機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制課程教學(xué)大綱

機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制課程教學(xué)大綱課程中文名稱：機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制課程英文名稱：ComputerVision&MotorControl課程編號(hào)：C1367應(yīng)開課學(xué)期：7學(xué)時(shí)數(shù)：32學(xué)分?jǐn)?shù)：2適用專業(yè)：自動(dòng)化（拔尖計(jì)劃）課程類型：專業(yè)拓展課/選修先修課程：自動(dòng)控制理論、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代測試技術(shù)與傳感器一、課程性質(zhì)《機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制》是自動(dòng)化（拔尖計(jì)劃）專業(yè)的專業(yè)拓展課和選修課。機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是通過機(jī)器視覺產(chǎn)品，即圖像攝取裝置，將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)。圖像系統(tǒng)對這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動(dòng)作。二、課程目標(biāo)通過對該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解機(jī)器視覺的基本概念和運(yùn)動(dòng)控制的基本原理；了解數(shù)字圖像與機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展歷程、發(fā)展趨勢和前景；掌握機(jī)器視覺系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，包括相機(jī)的分類及主要特性參數(shù)、光學(xué)鏡頭的原理與選型、圖像采集卡的原理及種類、圖像數(shù)據(jù)的傳輸方式等；學(xué)習(xí)機(jī)器視覺成像技術(shù)，機(jī)器視覺核心算法，機(jī)器視覺軟件的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)，包括常用機(jī)器視覺工具和軟件設(shè)計(jì)方法，視覺測量與檢測的工程應(yīng)用和案例分析。三、支撐的畢業(yè)要求課程對畢業(yè)要求的支撐課程教學(xué)目標(biāo)、達(dá)成途徑和評(píng)價(jià)依據(jù)等（2）具有從事工程工作所需的相關(guān)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)以及經(jīng)濟(jì)和管理知識(shí)。教學(xué)目標(biāo)：在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，人們將機(jī)器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。達(dá)成途徑：課堂講解；平時(shí)作業(yè)；期末考試。評(píng)價(jià)依據(jù)：課堂提問；作業(yè)；期末考試情況。評(píng)價(jià)方式：評(píng)估課堂提問的回答情況；評(píng)估平時(shí)作業(yè)的正確性與完整性，給出成績；期末考試的得分率。（3）掌握工程基礎(chǔ)知識(shí)和本專業(yè)的基本理論知識(shí)，具有系統(tǒng)的工程實(shí)踐學(xué)習(xí)經(jīng)歷；了解本專業(yè)的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。教學(xué)目標(biāo)：了解數(shù)字圖像與機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展歷程、發(fā)展趨勢和前景，掌握機(jī)器視覺系統(tǒng)的硬件構(gòu)成。達(dá)成途徑：課堂講解；平時(shí)作業(yè)；期末考試。評(píng)價(jià)依據(jù)：課堂提問；作業(yè)；期末考試情況。評(píng)價(jià)方式：評(píng)估課堂提問的回答情況；評(píng)估平時(shí)作業(yè)的正確性與完整性，給出成績；期末考試的得分率。（4）具備設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)驗(yàn)的能力，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。教學(xué)目標(biāo)：學(xué)習(xí)機(jī)器視覺成像技術(shù)，機(jī)器視覺核心算法，機(jī)器視覺軟件的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)，包括常用機(jī)器視覺工具和軟件設(shè)計(jì)方法，視覺測量與檢測的工程應(yīng)用和案例分析。達(dá)成途徑：課堂講解；平時(shí)作業(yè)；課程實(shí)驗(yàn)；期末考試。評(píng)價(jià)依據(jù)：課堂提問；作業(yè)；實(shí)驗(yàn)報(bào)告；期末考試情況。評(píng)價(jià)方式：評(píng)估課堂提問的回答情況；評(píng)估平時(shí)作業(yè)的正確性與完整性，給出成績；評(píng)估實(shí)驗(yàn)報(bào)告的正確性與完整性，給出成績；期末考試的得分率。四、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)安排和基本要求第一章機(jī)器視覺概論（2學(xué)時(shí)）重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)器視覺的相關(guān)概念（1）機(jī)器視覺的定義；（2）機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)；（3）機(jī)器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。第二章機(jī)器視覺系統(tǒng)的構(gòu)成（4學(xué)時(shí)）重點(diǎn)難點(diǎn)：相機(jī)和光源的種類和選型（1）相機(jī)的分類及主要特性參數(shù)；（2）光學(xué)鏡頭的原理與選型；（3）圖像采集卡的原理及種類；（4）光源的種類與選型第三章機(jī)器視覺成像技術(shù)（4學(xué)時(shí)）重點(diǎn)難點(diǎn)：成像技術(shù)；（1）光源概述；（2）灰度照明技術(shù)；（3）彩色照明技術(shù)；（4）發(fā)光二極管照明技術(shù)。第四章機(jī)器視覺核心算法（8學(xué)時(shí)）重點(diǎn)難點(diǎn)：圖像處理算法（1）圖像預(yù)處理、圖像增強(qiáng)；（2）數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)及其應(yīng)用；（3）灰度均衡的原理與方法、邊緣檢測算法及其應(yīng)用；（4）閾值分割的原理與方法匯總；（5）模式匹配算法及其應(yīng)用；（6）攝像機(jī)標(biāo)定、測量算法。第五章軟件的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)（4學(xué)時(shí)）重點(diǎn)難點(diǎn)：函數(shù)庫的使用（1）圖像文件格式；（2）相關(guān)函數(shù)庫的選擇及使用。第六章機(jī)器視覺工程應(yīng)用（10學(xué)時(shí)）重點(diǎn)難點(diǎn)：機(jī)器視覺應(yīng)用（1）快速實(shí)時(shí)視覺檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（2）在包裝印刷中的應(yīng)用及案例分析；（3）在表面質(zhì)量檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用及案例分析；（4）在尺寸測量領(lǐng)域中的應(yīng)用及案例分析；（5）在字符識(shí)別中的應(yīng)用及案例分析；（6）在視覺伺服中的應(yīng)用--基于視覺伺服的鐳射膜在線糾偏系統(tǒng)。五、課程的其它教學(xué)環(huán)節(jié)序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)1實(shí)訓(xùn)上機(jī)操作：攝像頭安裝、軟件驅(qū)動(dòng)42實(shí)訓(xùn)上機(jī)操作：圖像預(yù)處理、圖像增強(qiáng)43實(shí)訓(xùn)上機(jī)操作：數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)及其應(yīng)用44實(shí)訓(xùn)上機(jī)操作：閾值分割的原理與方法45實(shí)訓(xùn)上機(jī)操作：機(jī)器視覺工程應(yīng)用4六、教學(xué)方法與手段本課程教學(xué)主要采用課堂講授、多媒體教學(xué)、上機(jī)操作、實(shí)訓(xùn)等教學(xué)方法與手段。七、推薦教材和教學(xué)參考資源教材：1.余文勇,石繪.機(jī)器視覺自動(dòng)檢測技術(shù).化學(xué)工業(yè)