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《計算機圖像處理》教學(xué)大綱課程英文名ComputerImageProcessing課程代碼03M0045學(xué)分2.5總學(xué)時40理論學(xué)時26實驗/實踐學(xué)時14課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課課程性質(zhì)選修先修課程高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、C語言程序設(shè)計、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計適用專業(yè)計算機科學(xué)與技術(shù)開課學(xué)院信息工程學(xué)院一、課程地位與課程目標(biāo)(一)課程地位隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字圖像處理已經(jīng)形成具有廣闊研究與應(yīng)用前景的學(xué)科,成為當(dāng)前視覺信息處理領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)。為了滿足不斷增長的實際應(yīng)用需求,培養(yǎng)學(xué)生分析與解決實際問題的素質(zhì)、強化編程能力,計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)《計算機圖像處理》課程作為主要的選修課程。(二)課程目標(biāo)計算機圖像處理課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握圖像處理的基本原理和技術(shù),理解圖像數(shù)字化、變換、增強、復(fù)原、壓縮、分割、識別等關(guān)鍵步驟。通過理論與實踐結(jié)合,學(xué)生將學(xué)會運用各種圖像處理算法和工具,分析和解決實際問題。課程還將介紹圖像處理在醫(yī)療、安防、娛樂、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用,幫助學(xué)生掌握最新技術(shù)發(fā)展動態(tài),提高創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用能力,為后續(xù)研究和職業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。課程將通過項目實踐、案例分析和課堂討論,全面提升學(xué)生的實際操作能力和理論理解。課程目標(biāo):1.了解計算機圖像處理的基本概念與發(fā)展過程。掌握數(shù)字圖像處理的經(jīng)典技術(shù),包括點運算、幾何變換、圖像增強、邊緣檢測、圖像編碼等方法。具備針對特定應(yīng)用領(lǐng)域,分析和應(yīng)用經(jīng)典算法,解決簡單問題的能力。2.熟悉經(jīng)典算法的相關(guān)圖像函數(shù),能夠綜合運用相關(guān)技術(shù),分析實際問題,提出有效的設(shè)計/開發(fā)解決方案,并具備調(diào)試軟件錯誤的能力。3.培養(yǎng)良好的溝通和交流能力,能讀懂最新技術(shù)報告內(nèi)容。具備一定綜合研究、方法評價和一定程度的自學(xué)能力。課程思政目標(biāo):1.掌握圖像處理中基本概念,基本理論和基本方法,注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理的教育。2.以圖像處理的應(yīng)用方向為切入點進行延伸,以農(nóng)業(yè)應(yīng)用為例,介紹農(nóng)業(yè)部相關(guān)遙感實驗室,面向重大緊急農(nóng)情災(zāi)害事件,建立了遙感圖像大數(shù)據(jù)快速處理、分析、建模研究以及提供重大咨詢報告等聯(lián)合攻關(guān)模式,引導(dǎo)學(xué)生解民生之多艱的學(xué)習(xí)理念,讓學(xué)生知道可以利用技術(shù)為國家重大災(zāi)害需求貢獻自己的力量,在解決實際技術(shù)中體現(xiàn)大學(xué)生的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。3.培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力,提升學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)、追求真理的使命感。二、課程目標(biāo)達成的途徑與方法課程目標(biāo)課程目標(biāo)內(nèi)容支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點目標(biāo)達成的途徑與方法教學(xué)內(nèi)容課程目標(biāo)1了解計算機圖像處理的基本概念與發(fā)展過程。掌握數(shù)字圖像處理的經(jīng)典技術(shù),包括點運算、幾何變換、圖像增強、邊緣檢測、圖像編碼等方法。具備針對特定應(yīng)用領(lǐng)域,分析和應(yīng)用經(jīng)典算法,解決簡單問題的能力。指標(biāo)點1.4:能夠?qū)⒐こ讨R和數(shù)學(xué)模型方法用于計算機領(lǐng)域工程問題解決方案的比較與綜合。能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)知識應(yīng)用于設(shè)計方案的選擇和評估、計算機軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計、優(yōu)化和改進。1.課堂教學(xué)2.課堂討論3.實驗4.課外作業(yè)2、圖像灰度變換與空間濾波3.圖像增強與頻域變換4.圖像復(fù)原與重建5、彩色圖像處理6、圖像壓縮編碼課程目標(biāo)2熟悉經(jīng)典算法的相關(guān)圖像函數(shù),能夠綜合運用相關(guān)技術(shù),分析實際問題,提出有效的設(shè)計/開發(fā)解決方案,并具備調(diào)試軟件錯誤的能力。指標(biāo)點2.1:能夠?qū)?fù)雜工程問題進行識別、判斷和表達,并對需要解決的問題進行有效分解。1.課堂教學(xué)2.課堂討論3.實驗4.課外作業(yè)1.數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)與MATLAB課程目標(biāo)3培養(yǎng)良好的溝通和交流能力,能讀懂最新技術(shù)報告內(nèi)容。具備一定綜合研究、方法評價和一定程度的自學(xué)能力。指標(biāo)點5.1:了解計算機領(lǐng)域常用的軟硬件設(shè)計及開發(fā)工具、開發(fā)環(huán)境、模擬軟件和設(shè)備的使用原理和方法,并理解其適用范圍和局限性。1.課堂教學(xué)2.課堂討論3.實驗4.課外作業(yè)7、圖像分割8、圖像表示與描述三、課程目標(biāo)與相關(guān)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐程度(H、M、L)畢業(yè)要求1畢業(yè)要求2畢業(yè)要求5課程目標(biāo)1L課程目標(biāo)2L課程目標(biāo)3M四、課程主要內(nèi)容與基本要求1.數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)與MATLAB基本要求:了解數(shù)字圖像處理的發(fā)展簡史、基本理論與技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域。掌握數(shù)字圖像處理的基本概念;了解數(shù)字圖像處理的研究內(nèi)容;了解數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成;熟練掌握BMP文件的基本格式。熟悉MATLAB軟件環(huán)境。(數(shù)字圖像與二進制的關(guān)系。與易經(jīng)八卦的關(guān)系;“0-1”蘊含的哲學(xué)關(guān)系;)2、圖像灰度變換與空間濾波基本要求:熟練掌握圖像的灰度直方圖的概念;掌握灰度的線性變換、灰度的閾值變換、灰度的窗口變換、灰度拉伸等數(shù)字圖像處理技術(shù)。掌握空間濾波技術(shù)。(點點變換,遍歷。圖像的矩陣表示,矩陣用于圖像處理。矩陣與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系。人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。)3.圖像增強與頻域變換基本要求:理解鄰域概念;理解模板運算概念;掌握圖像的平滑(ImageSmoothing)、中值濾波(MedianFiltering)、圖像的銳化(ImageSharpening)等常用的數(shù)字圖像處理技術(shù)。掌握數(shù)字圖像處理中常用的頻域算法,如離散(二維)傅立葉變換;離散(二維)余弦變換;掌握常用正交變換的性質(zhì)。(從人的角度評價圖像質(zhì)量,從機器的角度評價圖像質(zhì)量。引導(dǎo)學(xué)生正確看待“有用與無用信息”;抓主要矛盾,講解“家與國”“個人與集體”的關(guān)系,培養(yǎng)大局觀念。) 4.圖像復(fù)原與重建 基本要求:理解圖像退化與復(fù)原的基本概念;掌握常用的圖像復(fù)原技術(shù);理解三維圖像重建技術(shù)。(示例說明相關(guān)技術(shù)的發(fā)展方向,與國際的差距,技術(shù)封鎖的風(fēng)險與自主研發(fā)的努力)5、彩色圖像處理基本要求:了解彩色圖像的表示;顏色空間,彩色變換;彩色圖像的空間濾波等。(顏色對人感知的影響。舉例引導(dǎo)學(xué)生排解不良情緒,養(yǎng)成豁達心境;)6、圖像壓縮編碼基本要求:理解圖像冗余;壓縮編碼的基本概念;熟練掌握哈夫曼編碼算法;了解其它常用的圖像壓縮編碼,如行程編碼、LZW編碼等。(講述信息編碼原理,冗余。說明對同一種事物可以有無窮多種描述方法,理解辯證法中事物的多樣性,堅持正確的方法論;)7、圖像分割基本要求:了解并掌握檢測點、線、區(qū)域的基本方法;掌握閾值法、分水嶺法等常用圖像分割方法。(圖像分割是去偽存真,去繁化簡的過程??梢杂镁幋a與解碼方式進行。)8、圖像表示與描述基本要求:理解圖像特征提取,圖像識別系統(tǒng)基本框架;掌握圖像目標(biāo)的鏈碼、骨骼、多邊形表示等基本方法;掌握常用的目標(biāo)邊界描述方法;了解圖像區(qū)域描述方法。(每一種事物有不同的表達和描述方式;每一種方式都有自己適合的應(yīng)用場合;天生我才必有用。)五、課程學(xué)時安排章節(jié)號教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)學(xué)生任務(wù)對應(yīng)課程目標(biāo)1數(shù)字圖像處理與MATLAB基礎(chǔ)2(實驗2)1.完成實驗1:matlab圖像的存取課程目標(biāo)22圖像的灰度變換與空間濾波6(實驗2)1.完成實驗2:圖像灰度變換與空間濾波2.完成作業(yè)4:灰度便變換課程目標(biāo)13圖像增強與頻率域變換6(實驗2)1.完成實驗3:圖像頻域變換2.完成作業(yè)3:頻域濾波課程目標(biāo)14圖像復(fù)原與重建6(實驗2)1.完成實驗4:圖像復(fù)原課程目標(biāo)15彩色圖像處理4(實驗2)1.完成實驗5:彩色圖像處理課程目標(biāo)16圖像壓縮41.完成作業(yè)1:圖像壓縮課程目標(biāo)17圖像分割4(實驗2)1.完成實驗6:圖像分割2.完成作業(yè)2:圖像分割課程目標(biāo)38圖像表示與描述4(實驗2)1.完成實驗7:綜合實驗課程目標(biāo)3六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目名稱學(xué)時基本要求學(xué)生任務(wù)實驗性質(zhì)實驗類別1matlab圖像的存取2實現(xiàn)BMP文件的存取實現(xiàn)圖像存取驗證必做2圖像灰度變換與空間濾波2實現(xiàn)常用的圖像點運算實現(xiàn)圖像灰度和顏色變換驗證必做3圖像頻域變換2實現(xiàn)圖像頻域變換算法實現(xiàn)頻域變換驗證必做4圖像復(fù)原2實現(xiàn)退化圖像的復(fù)原算法實現(xiàn)圖像復(fù)原重建驗證必做5彩色圖像處理2實現(xiàn)彩色圖像顏色轉(zhuǎn)換實現(xiàn)彩色圖像處理驗證必做6圖像分割2實現(xiàn)圖像的邊緣檢測與顏色聚類實現(xiàn)圖像分割驗證必做7綜合實驗2綜合利用圖像處理算法,解決實際問題教師出題,編程算法功能綜合必做注:1.實驗性質(zhì)指演示性、驗證性、設(shè)計性、綜合性等;2.實驗類別指必做、選做等。七、考核方式及成績評定考核內(nèi)容考核方式評定標(biāo)準(zhǔn)(依據(jù))占總成績比例過程考核到課率、紀律、課堂討論發(fā)言、作業(yè)點名記錄、紀律記錄、討論發(fā)言記錄、作業(yè)成績10%實驗考核操作及實驗報告實驗操作成績實驗報告成績

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