数字图像处理教案.docx
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数字图像处理教案
数字图像处理教案.
本册教案目录
课次
课题（章节）
页码
1
第1章1.1数字图像处理及发展简史1.2图像处理的目的、任务与特点1.3基本的图像处理系统1.4应用和发展趋势
1
2
第2章2.1连续图像的数字描述2.2图像场取样2.3.1标量量化
2
3
2.3.2矢量量化2.4图像的输入/输出设备第3章（补充正交变换的理论基础）
3
4
第3章（傅立叶变换、离散余弦变换、离散沃尔什—哈达玛变换）
4
5
第3章（傅立叶变换、离散余弦变换、离散沃尔什—哈达玛变换）
5
6
第4章图像增强（单点增强、图像平滑、空间域图像锐化、频域增强、彩色技术）
6
7
第4章图像增强（单点增强、图像平滑、空间域图像锐化、频域增强、彩色技术）
7
8
第5章图像编码与压缩（预测编码、正交变换编码、统计编码、轮廓编码、二值编码）
8
9
第5章图像编码与压缩（预测编码、正交变换编码、统计编码、轮廓编码、二值编码）
9
10
第5章图像编码与压缩（预测编码、正交变换编码、统计编码、轮廓编码、二值编码）
10
11
第6章图像的恢复和重建（基本概念、退化模型、恢复方法、图像重建的概念和方法）
11
12
第6章图像的恢复和重建（基本概念、退化模型、恢复方法、图像重建的概念和方法）
12
13
第6章图像的恢复和重建（基本概念、退化模型、恢复方法、图像重建的概念和方法）
13
14
第7章图像分割
14
15
第7章图像分割
15
16
第7章图像分割
16
17
第8章彩色图像处理
17
18
期末复习
18
19
期末考查
19
常州大学教案
第1次课2学时授课时间2013.9.24教案完成时间2013.7.27
课题（章节）
第一章1.1数字图像处理及发展简史1.2图像处理的目的、任务与特点1.3基本的图像处理系统1.4应用和发展趋势
教学目的与要求：
1、了解数字图像处理的发展简史、图像处理的任务；
2、掌握常用数字图像处理术语（像素、采样、量化、图像增强等）；
3、了解基本的图像处理系统、图像各种形式的表示；
教学重点、难点：
重点：
1、掌握图像处理、数字图像处理、数字图像处理系统的概念和它们之间的相互关系；
2、明确图像处理的目的和任务；
难点：
图像的采样和量化的概念，了解不同的图像格式优缺点
解决：
对比掌握，课堂操作演示
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体
互动：
提问学生对日常生活中接触到的图像处理系统和计算机图形图像软件已有知识；提问学生关于图像、像素、灰度、图像增强等的已有知识；
课堂练习、作业：
课堂练习：
举例说明图像增强、图像复原、图像重建、图像变换、图像编码与压缩、图像分割的意义；
作业：
1、熟悉图像处理工具箱的使用方法；
2、书后作业1.2、1.5、1.6
课后小结：
第一堂课很重要，要努力使学生掌握图像处理术语，了解数字图像处理的目的。
第1页
常州大学教案
第2次课2学时授课时间2013.9.27教案完成时间2013.7.29
课题（章节）
第二章2.1连续图像的数字描述2.2图像场取样2.3.1标量量化
教学目的与要求：
1、了解图像的数学描述；
2、图像数字化的方法；
3、图像量化中的标量量化方法。
教学重点、难点：
重点：
1、连续图象在空间的离散化和亮度值的离散化；
2、；二维奈奎斯特采样定理和量化的概念
难点：
二维采样定理
解决：
复习数学和通信原理相关知识点，详细推导
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体
互动：
多举例，多联系生活实际，多提问。
课堂练习、作业：
课堂练习：
1.思考为什么同一图像采用不同格式时代数据量不同？
2.叙述视频图像和静态图像之间的关系。
课后小结：
主要介绍了图像的数字描述和图像数字化的方法，详细讲解了图像量化中的标量量化。
第2页
常州大学教案
第3次课2学时授课时间2013.10.4教案完成时间2013.7.29
课题（章节）
2.3.2矢量量化2.4图像的输入/输出设备第3章（补充正交变换的理论基础）
教学目的与要求：
1、了解图像量化方法中的矢量量化；
2、了解图像的输入、输出设备；
3、复习正交变换的理论基础知识。
教学重点、难点：
重点：
1、图像的矢量量化概念；
2、正交变换的基向量组概念。
难点：
图像矢量量化码书和最佳匹配的概念
解决：
多媒体演示和板书推导
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体
互动：
请同学介绍常见图像输入/输出设备；
课堂练习、作业：
课堂练习：
图像编码的例子；
作业：
书后习题2.1、2.2；
课后小结：
学习时应将输入设备的采样量化过程与输出设备的恢复过程联系起来，对数字图像处理系统的输入、输出设备的组成原理和性能指标也有深刻的了解。
第3页
常州大学教案
第4次课2学时授课时间2013.10.8教案完成时间2013.7.30
课题（章节）
第3章（傅立叶变换、离散余弦变换、离散沃尔什—哈达玛变换）
教学目的与要求：
1、掌握经典变换——傅立叶变换；
2、理解二维傅立叶变换的定义和性质；
3、掌握离散余弦变换的定义和性质；
教学重点、难点：
重点：
1、余弦型变换；
2、傅立叶变换和余弦变换；
难点：
二维傅立叶变换的性质；二维离散余弦变换；
解决：
多媒体演示和板书推导
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体
互动：
提问一维傅立叶变换的定义和性质；
课堂练习、作业：
课堂练习：
；
作业：
书后习题3.1、3.2
课后小结：
本次课数学公式较多，变换的结果不像输入图像那样直接可以被人眼感知，所以要注意各种变换的物理意义，以及各种变换在后续章节中的应用，例如数据压缩、图像分析等方面。
第4页
常州大学教案
第5次课2学时授课时间2013.10.11教案完成时间2013.8.2
课题（章节）
第3章（傅立叶变换、离散余弦变换、离散沃尔什—哈达玛变换）
教学目的与要求：
1、掌握哈达玛变换的定义和性质；
2、掌握沃尔什变换的定义和性质；
教学重点、难点：
重点：
1、方波型的变换—沃尔什-哈达玛变换；
难点：
哈达玛变换的公式和推导；沃尔什变换的公式和推导；
解决：
讲授时注意介绍公式的物理意义，以及各种变换在后续章节中的应用。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体
互动：
请同学上黑板推导公式
课堂练习、作业：
课堂练习：
书后习题3.1；
作业：
书后习题3.2，3.5，3.6
课后小结：
本次课数学公式较多，变换的结果不像输入图像那样直接可以被人眼感知，所以要注意各种变换的物理意义，以及各种变换在后续章节中的应用，例如数据压缩、图像分析等方面。
第5页
常州大学教案
第6次课2学时授课时间2013.10.15教案完成时间2013.8.3
课题（章节）
第4章图像增强（单点增强、图像平滑、空间域图像锐化、频域增强、彩色技术）
教学目的与要求：
1、了解和掌握图像的单点增强；
2、了解和掌握图像的平滑；
教学重点、难点：
重点：
1、单点增强的方法：
灰度级校正、灰度变换、灰度直方图；
2、区域增强的平滑方法：
领域平均法、中值滤波和各种边界保持类滤波的方法。
难点：
图像处理时如何选用增强方法，使得图像获得较好的增强效果。
解决：
多举实例。
，
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
提问空间域和频率域增强的种类
课堂练习、作业：
课堂练习：
习题4.1、4.4、4.6；
作业：
习题4.2、4.3
课后小结：
本章主要介绍图像增强的基本方法，以空间域增强为主。
空间域增强是直接对像素灰度进行操作，它不同于对图像进行傅立叶变换的频率域增强，其优点是方法简单，处理快速。
第6页
常州大学教案
第7次课2学时授课时间2013.10.18教案完成时间2013.8.3
课题（章节）
第4章图像增强（单点增强、图像平滑、空间域图像锐化、频域增强、彩色技术）
教学目的与要求：
1、了解和掌握图像区域增强的锐化方法；
2、了解彩色技术。
教学重点、难点：
重点：
1、梯度锐化法、拉普拉斯算子、高通滤波及其他常用的锐化算子；
2、彩色技术：
假彩色处理、伪彩色增强
难点：
图像处理时如何选用锐化方法，使得图像获得较好的锐化效果。
；
解决：
多举实例。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
请同学在黑板上推导梯度锐化法。
课堂练习、作业：
课堂练习：
推导梯度锐化法；
作业：
习题4.7、4.9
课后小结：
本章主要介绍图像增强的基本方法，以空间域增强为主。
空间域增强是直接对像素灰度进行操作，它不同于对图像进行傅立叶变换的频率域增强，其优点是方法简单，处理快速。
补充了图像增强中的彩色技术。
第7页
常州大学教案
第8次课2学时授课时间2013.10.22教案完成时间2013.8.3
课题（章节）
第5章图像编码与压缩（预测编码、正交变换编码、统计编码、二值编码）
教学目的与要求：
1、了解信息论中有关概念：
信息、信息量、信息熵、冗余度；
2、掌握图像编码压缩的技术指标的计算方法：
平均码长、编码效率、压缩比等；
3、掌握统计编码和算术编码的原理和方法。
教学重点、难点：
重点：
1、Huffman编码；2、Shannon编码。
难点：
掌握Huffman编码和Shannon编码的步骤；
解决：
多举例子，通过板书详细讲解编码步骤。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
补充负片HDR的相关知识。
课堂练习、作业：
课堂练习：
1、数据没有冗余度能否被压缩，为什么？
作业：
习题5.2
求出表5.3所示的某信源的Shannon编码的编码效率。
课后小结：
使学生建立图像压缩的基本概念，要求学生了解和掌握Shannon和算术编码等熵编码算法。
第8页
常州大学教案
第9次课2学时授课时间2013.10.25教案完成时间2013.8.5
课题（章节）
第5章图像编码与压缩（预测编码、正交变换编码、统计编码、二值编码）
教学目的与要求：
1、了解预测编码、正交变换编码、二值图像编码的基本算法；
2、对实际应用中比较重要的图像压缩的国际标准也将作比较粗略的介绍。
教学重点、难点：
重点：
1、预测编码的原理
2、正交变换编码的原理；
难点：
预测编码的基本思想；
解决：
多举例子，通过板书详细讲解编码步骤。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
对JPEG图像格式相关知识提问。
课堂练习、作业：
课堂练习：
写出二值编码步骤；
课后小结：
使学生建立图像压缩的基本概念，了解预测编码、正交变换编码、二值图像编码的基本算法，并了解实际应用中比较重要的图像压缩的国际标准JPEG2000。
第9页
常州大学教案
第10次课2学时授课时间2013.10.29教案完成时间2013.8.5
课题（章节）
第5章图像编码与压缩（预测编码、正交变换编码、统计编码、轮廓编码、二值编码）
教学目的与要求：
1、了解新型的图像压缩编码方法；
2、理解数学中分形的概念，了解分形方法的应用范围；
3、了解JPEG和JPEG2000技术标准的特点、应用领域。
教学重点、难点：
重点：
1、分形的概念；2、各种国际标准的特点。
难点：
数学上分形的定义；
解决：
从发展历程和重要成果上阐述。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
通过动画演示激发学生对分形概念的更深理解。
课堂练习、作业：
课堂练习：
海岸线是否具有分形的特点？
作业：
习题5.10
课后小结：
了解现代编码方法，JPEG和JPEG2000适用于静止图像，它将图像分解成8×8的样值子块，用DCT进行变换、量化、Z字形重排，用霍夫曼编码对量化系数进行编码，进一步压缩数据量。
注意介绍数字图像源编码压缩技术的最新发展和应用前景。
第10页
常州大学教案
第11次课2学时授课时间2013.11.1教案完成时间2013.8.6
课题（章节）
第6章图像的恢复和重建（基本概念、退化模型、恢复方法、图像重建的概念和方法）
教学目的与要求：
1、了解图像复原的基本任务；
2、分清图像增强和图像复原不同之处；
3、了解图像退化原因，学会建立退化数学模型。
教学重点、难点：
重点：
掌握图像退化原因，如散焦模糊、成像系统的噪声干扰、相机与景物之间相互运动形成的运动模糊、图像的几何失真等；
难点：
建立图像退化数学模型；
解决：
理清图像退化原因和退化数学模型间的相互关系，多举实例。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
对日常生活中图像模糊原因的提问。
课堂练习、作业：
课堂练习：
6.1；
作业：
习题6.2
课后小结：
本次课主要介绍了图像复原的基本任务，介绍图像退化的原因，及在工程中常见的退化模型。
第11页
常州大学教案
第12次课2学时授课时间2013.11.5教案完成时间2013.8.6
课题（章节）
第6章图像的恢复和重建（基本概念、退化模型、恢复方法、图像重建的概念和方法）
教学目的与要求：
1、掌握应用MATLAB软件的数字图像处理工具箱中的函数来进行图像复原；
2、针对不同退化模型使用不同复原函数。
教学重点、难点：
重点：
1、图像复原的相关MATLAB函数
难点：
针对不同退化问题，使用不同MATLAB函数；
解决：
多媒体课件演示各种处理函数在不同参数下的处理效果。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
对之前两次实验涉及的常用MATLAB图像处理工具箱函数的提问。
课堂练习、作业：
课堂练习：
直接维纳滤波法的处理效果如何？
作业：
习题6.5
课后小结：
本次课主要介绍了MATLAB图像处理工具箱中的图像复原函数，通过程序讲解和多媒体演示，帮助学生掌握编程方法和注意要点。
第12页
常州大学教案
第13次课2学时授课时间2013.11.8教案完成时间2013.8.6
课题（章节）
第6章图像的恢复和重建（基本概念、退化模型、恢复方法、图像重建的概念和方法）
教学目的与要求：
1、介绍线性复原方法、非线性复原方法和盲图像信号复原方法；
2、了解几何失真的类型和解决方法。
教学重点、难点：
重点：
1、线性复原方法、非线性复原方法和盲图像信号复原方法；2、几何失真的解决方法
难点：
非线性复原方法和盲图像信号复原方法；
解决：
介绍相关算法的工程背景和发展过程。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
图像复原和图像增强的区别提问。
课堂练习、作业：
课堂练习：
6.7
作业：
习题6.6
课后小结：
本次课主要介绍了线性复原方法、非线性复原方法和盲图像信号复原方法，最后对几何畸变产生的原因和复原方法进行了分析。
第13页
常州大学教案
第14次课2学时授课时间2013.11.12教案完成时间2013.8.7
课题（章节）
第7章图像分割
教学目的与要求：
1、介绍图像分割的基本概念、基本原理；
2、通过图像分割为图像分析和图像理解做准备。
教学重点、难点：
重点：
4邻接、8邻接和m邻接的概念。
难点：
像素间的基本关系：
邻域和连通性。
解决：
通过习题来熟悉4邻域、8邻域、d邻域的概念，及4邻接、8邻接和m邻接的概念和用途。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
提问穿插在介绍图像分割技术的应用实例过程中。
课堂练习、作业：
课堂练习：
4邻域和8邻域的判断方法？
作业：
习题7.1
课后小结：
图像分割的本质是将图像中有意义的特征或需要应用的特征提取出来。
通过图像分割可以为图像分析和图像理解做准备。
本次课主要介绍图像分割的基本概念、基本原理。
第14页
常州大学教案
第15次课2学时授课时间2013.11.15教案完成时间2013.8.8
课题（章节）
第7章图像分割
教学目的与要求：
1、介绍典型的图像分割方法——图像的阀值分割技术、；
2、通过图像分割为图像分析和图像理解做准备。
教学重点、难点：
重点：
图像的阈值分割技术中的实验法、直方图法和最小误差法。
难点：
梯度算子、拉普拉斯算子的公式和推导
解决：
给出一些图像分割方法的实例，并给出各种算子详细数学推导。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
复习图像增强相关内容，对梯度算子和拉普拉斯算子进行提问。
课堂练习、作业：
课堂练习：
梯度算子的推导过程？
作业：
习题7.8
课后小结：
本次课在掌握了图像分割中判断邻域和连通性的基础上，学习全局阈值分割法，主要介绍了实验法、直方图法和最小误差法。
并对应用较为广泛的直方图法的优劣点进行了了解，并进一步介绍了改进的直方图法。
第15页
常州大学教案
第16次课2学时授课时间2013.11.19教案完成时间2013.8.8
课题（章节）
第7章图像分割
教学目的与要求：
1、介绍典型的图像分割方法——图像的边缘检测和区域检测法；
2、通过图像分割为图像分析和图像理解做准备。
教学重点、难点：
重点：
图像的边缘检测和区域检测法
难点：
方向算子和Canny算子的公式和推导
解决：
给出一些图像分割方法的实例，并给出各种算子详细数学推导。
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
在上节课的基础上，对方向算子和Canny算子的数学原理进行提问。
课堂练习、作业：
课堂练习：
思考课后习题7.10
作业：
习题7.6
课后小结：
本次课主要介绍图像的典型分割方法，包括图像的阈值分割技术、图像的边缘检测和区域检测法，同时给出一些图像分割的实例。
第16页
常州大学教案
第17次课2学时授课时间2013.11.22教案完成时间2013.8.9
课题（章节）
第8章彩色图像处理
教学目的与要求：
1、了解人类视觉与色度学基础；
2、掌握颜色空间的表示及其转换。
教学重点、难点：
重点：
三基色原理、光度学基本知识
难点：
颜色空间的HSV模型、HSI模型
解决：
多媒体图示和理论分析、推导相结合
教学方法及师生互动设计：
教学方法：
多媒体+板书
互动：
对人的眼球基本构造相关知识进行普及和提问
课堂练习、作业：
课堂练习：
相加混色和相减混色的主要区别为？
作业：
1、颜色模型规定了什么？
2、Munsell模型同HSV模型、HSI模型的异同点？
课后小结：
本章是教材中唯一的专门的彩色图像处理的章节，同前面所讲的灰度图像处理方法不同，彩色图像处理中很重要的是颜色空间的数学模型。
通过多媒体和板书想结合，使学生熟悉人类视觉与色度学基础的一些基础知识，和彩色图像颜色空间模型。
第17页
常州大学教案
第18次课2学时授课时间2013.12.10教案完成时间2013.8.9
课题（章节）
期末复习
教学目的与要求：
教学重点、难点：
教学方法及师生互动设计：
习题课
课堂练习、作业：
课后小结：
期末复习课
第18页
常州大学教案
第19次课2学时授课时间2013.12.13教案完成时间2013.8.9
课题（章节）
期末考查
教学目的与要求：
教学重点、难点：
教学方法及师生互动设计：
期末考查，考试形式闭卷。
课堂练习、作业：
课后小结：
第19页
学生反馈
课次
学生反馈意见
解决办法
1
数字图像处理的用途？
介绍通信、电子专和自动化专业数字图像处理的应用领域。
4
数字图像处理和数字信号处理的区别和联系？
通过傅立叶变换来联系二者。
5
教材上介绍的小波变换看不懂
教材不仅针对本科生，也适合研究生使用。
小波变换是图像处理的热点和难点，要打好数学基础，通过学习泛函来更好的理解。
现阶段，通过Matlab工具箱中小波的函数来实现小波变换。
6
时域和频域的空间锐化方法不好理解
多举实例来帮助理解
9
Huffman编码及Shannon编码，书上解释的不清楚
从冈萨雷斯的经典教材中找到多个例子，来说明Huffman编码及Shannon编码的步骤
11
图像分割和图像增强的算子很像，为什么？
图像分割和图像增强是客观和主观意识上，对图像的处理。
通过两者异同点说明二者关系。
15
图像分割不好理解
从冈萨雷斯经典教材中，补充教材上没有的图像处理的一些基本内容，来帮助理解图像分割
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