《機(jī)器視覺(jué)測(cè)量技術(shù)》課程教學(xué)大綱（本科）

1、機(jī)器視覺(jué)測(cè)量技術(shù)(Measurement Technology Based on Machine Vision)課程代碼：03410089學(xué)分：1.5學(xué)時(shí)：24 （其中：課堂教學(xué)學(xué)時(shí)：20 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4 上機(jī)學(xué)時(shí)：0 課程實(shí)踐學(xué)時(shí):0 ）先修課程：信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言適用專業(yè)：儀器類專業(yè)、機(jī)電類專業(yè)教材：Machine Vision Algorithms and Application（機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用），Carstern Steger 主編， 楊少榮等譯，清華大學(xué)出版社，2008年11月第1版一、課程性質(zhì)與課程目標(biāo)（一）課程性質(zhì)（需說(shuō)明課程對(duì)人才培養(yǎng)方面的貢獻(xiàn)）機(jī)器視覺(jué)測(cè)

2、量技術(shù)是為了讓學(xué)生對(duì)機(jī)器視覺(jué)方面的最新發(fā)展有所了解，以便緊跟學(xué)科前沿、 開(kāi)闊學(xué)生的視野而開(kāi)設(shè)的一門英語(yǔ)教學(xué)課程。機(jī)器視覺(jué)是從20世紀(jì)五六十年代以來(lái)，隨著信息學(xué)科 和計(jì)算機(jī)學(xué)科的高速發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科。利用機(jī)器代替人眼來(lái)完成觀測(cè)和判斷， 常用于大批量生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)等，可大大提高檢測(cè)精度和速度。課程采用中英文雙語(yǔ)教 材，授課方式既有別于傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理課程，又有別于專業(yè)英語(yǔ)課程。在充分顧及學(xué)生的專業(yè) 英語(yǔ)接受能力的同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)的講學(xué)和自學(xué)，使學(xué)生掌握機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的基本內(nèi)容、原理、方法、 手段和最新發(fā)展技術(shù)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、獲取信息的能力、閱讀和理解本專業(yè)外文參考

3、文 獻(xiàn)和用外文寫(xiě)作專業(yè)科技論文的能力，為將來(lái)進(jìn)一步的科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。該課程的教學(xué)實(shí)施以課堂教學(xué)為主和實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)生自學(xué)相結(jié)合的形式開(kāi)展，要求學(xué)生利用課 余時(shí)間上網(wǎng)檢索指定或自選內(nèi)容的自學(xué)資料和參考文獻(xiàn)，并用英文撰寫(xiě)文獻(xiàn)學(xué)習(xí)綜述、用PPT制作 演示報(bào)告、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等，旨在幫助學(xué)生進(jìn)一步熟悉和掌握機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的主要技術(shù)手段、基本原理， 重點(diǎn)了解當(dāng)前機(jī)器視覺(jué)的新技術(shù)、新理論和新方法，并通過(guò)對(duì)專業(yè)外文參考文獻(xiàn)的檢索和學(xué)習(xí)，跟 蹤目前機(jī)器視覺(jué)發(fā)展的國(guó)際水平。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)通過(guò)動(dòng)手操作及編程，增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)課堂 內(nèi)容理解，明確實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。（二）課程目標(biāo)（根

4、據(jù)課程特點(diǎn)和對(duì)畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)，確定課程目標(biāo)。應(yīng)包括知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)。） 1.能夠分析機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的基本組成，并能根據(jù)實(shí)際測(cè)量需要構(gòu)建相應(yīng)的視覺(jué)系統(tǒng)；.掌握機(jī)器視覺(jué)測(cè)量技術(shù)中的典型圖像處理方法，并能根據(jù)實(shí)際的測(cè)量需求選擇合適的圖像處 理方法，給出合理的解決方案；.能針對(duì)利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的問(wèn)題進(jìn)行必要的文獻(xiàn)檢索和調(diào)研，了解本領(lǐng)域研究及應(yīng) 用現(xiàn)狀，并了解本技術(shù)的國(guó)家前沿；.掌握機(jī)器視覺(jué)及圖像處理中的各個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)的英文形式，并能針對(duì)問(wèn)題開(kāi)展機(jī)器視覺(jué)測(cè)量技 術(shù)相關(guān)的文獻(xiàn)調(diào)研，完成相應(yīng)的英文書(shū)面報(bào)告；.能針對(duì)實(shí)際問(wèn)題以團(tuán)隊(duì)的形式，開(kāi)展機(jī)器視覺(jué)測(cè)量技術(shù)相關(guān)的文獻(xiàn)調(diào)研，并完成相應(yīng)的英文 PPT制作和

5、口頭報(bào)告。二 課程內(nèi)容與教學(xué)要求(按章撰寫(xiě))第一章 圖像采集 Chapter 1 Image Acquisition(一)課程內(nèi)容Illumination 照明；Lenses 鏡頭；Cameras 攝像機(jī)；Camera-Computer Interfaces 攝像機(jī)-計(jì)算機(jī)接 口。(二)教學(xué)要求了解機(jī)器視覺(jué)所需各硬件設(shè)備的類型及基本性能等方面的知識(shí)。第二章 圖像增強(qiáng) Chapter 2 Image Enhancement(一)課程內(nèi)容Image data structure 圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；Gray Value Transformation 灰度值變換；Image smoothing 圖像平滑；

6、Fourier Transform 傅里葉變換；Geometric Transformations 幾何變換。(二)教學(xué)要求了解機(jī)器視覺(jué)中圖像的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；(2)理解基本的圖像空域變換(直方圖均衡化、直方圖規(guī)定化)；(3)理解基本的圖像空域?yàn)V波技術(shù)(平滑濾波器)；(4)理解常用的圖像頻域?yàn)V波技術(shù)。(三)重點(diǎn)與難點(diǎn)直方圖均衡化和規(guī)定化、平滑濾波器。第三章 圖像分割與特征提取 Chapter 3 Image Segmentation and Feature Extraction(一)課程內(nèi)容Representation of Regions 區(qū)域的表示Thresholding 閾值分割；Extr

7、action of Connected Components 連通區(qū)域的提??；Region Features 區(qū)域特征；Gray Value Features 灰度值特征;Subpixel-Precise Thresholding 亞像素精度閾值分割。(二)教學(xué)要求了解圖像像素的基本概念及像素的鄰域；(2)理解像素間連通性；(3)理解像素間距離度量。(三)重點(diǎn)與難點(diǎn)像素間的連通性和距離度量。第四章 形態(tài)學(xué)Chapter 4Morphology(-)課程內(nèi)容Region Morphology 區(qū)域形態(tài)學(xué)；Gray Value Morphology 灰度值形態(tài)學(xué)。(二)教學(xué)要求了解集合運(yùn)算的有關(guān)性

8、質(zhì)；(2)理解閩科夫斯基加法和閩科夫斯基減法；(3)理解擊中-擊不中變換；(4)理解開(kāi)運(yùn)算、閉運(yùn)算；(5)理解距離變換，了解骨架方法；(6) 了解分水嶺算法。(三)重點(diǎn)與難點(diǎn)開(kāi)運(yùn)算、閉運(yùn)算、距離變換。第五章邊緣提取 Chapter 5 Edge Extraction(一)課程內(nèi)容Definition of Edges in 1D and 2D 在一維和二維中的邊緣定義;ID Edge Extraction 一維邊緣提取；2D Edge Extraction 二維邊緣提取;Accuracy of Edges邊緣的準(zhǔn)確度(二)教學(xué)要求(1) 了解邊緣的定義；(2)理解微分算子檢測(cè)邊緣；了解Cann

9、y邊緣檢測(cè)方法；了解評(píng)價(jià)測(cè)度。(三)重點(diǎn)與難點(diǎn)微分算子檢測(cè)邊緣。第六章 攝像機(jī)標(biāo)定 Chapter 6 Camera Calibration(一)課程內(nèi)容Camera Models for Area Scan Cameras 面陣攝像機(jī)的攝像機(jī)模型；Camera Models for Line Scan Cameras 線陣攝像機(jī)的攝像機(jī)模型；Calibration Process 標(biāo)定過(guò)程；World Coordinates from Single Images從單幅圖像中提取世界坐標(biāo)。(二)教學(xué)要求了解機(jī)器視覺(jué)中攝像機(jī)標(biāo)定的基本原理和方法。第七章機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用 Chapter 7 Machi

10、ne Vision Applications(一)課程內(nèi)容Reading of Serial Numbers 序列號(hào)讀??；Print Inspection 印刷檢測(cè)；Inspection of Ball Grid Arrays (BGA) BGA 封裝檢查；Measuring of Spark Plugs 火化塞測(cè)量Molding Flash Detection 模制品披峰檢測(cè)(二)教學(xué)要求了解機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在各工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。三、本課程開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(如課程不含實(shí)驗(yàn)，該項(xiàng)可不填)編號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)類型要求支撐的課程目標(biāo)1缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)2設(shè)計(jì)性選做目標(biāo)1、22尺寸測(cè)量算法設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)性選做目標(biāo)1

11、、23ATOS光學(xué)掃描儀測(cè)量2設(shè)計(jì)性選做目標(biāo)1、2注：1 .“類型”填驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性等;2.“要求”填必做、選做。實(shí)驗(yàn)1:缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)掌握不同類型物體的圖像缺陷檢測(cè)及識(shí)別方法。要求學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明的問(wèn)題 要充分解釋，實(shí)驗(yàn)結(jié)論清楚準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)2：尺寸測(cè)量算法設(shè)計(jì)掌握視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定方法及尺寸測(cè)量算法；要求學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明的問(wèn)題要充分 解釋，實(shí)驗(yàn)結(jié)論清楚準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)3： ATOS光學(xué)掃描儀測(cè)量掌握ATOS光學(xué)掃描儀的基本工作原理、組成及其測(cè)量方法；要求學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的原理及設(shè)備 使用方法，逐項(xiàng)記錄數(shù)據(jù)，并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、學(xué)時(shí)分配及教學(xué)方法章（按序填寫(xiě)）教學(xué)形式及學(xué)時(shí)分配

12、主要教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)課堂 教學(xué)實(shí) 驗(yàn)上 機(jī)課程 實(shí)踐小 計(jì)第一章44講授法目標(biāo)1、3第二章22講授法目標(biāo)2、3、4第三章22講授法目標(biāo)2、3、4第四章224講授法目標(biāo)2、3、4第五章22講授法目標(biāo)2、3、4第六章224講授法目標(biāo)2、3、4第七章22講授法目標(biāo)2、3、4英文PPT演講44研究型教學(xué)方法目標(biāo)5合計(jì)20424注：1.課程實(shí)踐學(xué)時(shí)按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃列入表格；2.主要教學(xué)方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法（基于問(wèn)題、項(xiàng)目、案例等教學(xué)方法）等。五、課程考核考核形式考核要求考核權(quán)重支持的課程目標(biāo)大作業(yè)報(bào)告技術(shù)綜述40%目標(biāo)3、4PPT演講英語(yǔ)40%目標(biāo)5課程實(shí)驗(yàn)2個(gè)實(shí)驗(yàn)20

13、%目標(biāo)1、2注：1 .分學(xué)期設(shè)置和考核的課程應(yīng)按學(xué)期分別填寫(xiě)上表。.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)、階段測(cè)試、期中考試、期末考試、大作業(yè)、小 論文、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和作品等。.考核要求包括作業(yè)次數(shù)、考試方式（開(kāi)卷、閉卷）、項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求等。.考核權(quán)重指該考核方式或途徑在總成績(jī)中所占比重。六、課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)考核形式實(shí)際評(píng)測(cè)結(jié)果（學(xué)生達(dá)到的平均水平）課程目標(biāo)1課程實(shí)驗(yàn)（第1個(gè)）第1個(gè)課程實(shí)驗(yàn)的平均分（百分制）=65課程目標(biāo)2課程實(shí)驗(yàn)（第2個(gè)）第2個(gè)課程實(shí)驗(yàn)的平均分（百分制）=65課程目標(biāo)3大作業(yè)報(bào)告（文獻(xiàn)檢索和調(diào)研）大作業(yè)報(bào)告（文獻(xiàn)檢索和調(diào)研）的平均 分（共 50 分）=32.5課程目標(biāo)

14、4大作業(yè)報(bào)告（報(bào)告書(shū)寫(xiě)質(zhì)量）大作業(yè)報(bào)告（報(bào)告書(shū)寫(xiě)質(zhì)量）的平均分 （共 50 分）=32.5課程目標(biāo)5英文PPT演講英文PPT演講的平均分（百分制）=65七、參考書(shū)目及學(xué)習(xí)資料（書(shū)名，主編，出版社，出版時(shí)間及版次）Machine Vision Algorithms and Application（機(jī)器視覺(jué)算法與應(yīng)用），Carstern Steger 主編， 楊少榮等譯，清華大學(xué)出版社，2008年11月第1版Milan Sonka,艾海舟等譯,Image Proessing, Analysis, and Machine Vision,圖像處理、分析與 機(jī)器視覺(jué)，清華大學(xué)出版社，2011年（第3版）Rafael C. Gonzalez,阮秋琦等譯，Digital Image Proces