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课题
使用形态学分析图像中的物体
课时
10课时（450min）（理论课：4课时实训课：6课时）
教学目标
知识目标：
（1）理解集合、集合的子集、集合的反射与平移等概念。
（2）理解集合间的交集、并集、补集、差集等运算的运算规则。
（3）掌握结构元素的基本概念与创建方法。
（4）掌握腐蚀、膨胀、开运算与闭运算等形态学运算的运算规则。
（5）掌握击中与击不中变换、边界提取、区域填充、连通分量提取等形态学实用算法的基本原理和实现方法。
技能目标：
（1）能够使用MATLAB进行腐蚀、膨胀、开运算与闭运算等形态学运算。
（2）能够使用击中与击不中变换进行形状检测。
（3）能够使用边界提取、区域填充和连通分量提取处理图像。
素养目标：
（1）能够深度剖析问题，透过现象看到本质。
（2）能够灵活运用知识解决实际问题，学会在不同情况下巧妙变通。
教学重难点
教学重点：形态学基础知识、形态学运算以及形态学实用算法。
教学难点：形态学实用算法。
教学方法
案例分析法、问答法、讨论法、讲授法
教学用具
电脑、投影仪、多媒体课件、教材
教学过程
主要教学内容及步骤
第1/2/3/4节课
考勤
【教师】使用APP进行签到
【学生】按照老师要求签到
新课预热
【教师】自我介绍，与学生简单互动，介绍课程定位、内容安排、考核要求等
【学生】聆听、互动
【教师】教师讲解形态学基础知识的相关内容
形态学是生物学中研究动植物的形态和结构的一门分支学科。在数字图像处理中，形态学主要指数学形态学，它是以形态学为基础对图像进行分析的数学工具，其基本思想是用具有一定形态的结构元素去度量和提取图像中的对应形状，以达到图像分析和识别的目的。
【学生】聆听、记录
课前准备
【教师】全班学生以3～5人为一组进行分组，各组选出组长。组长组织组员扫码观看“形态学变换的应用”视频，讨论并回答下列问题
问题1：形态学变换在图像处理任务中的应用有哪些？
问题2：形态学变换在处理二值图像或灰度图像时十分有效，其优势有哪些？
【学生】分组、观看、聆听、思考
问题导入
【教师】提出以下问题
问题：列举形态学运算有哪些？
【学生】聆听、思考、回答
【教师】总结学生的回答，导入本节课课题：形态学基础知识及运算
传授新知
【教师】讲解形态学基础知识及运算相关内容
6.1形态学基础知识
形态学是生物学中研究动植物的形态和结构的一门分支学科。（详见教材）
6.1.1集合论基础
1．集合的基本概念
在数学上，具有某种特定性质的事物的总体称为集合，集合中的每个事物称为该集合的元素。（详见教材）
【教师】组织学生观看“集合与元素的关系”图片，帮助学生了解集合与元素的关系
在数字图像处理中，通常把图像或图像中的区域看作集合，把像素看作集合中的元素。（详见教材）
【师生互动】
【教师】随机邀请学生回答一下问题：
什么称为二元整数序偶对？
【学生】聆听、思考、回答
2．集合的子集
若集合中的每个元素都是集合中的元素，则称集合为集合的子集（见图6-2），记作。（详见教材）
【教师】组织学生观看“集合的子集”图片，帮助学生了解集合的子集
3．集合间的基本运算
集合间的基本运算主要包括交集、并集、补集和差集，如图所示。
【教师】组织学生观看“集合间的基本运算”图片，帮助学生了解集合间的基本运算
（1）交集。（详见教材）
（2）并集。（详见教材）
（3）补集。（详见教材）
（4）差集。（详见教材）
【师生互动】
【教师】随机邀请学生回答一下问题：
集合间的基本运算可通过图像间的什么运算得到？
【学生】聆听、思考、回答
4．集合的反射与平移
集合的反射与平移是形态学运算中经常使用的两个概念，它们的坐标表示如图所示。
【教师】组织学生观看“集合间的基本运算”图片，帮助学生了解集合间的基本运算
（1）集合的反射。（详见教材）
（2）集合的平移。（详见教材）
6.1.2结构元素
结构元素（structureelement,SE）是一个形状和大小已知的像素集合，是用于度量和处理图像的基本单位，通常是比较小的图像。（详见教材）
结构元素的参考点通常称为原点，用于标记当前正在处理的像素。（详见教材）
【教师】组织学生观看“结构元素”图片，帮助学生了解结构元素
（详见教材）
【师生互动】
【教师】随机邀请学生回答一下问题：
集合间的基本运算可通过图像间的什么运算得到？
【学生】聆听、思考、回答
在MATLAB中，strel()函数可用于创建结构元素，结构元素的原点默认为形状的中心。strel()函数的格式如表所示。
格式
说明
strel(nhood)
创建具有指定形状和大小的结构元素。其中，nhood表示结构元素矩阵，其原点为