浙江大学：光电科学与工程学院《视觉奥秘及应用》课程教学大纲 Mystery of Human Vision and Applications.pdf_大学文库

视觉奥秘及应用课程教学大纲课程代码：OPT040OG课程中文名称：视觉奥秘及应用课程英文名称：MysteryofHumanVisionandApplications学分：2.5总学时：48周学时：2.0-1.0课程类别：通识面向对象：全校本科生（不含光电学院）预修要求：无一、课程介绍（一）中文简介本课程集科学性、知识性、启发性、应用性与趣味性于一体。课程分六大部分：第一部分为绪论、视觉奥秘与应用概述、视觉光学系统、视觉神经生理学系统：第二部分视觉的基本功能、视觉识别、视错觉：第三部分空间知觉、立体视觉机制、三维（3D）立体成像技术、3D立体影视技术：第四部分颜色视觉，色弱与色盲的检查：第五部分运动视觉、似动的对应匹配法则及动画制作：第六部分视觉应用技术：视觉仪器及检测技术、视觉仿生技术、视觉识别（如指纹/掌纹/虹膜/人脸识别）技术、高速摄影技术、全息显示技术、机器视觉与虚拟现实、超视觉等。（二）英文简介Thiscourseisascientific,intellective,heuristic,applicableandinterestingcoursedesignedfor undergraduate students.The course includes six main parts: 1) Introduction of human visionandapplications,visual optical system,andvisual neuro-physiological system;2)Basicfunctions of human vision, visual recognition, and visual illusions;3) Spatial perception,stereovision,3Dstereo imagingtechniques (stereoscopes,stereoscopicphotos,stereoscopicfilms and televisions, etc); 4) Color vision, color weakness and blindness; 5) Visual motionperception, corresponding and matching rules of apparent motion; 6) Visual applications: visualexamining and measuring instruments/techniques, visual bionics, visual recognition technology(fingerprint,palm-print,iris,andfacerecognition),holographic displays,high-speedphotography,machine vision,beyond thevision,etc.二、教学目标（一）学习目标人类接收的外界信息80%以上来自视觉，尤其是在当今高度发达的信息社会，视觉信息更呈现出海量和爆炸性增长的趋势，从视觉识别到机器视觉，从3D成像到3D影视，从虚拟现实到人工智能，从日常生活工作到社会经济发展，莫不与视觉奥秘、视觉信息及视觉应用技术密切相关。学习视觉的知识，揭示视觉的奥秘，掌握视觉信息的应用技术，符合学校通识教育的总目标及本类别通识选修课程的教学目标，不仅有助于所有专业的学生全面认识自身的视觉系统及视觉功能，掌握和拓展通识知识，而且对日常生活与工作、科学研究、工农业生产、社会经济发展及军事国防等领域具有广泛的实际应用价值。通过本课程的学习，使学生掌握人与动物的眼球与视觉系统的结构及功能，全面了解视觉系统的奥秘；掌握视觉的空

视觉奥秘及应用课程教学大纲课程代码：OPT0400G 课程中文名称：视觉奥秘及应用课程英文名称：Mystery of Human Vision and Applications 学分：2.5 周学时：2.0-1.0 总学时：48 课程类别：通识面向对象：全校本科生（不含光电学院）预修要求：无一、课程介绍（一）中文简介本课程集科学性、知识性、启发性、应用性与趣味性于一体。课程分六大部分：第一部分为绪论、视觉奥秘与应用概述、视觉光学系统、视觉神经生理学系统；第二部分视觉的基本功能、视觉识别、视错觉；第三部分空间知觉、立体视觉机制、三维（3D）立体成像技术、3D 立体影视技术；第四部分颜色视觉，色弱与色盲的检查；第五部分运动视觉、似动的对应匹配法则及动画制作；第六部分视觉应用技术：视觉仪器及检测技术、视觉仿生技术、视觉识别（如指纹/掌纹/虹膜/人脸识别）技术、高速摄影技术、全息显示技术、机器视觉与虚拟现实、超视觉等。（二）英文简介 This course is a scientific, intellective, heuristic, applicable and interesting course designed for undergraduate students. The course includes six main parts: 1) Introduction of human vision and applications, visual optical system, and visual neuro-physiological system; 2) Basic functions of human vision, visual recognition, and visual illusions; 3) Spatial perception, stereo vision, 3D stereo imaging techniques (stereoscopes, stereoscopic photos, stereoscopic films and televisions, etc); 4) Color vision, color weakness and blindness; 5) Visual motion perception, corresponding and matching rules of apparent motion; 6) Visual applications: visual examining and measuring instruments/techniques, visual bionics, visual recognition technology (fingerprint, palm-print, iris, and face recognition), holographic displays, high-speed photography, machine vision, beyond the vision, etc. 二、教学目标（一）学习目标人类接收的外界信息 80%以上来自视觉，尤其是在当今高度发达的信息社会，视觉信息更呈现出海量和爆炸性增长的趋势，从视觉识别到机器视觉，从 3D 成像到 3D 影视，从虚拟现实到人工智能，从日常生活工作到社会经济发展，莫不与视觉奥秘、视觉信息及视觉应用技术密切相关。学习视觉的知识，揭示视觉的奥秘，掌握视觉信息的应用技术，符合学校通识教育的总目标及本类别通识选修课程的教学目标，不仅有助于所有专业的学生全面认识自身的视觉系统及视觉功能，掌握和拓展通识知识，而且对日常生活与工作、科学研究、工农业生产、社会经济发展及军事国防等领域具有广泛的实际应用价值。通过本课程的学习，使学生掌握人与动物的眼球与视觉系统的结构及功能，全面了解视觉系统的奥秘；掌握视觉的空

间分辨能力、时间分辨能力、视觉暂留、运动视觉、图形与图像识别等，揭示奇趣视错觉的机理；学习掌握立体视觉原理、3D立体成像技术、3D立体影视技术等：学习与揭示颜色视觉、色弱、色盲的机理及奥秘；学习掌握视觉信息应用技术，包括视觉仿生技术、视觉仪器及检测技术、视觉识别（如指纹/掌纹虹膜/人脸识别）技术、光与颜色的混合匹配技术、似动动画制作技术、高速摄影技术、全息显示技术、机器视觉与虚拟现实；学习了解不可见的世界，包括显微世界、遥远星系、高速世界、红外与紫外世界等。本课程的主要目标在于传授通识知识，启发、引导和培养学生的科学思维、科学研究、科学设计和逻辑推理的能力，通过对视觉的基本原理、视觉现象及视觉奥秘的研习，训练和启迪学生从科学的视角研究与探讨问题，为揭示视觉奥秘及视觉信息技术在广泛领域的创新应用打下坚实的基础。（二）育人目标本课程的育人目标是，面向理工农医、人文社科、新闻外语等全校所有专业的本科生，注重提炼视觉奥秘及应用课程中蕴含的思政育人元素和精神内涵；在优化课程知识体系的基础上，提升课程的前沿性和时代性：始终将立德树人、思政育人放在优先位置，结合课程章节内容，将思政育人元素融入教学，引用《学习强国》，重温核心价值观；结合抗疫胜利，坚定制度自信：展示中华文化，涵养家国情怀：学习重要人物，宣传科学事迹；弘扬工匠精神，培养创新意识。据此拓展学生的知识，提升学生的素质，提高学生的能力，为培养德智体美劳全面发展的、具有国际视野的高素质创新人才做出贡献。（三）可测量结果1）通过学习，学生能够全面系统地掌握人与动物的瞳孔、人类眼球的结构、视网膜的秘密、主眼与非主眼及其应用等。2）学生能够系统地掌握视觉光学系统与视觉神经生理学系统的科学知识及视觉奥秘，3）学生能够全面掌握视觉的高级信息处理功能，包括形状与图像识别、立体视觉、颜色视觉、运动视觉等，掌握每一种视觉功能的原理及主要特点。4）在本课程知识点的学习中，能够掌握各类典型的视觉信息应用技术的分类、原理、关键技术及特色，无其是能够对视觉识别（虹膜/指纹/掌纹/人脸识别）技术、光与颜色的混合匹配技术、3D立体照相技术、3D立体影视技术、全息显示技术、机器视觉与虚拟现实、似动动画制作技术、准分子激光近视矫正术、高速摄影技术、视觉检测技术、视觉仿生技术等有全面的认识，并能在自已所从事的专业实际中综合运用。5）通过课程学习，学生能够对视觉系统及其内在奥秘有自己特有的认识，并通过课堂演讲等新型方式进行交流与讨论。6）通过课程实验与实践，学生不仅能够巩固所学到的理论和技术知识，而且能培养自已在视觉信息应用技术方面的独立思考能力、动手能力和创新能力

间分辨能力、时间分辨能力、视觉暂留、运动视觉、图形与图像识别等，揭示奇趣视错觉的机理；学习掌握立体视觉原理、3D 立体成像技术、3D 立体影视技术等；学习与揭示颜色视觉、色弱、色盲的机理及奥秘；学习掌握视觉信息应用技术，包括视觉仿生技术、视觉仪器及检测技术、视觉识别（如指纹/掌纹/虹膜/人脸识别）技术、光与颜色的混合匹配技术、似动动画制作技术、高速摄影技术、全息显示技术、机器视觉与虚拟现实；学习了解不可见的世界，包括显微世界、遥远星系、高速世界、红外与紫外世界等。本课程的主要目标在于传授通识知识，启发、引导和培养学生的科学思维、科学研究、科学设计和逻辑推理的能力，通过对视觉的基本原理、视觉现象及视觉奥秘的研习，训练和启迪学生从科学的视角研究与探讨问题，为揭示视觉奥秘及视觉信息技术在广泛领域的创新应用打下坚实的基础。（二）育人目标本课程的育人目标是，面向理工农医、人文社科、新闻外语等全校所有专业的本科生，注重提炼视觉奥秘及应用课程中蕴含的思政育人元素和精神内涵；在优化课程知识体系的基础上，提升课程的前沿性和时代性；始终将立德树人、思政育人放在优先位置，结合课程章节内容，将思政育人元素融入教学，引用《学习强国》，重温核心价值观；结合抗疫胜利，坚定制度自信；展示中华文化，涵养家国情怀；学习重要人物，宣传科学事迹；弘扬工匠精神，培养创新意识。据此拓展学生的知识，提升学生的素质，提高学生的能力，为培养德智体美劳全面发展的、具有国际视野的高素质创新人才做出贡献。（三）可测量结果 1）通过学习，学生能够全面系统地掌握人与动物的瞳孔、人类眼球的结构、视网膜的秘密、主眼与非主眼及其应用等。 2）学生能够系统地掌握视觉光学系统与视觉神经生理学系统的科学知识及视觉奥秘。 3）学生能够全面掌握视觉的高级信息处理功能，包括形状与图像识别、立体视觉、颜色视觉、运动视觉等，掌握每一种视觉功能的原理及主要特点。 4）在本课程知识点的学习中，能够掌握各类典型的视觉信息应用技术的分类、原理、关键技术及特色，尤其是能够对视觉识别（虹膜/指纹/掌纹/人脸识别）技术、光与颜色的混合匹配技术、3D 立体照相技术、3D 立体影视技术、全息显示技术、机器视觉与虚拟现实、似动动画制作技术、准分子激光近视矫正术、高速摄影技术、视觉检测技术、视觉仿生技术等有全面的认识，并能在自己所从事的专业实际中综合运用。 5）通过课程学习，学生能够对视觉系统及其内在奥秘有自己特有的认识，并通过课堂演讲等新型方式进行交流与讨论。 6）通过课程实验与实践，学生不仅能够巩固所学到的理论和技术知识，而且能培养自己在视觉信息应用技术方面的独立思考能力、动手能力和创新能力

注：以上结果拟通过课堂教学、课堂实验及演示、课堂讨论、师生互动、生生互动、视觉专题演讲、设计制作与课外实践、笔试（开卷）等环节进行测量。三、课程要求（一）授课方式与要求授课方式：a）教师课堂授课（讲授课程的核心内容、小结与复习已授课章节、提示预习章节要点、指定课堂讨论与演讲主题等）：b）课堂实验与演示、师生互动、生生互动、讨论：c）课堂演讲课（按照教师指定的或学生自己选定的演讲主题，学生分组准备讨论素材或演讲PPT，开展视觉主题的课堂演讲）；d）学生课后阅读与思考等（根据课程内容及推荐的参考文献，学生在课后阅读、独立思考或分小组讨论等）：e）课外实验与实践（按照课程知识点开设视觉奥秘及应用技术的综合实验与实践，按小组进行，让学生通过设计、制作、完成3D立体摄影成像、高速摄影成像、似动动画制作、视错觉等实验与实践，巩固课程知识，学以致用，培养学生的独立思考能力与动手能力）：f）期末笔试（开卷考试）。课程要求：要求学生通过课程学习，全面掌握课程知识点；通过课堂讨论和演讲，提高学生的思维能力和表达能力；通过课堂实验及课外小组实践等环节，培养启迪学生的设计能力和动手能力，同时培养团队合作精神。据此全面掌握视觉的奥秘及应用课程内容，为学生今后从事的学习和工作打下坚实的基础。说明：视觉奥秘及应用课程，兼具科学性、知识性、启动性、应用性和趣味性，通过教师授课、课堂实验及演示、课堂讨论、师生互动、生生互动、课堂演讲、课外实验实践、课外兴趣小组等形式，在教学内容、教学方法、教学手段、教学特色等方面，更好地满足和抓住学生的求知之需、求知之目和求知之心0（二）考试评分与建议期末考查：提交大作业。评价方法加强过程性考核，强化考核学生的参与性、主动性、设计性与创造性，增加考核学生对学科知识和课程思政有机结合的理解深度，成绩构成：上课出勤、讨论等成绩占16%：课程设计创新及实验实践成绩占24%；期末考查（提交考查作业）成绩占60%。四、教学安排课外学习教学方式教学课程思政融入点与与周次授课章次与主要内容（线上、线时数实施方法作业要求下、线上线

注：以上结果拟通过课堂教学、课堂实验及演示、课堂讨论、师生互动、生生互动、视觉专题演讲、设计制作与课外实践、笔试（开卷）等环节进行测量。三、课程要求（一）授课方式与要求授课方式：a）教师课堂授课（讲授课程的核心内容、小结与复习已授课章节、提示预习章节要点、指定课堂讨论与演讲主题等）；b）课堂实验与演示、师生互动、生生互动、讨论；c）课堂演讲课（按照教师指定的或学生自己选定的演讲主题，学生分组准备讨论素材或演讲 PPT，开展视觉主题的课堂演讲）；d）学生课后阅读与思考等（根据课程内容及推荐的参考文献，学生在课后阅读、独立思考或分小组讨论等）；e）课外实验与实践（按照课程知识点开设视觉奥秘及应用技术的综合实验与实践，按小组进行，让学生通过设计、制作、完成 3D 立体摄影成像、高速摄影成像、似动动画制作、视错觉等实验与实践，巩固课程知识，学以致用，培养学生的独立思考能力与动手能力）；f）期末笔试（开卷考试）。课程要求：要求学生通过课程学习，全面掌握课程知识点；通过课堂讨论和演讲，提高学生的思维能力和表达能力；通过课堂实验及课外小组实践等环节，培养启迪学生的设计能力和动手能力，同时培养团队合作精神。据此全面掌握视觉的奥秘及应用课程内容，为学生今后从事的学习和工作打下坚实的基础。说明：视觉奥秘及应用课程，兼具科学性、知识性、启动性、应用性和趣味性，通过教师授课、课堂实验及演示、课堂讨论、师生互动、生生互动、课堂演讲、课外实验实践、课外兴趣小组等形式，在教学内容、教学方法、教学手段、教学特色等方面，更好地满足和抓住学生的求知之需、求知之目和求知之心。（二）考试评分与建议期末考查：提交大作业。评价方法：加强过程性考核，强化考核学生的参与性、主动性、设计性与创造性，增加考核学生对学科知识和课程思政有机结合的理解深度。成绩构成：上课出勤、讨论等成绩占 16％；课程设计创新及实验实践成绩占 24％；期末考查（提交考查作业）成绩占 60％。四、教学安排周次授课章次与主要内容课程思政融入点与实施方法教学方式（线上、线下、线上线课外学习与作业要求教学时数

第 4 次第 3 章视觉神经生理学系统。主要内容：视觉神经生理学系统概述；视网膜的结构，视锥细胞与视杆细胞的分工，黄斑与中央凹，奇妙的生理盲点及其测试，视网膜的横向与纵向细胞连接，视神经纤维的数量、直径、长度与信息传递本领；视网膜的感光机制；视觉通路与视觉信息传递、大脑视皮层及视觉信息处理；视觉电生理与感受野；课堂实验演示、讨论、课外实践。 1．思政融入点：制度自信。 2．实施方法：案例 4：从视觉神经生理学系统的知识点，引申出我国在生物医学领域特别是抗击疫情中的非凡成就，坚定制度自信。线下 1．讨论：从视觉神经生理学与视细胞的知识出发，分析思考人类、家禽和猫头鹰等的明视觉与暗视觉特性。 2）生理盲点因何产生，为什么平时感觉不到生理盲点的存在？2．实验与实践：生理盲点的测定。 3 第 5 次第 4 章视觉的基本功能。主要内容：人类与动物的视力趣谈；眼睛对光与颜色（波长）的感知能力；视觉的空间分辨能力：极限分辨角、视敏度与视力，空间辨别阈及其应用；视觉的时间分辨能力与运动感知能力：闪光、闪烁与连续，视觉暂留现象及其应用；明视觉、间视觉与暗视觉；眼球运动，奇妙的主眼与非主眼；课堂实验及互动、讨论。 1．思政融入点：科学家事迹；核心价值观。 2．实施方法：案例 5：从光子信息出发，讲述普朗克、爱因斯坦、居里夫人及钱学森、程开甲、王淦昌等国内外著名科学家的事迹；案例 6：引用社会主义核心价值观的 24 字谜，重温核心价值观。线下 1．讨论： 1）从视觉的空间分辨率谈起 ——宇航员能够用肉眼直接从太空看到长城吗？2）世界各国的交通规则（靠左行驶或靠右行驶）的来历，及其与主眼非主眼的关 3