数字图像处理教案-第01章
《数字图像处理》实验教案
《数字图像处理》实验教案一、实验目的与要求1. 实验目的（1）理解数字图像处理的基本概念和原理；（2）掌握常用数字图像处理算法和技巧；（3）培养实际操作能力和动手能力，提高解决实际问题的能力。
2. 实验要求（1）熟悉实验环境和相关软件；（2）了解实验原理和流程；二、实验环境与工具1. 实验环境（1）计算机操作系统：Windows 10/Linux/macOS；（2）编程语言：MATLAB/Python/C++等；（3）图像处理软件：Photoshop/OpenCV等。
2. 实验工具（1）编程环境：MATLAB/Python/C++开发工具；（2）图像处理软件：Photoshop/OpenCV；（3）实验教材和参考资料。
三、实验内容与步骤1. 实验一：图像读取与显示（1）打开图像处理软件，导入一幅图像；（2）了解图像的基本信息，如像素大小、分辨率等；（3）将图像显示在界面上，进行观察和分析。
2. 实验二：图像基本运算（1）对图像进行灰度化处理；（2）进行图像的直方图均衡化；（3）实现图像的滤波处理，如高斯滤波、中值滤波等。
3. 实验三：边缘检测（1）实现Sobel边缘检测算法；（2）实现Canny边缘检测算法；（3）分析不同边缘检测算法的效果和特点。
4. 实验四：图像分割（1）利用阈值分割法对图像进行分割；（2）利用区域生长法对图像进行分割；（3）分析不同图像分割算法的效果和特点。
5. 实验五：特征提取与匹配（1）提取图像的关键点，如角点、边缘点等；（2）利用特征匹配算法，如SIFT、SURF等，进行图像配准；（3）分析不同特征提取与匹配算法的效果和特点。
四、实验注意事项1. 严格遵循实验要求和步骤，确保实验的正确性；2. 注意实验环境和工具的使用，防止计算机和设备的损坏；3. 尊重知识产权，不得抄袭和剽窃他人成果；4. 实验过程中遇到问题，应及时请教老师和同学。
五、实验报告要求1. 报告内容：实验目的、实验环境、实验内容、实验步骤、实验结果及分析；2. 报告格式：文字描述清晰，条理分明，公式和图像正确无误；3. 报告篇幅：不少于2000字；4. 提交时间：实验结束后一周内。
最新数字图像处理(基础)教案
数字图像处理（基础）教案一、基础知识第一节、数字图像获取一、目的1掌握使用扫描仪等数字化设备以及计算机获取数字图像的方法；2修改图像的存储格式。
二、原理用扫描仪获取图像也是图像的数字化过程的方法之一。
扫描仪按种类可以分为手持扫描仪，台式扫描仪和滚筒式扫描仪（鼓形扫描仪）。
扫描仪的主要性能指标有x、y方向的分辨率、色彩分辨率（色彩位数）、扫描幅面和接口方式等。
各类扫描仪都标明了它的光学分辨率和最大分辨率。
分辨率的单位是dpi，dpi是英文Dot Per Inch的缩写，意思是每英寸的像素点数。
扫描仪工作时，首先由光源将光线照在欲输入的图稿上，产生表示图像特征的反射光（反射稿）或透射光（透射稿）。
光学系统采集这些光线，将其聚焦在CCD上，由CCD将光信号转换为电信号，然后由电路部分对这些信号进行A/D转换及处理，产生对应的数字信号输送给计算机。
当机械传动机构在控制电路的控制下，带动装有光学系统和CCD的扫描头与图稿进行相对运动，将图稿全部扫描一遍，一幅完整的图像就输入到计算机中去了。
图1.1扫描仪的工作原理扫描仪扫描图像的步骤是:首先将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上，原稿可以是文字稿件或者图纸照片；然后启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。
为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿；照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号。
至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字电子信号，最后通过串行或者并行等接口送至计算机。
扫描仪每扫一行就得到原稿x方向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，在计算机内部逐步形成原稿的全图。
在扫描仪的工作过程中，有两个元件起到了关键的作用。
《数字图像处理》实验教案
《数字图像处理》实验教案一、实验目的与要求1. 实验目的(1) 理解数字图像处理的基本概念和原理；(2) 掌握常用的数字图像处理方法和技术；(3) 能够运用数字图像处理软件进行图像处理和分析。
2. 实验要求(1) 熟悉计算机操作和图像处理软件的使用；(2) 能够阅读和理解图像处理相关的文献资料；二、实验内容与步骤1. 实验内容(1) 图像读取与显示；(2) 图像的基本处理方法：灰度化、二值化、滤波；(3) 图像的增强与复原；(4) 图像的分割与描述；(5) 图像的压缩与编码。
2. 实验步骤(1) 打开图像处理软件，导入实验所需的图像；(2) 进行图像的基本处理，观察处理前后的效果；(3) 应用图像的增强与复原方法，改善图像的质量；(4) 使用图像的分割与描述技术，提取图像中的目标区域；(5) 对图像进行压缩与编码，观察压缩后的效果。
三、实验注意事项1. 实验前请确保已经安装了图像处理软件，并熟悉其基本操作；3. 在进行图像分割与描述时，请合理选择阈值和算法，确保目标区域的准确提取；四、实验报告要求1. 实验报告应包括实验目的、实验内容、实验步骤、实验结果和实验总结；2. 实验报告中应详细描述实验过程中遇到的问题及解决方法；3. 实验报告应有清晰的图像处理结果展示，并附上相关图像的处理参数和效果对比；五、实验评分标准1. 实验目的与要求（20分）：是否达到实验目的，是否符合实验要求；2. 实验内容与步骤（30分）：是否完成实验内容，是否遵循实验步骤；3. 实验注意事项（20分）：是否注意实验注意事项，处理过程中是否出现错误；4. 实验报告要求（30分）：报告结构是否完整，描述是否清晰，图像处理结果是否合理，总结是否到位。
评分总分：100分。
六、实验一：图像读取与显示1. 实验目的(1) 学习如何使用图像处理软件读取和显示图像。
2. 实验步骤(1) 打开图像处理软件。
(2) 导入实验所需的图像文件。
《数字图像处理》课程教学大纲
数字图像处理课程教学大纲课程简介数字图像处理是计算机科学与技术领域的一门重要课程，它研究如何使用计算机和算法来处理和分析数字图像。
本课程旨在介绍数字图像处理的基本原理、方法和应用，并培养学生的图像处理能力和技巧。
课程目标本课程的主要目标是让学生掌握数字图像处理的基本理论和方法，具备图像处理算法设计、图像增强、图像分割、图像压缩等技术的基本能力。
同时，通过实践项目的实施，培养学生的问题解决能力和团队合作能力。
课程安排第一周：课程介绍与基本概念•课程介绍•数字图像的基本概念与特点•数字图像处理的基本步骤第二周：图像预处理•图像采集与获取•图像灰度变换•图像噪声模型与去噪方法第三周：图像增强•直方图均衡化•空域滤波与频域滤波•边缘增强与锐化第四周：图像压缩•图像压缩的基本概念与方法•离散余弦变换（DCT）与JPEG压缩算法•小波变换与JPEG2000压缩算法第五周：图像分割与边缘检测•阈值分割•基于边缘的图像分割•基于区域的图像分割第六周：实践项目1 - 图像识别•项目需求分析与设计•图像特征提取与选择•分类器的训练与测试第七周：实践项目2 - 图像恢复•项目需求分析与设计•图像模型与图像去模糊•图像去噪与图像修复第八周：实践项目3 - 图像处理工具开发•项目需求分析与设计•图像处理算法的实现•图形界面设计与用户交互评估方式•平时成绩：30%•作业与实验报告：30%•期末考试：40%参考教材•Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods. 数字图像处理（第三版）. 清华大学出版社，2018.•Richard Szeliski. 计算机视觉：算法与应用. 电子工业出版社，2014.参考资源•MATLAB图像处理工具箱文档•OpenCV计算机视觉库官方文档以上是《数字图像处理》课程的教学大纲，希望通过本门课程的学习，能够让学生对数字图像处理有一个全面的了解，并具备实践应用的能力。
数字图像处理教案
数字图像处理教案.(总22页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--本册教案目录常州大学教案第 1 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 1 页常州大学教案第 2 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 2 页常州大学教案第 3 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 3 页常州大学教案第 4 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 5 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 6 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 7 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 8 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 9 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 9 页常州大学教案第 10 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 10 页常州大学教案第 11 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 11 页常州大学教案第 12 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 12 页常州大学教案第 13 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 13 页常州大学教案第 14 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 14 页常州大学教案第 15 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 15 页常州大学教案第 16 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 16 页常州大学教案第 17 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 17 页常州大学教案第 18 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 18 页常州大学教案第 19 次课 2 学时授课时间教案完成时间第 19 页学生反馈。
数字图像处理教案
3．图像文件格式及类型（图像文件格式、数字图像类型）
4．图像的视觉原理（视觉模型及特性、色度学基础、图像质量评价）（1学时）
重点、难点及对学生要求（包括掌握、熟悉、了解、自学）
一、重点内容
1.数字图像处理的目的和主要内容
2.图像数字化技术
二、难点内容
1．自适应预测编码
2．JPEG图像压缩标准
备注
思考题：课本习题（1，3，4，6）
授课内容：第六章数学形态学及其应用
授课方式：多媒体+板书
理论授课学时：4学时
教学目的：
1.了解数学形态学概述
2.掌握二值形态学
3.掌握灰度形态学
主要内容及学时分配：
数学形态学概述、二值形态学（2学时）
灰度形态学（2学时）
《数字图像处理》课程教案
河北工业大学信息工程学院
授课内容：第1章图像处理的基础知识
授课方式：多媒体+板书
理论授课学时：2学时
教学目的：
1．了解数字图像处理概述
2．掌握图像数字化技术
3．掌握图像文件格式及类型
4．了解图像的视觉原理
主要内容及学时分配：
1．数字图像处理概述（数字图像处理及特点、数字图像处理的目的和主要内容、数字图像处理的发展与应用）
6.了解图像退化与复原
7.了解图像的几何校正
主要内容及学时分配：
1.图像增强与复原概述、灰度变换、直方图修正（2学时）
2.图像平滑（2学时）
3.图像锐化、伪彩色增强（2学时）
4．图像退化与复原、图像的几何校正（2学时）
重点、难点及对学生要求（包括掌握、熟悉、了解、自学）
基于OpenCV的数字图像处理技术_01数字图像处理技术简介
注：有些位图不需要调色板，如真彩色图， 它们的BITMAPINFOHEADER后面直接是位图数据
2. 数字图像的表示方法-续6
BMP格式，实际的图像数据 对于2色位图，1位表示一个像素颜色，
所以一个字节表示8个像素 对于16色位图，4位表示一个像素颜色，
所以一个字节表示2个像素 对于256色位图，1个字节表示1个像素 对于真彩色图，3个字节表示一个像素
物理图像及对应 的数字图像
1.1 数字图像的概念-续3
灰度 196
采样行
物理图像 采样列 像素
43
数字图像 灰阶像素
黑
0
行间隔
灰
128
图片
采样列间隔
白
255
1.1 数字图像的概念-续4
➢灰度级 灰度图像(128x128)及其对应的数值矩阵
（仅列出一部分(26x31)）
125,153,158,157,127, 70,103,120,129,144,144,150,150,147,150,160,165,160,164,165,16 175,175,166,133, 60, 133,154,158,100,116,120, 97, 74, 54, 74,118,146,148,150,145,157,164,157,158,162,165,171,155,115, 88, 49, 155,163, 95,112,123,101,137,108, 81, 71, 63, 81,137,142,146,152,159,161,159,154,138, 81, 78, 84,114, 95, 167, 69, 85, 59, 65, 43, 85, 34, 69, 78,104,101,117,132,134,149,160,165,158,143,114, 99, 57, 45, 51, 57,
《数字图像处理》实验教案
《数字图像处理》实验教案一、实验目的与要求1. 实验目的（1）理解数字图像处理的基本概念和原理；（2）掌握常用的数字图像处理方法和技术；（3）提高实际操作能力和解决问题的能力。
2. 实验要求（1）熟悉实验环境和相关软件；（2）认真阅读实验教材和参考资料；二、实验内容与步骤1. 实验内容（1）图像读取与显示；（2）图像基本运算；（3）图像滤波；（4）图像增强；（5）图像边缘检测。
2. 实验步骤（1）打开实验软件，导入图像；（2）进行图像基本运算，如加、减、乘、除等；（3）应用图像滤波算法，如低通滤波、高通滤波等；（4）采用图像增强技术，如直方图均衡化、对比度增强等；（5）利用图像边缘检测算法，如Sobel算子、Canny算子等。
三、实验注意事项1. 实验环境要求：确保实验环境稳定，网络畅通，软件安装正确；2. 实验数据要求：使用规定的图像数据进行实验，确保数据质量；3. 实验操作要求：严格按照实验步骤进行操作，注意调整参数；四、实验评价与评分标准1. 实验结果评价：根据实验要求，评估实验结果的正确性和效果；2. 实验报告评价：评估实验报告的完整性、逻辑性和表达能力；3. 实验操作评价：评估实验操作的规范性和熟练程度。
五、实验拓展与建议1. 实验拓展：尝试研究其他数字图像处理技术和算法；2. 学习建议：深入学习数字图像处理的基本理论和应用领域；3. 实践建议：多进行实际操作，参加相关竞赛或项目，提高综合能力。
六、实验一：图像读取与显示1. 实验目的（1）掌握图像读取和显示的基本方法；（2）熟悉实验软件的操作界面。
2. 实验内容（1）打开实验软件，导入图像；（2）显示原图像；（3）进行图像的放大、缩小、旋转等操作；（4）保存实验结果。
3. 实验步骤（1）打开实验软件，选择图像文件；（2）导入图像，观察原图像；（3）利用软件工具对图像进行放大、缩小、旋转等操作；（4）保存实验结果，关闭软件。
七、实验二：图像基本运算1. 实验目的（1）掌握图像加、减、乘、除等基本运算方法；（2）了解图像运算的原理和应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Digital Image Processing
第一章 图像处：又叫向量图，采用数学方式来生成 曲线、文本以及填充颜色，其基本组成单位是，由 多个锚点和路径共同组成对象，一幅矢量图就是由 任意多的对象构成。矢量常用于招贴画、建筑图样、 产品设计、徽标、变体文本等。用于绘制矢量图的 软件称为绘图程序，常见的绘图程序有CorelDraw 、 Illustrator、Freehand。 PhotoShop不但可以处理点阵图，也具备基本 的矢量图处理能力，PhotoShop中图形、文本、路 径工具即是采用矢量方式处理的。
4.色彩位深 计算机在存储点阵图的每个像素点颜色时，所 使用的空间大小，单位为bit。 位深数与所代表的范围计算： 8 bit = 2的8次方(2^8)=256 16 bit = 2的16次方=65536 24 bit = 2的32次方=16777216
5．色彩模式 （1）RGB color 光线混合模式[加色混合] R—红光、G—绿光、B—蓝光 如果使用24位色深， 每种色光用8位存储，即每个色光用0-255范围内数 来表示其对应亮度，0-无光，255-光线最强。 （2）CMYK color 印刷色混合模式[减色混合] C—青色、M—洋红、Y—黄色、K—纯黑色 每种色 用0%-100%范围内数来表示其对应颜料混合比例， 0%-无该颜料色，100%-颜料色浓度最强。
GIF Graphics Interchange Format（图 像交换格式）的缩写，用于网络图像传输。只能保 存256种色彩（即每个像素使用一个字节来表示）， 且支持像素透明处理和序列动画保存。
GIF Graphics Interchange Format（图 像交换格式）的缩写，用于网络图像传输。只能保 存256种色彩（即每个像素使用一个字节来表示）， 且支持像素透明处理和序列动画保存。 TIFF Tag Image File Format（标记图像文 件格式）跨Macintosh和PC平台的最广泛的图像格 式，TIFF最大色深为32bit，可采用LZW无损压缩方 案存储以及多达24个通道。PhotoShop 中TIFF还可 支持多层图层。
点 阵 图 矢 量 图
二、常用单位
像素（Pixel）：组成点阵图的最基本单位，也 即是图像上的一个点。 英寸（Inches）：1英寸=2.54厘米 点（Point）：等同于Word中的磅的概念 1 Point=0.35mm 派卡（Pica）：1 pica = 12 point 1 pica=1/6 inches
（3）GrayScale 灰度模式 如果使用24位色深， 可0—255共256级黑白灰度来表示图像。0-纯黑， 255-纯白。
（4）BitMap 位图模式 只用两种颜色（0-纯 黑，1-纯白）来表示图像颜色，也叫黑白二值图像。
6. 图像文件格式 （1）图像压缩 图像中的每一个像素的颜色用若 干个字节表示，将所有像素的字节数值按一定的算 法来编码以减小总字节数，称为图像压缩。不同的 压缩算法就生成不同的格式的文件。
（２）图像格式 RAW格式 严格来说RAW不是一种图像格式， 它是泛指数字相机拍摄后，CCD记录下来的原始电 信号等物理参数的文件。最终需要把RAW文件转化 其他格式才能被图像软件直接处理。
Bayer模式
CCD矩阵
CCD矩阵感光 后得到的电平的 高低数据
PSD(PSB) PhotoShop自身格式，可以支持图 层、通道、蒙板和不同色彩模式等各种图像信息， 是一种非压缩的原始文件保存格式。 Bmp Windows自带格式，图像格式非常简单， 仅具有最基本的图像数据存储功能，最多能存储24 位的位图，无压缩，文件体积大。但是由于 Windows系统的普及所以该格式应用较广。 JPEG或JPG Joint Photographic Experts Group(联合图像专家组)，当前最有效和最基本的 压缩格式。使用ADCT技术压缩（一种有损压缩算 法），可以设置压缩比例。压缩前和压缩后文件的 体积比可达到2：1至40：1
三、图像大小与分辨率
1．图像大小（像素尺寸） 用水平方向像素值×垂直方向像素值来表示一 幅点阵图的实际像素大小。如记为800×600,则图 像的总共像素点有480000个，如果每个像素点需要 三个字节来存储，则图像需要480000×3字节来存 储。
2．文档尺寸 文档尺寸是和图像打印输出密切相关的参数， 包括三项数值：长、宽、分辨率。 其中长、宽可使用任何长度单位。 分辨率一般使用每英寸像素数dpi，也可用每厘 米像素数。
显示器分辨率：显示器由于使用像素点发光显 示，其分辨率应该是固定的，成为设备分辨率，一 般为72dpi左右。但由于显示器在显示图像时，可 通过软件调节，其显示分辨率也就可变，一般用水 平方向像素值×垂直方向像素值表示。同一显示器 的分辨率是可调的。同样像素尺寸的图像，在不同 的显示器分辨率下，其直观大小不一样。
3．分辨率 图像分辨率：表征图像的清晰度，通常用于打 印输出，常用单位有（每英寸像素数dpi、每厘米 像素数Pixels/cm）。在打印输出时配合打印图像 的长宽数量来决定图像大小。如果输出15×10厘米 的图像、要求分辨率为300pixels/cm，则原始图像 需要4500×3000像素。 一副固定像素尺寸的数字图像，可以按照不同 的分辨率打印输出，其最终打印效果不一样： 分辨率大->打印尺寸小 分辨率小->打印尺寸大
2.点阵图：又叫栅格图、位图，采用像素点 (Pixel)来构成图像，每个像素点对应某种颜色， 点阵图文件即是保存所有像素点颜色的集合。常见 的点阵图绘画与编辑软件有Windows自带的”画 图”、Paint、PhotoShop。 所有数字化照片在电脑中都是按点阵图来处理 矢量图由于是用数学公式描述生成的，所以放 大不失真，而点阵图放大后会失真。