课程概述

随着无人机、无人驾驶、机器人、生成式人工智能等新一代信息技术的应用和发展，计算机视觉取代人工视觉成为趋势，数字图像处理是计算机视觉的基础课程。数字图像处理是将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程，主要内容包括人类视觉感知系统、图像获取与数字化、图像基本运算、图像变换、图像增强、图像复原、图像压缩编码、图像分割、彩色图像处理、图像表示与描述等原理和技术方法。

针对数字图像处理课程概念多、内容抽象、学生入门较难的特点，本课程以实践为导向，以实际应用为目标，在讲解数字图像处理技术基础理论及算法原理的同时，特别注意如何用MATLAB软件编程实现一些图像处理的算法，使学生掌握图像处理的理论和方法，运用所学知识解决实际问题。

通过学习本课程，学生能够深刻理解理论方法，并在MATLAB下编程实现算法，理论与应用并重，为将来从事相关领域专业工作打好基础。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项：

1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


预备知识

数字信号处理、计算机程序设计基础

授课大纲

第1讲 概述-第1周

1.1 数字图像与数字图像处理

1.2 数字图像处理系统组成及研究内容

1.3 数字图像处理技术应用领域

讨论题

拓展资源-1.1知识要点

拓展资源-1.2MATLAB与数字图像处理

拓展资源-1.3中国空间站

拓展资源-1.4商汤科技

拓展资源-1.5从胸部X光片图像中识别新型冠状病毒

第1讲单元测验题

第1讲单元作业

第2讲 数字图像处理的基础-第2周

2.1 电磁波谱与可见光谱

2.2 人眼视觉特性

2.3 图像的采样与量化

2.4 像素间的关系

2.5 图像文件类型

讨论题

拓展资源-2.1知识要点

拓展资源-2.2实验指导

拓展资源-2.3Marr计算机视觉理论

拓展资源-2.4人工智能的起源和人工智能发展历程

拓展资源-2.5信息论创始人香农的贡献

第2讲单元测验题

第2讲单元作业

第3讲 图像基本运算-第3周

3.1 图像基本运算概述

3.2 点运算

3.3 代数运算

3.4 几何运算

讨论题

拓展资源-3.1知识要点

拓展资源-3.2图像重采样

拓展资源-3.3实验指导

拓展资源-3.4补充知识

拓展资源-3.5祝融号从火星发照片回来

第3讲单元测验题

第3讲单元作业

第4讲 图像变换-第4周

4.1 线性系统的基本理论与运算

4.2 离散傅里叶变换

4.3 图像傅里叶变换频谱分析

4.4 图像余弦变换

讨论题

拓展资源-4.1知识要点

拓展资源-4.2补充知识

拓展资源-4.3实验指导

拓展资源-4.4傅里叶生平及贡献

第4讲单元测验题

第4讲单元作业

第5讲 图像增强-第5周

5.1 图像增强概述

5.2 基于直方图处理的图像增强

5.3 空间滤波增强

5.4 频率域平滑滤波器

5.5 频率域锐化滤波器

讨论题

拓展资源-5.1知识要点

拓展资源-5.2同态滤波器

拓展资源-5.3实验指导

拓展资源-5.4补充知识

拓展资源-5.5AI成野生动物保护神

第5讲单元测验题

第5讲单元作业

第6讲 图像复原-第6周

6.1 图像复原及退化模型

6.2 噪声模型

6.3 空间域滤波复原

6.4 频率域滤波复原

6.5 估计退化函数

6.6 逆滤波和维纳滤波

讨论题

拓展资源-6.1知识要点

拓展资源-6.2几何失真校正

拓展资源-6.3实验指导

拓展资源-6.4lena图像处理女神

第6讲单元测验题

第6讲单元作业

第7讲 图像压缩编码-第7周

7.1 图像压缩编码基础

7.2 变长编码

7.3 算术编码

7.4 变换编码

讨论题

拓展资源-7.1知识要点

拓展资源-7.2预测编码

拓展资源-7.3图像压缩技术标准

拓展资源-7.4实验指导

拓展资源-7.5图像编码新技术

拓展资源-7.6智能压缩

拓展资源-7.7Lempel-Ziv压缩算法

第7讲单元测验题

第7讲单元作业

第8讲 图像分割-第8周

8.1 概述

8.2 边缘检测

8.3 边缘连接

8.4 阈值分割

8.5 区域分割

8.6 二值图像处理

讨论题

拓展资源-8.1知识要点

拓展资源-8.2补充知识

拓展资源-8.3实验指导

拓展资源-8.4超像素分割原理

拓展资源-8.5深度学习中的图像分割-方法和应用

第8讲单元测验题

第8讲单元作业

第9讲 彩色图像处理-第9周

9.1 彩色图像基础

9.2 彩色模型

9.3 伪彩色处理

9.4 全彩色图像处理

讨论题

拓展资源-9.1知识要点

拓展资源-9.2彩色图像分割

拓展资源-9.3彩色图像处理应用

拓展资源-9.4实验指导

拓展资源-9.5补充知识

拓展资源-9.6高动态范围图像的颜色再现

第9讲单元测验题

第9讲单元作业

第10讲 图像表示与描述-第10周

10.2 纹理描述

10.3 边界描述

10.4 区域描述

讨论

拓展资源-10.1知识要点

拓展资源-10.2特征提取的应用

拓展资源-10.3实验指导

拓展资源-10.4补充知识

拓展资源-10.5深度学习特征提取

10.1 颜色描述

第10讲单元测验题

第10讲单元作业

拓展资源-拓展应用

拓展应用-ImageNet

拓展应用-智能图像处理

拓展应用-智能制造

拓展应用-智能家居

拓展应用-智能交通

拓展应用-医学图像分析

拓展应用-智能医疗

拓展应用-工业图像异常检测

拓展应用-自动驾驶的视觉感知

拓展应用-X光检测新冠肺炎

拓展应用-人类就是机器

拓展应用-从大数据到大任务

拓展阅读-计算机科学之旅

拓展阅读-GPT革命性技术

拓展阅读-华为盘古大模型

参考资料


推荐教材：

数字图像处理及MATLAB实现，主编：杨杰，黄朝兵，中国工信出版集团，电子工业出版社，第3版，出版或修订时间：2019.11.

参考教材：

1.Digital Image Processing（英文版）, 主编：Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods，电子工业出版社，第3版，出版或修订时间：2010.12.

2. 数字图像处理的MATLAB实现，主编：Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods，Steven L.Eddins，阮秋琦译，清华大学出版社，第2版，出版或修订时间：2018.5.

3. 数字图像处理，主编：姚敏，机械工业出版社，第1版，出版或修订时间：2008.3.

4．图像工程（上册）-图像处理，主编：章毓晋，清华大学出版社，第3版，出版或修订时间：2012.2.

5．数字图像处理，主编：Kenneth R.Castleman，朱志刚等译，电子工业出版社，第1版，出版或修订时间：2011.3.

        6．实用MATLAB深度学习：基于项目的方法，主编：Michael Paluszek，Stephanie Thomas，罗俊海译，清华大学出版社，第1版，出版或修订时间：2021.2.

常见问题

Q :  错过了单元测验、作业和考试提交的截止时间怎么办？

A :  单元测验、作业和考试截止时间是按照课程进度安排的，都有明确标示，临近截止时间（一般提前3-7天）都会发布提醒公告，要注意关注课程公告。如果仍然错过了前面部分的提交任务，就要把握好后面部分的任务；错过太多的话，只能参加下次开课了。

Q :  课程如何满足不同要求学习者的需要？

A :  MOOC学习者范围广，层次参差不齐，要求有低有高。为了使不同学习者都有收获，课程设有基本资源和拓展资源，初学者以基本资源结合教材学习，基础较好的学习者将基本资源结合教材和拓展资源、参考资料等进行深入学习，可以在讨论区提问交流问题。有条件的地方结合课堂教学，参加老师的答疑效果更好。