教学大纲

一、课程性质、目的和任务

1．课程性质

本课程是大学本科通信工程专业本科生的专业选修课程。本课程以满足社会应用和科学研究对数字图像技术的需求为出发点，采用理论和实例相结合的方式，向学生讲授数字图像处理的基本原理、主要技术和典型应用。

2. 课程目的和任务

使学生能够掌握数字图像处理的基本概念、原理和处理方法，掌握数字图像的时域、频域处理方法，掌握图像恢复和压缩的方法，理解图像各种变换（富里叶变换、余弦变换、哈尔变换）的基本内容、性质与应用。通过本课程的学习，使学生能够很好地掌握数字图像处理的基本理论、方法、实用技术，并且在该领域具有一定的分析问题和解决问题的能力。

二、课程教学内容及要求（包括重点、难点、具体内容及思考题）

第一章 绪论

内容：

图像信号的表示；数字信号处理技术的主要内容；数字图像信号处理技术的主要特点；图像系统的线性模型；图像处理系统的构成；图像通信系统；人眼视觉特性；图像质量的评价方法。

基本要求：

1.了解数字图像处理所研究的主要内容以及图像的质量评价体系；

2.理解数字图像处理所涉及的基本概念、基本方法以及图像系统的组成；

3.掌握图像信号的组成原理、时域和频域的表示方法。

重点：

图像信号的表示；数字图像信号处理技术的主要特点；

难点：

人眼视觉特性；

第二章 matlab图像处理工具箱

内容:

图像类型及类型转换；图像的读、写操作；图像的显示操作；maltab工具箱的使用。

基本要求：

1.了解数字图像和图像数据；

2.了解matlab图像处理工具箱所支持的图像类型；

3.掌握图像类型的转换方法；

4.掌握图像读、写和显示函数使用方法。

重点:

matlab图像处理工具箱的使用方法；

第三章 图像处理中的正交变换

内容：

一维离散傅立叶变换；二维离散傅立叶变换；离散傅立叶变换的性质；离散K-L变换；一维离散余弦变换；二维离散余弦变换；变换的矩阵表达式；基本图像和基本频谱；离散沃尔什和哈达玛变换。

基本要求:

1.了解正交变换在数字图像处理中的作用；

2.理解常见的正交变换的原理和变换方法；

3.掌握数字图像信号的二维傅立叶正反变换、二维离散余弦正反变换以及Walsh变换在图像处理中的应用方法。

重点：

二维离散傅立叶变换；离散傅立叶变换的性质；

难点:

基本图像和基本频谱；

第四章  图像增强

内容:

灰度变换法；直方图修正法；直方图规定化；图像的同态增晰；图像的平滑；图像的锐化；图像的伪彩色处理。

基本要求：

1.了解图像增强的目的和主要应用情况；

2.了解图像的伪彩色处理技术和几何校正原理；

3.理解灰度级修正的主要方法，包括灰度变换法、直方图修正法、直方图规定化等；

4.掌握图像的点运算处理（包括灰度拉伸、亮度和对比度增强、直方图均衡和规定）；

5.掌握图像空间域处理（包括空间域的线性、非线性平滑和锐化）；

6.掌握图像的频域处理（包括频域低通滤波和高通滤波）。

重点:

直方图修正法；直方图规定化；图像的平滑；

难点：

图像的均衡化和规定化；

第五章  图像复原

内容：

连续图像退化的数学模型；几个典型的退化模型；离散图像退化的数学模型；循环矩阵的对角化；对角化在降质模型中的应用；逆滤波；无约束图像复原；匀速直线运动引起的图像模糊的复原。

基本要求:

1.了解图像的复原的主要原理和应用情况；

2.理解图像的降质数学模型的表示方法；

3.掌握图像退化模型的建立方法和步骤；

4.掌握图像恢复的代数方法（包括无约束和有约束恢复）；

5.图像恢复的频域方法（包括逆滤波、功率谱均衡恢复）等。

重点：

离散图像退化的数学模型；无约束图像复原的病态性质；

难点：

无约束图像复原的病态性质；匀速直线运动引起的图像模糊的复原。

第六章  图像编码与压缩技术

内容:

图像信息的冗余；信息熵与压缩比；统计编码；预测编码；变化编码；静止图像压缩编码标准等；编码的matlab实现。

基本要求:

1.了解图像压缩的必要性和可能性；

2.了解图像压缩技术的分类；

3.理解信息熵与压缩比；

4.掌握行程编码、霍夫曼编码、算术编码等的原理和方法；

重点：

行程编码、霍夫曼编码、算术编码；

难点:

霍夫曼编码；

第七章  图像处理的数学形态学方法（选学内容）

内容:

基本集合定义；二值数续形态学的运算；形态滤波；图像的平滑处理；图像的边缘提取；区域填充。

基本要求:

1.了解数学形态学的基本概念；

2.理解二值数学形态学的运算原理；

3.掌握二值图像的数学形态学变换；

4.掌握图像的平滑处理和边缘提取技术。

重点：

二值数续形态学的运算；图像的平滑处理；图像的边缘提取；

难点：

图像的平滑处理；图像的边缘提取；

第八章  数字图像处理的应用与发展

内容:

介绍数字图像处理的主要应用领域，包括：会议电视系统、可视电话系统、数字电视体系和其他应用系统、数字图像水印技术以及图像通信的展望等。

基本要求:

1.了解数字图像处理的应用领域；

2.理解数字图像处理在各领域应用的方法；

3.掌握数字图像处理在各领域应用的原理；

重点：

数字图像处理在数字水印技术中的应用；

难点：

数字图像处理与其他技术的融合。

五、学时分配