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温州大学课程教案
- 学院：计算机科学与学院
- 课程名称：数字图像处理
- 学时：36
- 教材：图像工程（上）
- 授课教师：陈忠克
- 授课对象：计算机本科
第一课
1. 授课时间：
2课时
2. 授课类型：
讨论课
3. 授课题目：
什么是数字图像处理
4. 本授课单元教学目标：
让学生了解什么是图像，什么是数字图像，什么是数字图像处理，掌握数字图像处理的基本过程，了解数字图像处理系统的基本组成，了解数字图像处理的应用领域，了解数字图像处理的工具。
5. 本授课单元教学重点和难点：
- 重点：MATLAB中的使用方法
- 难点：数字图像的概念
6. 本授课单元教学过程设计：
- （20分钟）讨论什么是图像，什么是数字图像，什么是数字图像处理
- （20分钟）介绍数字图像处理的起源，介绍数字图像处理的主要应用领域
- （15分钟）讨论数字图像处理有哪些步骤，数字图像处理系统有哪些组成部分
- （25分钟）介绍数字图像处理的工具MATLAB，演示简单的使用方法
- （5分钟）总结、布置作业
7. 作业
- 预习下一节课程内容，做好预习报告。下一节课的内容详见课程伴随网站。
第二课
1. 授课时间：
2课时
2. 授课类型：
讨论课
3. 授课题目：
数字图像处理基础
4. 本授课单元教学目标：
让学生了解人眼是看到东西的原理，理解光的本质，掌握传感器如何捕获光，掌握在计算机中图像如何存储，以及像素之间存在的关系
5. 本授课单元教学重点和难点：
- 重点：像素之间的关系
- 难点：图像的采样和量化
6. 本授课单元教学过程设计：
- （20分钟）讨论：人眼是如何看到东西？人眼看东西有什么特点？
- （10分钟）讨论：什么是光和电磁场？
- （15分钟）讨论：图像传感器如何获取图像？传感器如何排列？
- （20分钟）讨论：图像在计算机中如何采样和量化？
- （20分钟）讨论：像素之间存在哪些关系（相邻、连通、距离）？
- （5分钟）总结、布置作业
7. 作业
- 预习下一节课程内容，做好预习报告。下一节课的内容详见课程伴随网站。
第三课
1. 授课时间：
2课时
2. 授课类型：
讨论课
3. 授课题目：
图像的空间变换
4. 本授课单元教学目标：
让学生了解空间坐标如何变换，掌握平面坐标如何变换，掌握像素如何插值
5. 本授课单元教学重点和难点：
- 重点：空间变换、插值
- 难点：空间变换
6. 本授课单元教学过程设计：
- （30分钟）空间坐标如何表示？空间坐标有哪些基本的变换？坐标变换有些什么性质？
- （30分钟）平面上的坐标变换有哪些？它们各有什么特性？不同的变换之间有什么联系？
- （25分钟）在对图形进行几何变形时，为什么需要对像素进行插值？有哪些插值的算法？
- （5分钟）总结、布置作业
7. 作业
- 预习下一节课程内容，做好预习报告。下一节课的内容详见课程伴随网站。
第四课
1. 授课时间：
4课时
2. 授课类型：
讨论课
3. 授课题目：
图像的空间增强
4. 本授课单元教学目标：
让学生掌握如何对像素进行运算，如何在空域进行滤波
5. 本授课单元教学重点和难点：
- 重点：像素之间的关系
- 难点：图像的采样和量化
6. 本授课单元教学过程设计：
- （30分钟）图像间的运算有哪些？它们有什么应用？
- （30分钟）图像像素的灰度变换有哪些操作？会带来什么效果？
- （30分钟）什么是直方图？利用直方图如何进行增强？
- （45分钟）如何进行空域的卷积？有哪些模板？可以产生什么效果？
- （40分钟）非线性滤波有哪些方法？各自可以产生什么效果？
- （5分钟）总结、布置作业
7. 作业
- 预习下一节课程内容，做好预习报告。下一节课的内容详见课程伴随网站。
第五课
1. 授课时间：
6课时
2. 授课类型：
讨论课
3. 授课题目：
图像的频域增强
4. 本授课单元教学目标：
让学生掌握如何对图像进行傅立叶变换和离散余弦变换，掌握如何在变换域对图像进行增强
5. 本授课单元教学重点和难点：
- 重点：频域增强
- 难点：傅立叶变换和离散余弦变换
6. 本授课单元教学过程设计：
- （90分钟）什么是傅立叶变换？如何进行一维和二维的傅立叶变换？傅立叶变换有什么特性？
- （45分钟） 什么是离散余弦变换？它与傅立叶变换有什么关系？它有什么特点和应用？
- （20分钟） 频域图像处理的过程是怎样的？
- （70分钟） 如何设计低通滤波器？
- （35分钟） 如何设计高通滤波器？
- （10分钟）总结、布置作业
7. 作业
- 预习下一节课程内容，做好预习报告。下一节课的内容详见课程伴随网站。
第六课
1. 授课时间：
4课时
2. 授课类型：
讨论课
3. 授课题目：
彩色图像的处理
4. 本授课单元教学目标：
让学生掌握彩色图像如何表示，掌握如何对彩色图像进行增强
5. 本授课单元教学重点和难点：
- 重点：彩色增强的原理
- 难点：颜色模型
6. 本授课单元教学过程设计：
- （25分钟）人是如何看到彩色的？三基色的原理是什么？
- （30分钟）什么是色度？什么是色度图？如何看色度图？
- （35分钟）常用的颜色模型有哪些？他们之间如何转化？(RGB,CMYK,YUV,YIQ,HSI等)
- （45）什么是伪彩色增强？有哪些伪彩色增强的方法？
- （35）如何对真彩色图像进行增强？
- （10分钟）总结、布置作业
7. 作业
- 预习下一节课程内容，做好预习报告。下一节课的内容详见课程伴随网站。
第七课
1. 授课时间：
4课时
2. 授课类型：
讨论课
3. 授课题目：
图像的恢复
4. 本授课单元教学目标：
让学生掌握图像是如何退化的，掌握如何对退化的图像进行恢复
5. 本授课单元教学重点和难点：
- 重点：退化的原理
- 难点：逆滤波
6. 本授课单元教学过程设计：
- （20分钟）什么是噪声？噪声从哪里来？
- （25分钟）图像是如何被退化的？用什么模型来表示图象退化的过程？
- （40分钟）有什么方法可以去除图像中的噪声？
- （40分钟）有什么方法可以恢复退化了的图像？
- （45分钟）空间变形的图像如何恢复？如何确定空间变形的模型参数？
- （10分钟）总结、布置作业
7. 作业
- 预习下一节课程内容，做好预习报告。下一节课的内容详见课程伴随网站。
第八课
1. 授课时间：
3课时
2. 授课类型：
讨论课
3. 授课题目：
图像编码
4. 本授课单元教学目标：
让学生掌握图像压缩的原理，掌握JPEG是如何对图像进行压缩的
5. 本授课单元教学重点和难点：
- 重点：图像压缩原理
- 难点：JPEG算法
6. 本授课单元教学过程设计：
- （40分钟）图像上有哪几种冗余存在？图像压缩和解压缩要经过哪些步骤？
- （35分钟）什么是哈夫曼编码？如何进行哈夫曼编码和解码？
- （50分钟）JPEG如何压缩图像？
- （10分钟）总结、布置作业
7. 作业
- 预习下一节课程内容，做好预习报告。下一节课的内容详见课程伴随网站。
第九课
1. 授课时间：
4课时
2. 授课类型：
讨论课
3. 授课题目：
数学形态学处理
4. 本授课单元教学目标：
让学生掌握图像形态学处理的基本原理，掌握形态学处理的常见应用
5. 本授课单元教学重点和难点：
- 重点：膨胀、腐蚀、开、闭
- 难点：形态学处理的应用
6. 本授课单元教学过程设计：
- （30分钟）什么是膨胀(Dilation)和腐蚀(Erosion)？
- （45分钟）有哪些膨胀和腐蚀的组合运算？(Opening, Closing, Hit-or-Miss等)
- （35分钟）如何标记连通区域？
- （30分钟）什么是形态学重建？
- （35分钟）灰度图像如何做形态学处理？
- （10分钟）总结、布置作业
7. 作业
- 预习下一节课程内容，做好预习报告。下一节课的内容详见课程伴随网站。
第十课
1. 授课时间：
5课时
2. 授课类型：
讨论课
3. 授课题目：
图像的分割
4. 本授课单元教学目标：
让学生掌握图像分割的基本方法
5. 本授课单元教学重点和难点：
- 重点：边缘检测算子，霍夫变换
- 难点：自适应阈值
6. 本授课单元教学过程设计：
- （35分钟）如何检测图像中的点、线？
- （35分钟）如何检测图像中的边缘？
- （45分钟）如何检测直线？
- （45分钟）如何进行阈值分割？如何选取阈值？
- （40分钟）什么是区域生长？如何进行区域分裂与合并？
- （25分钟）总结、布置论文
7. 作业
- 准备期末论文。