课程编号：07140091
英文名称：image processing algorithm based
学 分：2
学 时：32
课程类别：专业平台课程
授课对象：医学影像技术专业本科学生
教学单位：医学院影像医学与核医学学科
修读学期：第3学期
一、教学任务
本课程为医学影像技术专业学生的专业基础课，通过该课程的学习，学生要掌握数字图像的基本概念以及对数字图像处理的常用算法，了解数字图像处理的特点与发展、数字图像处理和色度学等基础知识；重点介绍数字图像处理的基本理论、基本算法。在此基础上，详细讲述图像增强与平滑、图像分割与边缘检测、图像的几何变换、图像滤波等内容。
二、教学目标
1．专业知识方面：掌握图像处理的基本理论、基本算法；图像增强与平滑、图像分割与边缘检测、图像的几何变换、图像滤波等。为以后学习医学成像及处理技术等课程奠定理论基础。
2．专业能力方面：通过图像处理算法的分析来形成并提高观察、思考、分析和解决有关理论和实践问题的能力。
3．综合能力方面：具有阅读与理解各类图像处理文献的能力。
三、教学内容
主要的内容有数字图像处理基本概念、数字图像处理基本运算、图像的变换域处理和数字图像处理的应用。重点是图像的变换域处理和数字图像处理的应用，难点是图像的变换域处理和数字图像处理基本运算。
（一）绪论
1.目的要求
掌握：数字图像和数字图像处理算法的基本概念。
熟悉：数字图像处理中的关键问题。
了解：数字图像处理的历史和研究现状。
2．教学内容
（1）数字图像；
（2）数字图像处理；
（3）图像处理的历史；
（4）数字图像处理的研究现状；
（5）数字图像处理中的关键问题。
3．教学组织形式：多媒体教室课堂讲授。
4．重点和难点
重点：数字图像处理中的关键问题。
难点：数字图像处理中的关键问题。
（二）数字图像处理基础
1.目的要求
掌握：理解图像系统和视觉系统的概念。
熟悉：图像的抽样和量化基本理论。
了解：数字图像处理研究对象、目的、发展简史与研究现状。
2．教学内容
（1）数字图像处理的主要方法，数字图像处理的内容；
（2）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；
（3）图像处理系统常用的输入设备，图像处理系统输出设备；
（4）图像取样，图像量化。
3．教学组织形式：多媒体教室课堂讲授。
4．重点和难点
重点：图像取样。
难点：图像量化。
（三）图像处理中的正交变换
1.目的要求
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。
熟悉：小波变换及其概念。
了解：沃尔什变换及其概念。
2．教学内容
（1）傅立叶变换以及二维离散傅立叶变换，快速傅立叶变换；
（2）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；
（3）小波变换概述，时－频分析，小波包；
（4）沃尔什变换定义。
3．教学组织形式：多媒体教室课堂讲授。
4．重点和难点
重点：傅立叶变换以及二维离散傅立叶变换，快速傅立叶变换。
难点：小波变换概述，时－频分析，小波包。
（四）图像增强
1.目的要求
掌握：直方图修正技术，图像平滑，图像锐化，频率域增强处理。
熟悉：彩色图像处理。
了解：伪色彩增强。
2．教学内容
（1）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；
（2）噪声消除法，邻域平均法，梯度倒数加权法，多图像平均；
（3）梯度法，Laplacian算子， 掩模匹配法；
（4）低通滤波法，高通滤波法，同态滤波。
3．教学组织形式：多媒体教室课堂讲授。
4．重点和难点
重点：直方图修正技术基础，直方图均衡化，图像对比度处理。
难点：低通滤波法，高通滤波法。
（五）图像恢复
1.目的要求
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。
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。
2．教学内容
（1）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；
（2）非约束复原，约束复原，逆滤波基本原理；
（3）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；
（4）中值滤波和加权中值滤波；
（5）几何畸变校正，盲目图像复原，递归图像复原技术。
3．教学组织形式：多媒体教室课堂讲授。
4．重点和难点
重点：连续函数退化模型，离散函数退化模型。
难点：非约束复原，约束复原，逆滤波基本原理；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。
（六）图像重建
1.目的要求
掌握：图像傅立叶方法重建。
熟悉：卷积方法重建。
了解：代数方法重建。
2．教学内容
（1）傅立叶方法重建；
（2）卷积方法重建；
（3）代数方法重建。
3．教学组织形式：多媒体教室课堂讲授。
4．重点和难点
重点:傅立叶方法重建。
难点:卷积方法重建。
（七）图像编码
1.目的要求
掌握：PCM编码，统计编码和预测编码的基本理论。
熟悉：利用信息理论编码的基础。
了解：图像编码的国际标准。
2．教学内容
（1）图像编码的分类，保真度准则；
（2）PCM编码，统计编码，预测编码以及变换编码的基本理论；
（3）H.261编码标准与解码原理。
3．教学组织形式：多媒体教室课堂讲授。
4．重点和难点
重点:PCM编码，统计编码和预测编码的基本理论。
难点:H.261编码标准与解码原理。
（八）图像分析
1.目的要求
掌握：图像的分割，图像的特征提取。
熟悉：图像的描绘。
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。
2．教学内容
（1）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；
（2）区域描绘，关系描绘，Hough变换；
（3）模式识别概述，特征选择，模式识别的几种应用。
3．教学组织形式：多媒体教室课堂讲授。
4．重点和难点
重点:图像的分割，图像的特征提取。
难点:Hough变换。
四、学时分配
总学时32学时，其中理论32学时，实践0学时.
学时分配如下：
教学内容
| 理论学时
| 实践学时
| 合计
|
绪论
| 2
| 0
| 2
|
数字图像基础
| 2
| 0
| 2
|
图像处理中的正交变换
| 4
| 0
| 4
|
图像增强
| 6
| 0
| 6
|
图像恢复
| 6
| 0
| 6
|
图像重建
| 4
| 0
| 4
|
图像编码
| 4
| 0
| 4
|
图像分析
| 4
| 0
| 4
|
沃尔什变换及其概念、代数方法重建
| /
| /
| /
|
合计
| 32
|
| 32
|
自主学习内容
| 建议时间
|
沃尔什变换及其概念
| 2小时
|
代数方法重建
| 2小时
|
合计
| 4小时
|
五、学业评价和课程考核
学业评价和课程考核采用过程性和结果性相结合的方式：过程性的方式包括平时出勤、作业等占30%，结果性的方式包括期末考核（占70%）。
六、教学反馈
每次作业后（共３次）进行课堂反馈；期末考试1次，并把考试结果反馈给学生。
七、教材与教学参考资料
教 材：孙燮华 编著．数字图像处理——原理与算法．北京：机械工业出版社．2010年
教学参考资料：
[1]章毓晋编著．图象处理和分析．北京：清华大学出版社．1999年
[2]阮秋琦．数字图像处理基础．北京：清华大学出版社．2009年
[3](美)Rafael C. Gonzalez著．阮秋琦译．数字图像处理．北京：电子工业出版社．2007年
[4]张倩，占君，陈珊编著．详解MATLAB图像函数及其应用．北京：电子工业出版社．2011年
执笔人：王涛 学科主任：夏国园 教学院长：朱小芳 院长：郭航远
