光電成像原理與技術(shù)教學(xué)大綱3頁.doc

光電成像系統(tǒng)實踐教學(xué)大綱課程編號：OPT04042英文名稱：Practice of Photo-electronic imaging System學(xué) 分：3 學(xué)時：3周先修課程：應(yīng)用光學(xué)，光電成像原理與技術(shù)，精密機械基礎(chǔ)等一、目的與任務(wù)本環(huán)節(jié)為電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（光電子方向）實踐教學(xué)必修環(huán)節(jié)，安排在第7學(xué)期進行。本教學(xué)實踐環(huán)節(jié)旨在通過對典型光電成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識和設(shè)計，進一步鞏固、加深學(xué)生對光電成像系統(tǒng)的構(gòu)成、各技術(shù)環(huán)節(jié)的作用和工作原理的認(rèn)識和理解，明確系統(tǒng)總體性能與各部分參數(shù)的關(guān)系，使學(xué)生掌握光電成像系統(tǒng)的總體設(shè)計的思路、步驟和關(guān)鍵環(huán)節(jié)部件選配方法等。通過本實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可達到提高學(xué)生動手能力和在實際工作中獨立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，增強學(xué)生對科學(xué)性、合理性、經(jīng)濟性、可行性、可靠性、可維護性等工程概念的理解，以及提高學(xué)生解決實際工程問題水平的目的。本課程的內(nèi)容亦軍亦民，與國防裝備密切相關(guān)，因此，本課程的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神和大國防意識。二、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（3周）課程設(shè)計題目分類：設(shè)計1 直視微光成像（觀瞄）系統(tǒng)設(shè)計（關(guān)鍵部件選型應(yīng)包括：物鏡系統(tǒng)、像管高壓電源、目鏡系統(tǒng)的選型等）；設(shè)計2 電視型微光成像（如車載夜視儀、星光級電視瞄具）系統(tǒng)設(shè)計（關(guān)鍵部件選型應(yīng)包括：物鏡系統(tǒng)、像管高壓電源、攝像系統(tǒng)、信號傳遞方式及顯示系統(tǒng)的選型等）；設(shè)計3 主動照明微光紅外成像（如車牌抓拍系統(tǒng)、闖紅燈違章記錄系統(tǒng)、車號識別系統(tǒng)、露天場景全天候監(jiān)視系統(tǒng)、水下成像系統(tǒng)）系統(tǒng)設(shè)計（關(guān)鍵部件選型應(yīng)包括：光源、濾光鏡、物鏡系統(tǒng)、像管高壓電源、目鏡系統(tǒng)的選型等）；設(shè)計4 醫(yī)用內(nèi)窺鏡電視成像（如胃鏡系統(tǒng)、工業(yè)內(nèi)窺鏡）系統(tǒng)設(shè)計（關(guān)鍵部件選型應(yīng)包括：專用鏡頭、光源、傳光系統(tǒng)、支撐機構(gòu)、信號傳遞方式、顯示方式與顯示系統(tǒng)等）；設(shè)計5 高速工業(yè)在線視頻檢測成像（如鋼絲直徑在線檢測、路面瑕疵或不平整度檢測系統(tǒng)、軌道參數(shù)測量系統(tǒng)、印刷品質(zhì)量檢測系統(tǒng)、電路板故障檢測系統(tǒng)）系統(tǒng)設(shè)計（關(guān)鍵部件選型應(yīng)包括：光源、濾光鏡、物鏡系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)、信號傳遞方式、信息記錄或顯示系統(tǒng)的選型及圖像處理方案等）；設(shè)計6 特種光電成像系統(tǒng)設(shè)計（選擇光子計數(shù)探測系統(tǒng)、火星車立體視覺系統(tǒng)、紫外指紋搜索系統(tǒng)、門禁體溫自動探測系統(tǒng)、高爐爐膛測溫成像系統(tǒng)、艦載紅外警戒系統(tǒng)、多光譜成像系統(tǒng)或其他新用途、新型成像系統(tǒng)。關(guān)鍵部件選型根據(jù)具體要求進行）；課程設(shè)計要求：學(xué)生在以上設(shè)計選題中選做1個，根據(jù)具體設(shè)計要求的技術(shù)指標(biāo)（觀察條件、目標(biāo)及背景特性、工作條件等其他相關(guān)技術(shù)指標(biāo)）完成系統(tǒng)的框架設(shè)計、總體技術(shù)參數(shù)分配、關(guān)鍵部件的選配等；通過網(wǎng)絡(luò)檢索、查詢相關(guān)設(shè)計手冊等手段，完成關(guān)鍵部件詳細(xì)參數(shù)的了解和市場調(diào)研，完成關(guān)鍵部件選型，參數(shù)驗算，并利用實驗室已有試驗條件，開展部分模擬性驗證實驗和計算機仿真；對諸如專業(yè)處理電路等非成熟產(chǎn)品，要求能夠給出功能框圖，數(shù)據(jù)輸入輸出格式及要求等；使用繪圖軟件畫出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，撰寫設(shè)計論證報告、計算書、模擬實驗報告（或軟件仿真實驗報告），對設(shè)計結(jié)果進行初步的性能評估。課程設(shè)計內(nèi)容及時間分配：第一周 集中講課：以教師對既往科研中開展過的某個光電成像系統(tǒng)設(shè)計過程為例，讓學(xué)生了解系統(tǒng)設(shè)計的基本思路，要求學(xué)生理解光電成像系統(tǒng)總體設(shè)計方法和設(shè)計原則、技巧及完整的設(shè)計過程。同時，介紹常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與應(yīng)用軟件、電子電路的設(shè)計方法和應(yīng)用軟件。演示與操作實驗：通過實驗室內(nèi)對實物解剖、展示，讓學(xué)生親自觀察、使用和分析實驗室現(xiàn)有的夜視儀、電視攝像系統(tǒng)（黑白彩色）、顯示器（黑白彩色），視頻發(fā)射接收器等光電成像系統(tǒng)及關(guān)鍵部件，了解實際光電成像系統(tǒng)的共性和特性。安排課程設(shè)計題目并根據(jù)提出具體要求：學(xué)生自愿選題，每個題目可以有最多5名成員組成小組共同完成，在教師的指導(dǎo)下明確組內(nèi)各成員的分工，進而指導(dǎo)其完成總體技術(shù)指標(biāo)的確定，確定系統(tǒng)總體方案。要求學(xué)生在本周末提交設(shè)計論證報告（初稿），完成成像器件性能指標(biāo)的確定和選型及總體技術(shù)指標(biāo)計算書。第二周 指導(dǎo)學(xué)生通過查詢相關(guān)設(shè)計手冊、網(wǎng)絡(luò)檢索完成對其他關(guān)鍵部件詳細(xì)參數(shù)的了解和市場調(diào)研，完成部件選配，參數(shù)驗算；并結(jié)合細(xì)化的設(shè)計過程，對上周指定的設(shè)計論證報告中提到的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進行必要的修正。利用實驗室已有試驗條件，設(shè)計并搭建局部性能的模擬性驗證實驗系統(tǒng)，或編制小規(guī)模的計算機仿真程序（如模擬成像系統(tǒng)的圖像探測、采集、存儲、傳輸?shù)墓δ?、驗證相關(guān)照明條件與濾光系統(tǒng)對成像系統(tǒng)的影響、編制圖像預(yù)處理及特征提取等特定需要的功能軟件以驗證圖像處理算法選擇的科學(xué)性、可行性等），對諸如專業(yè)處理電路等非成熟產(chǎn)品，要求能夠給出功能框圖，數(shù)據(jù)輸入輸出格式及要求等；學(xué)習(xí)并使用繪圖軟件畫出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。本周末對各組設(shè)計工作的階段性進展進行考核。第三周 開展部分模擬性驗證實驗和計算機仿真；根據(jù)小組內(nèi)各成員的設(shè)計結(jié)果和問題，結(jié)合所設(shè)計系統(tǒng)的工作條件，開展工程化的論證和修正。按照小組分工，結(jié)合每個人的工作內(nèi)容，有重點地撰寫設(shè)計論證報告，并對設(shè)計結(jié)果進行初步的性能評估分析。以小組為單位，以答辯的形式，進行設(shè)計工作總結(jié)與考核。三、 考核與成績評定成績評定根據(jù)創(chuàng)新性情況、設(shè)計論證報告、系統(tǒng)參數(shù)計算書、系統(tǒng)指標(biāo)完成情況及設(shè)計是否達到要求并綜合紀(jì)律、出勤情況給出。成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五等。具體標(biāo)準(zhǔn)如下：1. 所設(shè)計的系統(tǒng)應(yīng)滿足應(yīng)用的基本分辨力、靈敏度、動態(tài)范圍等基本要求；2. 各關(guān)鍵部件在性能指標(biāo)，結(jié)構(gòu)及操作性等方面應(yīng)滿足適配性要求；3. 所設(shè)計系統(tǒng)中的部件成本應(yīng)有一定的經(jīng)濟合理性；4. 對關(guān)注到環(huán)境適應(yīng)性、可操作性，可維護性和可靠性的設(shè)計在評分時予以傾斜；5. 提交的設(shè)計論證報告時，需將所有選用關(guān)鍵部件的調(diào)研情況、局部功能模擬驗證實驗報告及相關(guān)功能性軟件程序仿真結(jié)果作為附件一起提交。四、 大綱說明 1. 本大綱是根據(jù)我校電子科學(xué)與技術(shù)（光電子）、光電信息科學(xué)與工程、光電信息工程專業(yè)培養(yǎng)計劃及其知識結(jié)構(gòu)要求，并適當(dāng)考慮專業(yè)特色而制定的。2. 在保證基本教學(xué)要求的前提下，教師可以根據(jù)實際情況，對內(nèi)容進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和刪節(jié)。3. 本大綱適合光電類相關(guān)專業(yè)。五、教科書、參考書 教科書： 自編講義典型光電成像系統(tǒng)綜合設(shè)計待編 參考書： 白廷柱，金偉其編著光電成像原理與技術(shù)M北京：北京理工大學(xué)出版社，2006. 1編寫教師： 曹峰梅 責(zé)任教授： 教學(xué)院長： Practice of Photoelectric Imaging SystemCourse Code: OPT04042Course Name: Practice of Photoelectric Imaging SystemClass Hour: 3 weeksCredit: 3Course Description:The objective of this course is to familiarize students with basic photo-electronic imaging devices, system architecture and its application, train the students ability of designing the integrated system, analyzing the relationship between the systems whole performance with the parameters of basic models or devices. Through the course, students should learn how to calculate the parameters of the key elements, select the proper devices, practice the design method and design procedure of the photo-electronic system. The main contents of the course include analyzing several typical photoelectric systems as examples, introducing the frequently-used architectural or electronic design method and software, showing the students the night vision system and devices, color/mono CCD and other typical imaging devices. After introduction and practicing mounting the typical system, students should design the specific system and practice some basic parts. Students should work in groups a