《機(jī)器視覺與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱

《機(jī)器視覺與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08140401課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：1學(xué)分學(xué)時：16學(xué)時（實(shí)驗(yàn)16學(xué)時）先修課程：線性代數(shù)，C語言后續(xù)課程：人工智能適用專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程開課單位：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一、課程說明《機(jī)器視覺與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)》是物聯(lián)網(wǎng)工程選修的一門專業(yè)選修課。課程著重于使學(xué)生掌握機(jī)器視覺的基本理論與方法以及一些典型應(yīng)用。通過本課程學(xué)習(xí)和后續(xù)課程實(shí)踐使學(xué)生掌握機(jī)器視覺的基本概念、基本理論和方法，引入項(xiàng)目案例、動手實(shí)踐和編程練習(xí)來加強(qiáng)重點(diǎn)知識。使學(xué)生初步具有解決生產(chǎn)實(shí)際需求的能力，如智能化解決檢測、識別和控制的能力，為以后從事模式識別與智能控制的研究與研發(fā)打下堅實(shí)基礎(chǔ)。本課程需要守好種好思想教育責(zé)任田，使課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握基礎(chǔ)的圖像預(yù)處理和圖像特征提取技術(shù)，熟悉圖像濾波，邊緣特征，全局和局特征，SIFT算子等。課程目標(biāo)2：根據(jù)需求能夠正確提取不同圖像的特征，并加以適當(dāng)?shù)姆诸惼?，?shí)現(xiàn)圖像的分類，檢測和識別等常見任務(wù)，并以后從事模式識別與智能控制的研究與研發(fā)打下堅實(shí)基礎(chǔ)。課程目標(biāo)3：了解現(xiàn)在人工智能的發(fā)展趨勢，知道人工智能在各個領(lǐng)域的應(yīng)用；了解人工智能可能帶來的法律對相關(guān)倫理和法規(guī)政策的挑戰(zhàn)。為社會培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的“四有新人”，通過作業(yè)等考核形式樹立正確勞動價值取向，養(yǎng)成積極勞動精神面貌。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《機(jī)器視覺與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)目標(biāo)對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識1.2能運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識對物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題進(jìn)行建模并求解。課程目標(biāo)1：掌握基礎(chǔ)的圖像預(yù)處理和圖像特征提取技術(shù)，熟悉圖像濾波，邊緣特征，全局和局特征，SIFT算子等。H5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠選擇與使用計算機(jī)軟、硬件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議及算法仿真等工具，完成物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域感知、接入及處理應(yīng)用等方面的復(fù)雜工程問題的分析、計算及設(shè)計。課程目標(biāo)2：根據(jù)需求能夠正確提取不同圖像的特征，并加以適當(dāng)?shù)姆诸惼?，?shí)現(xiàn)圖像的分類，檢測和識別等常見任務(wù)，并以后從事模式識別與智能控制的研究與研發(fā)打下堅實(shí)基礎(chǔ)。H8.職業(yè)規(guī)范8.1有正確的價值觀，了解中國國情，能夠踐行社會主義核心價值觀，具備社會責(zé)任感。課程目標(biāo)3：了解現(xiàn)在人工智能的發(fā)展趨勢，知道人工智能在各個領(lǐng)域的應(yīng)用；了解人工智能可能帶來的法律對相關(guān)倫理和法規(guī)政策的挑戰(zhàn)。為社會培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的“四有新人”，通過作業(yè)等考核形式樹立正確勞動價值取向，養(yǎng)成積極勞動精神面貌。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1圖像預(yù)處理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：熟悉Matlab工具，圖像增強(qiáng)和圖像校正，變換濾波和邊緣檢測實(shí)驗(yàn)要求：掌握圖像預(yù)處理的基本思想，利用該算法解決常見圖像預(yù)處理問題。41、2、32.圖像全局特征提取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：掌握圖像Fourier譜特征提取，矩特征，直方圖特征和基空間度量特征。實(shí)驗(yàn)要求：掌握全局特征提取的基本思想與原理，利用該算法提取圖像全局特征。41、2、33.興趣點(diǎn)檢測與特征描述子實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：掌握圖像SIFT和Fourier描述子，3D描述子實(shí)驗(yàn)要求：掌握局部特征的特性，可以利用這些特性進(jìn)行圖像比對和拼接等。41、2、34.人臉識別實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用全局特征提取和局部特征提取進(jìn)行人臉識別。實(shí)驗(yàn)要求：掌握一些基礎(chǔ)人臉檢測和識別算法。41、2、3合計16五、教學(xué)方法及手段本課程以學(xué)生實(shí)驗(yàn)為主，結(jié)合自主學(xué)習(xí)和視頻資源等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地機(jī)器視覺的基本方法與設(shè)計原理，在掌握特征提取基礎(chǔ)上，具有進(jìn)行物體識別、檢測和定位的初步能力。六、課程資源1.推薦教材（1）斯科特·克里格（劉波，羅棻譯）.計算機(jī)視覺度量：從特征描述到深度學(xué)習(xí)[M].北京：人民郵電出版社，2019.2.參考書（1）雄卡.圖像處理、分析與機(jī)器視覺[M].北京：清華大學(xué)出版社,2011.（2）施特格.機(jī)器視覺算法與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社,2008.（3）WesleyE.Snyder,HairongQi,林學(xué).機(jī)器視覺教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.3.期刊（1）YiS,WangX,TangX.DeepLearningFaceRepresentationbyJointIdentification-Verification.Advancesinneuralinformationprocessingsystems,2014,27.（2）DengL,YuD.DeepLearning:MethodsandApplications.Foundations&TrendsinSignalProcessing,2014,7(3):197-387.（3）LitjensG,KooiT,BejnordiBE,etal.ASurveyonDeepLearninginMedicalImageAnalysis.MedicalImageAnalysis,2017,42(9):60-88.（4）CholletF.Xception:DeepLearningwithDepthwiseSeparableConvolutions,2017IEEEConferenceonComputerVisionandPatternRecognition(CVPR).IEEE,2017.(5)DengL.FoundationsandTrendsinSignalProcessing:DEEPLEARNING-MethodsandApplications,SpringerPublishingCompany,Incorporated.SpringerPublishingCompany,Incorporated,2014.4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）網(wǎng)易公開課.深度學(xué)習(xí)[EB/OL]./newview/movie/courseintro?newurl=MCS5AQH7J,2022-03-1/2022-6-7.（2）網(wǎng)易公開課.機(jī)器學(xué)習(xí)[EB/OL]./newview/movie/free?pid=IEU2H8NIJ&mid=VEU2H8NKA,2022-03-1/2022-6-7.（3）網(wǎng)易公開課.機(jī)器視覺導(dǎo)論[EB/OL]./newview/movie/free?pid=BGV0G316O&mid=UGV0G337L,2022-03-1/2022-6-7.七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。

表3課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核實(shí)驗(yàn)50（1）根據(jù)每個實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報告質(zhì)量單獨(dú)評分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評分，取各次實(shí)驗(yàn)成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實(shí)驗(yàn)報告成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?01515課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?5實(shí)驗(yàn)考核40（1）根據(jù)每個實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)情況設(shè)計測試，每個測試單獨(dú)評分，滿分100分；（2）每次測試單獨(dú)評分，取各次測試成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實(shí)驗(yàn)考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?01515合計：100分353035八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以實(shí)驗(yàn)報告、實(shí)驗(yàn)考核和課堂表現(xiàn)等過程化考核方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價。考核基本要求：根據(jù)每個實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報告質(zhì)量單獨(dú)評分，滿分100分；每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評分，取各次實(shí)驗(yàn)成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60實(shí)驗(yàn)50實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)認(rèn)真，能夠熟練掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過程熟練、規(guī)范，遵規(guī)守紀(jì)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳實(shí)、結(jié)論清晰、討論合理實(shí)驗(yàn)前有預(yù)習(xí)，能夠掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過程正確、規(guī)范，遵規(guī)守紀(jì)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確、討論適當(dāng)實(shí)驗(yàn)前有預(yù)習(xí)，基本能夠掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過程基本正確、無協(xié)作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本正確，討論一般實(shí)驗(yàn)前有預(yù)習(xí)，不能掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過程基本正確，無協(xié)作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本正確，無討論沒有預(yù)習(xí)，不能完成實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)操作步驟有誤；實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確，沒有分析討論。課堂表現(xiàn)10實(shí)驗(yàn)態(tài)度認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)，出勤率大于90%，無遲到，早