直準時	大多數準時	基本準時	偶爾準時	從未準時
程序準確性	0.30	90%以上準確	70%以上準確	50%準確	30%準確	不準確
測試數據正確性	0.30	90%以上正確	70%以上正確	50%正確	30%正確	不正確
結論有效性	0.20	結論有效	大多數有效	基本有效	個別有效	無效

有的實驗給分時可以考慮難度系數，在實驗得分的基礎上分值可以乘難度系數，最高分不超過本次實驗設定的滿分。

期末考試的評分標準：按照期末考試試卷的評分標準百分制評分，總分折算后納入總評。

04建議教材和參考書目

1、建議教材

陳天華，《數字圖像處理及應用》，清華大學出版社，2019年

2、參考書目

岡薩雷斯，《數字圖像處理》第三版 ?電子工業出版社，2017

必要說明

大綱執行時，可根據教學效果每一屆學生知識結構進行必要的調整。

相關圖書

數字圖像處理及應用——使用MATLAB分析與實現

ISBN：9787302515043

定價：69元

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的winpcap基本原理及常见应用_数字图像处理原理及应用教学大纲的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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