《光電圖像處理》教學(xué)大綱

PAGE6《光電圖像處理》課程簡介課程編號：08034013課程名稱：光電圖像處理/Opto-electronicImageProcessing學(xué)分:3學(xué)時：48（實驗：4上機：8課外實踐：0）適用專業(yè)：光電信息科學(xué)與工程建議修讀學(xué)期：第6學(xué)期開課單位：數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院光電工程系先修課程：程序設(shè)計基礎(chǔ)（C語言），模擬/數(shù)字電子技術(shù)，應(yīng)用光學(xué)，光電信息物理基礎(chǔ)考核方式與成績評定標準：閉卷考試，總評成績=期末考試成績占60%+平時成績占40%教材與主要參考書目：教材：1、《圖像傳感器應(yīng)用技術(shù)》（第2版），王慶有編著，電子工業(yè)出版社，2013年；2、數(shù)字圖像處理(MATLAB版)，(美)岡薩雷斯，阮秋琦等（譯），電子工業(yè)出版社，2005年；主要參考書目： 1、《CCD/CMOS圖像傳感器基礎(chǔ)與應(yīng)用》，（日）米本和也著，陳榕庭等譯，科學(xué)出版社，20062、《數(shù)字圖像處理》,（美）岡薩雷斯等著，阮秋琦等（譯），2011年；3、學(xué)習(xí)OpenCV（中文版），GaryBradski等著，于仕琪等譯，清華大學(xué)出版社，2009年；內(nèi)容概述：中文：光電圖像處理是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)必修課程。本課程主要著眼于圖像技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容包括：圖像技術(shù)廣泛應(yīng)用概述，圖像傳感器相關(guān)的光電基礎(chǔ)理論知識，典型光源，CCD圖像傳感器的基本原理、結(jié)構(gòu)、特性、驅(qū)動、信號的硬件采集與處理，數(shù)字圖像處理知識，以及典型應(yīng)用實例。通過本課程的學(xué)習(xí)，主要實現(xiàn)兩個目標：一、使學(xué)生掌握圖像應(yīng)用技術(shù)較完備的基礎(chǔ)知識體系，并通過應(yīng)用案例培養(yǎng)學(xué)生利用圖像技術(shù)解決實際問題的能力；二、通過案例教學(xué)、實驗、上機等教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用本專業(yè)所學(xué)過的光學(xué)、機械、信息、電子以及計算機等知識的能力，提高光機電算一體化設(shè)計水平，為今后從事科學(xué)研究或工程應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)?！豆怆妶D像處理》教學(xué)大綱課程編號：08034013課程名稱：光電圖像處理/Opto-electronicImageProcessing學(xué)分:3學(xué)時：48（實驗：4上機：8課外實踐：0）適用專業(yè)：光電信息科學(xué)與工程建議修讀學(xué)期：第六學(xué)期開課單位：數(shù)理科學(xué)與工程學(xué)院光電工程系先修課程：程序設(shè)計基礎(chǔ)（C語言），模擬/數(shù)字電子技術(shù)，應(yīng)用光學(xué)，光電信息物理基礎(chǔ)一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù)光電圖像處理是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)必修課程。本課程綜合應(yīng)用本專業(yè)所開設(shè)的光機電算等前修知識，直接面向工程應(yīng)用。通過本課程的理論學(xué)習(xí)、實驗及上機實踐、應(yīng)用調(diào)研與創(chuàng)新探索等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生熟悉圖像技術(shù)的廣泛應(yīng)用，并學(xué)會典型的圖像技術(shù)應(yīng)用開發(fā)思路及開發(fā)工具，從而提高學(xué)生的理論和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識解決日后工作或者科研中遇到的實際問題的能力。(對應(yīng)培養(yǎng)要求：2、3、5、6、7、12)教學(xué)目的與任務(wù)：1、掌握CCD圖像傳感器工作原理以及典型線/面陣CCD的結(jié)構(gòu)、特性、驅(qū)動，信號的硬件采集及處理，熟悉基本的數(shù)字圖像處理知識，在圖像工程領(lǐng)域具有一定的知識和技能（對應(yīng)培養(yǎng)要求2、5、12）；2、通過實驗和上機，獲得較強的實踐能力和計算機應(yīng)用能力，綜合應(yīng)用所學(xué)知識設(shè)計圖像應(yīng)用系統(tǒng)的初步能力（對應(yīng)培養(yǎng)要求3、12）；3、通過網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫調(diào)研一種感興趣的圖像應(yīng)用系統(tǒng)并結(jié)合生活實際提出一種基于圖像應(yīng)用的理論方案（對應(yīng)培養(yǎng)要求6、7、12）。二、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配本課程總學(xué)時數(shù)為48學(xué)時，其中理論教學(xué)為36學(xué)時，實驗教學(xué)為4學(xué)時；課程教學(xué)共有9章，具體內(nèi)容及學(xué)時安排等如下表所示：課程內(nèi)容教學(xué)要求重點（☆）難點（△）學(xué)時安排實驗學(xué)時上機學(xué)時備注第一章緒論4講授第一節(jié)圖像檢測技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域B☆1.5第二節(jié)圖像傳感器的種類及發(fā)展歷史C0.5第三節(jié)圖像傳感器的光電技術(shù)基礎(chǔ)B☆△2第二章光源4第一節(jié)自然光源、鹵鎢燈、氣體放電燈、激光光源B第二節(jié)LED光源、典型產(chǎn)品和照明方式B☆2第三節(jié)圖像傳感器應(yīng)用系統(tǒng)中光源和照度的匹配B☆△第四節(jié)照明系統(tǒng)及遠心光路在動態(tài)測試中的應(yīng)用B☆△第三章圖像掃描與電視制式2第一節(jié)圖像解析原理B☆1第二節(jié)圖像的顯示與電視制式B1第四章電荷耦合攝像器件的基本工作原理4第一節(jié)電荷存儲、電荷耦合A☆1作業(yè)布置第二節(jié)CCD電極結(jié)構(gòu)C 第三節(jié)電荷的注入與檢測A☆△1作業(yè)布置第四節(jié)CCD的特性參數(shù)B☆第五節(jié)電荷耦合攝像器件A☆△1作業(yè)布置第五章典型線陣CCD圖像傳感器4第一節(jié)典型單溝道、雙溝道線陣CCDA☆△2作業(yè)布置第二節(jié)具有積分時間調(diào)整功能的線陣CCDC第三節(jié)并行輸出的線陣CCDC第四節(jié)用于光譜探測的高性能線陣CCDC第五節(jié)彩色線陣CCDB☆1第六章典型面陣CCD圖像傳感器2第一節(jié)DL32型面陣CCDA☆△1作業(yè)布置第二節(jié)其他面陣CCD簡介C第三節(jié)面陣CCD攝像器件的特性B△第七章視頻信號處理與計算機數(shù)據(jù)采集4第一節(jié)CCD視頻信號的二值化處理A☆1第二節(jié)CCD視頻信號的量化處理A☆1第三節(jié)線陣CCD輸出信號的數(shù)據(jù)采集與接口B☆△1第四節(jié)面陣CCD輸出信號的數(shù)據(jù)采集與計算機接口C1作業(yè)布置第八章圖像傳感器的典型應(yīng)用實例104第一節(jié)線陣圖像傳感器用于一維尺寸的測量A☆△2作業(yè)布置第二節(jié)線陣圖像傳感器用于功能表面缺陷的檢測B☆1第三節(jié)線陣圖像傳感器的其他應(yīng)用舉例B☆1調(diào)研布置匯報：分組匯報調(diào)研結(jié)果2討論匯報實驗、線陣CCD特性、驅(qū)動及應(yīng)用實驗A☆4實驗報告第九章數(shù)字圖像處理148第一節(jié)圖像處理概述C1第二節(jié)數(shù)字圖像基礎(chǔ)A☆1第三節(jié)灰度變換與空間濾波A☆2第四節(jié)頻域處理及彩色圖像處理初步B☆△2第五節(jié)圖像分割（選講）C△(2)上機1、MATLAB數(shù)字圖像處理（基本原理，灰度變換與空間濾波）A☆4上機報告（上）上機2、MATLAB數(shù)字圖像處理（頻域處理，彩色圖像處理）A☆△4上機報告（下）（教學(xué)基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建議實驗（上機）項目及學(xué)時分配建議實驗項目名稱：線陣CCD特性、驅(qū)動及應(yīng)用實驗實驗學(xué)時：4學(xué)時實驗類型：綜合性實驗。本實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生把圖像傳感器相關(guān)理論所學(xué)及時用于實踐，實驗內(nèi)容包括：線陣CCD原理與驅(qū)動特性、線陣CCD輸出特性的測量、利用線陣CCD進行物體外形尺寸的測量、測量物體的傾斜角度、利用線陣CCD進行圖像掃描。建議上機項目為：1、MATLAB數(shù)字圖像處理（基本原理，灰度變換與空間濾波）2、MATLAB數(shù)字圖像處理（頻域處理，彩色圖像處理）熟悉并應(yīng)用MATLAB圖像工具箱，并結(jié)合所學(xué)理論知識利用MATLAB自己編程實現(xiàn)常用圖像處理算法。通過幾個典型的圖像處理任務(wù)，學(xué)會使用圖像處理工具箱。四、教學(xué)方法與教學(xué)手段采用多媒體教學(xué)課件進行課堂教學(xué)。課程教學(xué)以課堂講授為主，結(jié)合實驗、上機、作業(yè)、調(diào)研及課內(nèi)匯報等共同實施。調(diào)研報告，以小組方式開展，題目可自擬。教學(xué)手段方面，有效利用多媒體技術(shù)開展理論教學(xué)，充分利用專業(yè)實驗室、學(xué)院機房等資源開展實踐教學(xué)。借助計算機輔助教學(xué)現(xiàn)代化教育技術(shù)的優(yōu)勢，擴大教學(xué)信息量，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。五、考核方式與成績評定標準課程考核采用百分制。課程考核成績采用平時成績+期終考試成績相結(jié)合的方式，平時成績占課程考核成績的40%，平時成績考核采用考勤、作業(yè)、課堂提問、實驗和上機報告、課堂應(yīng)用匯報相結(jié)合的方式；期終成績考核采用閉卷考試方式，期終考試成績占課程考核成績的60%。.平時成績的各組成部分占課程考核成績的比例，分別為平時作業(yè)和出勤15%，實驗報告5%，上機報告10%，課內(nèi)匯報10%。六、教材與主要參考書目教材：1．《圖像傳感器應(yīng)用技術(shù)》（第2版），王慶有編著，電子工業(yè)出版社，2013年2．?dāng)?shù)字圖像處理(MATLAB版)，（美）岡薩雷斯，阮秋琦（譯），電子工業(yè)出版社，2005年主要參考書目：1．《CCD/CMOS圖像傳感器基礎(chǔ)與應(yīng)用》，（日）米本和也著，陳榕庭、彭美桂譯，科學(xué)出版社，20062．《數(shù)字圖像處理》，（美）岡薩雷斯，阮秋琦（譯）電子工業(yè)出版社，2011年3.學(xué)習(xí)OpenCV（中文版），GaryBra