课 程 名 称:

【GX09022】数字图像处理　

授 课 班 级:

电信21（1-2）

主讲教师及职称:

邓红涛  副教授

总 学 分 / 学 时:

2.5/56

教师姓名

邓红涛

职  称

副教授

所在院系

电信系

课程名称

数字图像处理

总学时

56（24+32）

授课班级

电信21

授课地点

绿3-102

授课时间

周二 1-2

课程目标

【知识层面】了解数字图像处理的基本概念和原理；了解图像处理技术的特点、应用范围和现状；掌握图像处理的基本原理和技术，熟悉图像变换、直方图和点运算等基本运算；掌握图像增强、图像复原、形态学处理、图像分割、图像的编码与压缩、彩色图像处理等相关原理。

【能力层面】具有阅读各类图像处理文献的能力和进行图像处理系统开发能力，提高学生应用现代计算工具分析问题，培养学生创新思维能力。

【认知层面】能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决电子信息系统应用和嵌入式系统应用领域工程问题，具有工程思维；实现科学与哲学的融会贯通。

思政目标

以对人的全面发展作为教育目的，在重视专业知识和技能操作培养的同时，加强学生的思想政治教育，解决学生可持续发展内驱力不足的问题，提高学生综合能力，注重学生全面发展；从不同的哲学角度帮助学生形成正确的世界观、人生观，养成科学思维和创新习惯，培养学生大工程观。

教材及主要参考书

教材：

1.胡学龙.数字图像处理（第三版）.北京：电子工业出版社，2014年。

参考教材：

1.Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods 著，阮秋琦、阮宇智等译，数字图像处理（第 二版），电子工业出版社，

2.章毓晋，图象工程上册—图象处理和分析，清华大学出版社

章 节 名 称

学时

（理论+实验）

第1章  绪论

第2章  图像处理基本知识

第3章  图像的数字化与显示

第4章  图像变换与二维数字滤波

第5章  图像编码与压缩

第6章  图像增强

第7章  图像复原

第8章  图像分割

第9章  形态学图像处理

第10章  彩色图像处理

2+0

2+2

3+2

2+2

2+2

2+4

3+4

3+4

2+4

3+8

课    次

第 1 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第1章  绪论  

1.1  数字图像的基本概念

1.2  数字图像处理发展史及发展趋势

教学目标

1.掌握典型离散信号、离散信号的运算及MATLAB实现方法

2.掌握模拟信号与数字信号的转换

思政目标

1.凡事预则立不预则废；

2.凡事不患难而患无备,所谓磨好斧子好砍柴-李克强；

教学重点及难点

教学重点：1. 数字图像的基本概念

          2. 数字图像的描述及不同存储方式的特点

教学难点：1. 图像的数字化过程及其图像分辨率之间的关系

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

1.自我介绍

2.课程教学教学大纲分析

3.课程考核标准（成绩构成、理论课程及实验课程要求等）

4.学情调研

1.凡事 预则立，不预则废；

1.雨课堂现场调研，实时分析

新

课

内

容

1.课程简介

One picture is worth more than ten thousand words

1.案例

2.互动【通过互动由学生所常见的智能技术与数字图像处理相结合，使学生进一步了解本课程的地位以及应用领域】

2.本课程的主体架构

1. 凡事不患难而患无备,所谓磨好斧子好砍柴-李克强；

讲授

（教材目录+PPT）

3.数字图像处理的基本概念

1.案例【结合案例，理解数字图像处理专业名称的直观显示】

4.数字图像处理发展史及发展趋势

1.通过数字图像处理技术发展过程中科学家不畏艰难、用于探索的精神，激发学生的学习热情。

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 作业题  1-1 1-2

课后记：

课    次

第 2 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第2章 图像处理基本知识      

2．1 人类视觉与色度学基础 

2．2 连续图像的数学描述 

2．3 基本的图像处理系统

2．4 图像的统计特征

教学目标

1．了解视觉感知要素；了解常用的图像获取方法；

2．掌握图像的数字化过程及其设备选择的依据

思政目标

1. 培养学生的工程意识

教学重点及难点

教学重点：1. 区分各硬件设备的适用范围及其特点；

教学难点：1. 学会根据需要选择合适的硬件；

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

新

课

内

容

1.照明----直接影响输入图像的质量

（1）光源类型

（2）照明方式

（3）评价方式

讲授（PPT图片展示+总结归纳）

2. 镜头

（1）镜头构成

（2）主要参数

（3）类型

（4）如何选择镜头

讲授（PPT图片展示+总结归纳）

3. 相机

（1）芯片参数

（2）相机参数

（3）相机分类

1. 硬件的选择需要结合实际需求以及其他外界因素，培养学生建立工程意识。

讲授（PPT图片展示+总结归纳）

4. 相机接口技术

（1）camera link 接口

（2）IEEE 1394

（3）USB

（4）gigabit ethernet接口

讲授（PPT图片展示+总结归纳）

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 作业题 P30 2-1 2-2 2-3

课后记：

课    次

第 3 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第3章 图像的数字化与显示  

3．1 图像数字化的基本过程 

3．2 图像的量化方法 

3．3 图像输入/输出设备

教学目标

1．了解图像处理系统的组成；

2. 了解数字图像处理的应用领域、研究内容；

思政目标

1. 养成正确人生观、价值观，做事坚持不懈

2. 激发学生的爱国主义情怀

教学重点及难点

教学重点：1. 图像处理系统的组成；

2. 数字图像处理的工程应用

教学难点：1. 图像处理系统的组成；

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

引入：你认为生活中哪些技术用到了数字图像处理？

新

课

内

容

1.数字图像处理的特点

2.数字图像处理的工程应用：

生物医学、遥感、军事、气象预报……

1.以最新的我国空间站、火星着陆、海底探险、安防等应用技术入手，提升学生对专业的认同感，激发学生的爱国热情以及技术自信。

案例【数字图像处理在各个行业中的而应用】

3. 数字图像处理的主要内容

图像分割、特征提取、图像匹配、图像隐藏、图像描述、图像识别……

案例

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 日常生活中所接触到的数字图像处理技术应用有哪些？

2. 作业题 P8 3-3 3-4 2-5

课后记：

课    次

第 4 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第4章 图像变换与二维数字滤波    

4．1 二维离散傅里叶变换（DFT）

4．2 二维离散余弦变换（DCT）

4．3 二维离散沃尔什-哈达玛变换 （DHT）

教学目标

1. 掌握图像灰度变换的原理及不同实现方法

2. 掌握图像几何变换的原理及实现方法

思政目标

1. 使学生意识大知其然且知其所以然才能不断进步，重视数学知识的理解。

教学重点及难点

教学重点：1. 图像灰度变换的原理及不同实现方法

2. 图像几何变换的原理及实现方法

教学难点：1. 图像灰度变换的原理及不同实现方法

2. 图像几何变换的原理及实现方法

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

以现实中照片呈现出的不同形式为切入点，引导学生意识到专业知识的应用点

新

课

内

容

1. 图像灰度变换

（1）线性变换

（2）分段线性变换

（3）灰度对数变换

1. 强调数学理论的重要性：理论要与实践相结合，在实现的同时，只有能正确理解原理，才能在后续的代表编写过程中修改源码

讲授（PPT+代码解读）

2. 图像几何变换

（1）平移

（2）旋转

（3）比例缩放

（4）镜像

（5）插值

讲授（PPT+原理分析）

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 为什么要进行图像预处理？

2. 作业题 P59  4-2 4-3 4-4 4-5

课后记：

课    次

第 5 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第4章 图像变换与二维数字滤波    

4．4 卡胡南-列夫变换（K-L变换）

4．5 二维离散小波变换

4．6 二维数字滤波器

教学目标

1. 掌握图像滤波的原理及不同实现方法

2. 掌握K-L变换的原理及实现方法

思政目标

1. 使学生意识大知其然且知其所以然才能不断进步，重视数学知识的理解。

教学重点及难点

教学重点：1. 图像滤波的原理及不同实现方法

2. 图像几何变换的原理及实现方法

教学难点：1. 图像灰度变换的原理及不同实现方法

2. 图像K-L变换的原理及实现方法

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

以现实中照片呈现出的不同形式为切入点，引导学生意识到专业知识的应用点

新

课

内

容

1. 卡胡南-列夫变换（K-L变换）

（1）基本原理

（2）代码实现

1. 强调数学理论的重要性：理论要与实践相结合，在实现的同时，只有能正确理解原理，才能在后续的代表编写过程中修改源码

讲授（PPT+代码解读）

2. 二维离散小波变换

（1）连续小波变换

（2）一维离散小波变换

（3）二维离散小波变换

讲授（PPT+原理分析）

3.二维数字滤波器

讲授（PPT+原理分析）

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 为什么要进行图像预处理？

2. 作业题   4-6

课后记：

课    次

第 6 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第5章 图像编码与压缩    

5．1 概述

5．2 统计编码

5．3 预测编码

5．4 变换编码

教学目标

1．了解图像压缩和编码的基本概念、目的及主要技术；理解压缩的方法原理；

2．了解压缩技术在图像处理中的应用；

思政目标

1. 激发学生专业学习的兴趣

教学重点及难点

教学重点：1. 图像压缩的基本概念和技术指标；

2. 不同编码的实现方法；

3. 整数小波变换；

教学难点： 1. 霍夫曼编码方法的原理及作用；

           2. 算术编码

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

以图像处理软件中的图像才做为引入点，启发学生思考其原理

新

课

内

容

1. 图像压缩概念

（1）必要性

（2）可能性

（3）技术指标

1. 结合目前科研前沿，鼓励学生多阅读文献，紧跟技术发展潮流，激发专业兴趣。

讲授（PPT+原理分析+案列）

2. 图像编码

（1）统计编码

（2）预测编码

（3）变换编码

1.工科学习不能依赖死记硬背，要理解为重；掌握正确的学习方法，能使学习效果事半功倍

讲授（PPT+原理分析+案例）

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 不同图像压缩方法有什么区别？

2. 作业题   5-2

课后记：

课    次

第 7 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第6章 图像增强    

6．1 概述

6．2 灰度修正

6．3 同态增晰

6．4 平滑

6．5 锐化

教学目标

1．了解空间域图像增强的概念、目的及主要技术；理解直接灰度变换的方法原理；

2．了解形态学在图像处理中的应用；

3．掌握图像腐蚀、图像的膨胀、图像的细化

思政目标

1. 激发学生专业学习的兴趣

教学重点及难点

教学重点：1. 直方图的定义、性质及用途；

2. 直方图均衡化技术细节；

3. 图像的空间域的平滑和锐化技术方法；

教学难点： 1. 直方图规定化处理方法的原理及作用；

           2. 二值形态学和灰度形态学的基本操作

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

以图像处理软件中的图像才做为引入点，启发学生思考其原理

新

课

内

容

1. 图像增强

（1）均值滤波

（2）中值滤波

（3）对比度增强

（4）小波去噪

1. 结合目前科研前沿，鼓励学生多阅读文献，紧跟技术发展潮流，激发专业兴趣。

讲授（PPT+原理分析+案列）

2. 形态学处理

（1）腐蚀

（2）膨胀

（3）开运算

（4）闭运算

（5）细化

（6）填充

1.工科学习不能依赖死记硬背，要理解为重；掌握正确的学习方法，能使学习效果事半功倍

讲授（PPT+原理分析+案例）

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 图像增强与图像复原有什么区别？

2. 作业题 P  6-3

课后记：

课    次

第 8 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第7章 图像复原  

7．1 图像退化原因与复原技术分类

7．2 逆滤波复原 

7．3 约束复原

7．4 非线性复原方法

7．5 盲图像复原

7．6 几何失真校正

教学目标

1. 了解图像复原的基本方法和概念

2. 掌握基于灰度相关的模板匹配方法

思政目标

教学重点及难点

教学重点：1、基于灰度相关的图像复原方法的理解及实现

教学难点：1、基于灰度相关的模板匹配方法的理解及实现

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

1. 案例：医疗诊断应用实例

新

课

内

容

1. 图像复原的基本概念

讲授（PPT）

2. 带旋转与缩放的模板匹配

（1）高斯尺度空间的极值检测

（2）特征点位置的确定

（3）特征点方向的确定

（4）特征点描述子生成

（5）SIFT特征向量的匹配

（6）代码实现

讲授（PPT+归纳总结）

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 为什么要进行图像匹配？

2. 总结不同模板匹配算法的优缺点。

2. 作业题  7-1

课后记：

课    次

第 9 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第8章 图像分割      

8．1 概述

8．2 像素的邻域和连通性

8．3 图像的阈值分割技术

8．4 图像的边缘检测

教学目标

1．掌握图像分割的思想及策略；

2．理解点、线和边缘检测和基本思想和方法；

思政目标

1. 提升学生的专业认同感

教学重点及难点

教学重点：1．点、线、边缘检查；

教学难点：1. Hough变换的原理

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

以案例引发学生思考，落脚于专业知识

新

课

内

容

1. 边缘检测

（1）边缘检测的步骤

（2）各种边缘检测算子的原理

（3）代码实现

讲授（PPT+代码解读）

2. Hough变换

（1）基本原理

（2）代码实现

（3）曲线检测

1. 使学生意识到算法最重要的部分是理论原理，明确基础理论学习的必要性，明确基础学科的重要性。

讲授（PPT+代码解读）

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 作业题  8-1 4-2

课后记：

课    次

第 10 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第8章 图像分割      

8．5 霍夫变换

8．6 区域生长法

8．7 图像分割方法的比较

教学目标

1．理解阈值分割的基本思想和方法；

2. 掌握区域分割的基本思想和方法；

思政目标

1. 提升学生专业认同感

教学重点及难点

教学重点：1．阈值处理；

2．区域分割；

教学难点：区域分割的基本思想和方法

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

以人眼看见图像后的认知为引入，切入专业知识

新

课

内

容

1. 阈值分割的基本原理

2. 常用的阈值分割法

（1）极小值点阈值法

（2）最小均方误差法

（3）迭代选择阈值法

（4）双峰法

（5）最大类间方差法

讲授（PPT+归纳总结+案例）

3. 基于区域的图像分割

（1）区域生长算法原理

（2）区域分裂合并算法

强调原理的重要性，以此强化学生分析问题的能力

讲授（PPT+代码解读）

练习

1. 经典时域法求解差分方程

2.采样、量化与编码

小结

作业、讨论题、思考题

1. 总结不同图像分割算法的优缺点及适用范围。

2. 作业题  8-3 

课后记：

课    次

第 11 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第9章 形态学图像处理

9．1 概述

9．2 二值形态学

9．3 灰值形态学

教学目标

1. 掌握图像颜色特征的提取方法

2. 掌握图像纹理特征的构建方法

思政目标

教学重点及难点

教学重点：1. 直方图的含义及颜色特征的构造

2. 灰度共生矩阵的含义及纹理特征的构造

教学难点：1. 直方图的含义及颜色特征的构造

2. 灰度共生矩阵的含义及纹理特征的构造

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

案例：结合日程图像区别纹理与颜色的概念

新

课

内

容

1. 常见的颜色特征

（1）颜色直方图

（2）颜色集

（3）颜色矩

（4）颜色聚合向量

（5）颜色相关图

讲授（PPT+归纳总结+案例）

2. 纹理特征

（1）灰度共生矩阵

（2）基于灰度共生矩阵的纹理特征构建

讲授（PPT+代码解读）

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 作业题  9-1 

课后记：

课    次

第 12 次

授课方式

理论课  讨论课□  习题课□

课时安排

2学时

授课章节

第10章 彩色图像处理

10．1 彩色图像处理的基本问题 

10．2 颜色空间的表示及其转换

10．3 颜色空间的量化

10．4 抖动技术 

10．5 假彩色处理 

10．6 彩色图像增强

教学目标

1. 掌握彩色图像表示方法和特征提取的前提条件及方法

2. 掌握基于主成分分析、基于Fisher线性判据的特征选择方法

思政目标

教学重点及难点

教学重点：1. 几何特征提取的前提条件及方法

          2. 基于主成分分析的特征选择方法

3. 基于Fisher线性判据的特征选择方法

教学难点：1. 几何特征提取的前提条件及方法

          2. 基于主成分分析的特征选择方法

3. 基于Fisher线性判据的特征选择

授课提纲

思政融入点

教学方法与手段

导

课

提问：如何确定图像的物体的实际大小？

新

课

内

容

1. 几何特征

（1）位置

（2）方向

（3）周长

讲授（PPT+原理解读）

2. 基于主成分分析的特征选择

（1）基本原理

（2）代码实现

1.工科学习不能依赖死记硬背，要理解为重；掌握正确的学习方法，能使学习效果事半功倍

讲授（PPT+代码解读）

3. 基于Fisher线性判据的特征选择图像特征提取与选择

（1）基本原理

（2）代码实现 

讲授（PPT+代码解读）

练习

小结

作业、讨论题、思考题

1. 图像几何特征的应用体现在哪些方面？

2. 作业题 P137   5-5  5-6  5-7

课后记：