第一篇：数字图像处理大纲
《数字图像处理》教学大纲
电子信息工程专业(本科)
课程编号：()
课程名称：数字图像处理 参考学时：42 其中实验或上机学时：10 说明部分
1. 课程的地位、性质和任务
数字图像处理是一门迅速发展的新兴学科，发展的历史并不长。由于图像是视觉的基础，而视觉又是人类重要的感知手段，故数字图像成为心理学、生理学、计算机科学等诸多方面学者研究视觉感知的有效工具。随着计算机的发展，以及应用领域的不断加深和扩展，数字图像处理技术已取得长足的进展，出现了许多有关的新理论、新方法、新算法、新手段和新设备，并在军事公安、航空、航天、遥感、医学、通信、自控、天气预报以及教育、娱乐、管理等方面得到广泛的应用。所以，数字图像处理是一门实用的学科，已成为电子信息、计算机科学及其相关专业的一个热门研究课题，相应《图像处理技术》也是一门重要的课程，是一门多学科交叉、理论性和实践性都很强的综合性课程。 本课程是电子信息工程专业的专业课。
本课程着重研究数字图像处理的方法，训练学生运用所学基础知识解决实际问题的能力，同时要求拓宽专业知识面。 2.课程教学的目的及意义
数字图像处理是研究数字图像处理的基本理论、方法及其在智能化检测中应用的学科，本课程侧重于机器视觉中的预处理技术——数字图像基本处理，并对图像分析的基本理论和实际应用进行系统介绍。目的是使学生系统掌握数字图像处理的基本概念、基本原理和实现方法和实用技术，了解数字图像处理基本应用和当前国内外的发展方向。要求学生通过该课程学习，具备解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下扎实的理论基础。 3.教学内容及教学要求
教学内容：数字图像处理是计算机和电子学科的重要组成部分，是模式识别和人工智能理论的的中心研究内容。主要教学内容包括：(1)数字图像处理的基本概念，包括数字图像格式，数字图像显示，灰度直方图，点运算，代数运算和几何运算等概念。(2)介绍二维富氏变换离散余弦变换，离散图像变换和小波变换的基本原理与方法。(3)重点介绍图像的增强方法，包括空间域方法和变换域方法。(4)图像恢复和重建基本原理与方法。(5)图像压缩编码的基本原理与方法以及一些国际标准。(6)图像的分析和模式识别基本原理。
教学要求：本课程的目的是使学生掌握数字图像处理的基本概念，熟练使用分析数字图像处理编程的基本工具，了解数字图像处理的发展和应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果及其工程应用前景。
1、了解图像处理的概念及图像处理系统组成。
2、理解视觉成像原理、视觉特性及彩色模型。
3、深刻理解图像的采样和量化方法。
4、掌握图像变换，包括傅里叶变换、沃尔什变换、哈达码变换、离散余弦变换及霍特林 1 变换等的原理及性质。
5、理解各种图像增加方法，特别是要求掌握空域图像平滑及图像锐化的各种方法。
6、深刻理解图像退化的模型，理解常用的几种图像恢复的方法。
7、深刻理解编码概念及其基本原理，掌握统计编码、预测编码、变换编码的原理及方法，了解部份国际编码标准。
8、了解图像分割的概念，了解串并行边界技术及串并行区域技术。
9、掌握数字图像处理中最基本、最广泛应用的概念、原理、理论和算法以及基本技术和方法;着重培养学生对数字图像处理的分析能力，能熟练用MATLAB编程，实现对图像进行处理。
4. 教学重点、难点 教学重点：
数字图像增强，图像复原和重建，图像分析以及图像编码。 教学难点：
图像处理中涉及到的数学知识以及图像处理的编程实现。 5.教学方法及教学手段
课堂讲课为主，实验课和习题讲解课为辅。 6.教材及主要参考书 教材：
章毓晋编著，图象处理和分析，北京：清华大学出版社，1999 参考书：
1. 阮秋琦编著，数字图像处理学，北京：电子工业出版社,2001.1。 2. 夏良正主编，数字图像处理，南京：东南大学出版社，1999.9
3. K.R.Castleman著, 朱志刚等译,数字图像处理(新版)，北京:电子工业出版社，2002.2 4. Kenneth R. Castleman, Digital Image Processing, Prentice Hall International, Inc., 清华大学出版社,1997 5. Rafael C. Gonzalez, Digital Image Processing Using Matlab. Prentice Hall International, Inc.,电子工业出版社, 北京, 2004 7. 其它
考核形式：考试(笔试);教学环境：课堂 总学时数：42 其中实验或上机学时：10
二、正文部分
第一章：数字图像处理基础
一、教学要求
了解：数字图像处理研究对象、目的、发展简史与研究现状;理解图像系统和视觉系统的概念。
掌握：图像的抽样和量化基本理论。
二、教学内容
第一节 数字图像处理的主要方法与内容
知识要点：数字图像处理的主要方法，数字图像处理的内容。 第二节 数字图像处理的应用与发展动向
知识要点：数字图像处理的主要应用领域与发展动向 第三节 图像系统和视觉系统
知识要点：图像，图像信息分类，视觉系统基本构造，亮度和颜色感觉的视觉特征。 第四节 图像处理系统外围设备
知识要点：图像处理系统常用的输入设备，图像处理系统输出设备 第五节 图像的抽样和量化 知识要点：图像取样，图像量化 。
三、本章学时数
2学时
第二章：图像处理中的正交变换
一、教学要求
了解：小波变换及其概念;了解沃尔什变换及其概念;
掌握：傅立叶变换与二维离散傅立叶变换，快速傅立叶变换，离散余弦变换定义及特性。
二、教学内容
第一节 傅立叶变换以及二维傅立叶变换
知识要点：傅立叶变换以及二维离散傅立叶变换，快速傅立叶变换。 第二节 离散余弦变换
知识要点：离散余弦变换定义，离散余弦变换特性，离散余弦变换的计算。 第三节 沃尔什变换 知识要点：沃尔什变换定义 第四节 小波变换
知识要点：小波变换概述，时-频分析，小波包。
三、本章学时数
4学时
第三章：图像增强
一、教学要求
了解：伪色彩增强
掌握：直方图修正技术，图像平滑，图像锐化，频率域增强处理。
二、教学内容
第一节 直方图修正技术
知识要点：直方图修正技术基础，直方图均衡化，直方图规定化，图像对比度处理。 第二节 空间域图像平滑
知识要点：噪声消除法，邻域平均法，梯度倒数加权法，多图像平均。
3 第三节 图像锐化
知识要点： 梯度法，Laplacian算子， 掩模匹配法。 第四节 频域增强
知识要点：低通滤波法，高通滤波法，同态滤波。
三、本章学时数
6学时
第四章：图像恢复
一、教学要求
了解：盲目图像复原和递归图像复原技术;最小二乘滤波原理。
掌握：图像退化模型和恢复的代数方法，逆滤波的基本原理，中值滤波和加权中值滤波
二、教学内容
第一节 退化模型
知识要点：图像恢复的基本概念，连续函数退化模型，离散函数退化模型。 第二节 恢复的代数方法和逆滤波
知识要点：非约束复原，约束复原，逆滤波基本原理。 第三节 最小二乘方滤波
知识要点：最小二乘方滤波原理，用于图像复原的几种最小二乘方滤波器。 第四节 中值滤波
知识要点：中值滤波和，加权中值滤波。 第五节 其他空间复原技术
知识要点：几何畸变校正，盲目图像复原，递归图像复原技术。
三、本章学时数
6学时
第五章：图像重建
一、教学要求
了解：代数方法重建;卷积方法重建; 掌握：图像傅立叶方法重建
二、教学内容
第一节 傅立叶方法重建 知识要点：傅立叶方法重建。 第二节 卷积方法重建 知识要点：卷积方法重建。 第三节 代数方法重建 知识要点：代数方法重建。
三、本章学时数
4学时
4 第六章：图像编码
一、教学要求
了解图像编码的国际标准。 理解利用信息理论编码的基础。
掌握PCM编码，统计编码和预测编码的基本理论。
二、教学内容
第一节 图像编码的分类及保真度准则 知识要点：图像编码的分类，保真度准则。 第二节 图像的编码
知识要点：PCM编码，统计编码，预测编码以及变换编码的基本理论。 第三节图像编码的国际标准
知识要点：H.261编码标准与解码原理。
三、本章学时数
6学时
第七章：图像分析
一、教学要求
了解：图像获取、处理、识别三大主干系统的结构原理和设计理论及方法，图像的描绘。 掌握：图像的分割，图像的特征提取。
二、教学内容
第一节 图像的分割
知识要点：图像分割处理，阈值法分割，基于梯度的图像分割，区域生长，区域聚合。 第二节 图像的描绘
知识要点：区域描绘，关系描绘，Hough变换。 第三节 图像处理与模式识别
知识要点：模式识别概述，特征选择，模式识别的几种应用。
三、本章学时数
4学时
执笔人：
胡学友
教研室：
电子信息教研室
系主任审核签名：
2005.7
第二篇：《数字图像处理》教学大纲
课程英文译名：Digital Image Processing 适用专业：空间信息工程、摄影测量与遥感全日制本科
一、
一、课程性质、目的和任务：
本课程是空间信息工程系、摄影测量与遥感系开设的必修的专业基础课之一。
通过本课程的学习，要求学生掌握有关数字图像处理的基本概念、方法、原理及应用，培养和增强学生数字图像处理技能的创新意识和创新思维，提高实际动手能力和创新能力，为学生进一步学习数字摄影测量、遥感和地理信息系统等专业课程奠定基础。
二、
二、课程教学的基本要求：
1.牢固掌握图像数字化理论、图像直方图及其应用、傅立叶变换、图像增强的基本算法、图像分割、影像纹理的基本分析法、二值图像处理等内容;
2.掌握空间滤波的卷积算法、几何校正和灰度内插法等;
3.了解图像复原与重建、数据压缩、模板匹配、分类、图像处理与分析的发展趋势。
三、
三、课程内容的重点和难点
1.重点内容：
主要是数字图像处理的基本概念和算法。具体包括：数字图像与图像数字化的概念;灰度直方图;图像处理算法形式;傅立叶变换、图像空间域、频率域增强;图像分割的边缘检测;纹理分析;二值图像处理与分析等。
2.难点
傅立叶变换、频率域图像增强与恢复、边缘跟踪、纹理的灰度共生矩阵分析法等。
四、
四、本课程与其他课程之间的联系与分工
本课程的数学基础是建立在高等数学、离散数学、线性代数、概率论与数理统计等课程之上;光学、摄影学与计算机应用是学习和掌握该课程的重要基础知识;该课程是为数字摄影测量、遥感、地理信息系统、计算机视觉等课程服务;模式识别、图像理解是该课程内容的深入发展;与计算机图形学相互渗透、补充。在学习数字摄影测量、遥感、模式识别、图像理解和计算机视觉等课程之前，应先修该基础课程。
五、
五、各教学实践环节的主要内容
本课程教学时数为52学时，课堂教学52学时，课外实习3次共6学时。实习内容如下：
实习一 编写统计影像灰度直方图的程序
实习二 应用图像处理软件Photoshop进行图像及其直方图显示、灰度变换与直方图均衡、几何变换和裁剪、图像平滑和锐化、彩色增强处理
实习三 应用Photoshop进行边缘检测、图像二值化、边缘跟踪等
六、
六、使用教材及参考书
教材：贾永红编著《计算机图像处理与分析》武汉大学出版社
参考书：1.荆仁杰等 《计算机图像处理技术》浙江大学出版社
2.容观澳
《计算机图像处理》清华大学出版社
七、
七、 课程内容及安排
第一章 绪论(2学时) 1.1数字图像处理的概念
1.2数字图像处理的内容和特点 1.3数字图像处理的应用
第二章 基本概念(5学时) 2.1图像数字化 2.2图像灰度直方图 2.3图像处理算法的形式 2.4图像的数据结构与特征
第三章 图像变换(4学时)
3.1图像变换的预备知识
3.2付立叶变换及其性质
第四章 图像增强(10学时) 4.1 图像增强的点运算 4.2图像的空间域平滑 4.3图像的空间域锐化 4.4频率域增强 4.5彩色增强技术 4.6多图像运算
第五章 图像复原与重建(4学时) 5.1图像退化模型 5.2图像复原的方法 5.3图像重建
第六章 图像压缩(3学时) 6.1概述
6.2图像保真度准则 6.3统计编码方法 6.4图像压缩的标准
第七章 图像分割(10学时) 7.1边缘检测 7.2 边缘跟踪
7.3 Hough变换检测直线 7.4区域分割 7.5区域增长
第八章 二值图像处理(7学时) 8.1二值图像的连接性和距离
8.2连接成分的变形操作 8.3图形的形状分析
第九章 纹理分析(6学时) 9.1概述
9.2影像纹理的直方图分析法 9.3 Laws纹理能量测量法 9.4纹理分析的自相关函数法 9.5灰度共生矩阵分析法
第十章 模板匹配(1学时)
第三篇：数字图像处理教学大纲（范文模版）
《 数字图像处理 》课程教学大纲
课程英文名
Digital Image Processing
执笔人： 周山
编写日期：2010.7.9
一、课程基本信息
1. 课程编号：07010116 2. 课程性质/类别： 选修
课 /专业
课 3. 学时/学分： 32+16学时 / 2学分 4. 适用专业：
信息与计算科学
专业
二、课程教学目标及学生应达到的能力
数字图像处理是一门迅速发展的新兴学科，发展的历史并不长。由于图像是视觉的基础，而视觉又是人类重要的感知手段，故数字图像成为心理学、生理学、计算机科学等诸多方面学者研究视觉感知的有效工具。
本课程着重研究数字图像处理的方法，训练学生运用所学基础知识解决实际问题的能力，同时要求拓宽专业知识面。
三、课程教学内容与基本要求
(一)绪论(4学时) 1.主要内容：
图像处理的概述，基本物理假设 硬件设备，处理软件,光度学及色度学原理 2.基本要求
1、了解数字图像处理概述;
2、了解图像输入输出设备;
3、掌握图像的亮度函数等;
4、了解色彩的基本属性;
3.自学内容：
数学实验 4.课外实践：
无
(二)信号分析基础(8学时) 1.主要内容：
图像的数学信号表示,图像的取样和量化、像素间的一些基本关系、线性和非线性操作
2.基本要求
1、掌握信号的采样及量化
2、理解图像的点运算,代数运算及几何运算;
3、理解线性系统的性质及线性移不变系统的频率响应;
4、掌握图像的卷积运算 3.自学内容： 信号与系统
4.课外实践：
无
(三)图像变换 (8学时)
1.主要内容：
积分变换,连续及离散傅立叶变换,快速傅立叶变换,正交变换的一般表现形式 2.基本要求
1、了解积分变换;
2、掌握离散傅里叶变换、连续傅里叶变换、快速傅里叶变换;
3、理解沃尔什变换,哈达吗变换等 3.自学内容： 数字信号处理
4.课外实践：
无
(四)图像的增强与复原(10学时)
1.主要内容：
图像增强原理、直方图处理、图像平滑化,图像的锐化,图像的复原 2.基本要求
1、掌握灰度级变换增强及频域增强原理;
2、深刻理解直方图均衡化;
3、了解邻域平均法;;
4、掌握低通滤波法,高通滤波法;
5、掌握图像复原的一般方法; 3.自学内容： 数字信号处理 概率论
4.课外实践：
无
(五)图像的分析与识别基础(10学时)
1.主要内容：
视觉再认模式,间断检测、边缘连接和边界检测、门限处理及基于区域的分割 , 2.基本要求
1、了解模式匹配模式,傅立叶模式;
2、掌握阈值分割法;
3、掌握边缘检测法;
1、了解区域增长法;
2、掌握二值图像分割法;
3、了解图像分割质量的评价; 3.自学内容：
概率论 4.课外实践：
无
(六)图像的压缩与编码(10学时)
1.主要内容：
图像压缩理论及模型，无损压缩、有损压缩，图像编码常用方法，图像编码评价方法，图像编码的国际标准 2.基本要求
1、了解哈夫曼编码;
2、掌握离散余弦变换;
3、理解dct编码与解码;
4、了解压缩编码的新进展; 3.自学内容：
数据编码 4.课外实践：
无
四、教学安排建议
1. 作业练习
每章课后布置2-3题作业。 2. 案例分析 无
3. 专题研讨 无
4.实验安排
[1]傅立叶变换、MATLAB环境下的Fourier 变换(2学时) [2]MATLAB下图像的直方图及均衡化处理(2学时) [3]MATLAB下的邻域、平均法、中值滤波法等方法处理图像(2学时) [4]图像的几何变换、图像的旋转,平移等变换(2学时) [5]图像的分割、区域的分割、边缘检测等处理(2学时) [6]图像的增强与复原(2学时)
五、课程考核
1. 考核形式及成绩评定办法 考核形式为考查
2. 本课程考核的基本要求
使学生了解数字图像的基本概念、数字图像形成的原理，掌握数字图像处理的理论基础和技术方法，着重掌握数字图像的增强、复原、压缩和分割的基本理论和实现方法，为将来从事相关领域工作和科学研究奠定基础。
六、本课程与其它课程的先行后续关系
本课程应先修完信号与系统，数字信号处理,MATLAB语言等课程
七、建议教材及教学参考书
1. 教材：
数字图像处理(第二版)，陈传波 编著，机械工业出版社，2007.1 2.参考书：
[1] 《数字图像处理(第二版) 》, 阮秋琦等译, 电子工业出版社，2002 [2] 《数字图像处理教程学》, 朗锐编, 北京希望电子出版社，2003 [3] 《MATLAB图像处理应用教程》, 郝文化编, 中国水利水电出版社，2004
第四篇：电子科大2014本科数字图像处理教学大纲
《数字图像处理》课程教学大纲
课程英文名称：Digital Image Processing 课程代码：H0204430
学 时 数 ：48
课程类型： 专业选修课
适用学科专业： 电子信息工程
先修课程：概率论，线性代数，信号与系统 执 笔 者：解梅
编写日期：2013年11月 审 核 人：
学 分 数：3
一、课程性质和目标
(一)课程性质
针对高年级本科生开设的专业选修课
(二)课程目标
通过本课程的学习，要求学生掌握数字图像处理的基本概念、基本理论和处理方法。通过图像处理上机实验，培养学生的分析问题和解决问题的能力，掌握基本的图像处理算法设计，进一步巩固所学理论。
二、课程内容安排和要求
(一)教学内容、要求及教学方法
第一章 绪 论
授课学时：2学时
一、 内容：
教学内容及要求
课程介绍、教学安排及学习要求 数字图像处理基本概念 数字图像处理的起源 数字图像处理的应用实例 数字图像处理的基本步骤 图像处理系统的部件
要求：
理解数字图像处理的概念
了解数字图像处理的发展历程，了解数字图像处理的应用领域 了解数字图像处理的基本步骤及系统部件
提升学生对数字图像处理课程的认识，激发学生对数字图像处理课程的学习兴趣
教学方法
二、
从一幅精彩的数字图像开始，把学生带入到一个精彩的图像处理世界。从而引出什么是数字图像，什么是数字图像处理的概念。在有了数字图像处理概念的基础上，再对数字图像处理的起源及发展历程进行详细介绍。
按照数字图像处理应用的领域不同可以把数字图像处理的应用实例分成几大类，例如：空间领域、国防领域、生物医学领域、刑侦领域、多媒体领域等。对每类应用领域列举一些典型的实例，并展示生动精彩的图像。让学生对数字图像处理的应用有直观的认识。
以怎样进行数字图像处理的提问，引出数字图像处理所需要的具体步骤，以及完成这些步骤所需的图像处理部件，让学生头脑里形成图像处理流程的整体框架。
课堂上适时列举数字图像处理与日常生活相关的例子，激发学生学习数字图像处理知识的兴趣。
第二章
授课学时：4学时
一、 内容：
数字图像处理基础
教学内容及要求
视觉感知要素(1学时)
光和电磁波谱、图像感知和获取(1学时) 图像取样和量化(1学时)
像素间的一些基本关系、线性和非线性基本操作(1学时)
要求：
了解人眼视构造、图像的形成以及人眼视觉系统适应、鉴别能力 了解可见光和电磁波谱的关系，掌握单色光和彩色光的概念 理解图像的获取方式，掌握图像形成的模型
掌握图像取样、量化以及灰度分辨率和空间分辨率的概念 掌握数字图像的表示方法，了解图像的放大与缩小的简单原理
牢固掌握像素间的4连接、8连接和混合连接的定义，熟悉区域和边界的概念 理解线性与非线性操作的含义
教学方法
二、 关于视觉感知要素的内容主要根据人眼结构图，讲解图像在人眼中的形成过程，人眼对图像特征的感知特性，以及人眼对亮度的适应和鉴别能力。视觉感知要素的讲解实质上是为数字图像的获取作铺垫，因此，这部分内容让学生了解即可。
关于光和电磁波谱，考虑到学生在大学物理课程里已经讲过，这部分可以简单讲解，但是对与数字图像处理密切相关的一些概念(单色光，灰度级、发光强度，光通量、亮度)需要具体讲解。
图像的感知和获取部分主要是介绍几种图像获取的传感器(点状、带状、阵列传感器)，以及图像形成的模型，这部分内容比较简单，作简单讲解即可。
关于图像取样和量化的内容，可以简单的复习数字信号处理中一维信号的取样和量化的概念，然后把图像看成二维信号，从而讲解数字图像处理中的量化和取样的概念。
对于数字图像的表示、灰度级分辨率和空间分辨率，可以与图像取样和量化的过程结合起来讲解，便于学生理解。结合阵列传感器的图像取样过程，讲解图像的矩阵表示原理。结合取样和量化的过程，讲解灰度级分辨率和空间分辨率的概念，并以分辨率发生变化的图像为例帮助学生理解概念。
关于像素间的关系，重点讲解像素相邻的概念，特别是4连接 8连接和混合连接的概念。为了帮助学生理解概念，在讲课过程中一定要结合像素的位置关系图进行讲解。
第三章
授课学时：8学时
一、 内容：
空间域图像增强
教学内容及要求
背景知识 某些基本灰度变换(2学时) 直方图处理(2学时)
用算术/逻辑操作增强，空间滤波基础(1学时) 平滑空间滤波(1学时)
锐化空间滤波器、混合空间增强法(2学时)
要求：
掌握空间域图像增强的一些基本变换方法，会用这些基本变化进行图像增强;
牢固掌握直方图均衡化处理和直方图匹配处理的方法，会用直方图均衡化和直方图匹配增
强图像; 掌握图像减法处理和图像平均处理方法 牢固掌握空间滤波的原理
掌握平滑线性滤波器的原理和统计排序滤波的方法 掌握拉普拉斯算子图像锐化方法
掌握梯度法图像锐化方法，其中包括Robet算子，Sobel算子图像增强
教学方法
二、
空间域图像增中，对单个像素点进行灰度变换来实现增强的方法是最基本的图像增强方法。此类增强法对学生直观的理解图像增强的概念及原理是非常有用的，因此在教学过程中应特别注意对该类方法的仔细分析讲解，也可以为后面的空间滤波打好基础。
对于直方图均衡化处理，是本章的重点，应该着重讲解。可以从同一幅场景的不同对比度图像的灰度直方图差异引入直方图均衡化处理的概念，说明进行均衡化的必要性。关于均衡化的具体处理方法，需要注意从连续函数讲起，然后自然过渡到离散函数，从而引出数字图像的直方图均衡化处理，主要通过一幅数字图像均衡化实例来讲解。
算术逻辑操作增强部分的内容很简单，可以用一些简单的例子进行讲述。
空间滤波基础部分主要介绍空间域滤波的原理。由于滤波的概念一般在频域分析中才出
现，因此，在讲这部分内容时，应该注意讲解与频域滤波的关联与区别。同时，重点讲解空间域滤波的模板卷积计算方法。
平滑空间滤波器部分非常重要，但原理比较简单，可以用一些典型的滤波器，比如均值滤波，中值滤波器的具体处理过程及实例来讲解平滑滤波的图像增强方法。
锐化空间滤波器部分涉及到一阶微分和二阶微分的知识，应该特别注意对这部分基础知识的详细讲解，为后面相应锐化滤波器的讲解打好基础，也便于学生掌握一阶微分滤波器和二阶微分滤波器的基本思想。对于具体的二阶微分算子和一阶微分算子理论应结合它们对图像的响应特征来讲，让学生真正明白锐化滤波器的设计原理，对具体的滤波器应与实例相结合来讲，便于学生理解。
第四章 频域图像增强
授课学时：8学时
一、 内容：
教学内容及要求
背景知识、傅立叶变换和频域介绍(2学时) 平滑的频域滤波器(2学时) 频域锐化滤波器,同态滤波器(2学时) 频域增强的实现(2学时)
要求：
掌握二维离散傅里叶变换与反变换方法 掌握二维傅里叶变换幅值谱、相位谱、功率谱 理解二维傅里叶变换的一些基本性质
掌握频率滤波的基本方法，会用频域滤波器进行图像增强 理解频域滤波器与空域滤波器的关系
理解频域平滑滤波的原理，掌握几种常见的频域平滑滤波器 理解频域锐化滤波的原理，掌握几种常见的频域锐化滤波器 理解同态滤波的原理
理解频域滤波实现过程中图像周期延拓的原理及方法，会对图像进行周期的延拓 理解快速傅里叶变换的原理及方法
教学方法
二、
频域图像增强是建立在二维离散傅里叶变换的基础之上进行的，因此，本章内容的开始要通过回顾学生以前学过的一维傅里叶变换的知识，从而引入二维傅里叶变换。并遵循先连续傅里叶变换再离散傅里叶变换。特别注意讲解一维傅里叶变换与二维傅里叶变换的关联，便于学生理解二维傅里叶变换与反变换方法。
二维傅里叶变换的性质，可以从一维傅里叶变换的性质引申过来，把原来的时域概念转换成空间域概念。
讲解频域滤波的基本方法时重点讲解频域滤波的流程，并通过基本滤波器的介绍来解释频域滤波的原理。
频域与空域滤波器的关系对于学生而言比较难以理解，需要用简单的数学推导来解释频域滤波器与空域滤波的关系。
频域平滑滤波器和频域锐化滤波器部分的内容，主要就是围绕图像低频成分和高频成分的提取来讲，这部分介绍了几种常见的滤波器。在讲解过程中特别注意详细讲解振铃现象的产生原因即克服办法。
在频域滤波具体实现部分，主要讨论避免频率混叠而进行的图像周期延拓。可以以一维信号的卷积实例讲解图像周期延拓的必要性、可行性以及相应的延拓方法。 快速傅里叶变换是图像频域滤波实现的重要工具，需要对快速傅里叶变换的原理进行详细讲解，便于学生理解快速傅里叶变换的实现过程。
第五章 图像复原
授课学时：4学时
一、 内容：
教学内容及要求
图像复原/退化模型，噪声模型(0.5学时) 针对噪声的空间滤波复原(0.5学时) 针对周期噪声的频率滤波方法(2学时) 线性位置不变的退化模型(0.5学时)
逆滤波、维纳滤波和约束最小二乘方滤波、几何均值滤波，几何变换(0.5个学时)
要求：
掌握图像复原/退化模型;
了解常见的噪声模型，及各种噪声出现的场合;
掌握针对只有噪声退化的空间滤波复原方法，知道什么滤波方法适合什么样的噪声; 掌握周期噪声的频域滤波原理; 掌握线性位置移不变退化模型;
掌握逆滤波方法和维纳滤波方法，理解约束最小二乘方滤波 了解几何均值滤波和几何变换
教学方法
二、
根据图像成像的过程，引出图像退化和复原过程的模型，帮助学生理解什么是图像复原，为什么要进行图像复原，并抛出怎样进行图像复原的问题，引起学生的学习兴趣。
简化图像复原/退化模型过程，只考虑噪声存在的情况下，图像的退化与复原，从而讲解噪声的模型，以及各种噪声的特性及应用场合。
根据噪声特性分析，讲解针对噪声的图像复原方法。可以回顾第三章中空间域滤波的方法，从而引出针对噪声的空间滤波图像复原方法。
从分析周期噪声的频域特性入手，讲解周期噪声的频域滤波方法，同样可以结合第四章的频率滤波方法，讲解相应的频率滤波器。
线性退化移不变数学模型需要用简单的数学推导来讲解，注意讲解图像退化数学模型在空间域和频域的不同表示方法，以及他们之间的关系。特别是退化函数的物理意义需要重点强调，进一步加强学生对图像模糊退化概念的理解
由图像退化数学模型引入逆滤波的概念，重点分析逆滤波存在的问题，根据这些问题引入维纳滤波，然后分析维纳滤波的局限性，进而引出约束最小二乘方滤波。其中重点分析逆滤波和维纳滤波方法，并注重以应用实例进行讲解。
第六章 彩色图像处理
授课学时：4学时
一、 内容：
教学内容及要求
彩色基础及彩色模型，伪彩色处理(1学时) 全彩色处理，彩色变换(2学时) 平滑和尖锐化，彩色分割 (1学时)
要求：
理解三原色、二次色、颜料原色的概念
理解亮度、色调、饱和度的定义，了解色度图的含义
掌握三种基本的彩色模型(RGB， CMY(K)，HSI)的定义及表示方法
理解RGB彩色模型和HIS彩色模型之间的转换方法，了解HSI分量图像处理的原理 理解伪彩色处理中的强度分层技术及灰度级转换成彩色的原理
理解彩色变换中的补色、彩色分层、色调和彩色校正原理及直方图处理的方法 理解HIS彩色空间和RGB彩色空间的彩色分割方法 了解彩色边缘检测和彩色图像噪声
教学方法
二、
可以通过回顾第二章中人眼对图像的感知原理，来讲解人眼对彩色光的感知，从而引入三原色的概念。再以三原色的二次色图像讲解颜料原色的概念，并分析三原色和颜料原色之间的关联。
在讲解颜色的色度、色调和饱和度特性的概念时，重点强调这种方法最适合人眼对彩色的描述，并引入色度图的表示方法。
关于RGB彩色模型的讲述，主要围绕彩色立方体进行阐述，给学生最直观的理解。CMY彩色模型可以结合二次色的产生，讲解用RGB 分量来表示的方法。 HSI彩色模型较难理解，这部分内容要仔细讲解，重点以RGB彩色立方体为基础，分别对色度，色调和饱和度的确定方法进行讲解，帮助学生理解HSI彩色模型的表示原理及方法，并在此基础上讲解RGB彩色模型和HSI彩色模型之间转换方法。
伪彩色图像处理部分，首先让学生明白什么是伪彩色处理，伪彩色处理具有怎样的意义，然后提出怎样进行彩色处理的问题，进入伪彩色处理方法的介绍。
全彩色处理方法的部分后先让学生了解与伪彩色处理的区别，然后结合不同的彩色模型介绍全彩色的基本变化方法，注意彩色变换的概念比较抽象，一定要结合实例图像进行讲解
关于彩色图像的平滑和锐化及彩色图像的分割内容，重点强调由于彩色图像的表示具有特殊性，因此与单色图像相比，其平滑和锐化的方法有一定的差异性。这部分均采用由单色图像的处理方法，转化到彩色图像的处理，帮助学生理解全彩色处理的基本原理及方法。
第八章 图像压缩
授课学时：6学时
一、 内容：
教学内容及要求
图像压缩基础知识(1.5学时) 图像压缩模型及信息论要素(0.5学时) 无误差压缩编码(2学时) 有损压缩编码(2学时)
要求：
理解编码冗余、像素间冗余和心理视觉冗余的概念及出现的场合; 掌握信源、信息量、熵的基本概定义，理解熵编码的基本定理 牢固掌握霍夫曼编码方法 掌握算数编码方法 理解LZW编码方法
牢固掌握灰度编码及行程编码方法 掌握无损预测编码的原理 理解有损预测编码的原理
理解最佳预测器和最佳量化器的设计 了解变换编码的原理及过程
了解图像压缩标准
教学方法
二、
本章首先需要让学生明白为什么要进行图像压缩，即图像压缩的必要性。从而可以过渡到三种数据冗余知识的讲解，各种数据冗余的讲解都要以实例的形式讲解，帮助学生理解其基本含义。
在讲解了数据冗余过后，提出怎样进行图像压缩的问题，从而引出图像压缩的模型。 信息论要素部分，主要介绍一些基本概念和编码定理，为了引起学生的求知欲，可以提出
问题：描述一幅确定的图像究竟需要多大的数据量，怎样来评价一幅图像是否需要压缩，压缩是不是可以无限制的进行，从而引出相关的概念和编码定理，学生理解起来也较容易。
无损压缩编码部分的讲解主要是通过具体的编码实例来介绍其编码的方法，不要独立讲编码的步骤，应该与实例的编码过程结合起来，让学生的思路跟着老师理解编码的原理及方法，每种方法讲述完毕的时候，一定要归纳总结，并和其他编码方式进行对比分析。
有损压缩编码的讲解与无损压缩编码的过程进行对比分析结合起来，帮助学生理解其差异性。特别是有损预测编码与无损预测编码之间的对比分析，便于学生理解有损压缩与无损压缩的概念，并着重讲解最佳预测器和最佳量化器部分。
变换编码部分，由于难度较大，只需要学生理解变换编码的原理及过程既可，因此讲解的时候重点注意概念和原理的阐述，具体方法可以简单讲解。
图像压缩标准主要根据图像的不同种类讲解不同的压缩方法，需要注意各种标准之间的对比讲解，帮助学生理解。
第十章 图像分割
授课学时：4学时
一、 教学内容及要求 内容：
基于像素的点和线的检测、边缘检测及边缘连接(1学时) 基于阈值的分割(2学时) 基于区域的分割(1学时)
要求：
掌握点检测、线检测、边缘检测的基本方法 掌握霍夫曼变换直线检测方法 理解全局阈值、局部阈值、自适应阈值的分割方法 理解最佳全局阈值分割原理 理解区域生长分割方法 理解区域分割与合并的分割方法
二、教学方法
关于间断检测可以结合第三章中空域滤波的原理，引入间断检测的基本原理。这一部分重点在检测模板的具体分析讲解，让学生真正理解间断检测模板的含义。特别是边缘检测部分，要结合一阶微分和二阶微分来深入剖析，边缘检测的原理及过程。
霍夫曼变换直线检测是一种重要的直线检测方法，其原理简单，易于实现。但是对学生而言，深入理解其原理可能有难度，因此这部分的讲解要循序渐进，结合图形图像深入剖析其原理。
阈值分割，重点在于自适应阈值、最佳全局阈值和自适应阈值分割的讲解，特别注意要结合具体事例的直方图特性来讲解，否则学生对阈值分割的内涵不能真正理解。
基于区域的分割，只需要学生理解区域生长、分割和合并的基本原理即可。因此在讲解这部分内容应配合一些实例讲解其原理。
(二)自学内容和要求 无
(三)实践性教学环节和要求 图像增强处理(2学时) 要求学生掌握图像增强的基本方法; 图像复原处理(2学时) 要求学生掌握图像复原的基本方法; 彩色图像处理(2学时)
要求学生理解彩色模型的含义，掌握彩色图像处理的基本方法; 图像分割(2学时)
要求学生掌握图像分割的基本原理和算法的设计;
三、考核方式
本课程的考核方式包含平时考核、上机实验考核和期末考核，其各项所占比例为平时考核10%，上机实验考核10%，期末考核80%
四、建议教材及参考资料
(一)教材：
Rafael C. Gonzalez, etc. Digital Image Processing 3rd. 北京：电子工业出版社，2010年
(二)参考资料：
1. Rafael C. Gonzalez,etc. Digital Image Processing Using MATLAB. 北京：电子工业出版社，2010年
2.朱志刚. 《数字图像处理》. 北京：电子工业出版社，2002年 3. 章毓晋. 《图象工程》. 北京：清华大学出版社, 2006年 4. http:///gonzalezwoods
第五篇：《数字信号处理》理论教学大纲
先修课程：概率论、线性代数、复变函数、C语言程序设计、信号与系统。
一、课程性质和任务
《数字信号处理》是电子信息工程、通信工程专业的一门学科基础必修课。通过本课程的学习，使学生建立 “数字信号处理”的基本概念，掌握数字信号处理基本分析方法和分析工具，为从事通信、信息或信号处理等方面的研究工作打下基础。
二、教学内容和要求
通过对本课程的学习，要求学生系统地掌握数字信号处理的基本原理和基本分析方法，能建立基本的数字信号处理模型。学会运用数字信号处理的两个主要工具—快速傅立叶变换(FFT)与数字滤波器，为后续数字技术方面课程的学习打下理论基础。
课程的主要内容如下:
1、时间离散信号与系统
教学内容：理解信号数字处理的基本原理、数字信号处理的应用及研究内容。掌握离散信号----序列的产生及描述，掌握离散(数字)系统的表示----差分方程及系统时域卷积分析方法。
教学难点：离散系统的表示方法
2、Z变换 教学内容：理解并掌握z变换及其收敛区(ROC)的概念、z变换和反z变换的计算方法。
3、离散傅立叶变换(DFT)
教学内容：理解并掌握常用离散信号DFT变换和性质和计算、离散傅立叶级数 DFS的概念及意义和性质、DFT的定义及性质、周期卷积和圆周卷积以及线性卷积的关系、离散(数字)系统的变换分析方法、系统频响和系统函数H(z)的概念及其计算。
教学难点：DFT的应用
4、数字滤波器基本结构
教学内容：理解并掌握数字滤波器的常用结构形式(IIR直接型、级联型、并联型，FIR直接型、级联型)。
5、数字滤波器设计
IIR数字滤波器的设计方法
教学内容：主要理解并掌握冲激响应不变法等，数字滤波器参数(通带、阻带、阶数等)的物理概念。
教学难点：实际IIR滤波器的设计
FIR数字滤波器的设计方法 教学内容：主要理解并掌握FIR数字滤波器特点，理解数字滤波器(主要是低通)的双线性变换法(IIR)和窗函数法(FIR)两种设计方法，各种滤波器的设计。
教学难点：窗函数设计法
6、离散希尔伯特变换
教学内容：了解时间连续信号的希尔伯特变换、时间离散信号的希尔伯特变换、因果序列FT下的希尔伯特变换。
7、数字信号处理技术的实现 教学内容：了解DSP技术概述
三、教材和参考资料
(一)建议教材
《数字信号处理》，丁玉美，西安电子科技大学出版社，2005年。
(二)参考书目
1、《数字信号处理教程》，程佩青编著，清华大学出版社，2001年。
2、《数字信号处理》，陆光华、张林让、谢智波，西安电子科技大学出版社，2005年。
3、《数字信号处理(第二版)学习指导》，高西全，丁玉美编著，西安电子科技大学出版社，2001年 。
4、《离散时间信号处理(第二版)》，A.V.奥本海姆，R.W.谢弗，J.R.巴克，刘树棠，黄建国译，西安交通大学出版社，2001。
修订：罗仁泽 审定：汪亚南，罗朗
《数字信号处理》课程实验教学大纲
课程编号：10103535 实验学时数：8学时 学分：3.5 先修课程：概率论、线性代数、复变函数、C语言程序设计、信号与系统。
考核方式：平时动手能力、实验报告，占课程总分20%。
一、实验教学目标和任务
数字信号处理是发展迅速的一门学科，应用极其广泛，是电子信息工程、通信工程专业本科的必修专业课。通过本课程实验，使学生更好地掌握数字信号处理的基本概念和基本分析方法，培养分析问题、解决问题的实践能力，使学生具有初步的算法分析和运用MATLAB编程的能力。
二、实验项目及学时分配
实验一 FFT分析信号频谱(2学时)
1、实验目的：加深对FFT的理解，掌握FFT分析信号的方法。
2、实验内容：
(1)编制FFT程序，并用于分析正弦、矩形、三角形信号的频谱;
(2)观察混迭泄漏，栅栏效应; (3)加窗作用。
3、主要仪器设备：计算机、打印机。 实验二 线性卷积(2学时)
1、实验目的：掌握运用循环卷积实现快速线性卷积的方法。
2、实验内容：
(1)编制直接法和FFT方法计算线性卷积的程序;
(2)比较给定输入信号和冲激响应下，不同的卷积方法的结果以及计算速度。
3、主要仪器设备：计算机、打印机。 实验三 IIR滤波器结构的实现(2学时)
1、实验目的：掌握IIR滤波器三种结构的编程方法。
2、实验内容：
(1)编制IIR滤波器三种结构(直接型、级联型和并联型)的程序;
(2)对给定的三个传递函数选择合适的结构实现之;
(3)使信号通过滤波器，观察输出序列及滤波器频域响应。
3、主要仪器设备：计算机、打印机。 实验四 FIR滤波器结构的实现(2学时)
1、实验目的：掌握FIR滤波器二种结构的编程方法。 2、实验内容：
(1)编制FIR滤波器二种结构(直接型和级联型)的程序; (2)对给定二个传递函数选择合适的结构实现之;
(3)使信号通过滤波器，观察输出序列及滤波器的频域响应。
3、主要仪器设备：计算机、打印机。
实验五 IIR滤波器设计(2学时，必选)
1、实验目的：掌握脉冲响应不变法设计IIR滤波器的原理及其方法。
2、实验内容：
(1)编制脉冲响应不变法设计IIR滤波器的程序;
(2)设计给定要求的低通滤波器;
(3)观察阶数的影响。
3、主要仪器设备：计算机、打印机。
实验六 FIR滤波器的设计(2学时，必选)
1、实验目的：掌握窗函数法设计FIR滤波器程序; 2、实验内容：
(1)编制窗函数法设计FIR滤波器程序;
(2)设计给定要求的FIR滤波器; (3)观察长度、窗函数对频率特性的影响。
3、主要仪器设备：计算机、打印机。
三、实验教材及实验指导书
(一)《数字信号处理》，陆光华、张林让、谢智波，西安电子科技大学出版社，2005年。
(二)《数字信号处理》，丁玉美，西安电子科技大学出版社，2005年。
(三)《数字信号处理》，程佩青，清华大学出版社，2001年。