《機器視覺技術及應用》課程教學大綱（智能制造工程專業(yè)）

《機器視覺技術及應用》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名機器視覺技術及應用課程英文名MachineVisionTechnologyandApplications雙語授課□是■否課程代碼07112135課程學分2.5總學時數(shù)40（含實驗4學時）課程類別□通識教育課程□公共基礎課程■專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)■必修□選修□其他課程形態(tài)□線上■線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式■閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告■課堂表現(xiàn)■階段性測試■平時作業(yè)■其他（可多選）開課學院機器人工程學院開課系(教研室)智能制造工程面向?qū)I(yè)智能制造工程開課學期第4學期先修課程大學物理、電工電子技術基礎等。后續(xù)課程工業(yè)機器人技術及應用、數(shù)控技術、人工智能技術等。選用教材程光等.機器視覺技術[M].機械工業(yè)出版社,2019年.參考書目1.韓九強等.機器視覺技術及應用[M].高等教育出版社,2010年.課程資源騰訊課堂：/課程簡介機器視覺技術是一門關于利用計算機和相應設備對圖像進行處理、分析和理解的領域。本課程旨在介紹機器視覺技術的基本概念、系統(tǒng)構成以及發(fā)展趨勢。學生將學習常用的圖像處理技術，如尺寸測量和缺陷檢測技術，以及模式識別和圖像融合技術。此外，課程還探討了機器視覺系統(tǒng)的硬件技術和教學實驗設備。學生將有機會了解機器視覺專用軟件，并探索機器視覺技術的發(fā)展趨勢。通過本課程的學習，學生將獲得對機器視覺技術的深入了解，為將來在工業(yè)自動化、智能制造和計算機視覺等領域的應用打下堅實基礎，此課程是依托專業(yè)教育開展勞動教育的課程。二、課程目標1．課程目標內(nèi)容：具體內(nèi)容見表1。表1課程目標序號具體課程目標課程目標1掌握機器人視覺的基本概念、原理和方法，并能應用這些原理方法解決實際工程問題。具備嚴謹治學的工匠精神。引導學生認識到機器人視覺技術在國家發(fā)展和社會進步中的重要性，激發(fā)學生的愛國情懷和社會責任感。通過課程學習，學生應能夠理解并踐行社會主義核心價值觀，為國家的科技創(chuàng)新和工業(yè)發(fā)展做出貢獻。課程目標2掌握常見圖像獲取及數(shù)字化、圖像的點運算、圖像增強、形態(tài)學圖像處理、圖像分割和特征提取等的原理和方法，熟悉常用機器視覺設備使用方法。能夠根據(jù)問題需求，設計機器視覺系統(tǒng)，滿足實際工程的需要。能夠初步具有運用新技術創(chuàng)造性地解決復雜問題的能力和使用軟件工具算法編程仿真。2．課程目標與畢業(yè)要求對應關系：具體內(nèi)容見表2。表2課程目標與畢業(yè)要求對應關系畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求1：工程知識【H】1.2掌握解決智能制造工程問題所需的工程基礎知識，并能夠應用。目標1畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展【M】7.2能夠評價針對復雜智能制造工程問題的工程實踐對于環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。目標2三、課程學習內(nèi)容與方法（一）理論學習內(nèi)容及要求課程理論學習內(nèi)容、重點難點、課程目標和教學方法等對應關系的具體情況見表3。表3課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號課程模塊學習內(nèi)容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1緒論1.機器視覺的基本概念2.機器視覺系統(tǒng)的組成要素和工作流程3.機器視覺應用的常見領域和實際案例4.機器視覺技術的發(fā)展歷史和未來趨勢。1．問題交流：課堂提問。2.線上學習：大國工匠。3.個人作業(yè)：機器視覺應用目標1目標2重點：1.機器視覺技術的基本概念和原理，如圖像獲取、圖像處理、特征提取和目標識別等；2．機器視覺系統(tǒng)的組成要素；3.應用案例和技術挑戰(zhàn)。難點：4．深度學習、增強現(xiàn)實。講授法：能夠引導學生學習機器視覺技術及應用，并促進學生的知識、能力和素質(zhì)的發(fā)展。22機器視覺基礎知識1.機器視覺技術的基本概念、系統(tǒng)構成以及發(fā)展趨勢；2.機器視覺系統(tǒng)的硬件技術和教學實驗設備。1．問題交流：課堂提問。2.拓展閱讀：不同類型的傳感器。3．線上學習：騰訊在線課堂4．個人作業(yè)：應用場景、算法流程。目標1目標2重點：1.機器視覺的概念；2.系統(tǒng)構成；3.發(fā)展趨勢。難點：4．算法與技術選擇。講授法:能夠提供系統(tǒng)化的知識框架，幫助學生建立對機器視覺技術及應用的整體認識。43常用圖像處理方法及機器人視覺設備使用方法1.常用圖像處理技術；2.尺寸測量技術與缺陷檢測技術；3.模式識別技術；4.圖像融合技術；5.機器視覺系統(tǒng)的硬件技術。1．問題交流：課堂提問。2.拓展閱讀：深度學習、機器學習。3．線上學習：騰訊在線課堂4．個人作業(yè)：原技術原理掌握。目標2重點：1.圖像處理技術；2.機器視覺系統(tǒng)的硬件技術。難點：1.圖像處理技術；2.模式識別技術。講授法:能夠向?qū)W生傳授基礎概念和關鍵知識點，幫助學生掌握機器視覺技術的基本原理和系統(tǒng)構成。264機器視覺新技術及發(fā)展1.機器視覺專用軟件；2.機器視覺技術發(fā)展趨勢。1．問題交流：課堂提問。2.拓展閱讀：Python。3．線上學習：騰訊課堂。4．個人思考：軟件應用。目標2重點：1.新型傳感器技術；2.傳感技術發(fā)展趨勢。講授法:通過案例教學能夠引導學生結合實際案例，明白機器視覺軟件的應用4合計36（二）實驗學習內(nèi)容及要求課程實驗項目、教學目標、課程目標和教學方法等對應關系的具體情況見表4。表4課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號項目名稱項目來源教學目標（觀測點、重難點）學時數(shù)項目類型要求每組人數(shù)教學方法課程目標1實驗1：人臉識別與跟隨實驗教師開發(fā)1．實驗平臺的基本結構與使用方法（重點）2驗證性實驗1.必做實驗;2.（①機器人感知與機器視覺綜合實驗平臺）；3.撰寫實驗報告。3-4人1組1.課堂教授：針對內(nèi)容3。2.操作演示：針對內(nèi)容3。3.項目訓練：針對內(nèi)容3。22．人臉識別方法（重點、難點）3．人臉跟隨（難點）2實驗2：機器視覺設備實驗教師開發(fā)1.機器人相機的內(nèi)參數(shù)標定（重點）2驗證性實驗1.必做實驗;2.（①機器人感知與機器視覺綜合實驗平臺）；3.撰寫實驗報告。3-4人1組1.課堂教授：針對內(nèi)容3。2.操作演示：針對內(nèi)容3。3.項目訓練：針對內(nèi)容3。22．機器人相機的外參數(shù)標定（重點）3．計算機器人的位姿信息（難點）課程考核考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關系課程目標考核內(nèi)容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標11.機器視覺技術的基本概念、系統(tǒng)構成以及發(fā)展趨勢120%課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、閉卷考試、隨堂測驗、實驗報告2.機器視覺系統(tǒng)的硬件技術和教學實驗設備1、實驗1課程目標21.常用圖像處理技術；280%課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、閉卷考試、隨堂測驗、實驗報告2.尺寸測量技術與缺陷檢測技術；23.模式識別技術；24.圖像融合技術；25.機器視覺系統(tǒng)的硬件技術。26.軟件使用2、實驗2100%表4-2課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比期末考試成績比例70%實踐教學成績比例9%平時作業(yè)成績比例12%課堂考勤與表現(xiàn)比例9%課程目標140%30%45%40%40%課程目標260%70%55%60%60%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（10分）：通過學生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學生相關的能力。（2）作業(yè)完成情況（40分）：圍繞課程的學習目標進行作業(yè)的設計。如讓學生簡述對知識的認識，考核學生對于概念的理解情況，幫助學生將定義轉化為自己的理解。（3）實踐教學（30分）：通過課程實驗，考查學生實驗情況，實驗總成績?yōu)楦鞔螌嶒灣煽兊钠骄煽儭＃?）課堂考勤（20分）：曠課1次，扣2分，扣完為止，遲到1次扣1分，扣完為止。2.期末成績評定課程考核主要考察學生對機器視覺的概念、圖像處理的原理、應用以及機器視覺軟件、硬件使用方法等。方式為閉卷考試。要求學生掌握基本概念、基本原理，運用具體方法解決相關問題。3.總成績評定總成績應由平時考核成績和期末考核成績構成，總成績（100%）=平時成績（30%）+期末成績（70%）。（三）評分標準表6評分標準（非試卷考核項目）考核項目評分標準優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)上課全勤，專心聽講、不玩手機與講話，積極互動、發(fā)言與提問。有遲到或請假，專心聽講、不玩手機與講話，能互動與發(fā)言。有遲到或請假，能聽講、不常玩手機與講話，有互動與發(fā)言。遲到或請假較多，能聽講、不常玩手機與講話，無互動與發(fā)言。缺勤超三分之一，不聽講、愛玩手機與講話，無互動與發(fā)言。作業(yè)完成情況字跡清晰、書寫認真，計算準確、要點全面、內(nèi)容正確。字跡清晰、書寫認真，計算準確、要點較全面而缺一要點，或內(nèi)容較正確錯一小點。字跡清晰、書寫認真，計算準確、要點較全面而缺二要點，或內(nèi)容較正確錯二小點。字跡清晰、書寫認真，計算準確、要點較全面而缺三要點，或內(nèi)容較正確錯三小點。字跡清晰、書寫認真，計算準確、要點較全面而缺四要點及以上，或內(nèi)容較正確錯四小點及以上。階段性測驗單元考核選擇題90%以上正確。單元考核選擇題80～90%正確。單元考核選擇題70～80%正確。單元考核選擇題60～70%正確。單元考核選擇題正確率在60%以下。實踐教學實驗操作過程完整，操作步驟正確，操作結果準確，實驗報告全面完整，書寫工整。實驗操作過程完整，操作步驟正確，操作結果較準確（允許錯一處），實驗報告全面完整，書寫工整。實驗操作過程完整，操作步驟正確，操作結果較準