《光學(xué)信息處理課程設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱

《光學(xué)信息處理課程設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱課程名稱：光學(xué)信息處理課程設(shè)計(jì) 課程編號(hào)：F098094822英文名稱：Coursedesignofopticalinformationprocessing學(xué)時(shí)：2周 學(xué)分：2學(xué)分開課學(xué)期：第6學(xué)期適用專業(yè)：光電信息科學(xué)與工程課程類別：實(shí)踐課課程性質(zhì)：專業(yè)方向與拓展先修課程：光學(xué)信息處理一、課程的性質(zhì)及任務(wù)《光學(xué)信息處理課程設(shè)計(jì)》是一門實(shí)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的光電類專業(yè)實(shí)踐課，在教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中列為選修課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解和掌握傅里葉光學(xué)基礎(chǔ)、相干、非相干光學(xué)信息處理系統(tǒng)、光學(xué)圖像識(shí)別、小波變換等。通過在每章講解國內(nèi)光學(xué)信息處理的發(fā)展現(xiàn)狀，引導(dǎo)學(xué)生建立正確的、世界觀、人生觀、價(jià)值觀。本課程為考查課，采用期末測(cè)試以及平時(shí)成績(jī)對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。依據(jù)河北工程大學(xué)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，本課程需要培養(yǎng)學(xué)生的能力是：1.掌握光電信息科學(xué)與工程專業(yè)所需的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、軟件開發(fā)及應(yīng)用等必要的知識(shí)，具備從事信息系統(tǒng)技術(shù)工作的能力。（畢業(yè)要求指標(biāo)1-(3)）。2.掌握所需要的專業(yè)知識(shí)和開發(fā)工具，具備綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)復(fù)雜光電信息科學(xué)與工程領(lǐng)域問題的能力（畢業(yè)要求指標(biāo)2-(6)）。3.能夠綜合運(yùn)用多種與光電信息科學(xué)與工程相關(guān)的現(xiàn)代工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工程問題進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性（畢業(yè)要求指標(biāo)2-(17)）。4.具有團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和精神，理解在多學(xué)科背景下團(tuán)隊(duì)中不同角色成員的職責(zé)，能夠在團(tuán)隊(duì)中勝任成員以及負(fù)責(zé)人的角色。（畢業(yè)要求指標(biāo)3-④）二、課程目標(biāo)與要求2.1.課程目標(biāo)1.具有良好的人文素養(yǎng)、健全的人格、高尚的職業(yè)道德和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感；2.系統(tǒng)地了解傅里葉分析在光學(xué)信息處理中的使用，掌握基本的光學(xué)信息處理方法。3.使學(xué)生獲得利用光學(xué)信息處理系統(tǒng)對(duì)圖像識(shí)別、光學(xué)實(shí)現(xiàn)的能力。具備基本的處理問題的能力，提高實(shí)際應(yīng)用能力，為獨(dú)立解決科學(xué)研究中的實(shí)際問題打下必要的物理基礎(chǔ)。4.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，以組隊(duì)的形式（2~4人一組）完成指定課題，并能夠勝任團(tuán)隊(duì)中相應(yīng)的角色。智能視覺感知技術(shù)課程教學(xué)大綱.2課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求1234畢業(yè)要求二級(jí)指標(biāo)??③掌握光電信息科學(xué)與工程專業(yè)所需的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、軟件開發(fā)及應(yīng)用等必要的知識(shí)，具備從事信息系統(tǒng)技術(shù)工作的能力。1.知識(shí)要求??⑥掌握所需要的專業(yè)知識(shí)和開發(fā)工具，具備綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)復(fù)雜光電信息科學(xué)與工程領(lǐng)域問題的能力。2.能力要求??⒄能夠綜合運(yùn)用多種與光電信息科學(xué)與工程相關(guān)的現(xiàn)代工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工程問題進(jìn)行預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。2.能力要求?具有團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和精神，理解在多學(xué)科背景下團(tuán)隊(duì)中不同角色成員的職責(zé)，能夠在團(tuán)隊(duì)中勝任成員以及負(fù)責(zé)人的角色。（畢業(yè)要求指標(biāo)3-④）3.素質(zhì)要求2.3課程目標(biāo)與培養(yǎng)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)矩陣序號(hào)課程目標(biāo)理論教學(xué)實(shí)踐教學(xué)1具有良好的人文素養(yǎng)、健全的人格、高尚的職業(yè)道德和強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感；HH2系統(tǒng)地了解傅里葉分析在光學(xué)信息處理中的使用，掌握基本的光學(xué)信息處理方法。H3使學(xué)生獲得利用光學(xué)信息處理系統(tǒng)對(duì)圖像識(shí)別、光學(xué)實(shí)現(xiàn)的能力。具備基本的處理問題的能力，提高實(shí)際應(yīng)用能力，為獨(dú)立解決科學(xué)研究中的實(shí)際問題打下必要的物理基礎(chǔ)。H4培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，以組隊(duì)的形式（2~4人一組）完成指定課題，并能夠勝任團(tuán)隊(duì)中相應(yīng)的角色。H注：H表示該能力的在此環(huán)節(jié)重點(diǎn)培養(yǎng)；M表示該能力在此環(huán)節(jié)有應(yīng)用要求；L表示該能力在此環(huán)節(jié)有所涉及。2.4目標(biāo)達(dá)成度的評(píng)價(jià)1.課程目標(biāo)1主要通過理論教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng)。主要通過課程設(shè)計(jì)任務(wù)書中對(duì)光電檢測(cè)技術(shù)的基本知識(shí)，基本概念進(jìn)行考察。目標(biāo)達(dá)成綜合以上內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。2.課程目標(biāo)2、3、4主要通過實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng)，在實(shí)踐中有所涉及。主要通過實(shí)踐操作中對(duì)于知識(shí)掌握程度，動(dòng)手能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力進(jìn)行培養(yǎng)。目標(biāo)達(dá)成綜合以上內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。三、教學(xué)方法及手段1.課程設(shè)計(jì)以實(shí)踐教學(xué)為主，主要考察學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和資料檢索能力；在給定學(xué)生課程設(shè)計(jì)課題的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生按照課題要求去分析問題、檢索資料、解決問題，最后完成在給定設(shè)備上實(shí)現(xiàn)任務(wù)書的目標(biāo)。同時(shí)通過撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行匯總分析。2.課程設(shè)計(jì)以實(shí)踐教學(xué)為主，主要依托學(xué)生自主進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容檢索，在課程設(shè)計(jì)時(shí)，教師針對(duì)課程設(shè)計(jì)中學(xué)生出現(xiàn)的問題進(jìn)行思路指引，解決學(xué)生遇到的困難。四、課程的基本內(nèi)容與教學(xué)要求1．傅里葉光學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)要求：了解傅里葉分析的基本方法；掌握平面波角譜和角譜的衍射以及透鏡系統(tǒng)的傅里葉變換性質(zhì)教學(xué)內(nèi)容：二維傅里葉分析；空間帶寬積和測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系；平面波的角譜和角譜的衍射；透鏡系統(tǒng)的傅里葉變換性質(zhì)。重點(diǎn)難點(diǎn)：平面波角譜的衍射，透鏡系統(tǒng)的傅里葉變換性質(zhì)。2．經(jīng)典光學(xué)信息處理教學(xué)要求：了解傅里葉處理器、空間濾波概念；了解照相圖像的復(fù)原方法；掌握全息術(shù)基本原理、相關(guān)和卷積的基本概念；了解傅里葉變換全息圖的記錄。教學(xué)內(nèi)容：傅里葉處理器；空間濾波；照相圖像的復(fù)原；全息術(shù)；傅里葉變換全息圖；相關(guān)和卷積。重點(diǎn)難點(diǎn)：相關(guān)和卷積，空間濾波，全息術(shù)3．非相干光學(xué)信息處理教學(xué)要求：了解非相干像的形成和MTF的測(cè)量；掌握非相干空間濾波方法和傅里葉變換光譜儀原理。教學(xué)內(nèi)容：楊氏干涉儀和空間相干性；非相干像的形成；MTF的測(cè)量；邁克爾遜干涉儀和時(shí)間相干性；傅里葉變換光譜儀；投影顯示的消像素技術(shù)；計(jì)算層析技術(shù)。重點(diǎn)難點(diǎn)：空間和時(shí)間相干性，非相干空間濾波，傅里葉變換光譜儀。4．光學(xué)圖像識(shí)別教學(xué)要求：理解光學(xué)相關(guān)器和非相干識(shí)別器的含義；掌握VanderLugt相關(guān)器和實(shí)時(shí)聯(lián)合變換相關(guān)器；了解旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器、比例不變VanderLugt相關(guān)器和旋轉(zhuǎn)不變。教學(xué)內(nèi)容：光學(xué)相關(guān)器；非相干識(shí)別器；VanderLugt相關(guān)器；實(shí)時(shí)VanderLugt相關(guān)器；旋轉(zhuǎn)不變VanderLugt相關(guān)器；比例不變VanderLugt相關(guān)器；實(shí)時(shí)聯(lián)合變換相關(guān)器；旋轉(zhuǎn)不變。重點(diǎn)難點(diǎn)：光學(xué)相關(guān)器，VanderLugt相關(guān)器，聯(lián)合變換相關(guān)器。5．廣義傅里葉變換及其光學(xué)實(shí)現(xiàn)教學(xué)要求：掌握廣義傅里葉變換及其光學(xué)實(shí)現(xiàn)；理解用透鏡實(shí)現(xiàn)廣義傅里葉變換的基本光學(xué)單元；了解用自聚焦笑影光波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)廣義傅里葉變換。教學(xué)內(nèi)容：廣義傅里葉變換的定義和性質(zhì)；用透鏡實(shí)現(xiàn)廣義傅里葉變換的基本光學(xué)單元；基本光學(xué)單元的組合；用自聚焦笑影光波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)廣義傅里葉變換。重點(diǎn)難點(diǎn)：廣義傅里葉變換的定義性質(zhì)和光學(xué)實(shí)現(xiàn)。6．光學(xué)小波變換教學(xué)要求：掌握小波變換的定義和性質(zhì)及光學(xué)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)；了解光學(xué)小波變換匹配濾波器在圖像識(shí)別中的應(yīng)用及光學(xué)Harr小波變換和圖像邊緣探測(cè)。教學(xué)內(nèi)容：小波變換的定義和性質(zhì)；實(shí)現(xiàn)一維小波變換的光學(xué)系統(tǒng)；用多通道匹配濾波實(shí)現(xiàn)二維小波變換；4.光學(xué)小波變換匹配濾波器在圖像識(shí)別中的應(yīng)用；光學(xué)Harr小波變換和圖像邊緣探測(cè)。重點(diǎn)難點(diǎn)：小波變換的定義、性質(zhì)和光學(xué)實(shí)現(xiàn)。7．空間光調(diào)制器教學(xué)要求：理解空間光調(diào)制器的定義；理解液晶的扭曲效應(yīng)及薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)液晶顯示器及液晶光閥的工作原理；掌握線性電光效應(yīng)；了解PROM器件和數(shù)字微反射鏡器件數(shù)字化投影的原理。教學(xué)內(nèi)容：磁光空間光調(diào)制器；液晶的扭曲效應(yīng)及薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)液晶顯示器；大屏幕投影電視、液晶光閥；線性電光效應(yīng)和PROM器件；數(shù)字微反射鏡器件數(shù)字化投影。重點(diǎn)難點(diǎn)：空間光調(diào)制器的定義，液晶顯示器、液晶光閥的工作原理，線性電光效應(yīng)。8．光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)要求：了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、建立及光學(xué)互連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)。教學(xué)內(nèi)容：引言；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立；光學(xué)互連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)。重點(diǎn)難點(diǎn)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。9．光折變介質(zhì)信息處理教學(xué)要求：理解相位共軛概念及光折變相位共軛器的原理；了解光折變二波耦合和四波混頻及自泵譜、互泵譜相位共軛效應(yīng)；了解相位共軛在聯(lián)合傅里葉變換相關(guān)識(shí)別中的應(yīng)用；了解光折變非線性聯(lián)合變換相關(guān)器及其應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容：相位共軛；光折變相位共軛器；光折變二波耦合和四波混頻；自泵譜、互泵譜相位共軛效應(yīng)；相位共軛在聯(lián)合傅里葉變換相關(guān)識(shí)別中的應(yīng)用；光折變非線性聯(lián)合變換相關(guān)器。重點(diǎn)難點(diǎn)：光折變相位共軛及其應(yīng)用；相位共軛在聯(lián)合傅里葉變換相關(guān)識(shí)別中的應(yīng)用。。10.課程設(shè)計(jì)以Python，Matlab等語言為主，依托圖像傳感器和視頻的圖像資源，開發(fā)設(shè)計(jì)圖像處理算法，完成任務(wù)書指定的要求。五、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)無。六、課程學(xué)時(shí)分配主要內(nèi)容講課學(xué)時(shí)習(xí)題課時(shí)討論課時(shí)七、課程考核與成績(jī)?cè)u(píng)定7.1考核方式考核環(huán)節(jié)包括課程學(xué)習(xí)過程考核和期末考核，其中課程過程考核占總成績(jī)的50%，主要由課程設(shè)計(jì)進(jìn)度進(jìn)行評(píng)定；期末考核成績(jī)占總成績(jī)的50%，主要由課程設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。各環(huán)節(jié)的比重如下?？己谁h(huán)節(jié)比重合計(jì)過程考核課程設(shè)計(jì)進(jìn)度50%50%期末成績(jī)課程設(shè)計(jì)結(jié)果50%50%總計(jì)100%100%7.2考核內(nèi)容及要求本課程為考查課?？己藘?nèi)容及分值分配如下?？己朔绞娇己藘?nèi)容分值課程目標(biāo)總分值期末考核50%課程設(shè)計(jì)結(jié)果50目標(biāo)1、2、3、450分過程考核50%課程設(shè)計(jì)進(jìn)度50目標(biāo)1、2、350分7.3成績(jī)?cè)u(píng)定1.課程設(shè)計(jì)進(jìn)度和出勤情況課程設(shè)計(jì)進(jìn)度總分50分，主要有課程設(shè)計(jì)進(jìn)度（2周，每周10分），課程設(shè)計(jì)出勤情況（2周，每周10分），以及相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)過程中解決問題的表現(xiàn)情況（視情況加分0-10分）。2.課程設(shè)計(jì)結(jié)果課程設(shè)計(jì)報(bào)告總分50分，主要考核課程設(shè)計(jì)報(bào)告的完整度，需要包括前言、課程設(shè)計(jì)思路、課程設(shè)計(jì)結(jié)果，課程設(shè)計(jì)配套的代碼（每項(xiàng)各10分）。八、課程評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)8.1課程評(píng)價(jià)課程評(píng)價(jià)周期定為每1年評(píng)價(jià)一次。設(shè)置達(dá)成情況目標(biāo)值，采用成績(jī)分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)。課程達(dá)成評(píng)價(jià)根據(jù)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)課程達(dá)成評(píng)價(jià)方法進(jìn)行計(jì)算，評(píng)價(jià)結(jié)果用于持續(xù)改進(jìn)。測(cè)控系負(fù)責(zé)人組織教師實(shí)施課程評(píng)價(jià)，制定持續(xù)改進(jìn)措施，監(jiān)督持續(xù)改進(jìn)過程。課程負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)撰寫課程考核總結(jié)報(bào)告，實(shí)施課程評(píng)價(jià)持續(xù)改進(jìn)。8.2持續(xù)改進(jìn)1）日常教學(xué)：根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，教師采取座談會(huì)、與學(xué)生單獨(dú)交流，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法、進(jìn)度，做出教學(xué)改進(jìn)。2）實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)：根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況，對(duì)學(xué)