《数字图像处理》课程教学大纲
 

课程编码：			课程名称：	数字图像处理
课程英文名称：	Digital Image Processing
先修课程：	程序设计语言、数字信号处理		适用专业：	电子信息工程
总学时：64	讲课学时：52	实验学时：12		上机学时：0	总学分：3
制订单位	信息与电气工程学院			制订时间：2006.6

 
一、课程的性质和目的
数字图像处理是电子信息工程专业的一门专业基础课，是一门多学科交叉的边缘学科。
学生通过数字图像处理的学习，能掌握图像处理的基本理论、概念、方法和技术，了解本领域最新的成果和发展动态；了解交叉学科的特点，培养严谨的治学态度，启迪创新思路和意识，通过实验锻炼动手实践能力；通过本课程学习，使学生打下一个较坚实的基础，为后续课程的学习作好铺垫，为以后从事本领域或相关领域工作、深造、研究作好准备。
 
二、课程的基本要求
通过本课程的教学，要求学生掌握图像处理的基本理论、概念、方法和技术，包括图像的数学表征、变换、增强、复原、压缩编码、分割、描述等内容。配合实验，使学生能用高级语言以及基于DSP的实验系统，实现一些基本算法和思路进行图像处理，进一步巩固所学知识；了解本领域最新的成果和发展动态，了解交叉学科的特点，培养严谨的治学态度，启迪创新思路和意识。
 
三、课程内容与要求
第一章  绪论 （4学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，了解图像工程的相关学科和领域、以及它的发展历史和现状；掌握图像处理系统的总体构成以及各部分的任务，明白本课程的学习内容和方法。
2、课程内容
（1）发展历史和现状；
（2）相关学科和领域；
（3）基本成像原理
（4）图像处理和分析系统；
（5）本课程的学习内容和方法。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：发展历史和现状、相关学科和领域；
（2）领会：基本成像原理、图像处理和分析系统构成。
 
第二章  图像变换（12学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，掌握空域变换、傅立叶变换和性质，掌握快速傅立叶变换的原理和方法，离散Gabor变换，以及PCA变换的原理和方法；熟悉离散余弦变换及其快速算法，了解小波变换以及图像变换的应用。
2、课程内容
（1）空域变换，包括代数运算和几何运算；
（2）傅立叶变换和性质、快速傅立叶变换的原理和方法；
（3）离散Gabor变换的原理和方法；
（4）小波变换的原理和方法；
（5）PCA变换的原理和特点；
（6）离散余弦变换等其他几种可分离变换，以及应用
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：小波变换、其他的几种可分离变换。
（2）领会：几种典型变换的的原理和特点。
（3）综合应用：FT及其性质、FFT的原理和方法。
 
第三章 图像增强（8学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，掌握灰度增强、图像平滑、图像锐化等基本概念、原理和实现的方法；理解振铃现象的成因和表现；了解伪彩色增强技术。
2、课程内容
（1）灰度增强，包括直方图均衡化和直方图规定化、灰度的线性和非线性变换；
（2）图像平滑，如邻域平均法、Gauss平滑、中值滤波等；
（3）图像锐化，如梯度算子法、频域高通滤波器法，振铃现象的成因和表现。
（4）伪彩色增强
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：灰度的线性和非线性变换，振铃现象的成因和表现、彩色增强技术。
（2）领会：直方图均衡化和直方图规定化、图像平滑和锐化。
（3）综合应用：直方图增强、各种平滑和锐化算子。
 
第四章  图像复原 （8学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，掌握图像退化的数学模型、维纳滤波和有约束最小平方滤波；熟悉运动模糊和离焦模糊的复原方法；了解退化模型的对角化处理以及逆滤波。
2、课程内容
（1）图像退化的数学模型，包括空域表达和频域表达，重点是运动模糊和离焦模糊退化模型；
（2）退化模型的对角化处理；逆滤波；
（3）维纳滤波和有约束最小平方恢复；
（4）运动模糊和离焦模糊的复原。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：退化模型的对角化处理以及逆滤波。
（2）领会：运动模糊和离焦模糊的恢复。
（3）综合应用：维纳滤波和有约束最小平方恢复。
 
第五章  图像压缩编码（6学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，理解编码实现图像压缩的原理；掌握几种简单的编码方法；了解图像编码系统构成以及编码标准。
2、课程内容
（1）图像压缩的原理和编码系统的构成；
（2）几种简单的编码方法（哈夫曼编码、算术编码、游程编码、LZW编码等）；
（3）预测编码、变换编码；
（4）其他编码方式、标准介绍。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：图像编码系统构成以及压缩标准。
（2）领会：图像压缩的原理。
（3）综合应用：哈夫曼编码、变换编码、预测编码等几种编码方法。
 
第六章 图像分割 (8学时)
1、学习目的和要求
通过本章学习，掌握灰度阈值分割法、边缘检测分割法、直线检测；熟悉哈夫变换的原理和应用、区域生长法；了解分裂合并、模板匹配等方法。
2、课程内容
（1）灰度阈值分割法原理以及几种典型的选取阈值的方法；
（2）边缘检测分割法思想以及几种常用的检测算子，如Log算子，Sobel算子，拉氏算子等；
（3）基于区域的分割方法，如分裂合并、区域生长等；
（4）直线检测方法，包括哈夫变换的原理，模板匹配。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：模板匹配、分裂合并、区域生长等几种分割方法。
（2）领会：灰度阈值分割法原理、边缘检测分割法思想以及哈夫变换的原理和应用。
（3）综合应用：双峰阈值分割、最大方差阈值分割；用Log、Sobel等几种边缘检测算子检测边缘实现分割。
第七章  图像描述（6学时）
1、学习目的和要求
通过本章学习，掌握链码、四叉树、骨架等几种表达方法，掌握傅立叶描述子、矩的描述方法；熟悉简单描述符、拓扑描述方法；了解形态学方法。
2、课程内容
（1）边缘描述（简单描述符、傅立叶描述子、链码）；
（2）区域描述（四叉树、骨架、矩等）；
（3）形态学方法。
3、考核知识点和考核要求
（1）识记：形态学方法。
（2）领会：简单描述符、拓扑描述方法。
（3）综合应用： 链码、四叉树、骨架等几种表达方法；傅立叶描述子、矩的描述方法。
 
四、 理论教学学时分配

章	讲 课 内 容	学时
一	绪论	4
二	图像变换	12
三	图像增强	8
四	图像复原	8
五	图像压缩编码	6
六	图像分割	8
七	图像描述	6
总计		52

 
五、　 实验名称与学时安排
         实验教学共12学时，其中验证性实验8学时，综合性实验4学时，设计创新性实验6学（选做），具体安排如下表。

实验名称与学时安排表

序号	实验项目	学时数	内容与要求	实验属性	必开	选开
1	试验平台了解和视频驱动程序应用	2	了解DSP图像处理试验箱的硬件构成、编程即编译环境，其驱动程序以及其应用等	验证	√
2	图像（视频）取反及二值化	2	掌握图像取反的原理和实现方法；掌握图像二值化的原理和实现方法。	验证	√
3	直方图统计及灰度变换	2	掌握直方图的基本原理和方法；掌握图像灰度变换的原理和算法。	验证	√
4	模板卷积和边缘检测	2	掌握模板卷积的基本原理；用模板卷积的方法实现边缘检测。	验证	√
5	模糊图像恢复	4	掌握图像退化模型；对一幅原始图像，采用给定的退化函数，仿真产生模糊图像；用维纳滤波法，选用不同的参数恢复图像，并进行分析比较，得出最理想的恢复图像。	综合	√
6	消除光照不均匀及物体标记	6	理解成像模型和机理；对图像用大尺度的低通滤波器滤波以提取光照背景信息；图像减影运算消除图像中的光照不均匀；对图像做增强处理；图像二值化；滤波消噪；物体标记	设计创新		√

 
六、 教材及参考书
教　材：曹茂永等，数字图像处理，北京大学出版社， 2007
                   章毓晋主编，图像处理和分析（第2版）,清华大学出版社，1999
刘文耀等主编，光电图像处理,电子工业出版社，2002
参考书：朱志刚等译，数字图像处理, 电子工业出版社，1998
Rafael C. Gonzalez, Digital Image Processing,电子工业出版社，2002
罗述谦，周果宏，医学图像处理与分析，科学出版社，2003