數(shù)字圖像處理教學(xué)大綱

PAGEPAGE8《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱數(shù)字圖像處理課程編號64課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)課開課單位機械電子教研室授課學(xué)期第7學(xué)期學(xué)分/學(xué)時2/32課內(nèi)學(xué)時32理論授課16上機學(xué)時16課內(nèi)實踐實驗學(xué)時課外學(xué)時32適用專業(yè)機械電子工程是否雙語否先修課程高等數(shù)學(xué)后續(xù)課程無二、課程簡介《數(shù)字圖像處理》是機械電子工程專業(yè)的專業(yè)選修課，為理論性較強的一門課程。本課程對數(shù)字圖像灰度變換、濾波、形態(tài)學(xué)處理、彩色圖像處理、圖像分割及特征提取知識進行理論講授及實驗驗證，培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字圖像處理的基本概念、基本理論，具備設(shè)計圖像處理應(yīng)用程序和分析選擇圖像算法的能力，全面考核學(xué)生對數(shù)字圖像處理知識的掌握、運用、分析問題、解決問題能力,使學(xué)生具備解決典型圖像問題的實踐能力、創(chuàng)新能力和圖像處理應(yīng)用程序設(shè)計開發(fā)能力。三、課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐（一）課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.（知識目標(biāo)）描述數(shù)字圖像灰度變換、濾波原理，分析彩色圖像處理、形態(tài)學(xué)處理方法、領(lǐng)會圖像分割及特征提取理論；應(yīng)用圖像處理的原理、方法，描述復(fù)雜工程問題、分析解決問題的途徑；課程目標(biāo)2.（能力目標(biāo)）運用數(shù)字圖像處理原理及方法，探討圖像處理典型問題的解決方案，評價不同方法的應(yīng)用場合；課程目標(biāo)3.（價值塑造）領(lǐng)會圖像處理領(lǐng)域現(xiàn)代化硬件、軟件的作用，在實踐中驅(qū)動創(chuàng)新性思維、塑造審美情趣、培育科學(xué)精神。（二）課程目標(biāo)對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點2-22-問題分析課程目標(biāo)2指標(biāo)點4-14-研究課程目標(biāo)3指標(biāo)點5-15-使用現(xiàn)代工具四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容理論課程：第一單元灰度圖像處理（學(xué)時數(shù)：6學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理的概念、應(yīng)用領(lǐng)域、數(shù)字圖像處理的基本步驟、圖像處理系統(tǒng)的組成。圖像類型、數(shù)字圖像表示基本數(shù)學(xué)工具?；叶茸儞Q與空間濾波、頻率域濾波。2.重點和難點重點：數(shù)字圖像表示、灰度變換與空間濾波。難點：圖像處理系統(tǒng)組成、頻率域濾波。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論、演示示教。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明數(shù)字圖像處理的概念、應(yīng)用領(lǐng)域、數(shù)字圖像處理的基本步驟、圖像處理系統(tǒng)的組成。2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學(xué)生灰度變換與空間濾波知識整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力；3.通過演示示教，理解濾波應(yīng)用程序設(shè)計、調(diào)試過程，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述數(shù)字圖像處理基本步驟、系統(tǒng)組成，理解圖像類型、數(shù)字圖像表示基本數(shù)學(xué)工具，應(yīng)用灰度變換與空間濾波、頻率域濾波設(shè)計、調(diào)試圖像處理應(yīng)用程序，并對程序的運行結(jié)果進行合理的分析。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。第二單元彩色與二值圖像處理（學(xué)時數(shù)：4學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容彩色圖像處理的概念、顏色空間、彩色變換與空間濾波，二值圖像、二值圖像的形態(tài)學(xué)圖像處理。2.重點和難點重點：顏色空間、彩色變換與空間濾波。難點：二值圖像的形態(tài)學(xué)圖像處理。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論、演示示教。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明彩色圖像處理的概念、顏色空間、彩色變換與空間濾波。2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學(xué)生二值圖像的形態(tài)學(xué)圖像處理知識整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力；3.通過演示示教，理解彩色圖像處理應(yīng)用程序設(shè)計、調(diào)試過程，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述彩色圖像處理的概念、應(yīng)用顏色空間、彩色變換，實現(xiàn)顏色識別應(yīng)用程序設(shè)計、調(diào)試。理解二值圖像概念及形態(tài)學(xué)圖像處理理論，應(yīng)用二值圖像形態(tài)學(xué)腐蝕、膨脹、開運算、閉運算，分析、解決圖像平滑、邊緣檢測任務(wù)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。第三單元圖像分割與特征提?。▽W(xué)時數(shù)：6學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容邊緣檢測、閾值分割、Hough變換，邊界跟蹤、邊界特征描述。2.重點和難點重點：邊緣檢測、閾值分割。難點：Hough變換，邊界跟蹤、邊界特征描述。3.教學(xué)方法課堂講授、課上討論、演示示教。1.通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明處理邊緣檢測、閾值分割的概念、分析應(yīng)用空間濾波的邊緣檢測方法。2.通過課上討論，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學(xué)生Hough變換中數(shù)學(xué)知識的整合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力；3.通過演示示教，理解邊界跟蹤應(yīng)用程序設(shè)計、調(diào)試過程，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果描述圖像分割的概念、應(yīng)用邊緣檢測、閾值分割、Hough變換，實現(xiàn)圖像分割應(yīng)用程序設(shè)計、調(diào)試。理解邊界跟蹤算法，能選擇邊界特征描述子，分析、區(qū)分不同的邊界形狀。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2。實驗課程第四單元上機基礎(chǔ)練習(xí)（學(xué)時數(shù)：8學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容圖像的基本操作、圖像增強練習(xí)、圖像平滑練習(xí)、圖像銳化練習(xí)。2.重點和難點重點：程序的邏輯、結(jié)構(gòu)難點：程序的調(diào)試3.實施方式理論+實驗4.學(xué)習(xí)要求學(xué)生運用所學(xué)圖像處理相關(guān)理論，編寫程序并調(diào)試，實現(xiàn)圖像的讀取、保存、灰度變換等基本操作，實現(xiàn)圖像增強、圖像平滑、圖像銳化等基本圖像處理任務(wù)。5.實驗要求（1）實驗屬性：驗證性實驗（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實驗準(zhǔn)備：上機前要復(fù)習(xí)理論知識并用初步設(shè)計程序代碼（5）其他要求無6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)具有一定的編程能力，理解并合理使用圖像處理函數(shù)，完成圖像增強、圖像平滑、圖像銳化等基本圖像處理練習(xí)任務(wù)。7.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)3第五單元上機進階練習(xí)（學(xué)時數(shù)：8學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容彩色圖像處理練習(xí)、圖像邊緣檢測練習(xí)、圖像形態(tài)學(xué)處理練習(xí)、圖像分割練習(xí)。2.重點和難點重點：程序的邏輯、結(jié)構(gòu)難點：程序的調(diào)試3.實施方式理論+實驗4.學(xué)習(xí)要求學(xué)生運用所學(xué)圖像處理相關(guān)理論，編寫程序并調(diào)試，實現(xiàn)彩色圖像處理練習(xí)、圖像邊緣檢測練習(xí)、圖像形態(tài)學(xué)處理練習(xí)、圖像分割練習(xí)等進階圖像處理任務(wù)。5.實驗要求（1）實驗屬性：綜合性實驗（2）開出要求：必做（3）分組要求：1人1組（4）實驗準(zhǔn)備：上機前要復(fù)習(xí)理論知識并用初步設(shè)計程序代碼（5）其他要求無6.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果學(xué)生在學(xué)完本單元課程后應(yīng)具有較強的編程能力，理解并合理使用圖像處理函數(shù)，完成彩色圖像處理、邊緣檢測、圖像形態(tài)學(xué)處理、圖像分割等進階圖像處理練習(xí)任務(wù)。7.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)3（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對課程目標(biāo)的支撐理論課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時安排課內(nèi)課外學(xué)時比例第一單元灰度圖像處理課堂講授、課上討論、演示示教。課程目標(biāo)1、261：1第二單元彩色與二值圖像處理課堂講授、課上討論、演示示教。課程目標(biāo)1、241：1第三單元圖像分割與特征提取課堂講授、課上討論、演示示教。課程目標(biāo)1、261：1合計161：1實驗課程課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時安排第四單元上機基礎(chǔ)練習(xí)講授+現(xiàn)場指導(dǎo)課程目標(biāo)38第五單元上機進階練習(xí)講授+現(xiàn)場指導(dǎo)課程目標(biāo)38合計16五、課程考核及對課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評價細(xì)則平時成績20%作業(yè)（百分制）50本門課程5次作業(yè)，主要考核灰度圖像、二值圖像、彩色圖像相關(guān)理論及圖像處理原理。作業(yè)評分具體標(biāo)準(zhǔn)：提交時間、作業(yè)正確率目標(biāo)分值=0.5*作業(yè)平均成績測驗（百分制）40隨堂測驗2次：考核內(nèi)容：數(shù)字圖像處理理論中關(guān)鍵術(shù)語的理解。評價細(xì)則：提交時間、作業(yè)正確率目標(biāo)分值=0.4*測驗平均成績課堂表現(xiàn)（百分制）10按課堂反饋、討論、回答問題參與度綜合評價。目標(biāo)分值=0.1*綜合評價成績實踐成績30%上機（百分制）50考核內(nèi)容及評價細(xì)則按上機練習(xí)完成的正確率及先后順序綜合評價目標(biāo)分值=0.5*綜合評價成績專題設(shè)計（百分制）50考核內(nèi)容及評價細(xì)則4人一組，完成一篇專題研習(xí)報告，闡述上機練習(xí)中拓展性工作及收獲，按實際貢獻(xiàn)排序及新穎性綜合評價。目標(biāo)分值=0.5*綜合評價成績期末考試50%知識40考核內(nèi)容：所有教學(xué)內(nèi)容考試題型：簡答題，分析題評價細(xì)則：采用開卷線下考試，共計100分，按試卷參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)評分。能力40綜合應(yīng)用15創(chuàng)新5（二）課程考核對課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元灰度圖像處理1-1灰度變換與空間濾波1-2頻率域濾波作業(yè)、測驗、期末考試課程目標(biāo)1、2第二單元彩色與二值圖像處理2-1彩色圖像處理2-2形態(tài)學(xué)圖像處理作業(yè)、測驗、期末考試課程目標(biāo)1、2第三單元圖像分割與特征提取3-1圖像分割3-2特征提取作業(yè)、測驗、期末考試課程目標(biāo)1、2第四單元上機基礎(chǔ)練習(xí)4上機基礎(chǔ)練習(xí)編程上機編程課程目標(biāo)3第五單元上機進階練習(xí)5上機進階練習(xí)編程專題設(shè)計課程目標(biāo)3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材R.C.岡薩雷斯（RafaelC.Gonzalez），R.E.伍茲（RichardE.Woods），S.L.艾丁斯（StevenL.Eddins）著，阮秋琦譯.數(shù)字圖像處理（MATLAB版）（本科教學(xué)版）第2版,電子工業(yè)出版社，2020,6（二）相關(guān)推薦書目1MilanSonka，VaclavHlavac，RogerBoyle著，圖像處理、分析與圖像處理與分析·第4版，清華大學(xué)出版社，2016