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课题
夯实数字图像处理基础
课时
8课时（360min）（理论课：3课时实训课：5课时）
教学目标
知识目标：
（1）了解图像数字化的关键环节。
（2）了解图像的表示方法与图像文件的常见格式。
（3）掌握使用MATLAB对图像进行读取、保存、显示等操作的方法。
（4）掌握使用MATLAB进行图像类型转换的方法。
（5）掌握使用MATLAB对图像进行加法、减法、乘法、除法等算术运算的方法。
（6）掌握使用MATLAB对图像进行逻辑运算的方法。
（7）理解图像灰度直方图的概念和性质。
（8）掌握使用MATLAB绘制灰度直方图的方法。
技能目标：
（1）能够使用MATLAB对图像进行基本处理。
（2）能够使用基本的像素运算为图像添加滤镜效果。
素养目标：
（1）培养探索精神，激发学习兴趣，提高创新能力。
（2）增强遵守规则的意识，养成良好的学习和工作习惯。
教学重难点
教学重点：使用MATLAB进行图像基本操作和像素运算，图像的灰度直方图操作。
教学难点：使用MATLAB进行图像的灰度直方图操作。
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】教师讲解数字图像处理基础的相关内容
滤镜作为数字图像处理的一种常见技术，通过改变图像的亮度、对比度、色彩等属性，能够为图像创造出各种独特的视觉效果。
【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“人眼的视觉感知现象”视频，讨论并回答下列问题
问题1：什么是马赫带效应？
问题2：请列举两个视觉错觉的例子。
【学生】分组、观看、聆听、思考
问题导入
【教师】提出以下问题
问题：数字图像基础包含哪些内容？
【学生】聆听、思考、回答
【教师】总结学生的回答，导入本节课课题：数字图像基础
传授新知
【教师】讲解使用数字图像基础相关内容
2.1数字图像基础
2.1.1图像数字化
图像数字化是指将连续的模拟图像转换为计算机可以存储和处理的离散数字图像的过程，主要包括采样和量化两个关键环节。
1．采样
采样是将空间上连续的模拟图像转换为一个离散的像素集合的过程。（详见教材）
【教师】组织学生观看“采样”图片，帮助学生了解采样的含义
采样间隔决定了数字图像的质量。（详见教材）
【教师】组织学生观看“采样间隔与图像质量的关系”图片，帮助学生了解采样间隔与图像质量的关系
【师生互动】
【教师】随机邀请学生回答一下问题：
图像的空间分辨率指什么，它和采样间隔的关系是什么？
【学生】聆听、思考、回答
2．量化
经采样后的图像在空间上虽然是离散的像素，但其灰度值仍然是连续的，此时的图像需要经过量化才能被计算机处理。（详见教材）
【教师】组织学生观看“量化级数与图像质量的关系”图片，帮助学生了解采样的含义量化级数与图像质量的关系
2.1.2图像的表示
一幅图像可以被定义为一个二元函数。（详见教材）
矩阵中的每个元素对应图像中相应位置的像素，矩阵的元素值为图像中相应位置的像素值。当使用矩阵表示二值图像时，矩阵的元素值只有0和1两种，如图所示。
【教师】组织学生观看“二值图像的矩阵表示”和“灰度图像的矩阵表示”图片，帮助学生了解二值和灰度图像的矩阵表示
RGB图像的像素值为3个色彩通道的值所构成的三元组，因此需要使用3个维度相同的矩阵来表示，这3个矩阵分别表示RGB图像3个色彩通道的值，如图所示。
【教师】组织学生观看“RGB图像的矩阵表示”图片，帮助学生了解RGB图像的矩阵表示
为了准确描述数字图像中像素的位置（坐标），MATLAB图像处理工具箱引入了两种不同的坐标系，分别是像素索引坐标系和空间坐标系，如图所示（图中的点代表像素的中心）。
【教师】组织学生观看“MATLAB中数字图像的坐标表示”图片，帮助学生了解MATLAB中数字图像的坐标表示
（详见教材）
2.1.3图像的文件格式
图像的文件格式是计算机中组织和存储图像数据的标准方法，定义了图像数据的排列方式和压缩类型。常见的图像文件格式如表所示。
图像格式
说明
BMP
Windows操作系统中的标准图像文件格式，文件扩展名为“.bmp”。它不对图像进行任何压缩，因此会占用较大的存储空间
JPEG
由联合图像专家组制定，其文件扩展名为“.jpg”或“.jpeg”。它是一种有损压缩技术，允许使用不同的压缩比例对文件进行压缩，可以保留丰富的颜色信息，被广泛应用于