《数字图像处理导论》教学大纲 课程编号161055总学时30理论30实验/上机0 学分1.5开课单位信息学院开课系电子工程系修订时间2005年11月4日 课程简介 教学内容 从数字图像处理技术的整体知识框架出发，对数字图像处理技术的基本内容、背景以 及相关的基础理论进行深入的介绍。第一部分简要介绍图像的表象、基本物理假设、图 像处理系统的硬件设备、图像的数据格式以及视觉系统：第二部分介绍图像信号分析的 基础理论：图像信号的数学表示、运算、卷积计算和统计特性：第三部分介绍图像变换： 主要是FFT变换和DCT变换：第四部分介绍图像的增强和复原技术：最后一部分讲述图 像压缩编码原理和标准化。 修读专业：电子信息工程专业 先修课程： 《高等数学》、《线性代数》、《数字信号处理》。 教材 《数字图像处理》，陈传波等编著，机械工业出版社。 一、课程的性质与任务 《数字图像处理》属于专业任选课，属于理论性和技术性都很强的实用课程。随 着因特网的广泛应用和全球数字化的不断逼近，信息传输量的不断膨胀对数字图像处 理的速度和压缩技术提出了越来越高的要求，科学技术的飞速发展以及人们在日常生 活中对图像信息的大量需求，使得这门交叉学科成为当代科学研究和应用开发中的 道亮丽的风景线。通过该课程的教学，让学生了解数字图像的基础理论知识，掌握数 字图像处理的各种具体实现技术。 二、课程的目的与基本要求
《数字图像处理导论》教学大纲 课程编号 1610055 总学时 30 理论 30 实验/上机 0 学分 1.5 开课单位 信息学院 开课系 电子工程系 修订时间 2005 年 11 月 4 日 课 程 简 介 教学内容 从数字图像处理技术的整体知识框架出发，对数字图像处理技术的基本内容、背景以 及相关的基础理论进行深入的介绍。第一部分简要介绍图像的表象、基本物理假设、图 像处理系统的硬件设备、图像的数据格式以及视觉系统；第二部分介绍图像信号分析的 基础理论：图像信号的数学表示、运算、卷积计算和统计特性；第三部分介绍图像变换： 主要是 FFT 变换和 DCT 变换；第四部分介绍图像的增强和复原技术；最后一部分讲述图 像压缩编码原理和标准化。 修读专业：电子信息工程专业 先修课程： 《高等数学》、《线性代数》、《数字信号处理》。 教材： 《数字图像处理》，陈传波等编著，机械工业出版社。 一、 课程的性质与任务 《数字图像处理》属于专业任选课，属于理论性和技术性都很强的实用课程。随 着因特网的广泛应用和全球数字化的不断逼近，信息传输量的不断膨胀对数字图像处 理的速度和压缩技术提出了越来越高的要求。科学技术的飞速发展以及人们在日常生 活中对图像信息的大量需求，使得这门交叉学科成为当代科学研究和应用开发中的一 道亮丽的风景线。通过该课程的教学，让学生了解数字图像的基础理论知识，掌握数 字图像处理的各种具体实现技术。 二、 课程的目的与基本要求 1
通过该课程的学习，要求学生学握数字图像的数学表示方法：图像的基本变换处 理，特别是FFT变换和DCT变换：各种图像增强和复原处理：最后是图像的压缩编 码技术。 三、面向专业 电子信息工程专业 四、先修课程 《高等数学》、《线性代数》以及《数字信号处理》。 五、本课程与其它课程的联系 该课程需要用到简单的《高等数学》、《线性代数》以及《数字信号处理》知识。课 程的专业性很强。 六、教学内容安排、要求、学时分配及作业 第一章：绪论(3学时) 第一节：图像处理概述 图像处理分类(A)。图像处理的主要内容(A)。 第二节：图像的表象 图像信息(A)。光照模型(A)。亮度函数(A)。 第三节：基本的物理假设 景物表面存在假设(B)。分层次假设(B)。相似性假设(B)。空间的连续性假设 (B)。不连续中的连续性假设(B)。 第四节：图像处理系统的硬件设备 图像处理系统中的输入设备(A)。图像处理系统中的输出设备(A)。图像处理系 统中的存储设备(A)。 第五节：图像处理软件 图像数据格式(C) 第二章：图像与视觉系统(3学时) 第一节：视觉系统
通过该课程的学习，要求学生掌握数字图像的数学表示方法；图像的基本变换处 理，特别是 FFT 变换和 DCT 变换；各种图像增强和复原处理；最后是图像的压缩编 码技术。 三、 面向专业 电子信息工程专业 四、 先修课程 《高等数学》、《线性代数》以及《数字信号处理》。 五、 本课程与其它课程的联系 该课程需要用到简单的《高等数学》、《线性代数》以及《数字信号处理》知识。课 程的专业性很强。 六、 教学内容安排、要求、学时分配及作业 第一章：绪论（3 学时） 第一节：图像处理概述 图像处理分类（A）。图像处理的主要内容（A）。 第二节：图像的表象 图像信息（A）。光照模型（A）。亮度函数（A）。 第三节：基本的物理假设 景物表面存在假设（B）。分层次假设（B）。相似性假设（B）。空间的连续性假设 （B）。不连续中的连续性假设（B）。 第四节：图像处理系统的硬件设备 图像处理系统中的输入设备（A）。图像处理系统中的输出设备（A）。图像处理系 统中的存储设备（A）。 第五节：图像处理软件 图像数据格式（C）。 第二章：图像与视觉系统（3 学时） 第一节：视觉系统 2
人类视觉系统的基本框架(A)。视觉模型(A) 第二节：光度学及色度学原理 色彩的基本属性(A)。三基色混色及色度表示原理(C)。 第三节：亮度和颜色感觉的视觉特性 人类视觉特性(B)。空间特性(B)。时间特性(B)。 第六节：主观轮廓和空间错觉 主观轮廓(B)。空间错觉(B)。 第三章：图像信号分析基础(5学时) 第一节：图像信号的数学表示 信号采样(A)。信号量化(A)。图像信号采样与量化(B)。灰度直方图(C)。 第二节：图像的运算 图像点运算(C)。图像代数运算(C)。图像几何运算(C)。图像的卷积运算(B) 第五节：图像的统计特性 图像的振幅分布特性(A)。差值信号的振幅分布特性(A)。图像的自相关函数(B)。 频率图像信号功率谱和自相关函数(C)。图像信号的信息量(C)。 第四章：图像变换(7学时) 第一节：积分变换 积分变换(A)。 第二节：连续傅里叶变换 连续傅立叶变换(A)。傅立叶变换性质(A)。 第三节：离散傅里叶变换 离散傅立叶变换(A)。离散傅立叶变换性质(A)。 第四节：快速傅里叶变换 傅立叶变换的周期性分析(A)。FFT(A)。 第五节：二维傅里叶变换 二维离散傅立叶变换定义及其性质(A)。 3
人类视觉系统的基本框架（A）。视觉模型（A）。 第二节：光度学及色度学原理 色彩的基本属性（A）。三基色混色及色度表示原理（C）。 第三节：亮度和颜色感觉的视觉特性 人类视觉特性（B）。空间特性（B）。时间特性（B）。 第六节：主观轮廓和空间错觉 主观轮廓（B）。空间错觉（B）。 第三章：图像信号分析基础（5 学时） 第一节：图像信号的数学表示 信号采样（A）。信号量化（A）。图像信号采样与量化（B）。灰度直方图（C）。 第二节：图像的运算 图像点运算（C）。图像代数运算（C）。图像几何运算（C）。图像的卷积运算（B）。 第五节：图像的统计特性 图像的振幅分布特性（A）。差值信号的振幅分布特性（A）。图像的自相关函数（B）。 频率图像信号功率谱和自相关函数（C）。图像信号的信息量（C）。 第四章：图像变换（7 学时） 第一节：积分变换 积分变换（A）。 第二节：连续傅里叶变换 连续傅立叶变换（A）。傅立叶变换性质（A）。 第三节：离散傅里叶变换 离散傅立叶变换（A）。离散傅立叶变换性质（A）。 第四节：快速傅里叶变换 傅立叶变换的周期性分析（A）。FFT（A）。 第五节：二维傅里叶变换 二维离散傅立叶变换定义及其性质（A）。 3
第六节：正交变换的一般表示形式 正交变换的一般表示(B):DCT变换(C):K-L变换(C)。 第五章：图像增强与复原(8学时) 第一节：图像增强原理 灰度级映射变换图像增强原理(C)。图像频域增强(C)。 第二节：图像增强的直方图方法 直方图映射变换(C)。直方图均衡化(C)。直方图规定化(C)。 第三节：图像平滑化 邻域平均(C)。低通滤波平滑(C)。多图像平均(C)。 第四节：图像的锐化 微分锐化(C)。高通滤波锐化(C)。 第六节：图像复原 图像退化的数学模型(A):图像复原中的主要问题(B):逆滤波复原(B):功率 谱均衡复原(A):点扩散函数确定(A):线性代数复原(B)。 第六章：图像压缩与编码(10学时) 第一节：图像信息的冗余 图像信息的冗余(A)。 第二节：数字图像质量评价体系 数字图像质量评价体系(A)。 第三节：无损压缩及其编码方法 香农信息保持编码定理(A)。霍夫曼编码(C)。算术编码(C)。双字长编码(C)。 第四节：有损压缩编码 率失真理论(A)。 第五节：预测编码 DPCM工作原理(B)。线性预测编码(C)。自适应预测编码(B)。自适应量化器 (B)
第六节：正交变换的一般表示形式 正交变换的一般表示（B）；DCT 变换（C）；K-L 变换（C）。 第五章：图像增强与复原（8 学时） 第一节：图像增强原理 灰度级映射变换图像增强原理（C）。图像频域增强（C）。 第二节：图像增强的直方图方法 直方图映射变换（C）。直方图均衡化（C）。直方图规定化（C）。 第三节：图像平滑化 邻域平均（C）。低通滤波平滑（C）。多图像平均（C）。 第四节：图像的锐化 微分锐化（C）。高通滤波锐化（C）。 第六节：图像复原 图像退化的数学模型（A）；图像复原中的主要问题（B）；逆滤波复原（B）；功率 谱均衡复原（A）；点扩散函数确定（A）；线性代数复原（B）。 第六章：图像压缩与编码（10 学时） 第一节：图像信息的冗余 图像信息的冗余（A）。 第二节：数字图像质量评价体系 数字图像质量评价体系（A）。 第三节：无损压缩及其编码方法 香农信息保持编码定理（A）。霍夫曼编码（C）。算术编码（C）。双字长编码（C）。 第四节：有损压缩编码 率失真理论（A）。 第五节：预测编码 DPCM 工作原理（B）。线性预测编码（C）。自适应预测编码（B）。自适应量化器 （B）。 4
第六节：变换编码 DCT变换(C)。DCT自适应量化(B)。图像子块分类(B),DCT编码与解码 (C)。变换编码的特性(B)。 第七节：运动图像的帧间压缩编码 运动图像的帧间压缩编码(C)。 第八节：压缩编码的标准化 图像的标准化(B)。 七、教材与参考书 本课程选用教材： 《数字图像处理》，陈传波等编著，机械工业出版社。 本课程推荐参考书： 《图像工程（上册）：图像处理和分析》，章毓晋编著，清华大学出版社： 《数字图像处理学》，阮秋琦编著，电子工业出版社。 八、本课程理论课及实验课的考核方式 理论课考核方式：开卷考试。 执笔：李昌利 审核： 批淮人： 时间： 5
第六节：变换编码 DCT 变换（C）。DCT 自适应量化（B）。图像子块分类（B）。DCT 编码与解码 （C）。变换编码的特性（B）。 第七节：运动图像的帧间压缩编码 运动图像的帧间压缩编码（C）。 第八节：压缩编码的标准化 图像的标准化（B）。 七、 教材与参考书 本课程选用教材： 《数字图像处理》，陈传波等编著，机械工业出版社。 本课程推荐参考书： 《图像工程（上册）：图像处理和分析》，章毓晋编著，清华大学出版社； 《数字图像处理学》，阮秋琦编著，电子工业出版社。 八、 本课程理论课及实验课的考核方式 理论课考核方式：开卷考试。 执笔：李昌利 审核: 批准人: 时间: 5
