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《数字图像处理》教学大纲

课程英文名

DigitalImageProcessing

课程代码

03M0062

学分

2

总学时

32

理论

学时

24

实验学时

0

上机学时

8

实践学时

0

课程类别

专业课

课程性质

任选

先修课程

数字信号处理、信号与信号处理实验

适用专业

电子信息工程

开课学院

信息工程学院

执笔人

万川

审定人

专业教学评价小组

制定时间

2024年12月

注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。

一、课程地位与课程目标

（一）课程地位

数字图像处理作为机器视觉、模式识别、遥感图像处理与识别、医学图像处理、视频编码与处理、图像与视频检索等方向的基础知识，是电子信息工程专业的一门综合性专业选修课程。该课程力求从图像处理和识别的角度出发，对数字图像的表示、变换、增强、去噪、锐化、分割、压缩和识别等方面进行总体分析与论述，使学生掌握图像信息获取和处理的基本原理和方法，促进学生了解相关研究方向的前沿技术，提升学生创新能力和解决复杂问题的能力。此外，引导学生利用MATLAB等工具进行编程实现数字图像处理，培养学生的动手能力和解决实际问题的能力?。该课程为电子信息工程专业学生将来能够从事智能交通、智能视频监控、工业机器视觉、机器人视觉等相关领域的工作打下坚实的基础。

（二）课程目标

该课程应达到的预期学习结果（ILO，IntendedLearningOutcomes）如下所示：

1、ILO-1：了解数字图像处理的发展及其应用领域；掌握数字图像的基本概念；掌握图像的表示、变换、增强、除噪、锐化、分割、匹配、识别与编码等基本方法，具备图像处理的基本能力。

2、ILO-2：能够利用软件编程实现图像去噪、增强、锐化等多种功能；培养实际工程应用中图像处理问题的建模能力，以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。

（三）思政教育目标

通过数字图像处理的学习，培养学生团结合作、热爱国家的情怀，提高国家自主创新能力和反专利垄断的社会责任感，对国家集中分配等相关制度方面的文化自信，崇尚国家和企业在创新研究方面的科学精神，以及始终如一攻克科技难关的工匠精神。

二、课程目标达成的途径与方法

主要以课堂教学为主，结合期末测试、作业和实验等途径和方法来达成。具体每个课程目标的达成途径与方法见下表所示。

课程目标

达成途径

ILO-1

课堂教学、课堂测试、课后作业

ILO-2

课堂教学、实验指导、验收、实验报告

三、课程目标与相关毕业要求的对应关系

课程目标

课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）

毕业要求1.4

(支撑强度：H)

毕业要求5.1

(支撑强度：H)

ILO-1

1

ILO-2

1

四、课程主要内容与基本要求

1、绪论

了解数字图像处理的研究现状与发展趋势；了解数字图像处理技术的应用领域；了解数字图像处理的基本概念与内容。

以二维码的应用为例，说明科学研究要有严谨认真和勇于探索的精神，伟大的发现都来源于对知识的不断探索；移动支付技术大大提升了国民生活的便利性，与其他国家比较，凸显我国在此领域的领先成就。

2、图像的基本概念

理解数字图像的基本概念与描述；理解图像取样及图像量化；掌握数字图像的灰度直方图。

通过我国从模拟电视→数字电视→高清电视的转换过程，说明电子技术快速发展与制造强国的发展历程，增强学生的民族自豪感。

3、图像增强

理解对比度的概念；掌握线性对比度展宽、直方图均衡化处理、动态范围调整等图像增强技术。

以图像去雾的经典算法为例介绍图像去雾经典算法的发明人——何凯明，讲解我国近年来在图像处理、视频分析等方向取得的重要发展，培养学生勇于挑战、赶超学术前沿的精神。

4、图像几何变换

掌握图像的放大、缩小和错切等形状变换；掌握图像的平移、镜像与旋转等位置变换；理解图像的仿射变换描述。

5、图像去噪

掌握椒盐噪声和高斯噪声的特征；掌握均值滤波器和中值滤波器的设计方法；掌握K近邻平滑滤波器；理解对称近邻平滑滤波器、灰度最小方差平滑滤波器等边界保持类平滑滤波器。

6、图像锐化

掌握单方向以及无方向一阶微分锐化；掌握Roberts算子、Sobel算子和Priwitt算子的区别；掌握二阶微分锐化；理解一阶微分锐化与二阶微分锐化的区别。

7、图像分割

掌握图像分割的概念；理解图像分割的直方图双峰法、均匀性度量法、聚类法等算法。

8、二值图像处理

掌握连通域的概念；掌握贴标签、腐蚀、膨胀等算法；掌握开运算与闭运算。

9、彩色图像

掌握彩色图像的概念；了解彩色图像常用的几类表色系统及其应用场景；