课程概述

计算机图像处理课程是自动化专业的专业任选课。主要内容包括二部分:第一部分狭义数字图像处理的内容,由绪论、数字图像处理基础知识、图像变换、图像增强、图像消噪与恢复、图像压缩与编码等章节组成;第二部分是进行数字图像处理拓展部分内容,包括彩色图像处理、图像分割等章节。

开设计算机图像处理课程的目的是通过向学生传授数字图像处理知识,展现数字图像处理魅力,激发学生学习兴趣,使学生掌握图像处理的基本概念、基础理论和基本技能,提高学生综合应用能力,不仅为学生今后进一步学习和研究图像分析、图像理解、模式识别等专业课程打下基础,而且能应用数字图像处理知识和技术解决自然科学、工程技术和实际生活中遇到的问题。

计算机图像处理课程的教学引用了武汉大学贾永红教学团队的《数字图像处理》课程资源,并根据本校课程教学的实际教学情况和自动化专业课程教学大纲对该资源进行了删改和增补,使课程更加符合本专业的人才培养要求,同时也可作为其他信息类、计算机类作业学生对课程学习的参考资源。



证书要求

1、完成所有的学习任务;

2、平时成绩 20%(包括线上资源学习和互动、考勤、课堂测试、课后作业)

3、实验成绩30%(包括实验考勤、上机调试、实验报告)

4、期末考试成绩50%



预备知识

先修课程:高等数学、C语言编程、数字信号处理



授课大纲


计算机图像处理

 

(一)基本信息                               

中文课程名称: 计算机图像处理A     

英文课程名称:Computer Image Processing A

课程编号:0404032

学分:3

总学时:56  

适用专业:四年制本科自动化专业。

先修课程:高等数学、大学物理、工程数学(矩阵论、概率论、数理统计等)、C语言程序设计、数字信号处理

开课系(教研部):自动控制系

执笔:周琳霞

审核:王长坤

课程简介:

《计算机图像处理》是一门理论性、技术性很强的专业课程,为自动化专业信息处理方向的技术核心课程之一。本课程的主要任务是介绍计算机图像处理的基本概念、基础理论和实用技术,使学生能够运用所学理论知识从事简单的图像处理方面的工作。

(二)课程的性质和地位

本课程是自动化本科专业的一门专业选修课,主要讲述计算机图像处理技术,使学生能够运用所学理论知识从事计算机图像处理等方面的工作。

(三)教学目标

通过本课程的学习,学生应该掌握有关数字图像的相关基础知识和数字图像变换方法、改善图像质量的各种图像处理技术;图像编码方法等知识。并锻炼分析问题、解决问题、阅读计算机程序并进行编程的能力,为将来从事培养学生解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力计算机图像处理技术方面的相关工作打下基础。

(四)教学内容

1. 绪论

(1)图像基本概念  (2) 图像工程简介  (3) 图像处理系统

重点:数字图像的表示方法;对图像质量的产生影响的因素。

难点:图像的数字化

2. 空域增强:点操作

(1) 图象坐标变换  (2) 图象间运算图像的感知和获取  (3) 图象灰度映射(4)直方图变换

重点:四种点操作的方法及应用

难点:直方图变换法

3.空域增强:模板操作

(1) 像素间联系  (2)模板运算  (3)线性滤波  (4) 非线性滤波   (5) 局部增强 (6)几何失真的校正

重点:模板运算的步骤和方法;各种空域滤波方法的模板特征和应用。

难点:针对不同的对象,如何选择不同的滤波方法

4.频域图像增强

(1) 频域技术原理  (2)傅里叶变换  (3)低通滤波和高通滤波器  (4) 带通和带阻滤波器  (5) 同态滤波器

重点:频域滤波的步骤和方法;各种不同的频域滤波方法的应用。

难点:针对不同的对象,如何选择不同的频域滤波方法,同态滤波的数学模型建立

5.图像消噪和恢复

(1)图像退化及模型  (2)噪声消除  (3)无约束恢复  (4)有约束恢复  (5)交互式恢复

重点:图像退化/复原过程的模型;各种复原方法的数学表达式。

难点:逆滤波和维纳滤波的应用。

6.彩色图像处理

(1)彩色视觉和色度图  (2)颜色模型 ( 3)伪彩色增强  (4)真彩色处理

重点:彩色基础和模型;各种不同彩色增强和变换方法。

难点:不同颜色空间的定义和选择。

7.图像压缩

(1)图像压缩原理  (2)编码定理  (3)变长编码  (4)位平面编码  (5)图像压缩标准

重点:图像压缩理论及模型;图像编码常用方法。     

难点:位平面编码

8. 图像分割

(1)边缘检测算子  (2)线检测 ( 3)区域分割  (4)区域增长  (5)分裂合并法

重点:各种不同分割方法的原理。

难点:不同分割方法的应用

9.图像处理的Matlab仿真综合

(五)教学实践环节安排

使用MATLAB作为软件平台,编写程序实现制定的数字图像处理功能。

1.实验一、Matlab中图像的简单操作函数应用(2学时)

2.实验二、Matlab中图像变换函数应用(1学时)

3.实验三、数字图像的傅利叶变换的编程(4学时)

4.实验四、Matlab中图象增强操作函数应用(3学时)

5.实验五、数字图像的色彩、亮度、对比度变化(2学时)

6.实验六、数字图像的噪声去除(2学时)

7.实验七、数字图像的边缘检测(2学时)

8.实验八、二值圆环的边缘与圆心检测(4学时)

9.实验九、指纹图像的预处理(4学时)

(六)教学方法与习题要求

教学方法:多媒体教学。结合大量应用实例,对数字图像处理中的各种实际问题展开深入的讨论,充分激发学生的思考力。加强师生互动,通过以老师布置问题,学生查找资料、制作课件、讲解,教师讲评为流程的参与性教学,提高学生分析和解决问题的能力。

习题要求:每章课后布置习题或思考题,规定时间完成上交或课堂讲解。

(七)考核方式

考试命题应该根据本课程大纲内容进行,应从基本概念、基本理论、基本方法和基本技巧等方面考查学生的学习质量,检查学生的基本概念是否清楚、理论依据是否正确,采用的方法是否得当,解题技巧是否熟练等。 

本课程为考查课程,平时成绩占20%,实验成绩30%,考试成绩占50%

(八)推荐教材或讲义及主要参考书

1.贾永红编著,《数字图像处理》(第三版),武汉大学出版社,2015年。

2.章毓晋编著,《图像工程(上册)图像处理》(第四版),清华大学大学出版社,2018年。

3.阮秋琦编著,《数字图像处理学(第三版),电子工业出版社,2013年。

4.周琳霞编写,《计算机图像处理实验指导书》自编讲义,2018年。


参考资料

1.《数字图像处理》(第三版),武汉大学出版社,贾永红编著,2015年7月

2.《计算机图像处理实验指导书》自编讲义,周琳霞编写,2018年8月