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《视觉检测技术基础》课程教学大纲 |
一、课程基本信息
1、课程代码：MI420
2、课程名称（中/英文）：视觉检测技术基础/ Foundation of visual measurement technique
3、学时/学分：27/1.5
4、先修课程：高等数学，大学物理
5、面向对象：电子信息类专业本科生
6、开课院（系）、教研室：电子信息与电气工程学院仪器系自动检测技术研究所
7、教材、教学参考书：自编讲义
《机器视觉》，贾云得著，科学出版社，2000
《计算机视觉》，马颂德著，科学出版社，1997
《图像工程》，章毓晋著，清华大学出版社，2002
《图像工程》，章毓晋著，清华大学出版社，2002
二、本课程的性质和任务
《视觉检测技术基础》是电子信息学院仪器系四年级本科生的选修课，通过本课程的学习，使学生初步了解视觉检测系统的构成及基本原理，每个组成部分如何选择设计，掌握相应的图像处理方法，增加学生的专业知识。通过上机实践提高学生的实际编程能力，增强感性认识，为以后科研、工作中遇到的相关问题提供一个解决的思想，并能实际运用。
三、本课程教学内容和基本要求
1. 基本要求
《视觉检测技术基础》作为本科生的选修课，应当主要立足于对学生知识的普及，主要讲述计算机视觉系统的组成、设计、处理等方面的基本知识，以课堂讲述为主，讲述中应结合日常生活实际，提高学生的学习兴趣，让学生掌握基本的处理过程及算法，并辅以实验手段进一步增强学生对视觉检测技术的了解，增加感性认识，
2. 教学内容
(1) 课堂教学部分
1视觉检测概述…………………………………………………………………2
1.1 什么是计算机视觉
1.2 什么是视觉检测技术
1.3 视觉检测的作用
1.4 视觉检测方法的特点
2 视觉检测系统的组成 ………………………………………………………2
2.1. 视觉检测系统的一般构成
2.2. 视觉检测系统的照明
2.3. 视觉检测用镜头
2.4. 摄像器件
2.5. 图像存储体
3 图像二值化 ………….………………………………………………………2
3.1 二值化的基本概念
3.2 图像二值化的算法
3.3 灰度直方图
3.4 阈值的确定方法
4 图像预处理技术………………………………………………………………2
4.1 预处理的目的
4.2 图像增强
4.3 图像滤波
4.4 图像锐化
5 边缘检测技术…………………………………………………………………2
5.1 边缘检测原理
5.2 一阶微分算子
5.3 二阶微分算子
5.4 边缘检测的步骤
6 图像轮廓的表达………………………………………………………………2
6.1 轮廓的概念
6.2 图像细化
6.3 边界跟踪
6.4 边缘拟合
7 视觉系统的标定………………………………………………………………2
7.1 标定的基本概念
7.2 成像的几何基础
7.3 视觉系统的坐标系
7.4 标定方法
8 自动调焦技术…………………………………………………………………2
8.1 调焦的作用
8.2 自动调焦的方法
8.3 调焦评价函数
8.4 自动调焦的控制策略
9 视觉检测系统实例……………………………………………………………2
9.1 图像式指针表检定仪
9.2 弹性元件刚度测试仪
9.3 图像式阿贝折射仪
9.4 图像式粗糙度测量系统
(2) 上机实验部分
上机练习-1 图像二值化………………………………………………………2
上机练习-2 图像滤波…………………………………………………………2
上机实验-3 图像边缘检测……………………………………………………2
上机实验-4 轮廓提取及标定…………………………………………………3
四、实验（上机）内容和基本要求
上机练习-1 图像二值化
要求：编制利用自动阈值法实现图像二值化处理的程序，通过自己编织程序，让学生体会算法。
（1）将原始图像（m*n像素，8位灰度）设为二维数组；
（2）建立灰度直方图曲线（提示：可表示为一维数组）
（3）确定阈值（提示：可以利用迭代算法、也可以通过寻找灰度分布双峰的谷底值）
（4）获取二值化图像（新的二维数组，原始数组保留）
（5）对实际黑白图片进行效果测试
（6）编程语言：VC, VB, Turbo C, Borland C++
上机练习-2 图像滤波
要求：编制利用均值滤波法/高斯滤波法/中值滤波法/边缘保持滤波法实现图像滤波处理的程序，熟悉算法，利用实际图像比较各种算法的优劣。
（1）将原始图像（m*n像素，8位灰度）设为二维数组；
（2）分别建立4个滤波子过程
（3）对实际黑白图片进行效果测试
（4）编程语言：VC, VB，Turbo C, Borland C++
上机实验-3 图像边缘检测
要求：编制利用Roberts / Sobel / Prewitt算子进行边缘检测的程序，熟悉并比较各种算法
（1）将原始图像（m*n像素，8位灰度）设为二维数组；
（2）首先进行滤波（可利用原有程序）
（3）分别进行边缘提取（注意阈值选择）
（4）对实际黑白图片进行效果测试
（5）编程预言：VC, VB，Turbo C, Borland C++
上机实验-4 轮廓提取及标定
要求：编制利用Roberts / Sobel / Prewitt算子进行边缘检测的程序，熟悉并比较各种算法
（1）将上述提取出的边缘位置数据设为一维数组；
（2）设定目标轮廓（标准件的内外圆环）的表达式；
（3）采用最小二乘法进行数据拟和，得到各表达式的系数；
（4）采用标准件对摄像机参数进行标定，并计算被测件尺寸；
（5）对实际黑白图片进行效果测试
（6）编程预言：VC, VB，Turbo C, Borland C++
五、对学生能力培养的要求
1、课堂教学形式为多媒体教学，力求不断充实最新科学技术成果，拓展学生视野。上课形式力求图文并茂，灵活多样，以实际生活为例子，努力调动学生积极性，提高学生兴趣，活跃课堂气氛，最终使学生掌握设计视觉检测系统的基本技能。
2、实验环节以动手编程实验为主，增强学生感性认识，加强对课堂内容理解，明确实际应用价值，增加学习兴趣，最终使学生能够设法解决实际问题。
六、其它说明
学时分配总表
总学时：27
内 容 环 节
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讲课
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实验
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习题课 |
讨论课 |
上机
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实践
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其他
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第一讲 计算机视觉概述 |
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第二讲 成像原理与系统 |
2 |
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第三讲 二值图像分析 |
2 |
2 |
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第四讲 图像预处理技术 |
2 |
2 |
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第五讲 边缘检测技术 |
2 |
2 |
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第六讲 轮廓的表示方法 |
2 |
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第七讲 视觉系统的标定 |
2 |
3 |
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第八讲 立体成像 |
2 |
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第九讲 视觉系统举例及总结 |
2 |
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总 计 |
18 |
9 |
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撰写人：赵 辉 陶 卫 院（系）公章：
院（系）教学主管签字（盖章）： 时 间： |
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