《视觉系统一原理及应用》教学大纲 课程编号：302126020 课程性质：选修，双语 课程名称：视觉系统一原理及应用 学时/学分：32/2 英文名称： Vision Systems-Principle and 考核方式： 闭卷笔试 Applications 选用教材： 《MATLAB应用图像处理》第二版 大纲执笔人：黄玉波 胡晓军、徐飞 西安电子科技大学出版社 (Computer Vision》 JG Daugman Cambridge,UK 先修课程 高等数学、大学物理、Matlab程 大纲审核人： 专业教学指导组 序设计等 适用专业：测控技术与仪器 一、课程目标 通过本课程的学习，学生 1.知道与机器视觉系统、数字图像及图像处理相关的术语及其概念，知道 机器视觉系统的基本构成，并能对具体工程应用进行分析： 2.知道与数字图像及图像处理相关的基本概念和术语的英文表述： 3.能解释基本图像处理操作的原理并将具体图像处理问题归到某一类： 4.能应用Matlab软件的相关图像处理函数实现基本的图像处理操作，能针 对具体的图像处理问题应用Matb函数进行实验，并能合理解释输出结果： 5.能基于本课程所学基础以及进一步学习读懂视觉系统及图像处理相关的 英文科技文献： 6.能应用本课程所学知识以及进一步学习解决视觉系统及图像处理相关的 工程问题。 二、教学内容 第一章机器视觉系统概述（支撑课程目标1、2、4、5、6） 机器视觉系统的概念、应用及组成：数字图像的概念及特点：色彩空间及数 字图像的生成：数字图像的格式及类型：数字图像在Matlab中的读写显示及类 型转换。 要求学生：知道与机器视觉系统、数字图像及图像处理相关的概念及含义
《视觉系统—原理及应用》教学大纲 课程编号： 302126020 课程性质： 选修，双语 课程名称： 视觉系统—原理及应用 学时/学分： 32/2 英文名称： Vision Systems-Principle and Applications 考核方式： 闭卷笔试 选用教材： 《MATLAB 应用图像处理》第二版 胡晓军、徐飞 西安电子科技大学出版社 《Computer Vision》 J G Daugman Cambridge, UK 大纲执笔人： 黄玉波 先修课程： 高等数学、大学物理、Matlab 程 序设计等 大纲审核人： 专业教学指导组 适用专业： 测控技术与仪器 一、课程目标 通过本课程的学习，学生 1. 知道与机器视觉系统、数字图像及图像处理相关的术语及其概念，知道 机器视觉系统的基本构成，并能对具体工程应用进行分析； 2. 知道与数字图像及图像处理相关的基本概念和术语的英文表述； 3. 能解释基本图像处理操作的原理并将具体图像处理问题归到某一类； 4. 能应用 Matlab 软件的相关图像处理函数实现基本的图像处理操作，能针 对具体的图像处理问题应用 Matlab 函数进行实验，并能合理解释输出结果； 5. 能基于本课程所学基础以及进一步学习读懂视觉系统及图像处理相关的 英文科技文献； 6. 能应用本课程所学知识以及进一步学习解决视觉系统及图像处理相关的 工程问题。 二、教学内容 第一章 机器视觉系统概述（支撑课程目标 1、2、4、5、6） 机器视觉系统的概念、应用及组成；数字图像的概念及特点；色彩空间及数 字图像的生成；数字图像的格式及类型；数字图像在 Matlab 中的读写显示及类 型转换。 要求学生：知道与机器视觉系统、数字图像及图像处理相关的概念及含义
能在Matlab软件中读、显示、保存图像及进行类型转换。 第二章图像的基本运算及应用（支撑课程目标2、4、5、6） 图像点运算、代数运算和逻辑运算的原理及在Matlab中的实现：图像几何 运算和空间变换的原理及在Matlab中的实现。 要求学生：理解图像基本运算的原理，并能在Matlab软件中应用相关函数 进行图像运算。 第三章图像增强及滤波（支撑课程目标3、4、5、6） 图像增强的概念及像素信息的获取：直方图调整及直方图均衡化的原理：图 像的邻域操作、图像的卷积和滤波的原理；图像增强在Matlab中的实现。 要求学生：理解图像增强的原理、实现方式及应用领域，能在Matlab中应 用相应函数实现图像增强操作。 第四章图像分割（支撑课程目标2、3、4、6） 图像边缘的概念、边缘检测的原理、算子及在Matlab中的实现：图像二值 化的概念及实现方法：基本的图像形态学操作原理、应用及其在Matlab中的实 现。 要求学生：能理解图像边缘检测、二值化及基本的形态学操作原理，并能在 Matlab中应用相关函数实现上述操作 第五章图像的变换和压缩基础（支撑课程目标3） 理解图像傅立叶变换、离散余弦变换、小波变换和图像压缩的作用及基本原 理。 三、实验内容 序 支撑课程 是否必 实验名称 主要内容 学时 目标 做 图像在Matlab中的读写、显 图像的基本运算示：格式、类型的转换：基本 课程目标 1 必做 及图像增强 运算的实现：基本图像增强方 3、4 法的运用。 图像滤波、边缘图像在Matlab中的邻域操作： 课程目标 2检测及图像二值 滤波操作：边缘检测：二值化 必倒 化 及基本的形态学操作， 3、4 *注：实验详情见课程实验大纲及实验指导书 四、参考文献 [1]Image processing toolbox,Matlab 7.10
能在 Matlab 软件中读、显示、保存图像及进行类型转换。 第二章 图像的基本运算及应用（支撑课程目标 2、4、5、6） 图像点运算、代数运算和逻辑运算的原理及在 Matlab 中的实现；图像几何 运算和空间变换的原理及在 Matlab 中的实现。 要求学生：理解图像基本运算的原理，并能在 Matlab 软件中应用相关函数 进行图像运算。 第三章 图像增强及滤波（支撑课程目标 3、4、5、6） 图像增强的概念及像素信息的获取；直方图调整及直方图均衡化的原理；图 像的邻域操作、图像的卷积和滤波的原理；图像增强在 Matlab 中的实现。 要求学生：理解图像增强的原理、实现方式及应用领域，能在 Matlab 中应 用相应函数实现图像增强操作。 第四章 图像分割（支撑课程目标 2、3、4、6） 图像边缘的概念、边缘检测的原理、算子及在 Matlab 中的实现；图像二值 化的概念及实现方法；基本的图像形态学操作原理、应用及其在 Matlab 中的实 现。 要求学生：能理解图像边缘检测、二值化及基本的形态学操作原理，并能在 Matlab 中应用相关函数实现上述操作。 第五章 图像的变换和压缩基础（支撑课程目标 3） 理解图像傅立叶变换、离散余弦变换、小波变换和图像压缩的作用及基本原 理。 三、实验内容 序 号 实验名称 主要内容 支撑课程 目标 是否必 做 学时 1 图像的基本运算 及图像增强 图像在 Matlab 中的读写、显 示；格式、类型的转换；基本 运算的实现；基本图像增强方 法的运用。 课程目标 3、4 必做 2 2 图像滤波、边缘 检测及图像二值 化 图像在Matlab中的邻域操作； 滤波操作；边缘检测；二值化 及基本的形态学操作。 课程目标 3、4 必做 2 *注：实验详情见课程实验大纲及实验指导书 四、参考文献 [1] Image processing toolbox, Matlab 7.10
[2]Digital Image Processing Using MATLAB,Second Edition,Rafael C.Gonzalez, 电子工业出版社，2013 [3 Digital Image Processing,Third Edition,Rafael C..Gonzalez,电子工业出版社 2010 [4]数字图像处理与机器视觉：Visual C+与Matlab实现（第2版），张铮等， 人民邮电出版社，2014 五、达成课程目标的途径与措施 达成课程目标的途径和措施主要有： 1.引导学生从视觉系统的构成、数字图像生成的原理出发，从根本上理解 数字图像的本质及基本的图像处理方法的原理，并通过Matlab编程实现 对实际图像信息进行基本的图像处理操作： 2.课堂讲授中多用具体实例加强学生对基本原理的理解及对图像处理方法 的应用，并对处理结果进行分析。用各种思考题及问答互动调动学生学 习的兴趣，促使学生理解基本原理并应用基本处理方法。 3.多环节训练及考核： 1)课堂思考及问答 2)实验 3)期末考试：主要涉及基本概念、原理、方法及其分析和应用 4)上课考勤 4.命题要求 本课程试题由英文问答题、英译汉和分析计算题组成。其中英文问答题 占比30-35%，主要考核课程目标1、2、3：问答题占比30-35%，主要考 核课程目标1、2、5；分析计算题占比35-45%，主要考核课程目标3、6： 课程目标4通过两个实验及平时训练进行考核。 六、成绩评定(%) 课堂思考问答及考勤 实验 实验二 期末考试 10 10 10 70 七、课程目标对毕业要求的支 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求2问题分析：能够将专业相关的 基础理论知识，用于测控对象和任务的分 2.2能正确表达复杂测控工程问 课程目标 题，并认识问题分析有多种方法。 1/6 析和模型建立，并通过文献研究对结果进
[2] Digital Image Processing Using MATLAB, Second Edition, Rafael C.Gonzalez, 电子工业出版社，2013 [3] Digital Image Processing, Third Edition, Rafael C.Gonzalez, 电子工业出版社， 2010 [4] 数字图像处理与机器视觉：Visual C++与 Matlab 实现（第 2 版），张铮等， 人民邮电出版社，2014 五、达成课程目标的途径与措施 达成课程目标的途径和措施主要有： 1. 引导学生从视觉系统的构成、数字图像生成的原理出发，从根本上理解 数字图像的本质及基本的图像处理方法的原理，并通过 Matlab 编程实现 对实际图像信息进行基本的图像处理操作； 2. 课堂讲授中多用具体实例加强学生对基本原理的理解及对图像处理方法 的应用，并对处理结果进行分析。用各种思考题及问答互动调动学生学 习的兴趣，促使学生理解基本原理并应用基本处理方法。 3. 多环节训练及考核： 1) 课堂思考及问答 2) 实验 3) 期末考试：主要涉及基本概念、原理、方法及其分析和应用 4) 上课考勤 4. 命题要求 本课程试题由英文问答题、英译汉和分析计算题组成。其中英文问答题 占比 30‐35%，主要考核课程目标 1、2、3；问答题占比 30‐35%，主要考 核课程目标 1、2、5；分析计算题占比 35‐45%，主要考核课程目标 3、6； 课程目标 4 通过两个实验及平时训练进行考核。 六、成绩评定（%） 课堂思考问答及考勤 实验一 实验二 期末考试 10 10 10 70 七、课程目标对毕业要求的支撑 毕业要求 指标点 课程目标 毕业要求 2 问题分析：能够将专业相关的 基础理论知识，用于测控对象和任务的分 析和模型建立，并通过文献研究对结果进 2.2 能正确表达复杂测控工程问 题,并认识问题分析有多种方法。 课程目标 1/6
行评价。 毕业要求4研究：能够基于科学原理，采 用科学方法对机械工程中的复杂测试计 4.1能够针对机械工程中的复杂 量及控制问题进行研究，能设计实验，对测试计量及控制问题设计实验，搭 课程目标 3/4 实验数据进行分析与解释，通过信息综合建实验装置进行实验。 得到合理有效的结论。 毕业要求5使用现代工具：能够针对机械 工程中的复杂测试计量及控制问题，开发 5.2能够合理运用MatLab 与选用恰当的技术、资源及现代工具对问SolidWorks等专业技术工具对测 课程目标 题进行预测与模拟，并能够理解其局限控复杂工程问题进行预测与模拟 性。 毕业要求10沟通：能够针对测控领域复 杂工程问题，通过撰写报告和设计文稿 10.3具备基本的外语交流能力， 陈述发言、表达或回应指令等方式与业界关注相关行业的国际状况，能够在 课程目标 同行及社会公众进行有效沟通和交流，并跨文化背景下就专业问题进行沟25 具备一定的国际视野，能够在跨文化背景通和交流。 下进行沟通和交流。 八、教学进程 教学内容 学时数 1机器视觉系统概述 3」 2数字图像的基本概念及色彩空间 2 3数字图像的格式及类型 2 4数字图像在Matlab中的读写、显示及类型转换 5图像的基本运算 5 6图像增强 7图像滤波 5 实验一：图像的基本运算及图像增强 2 8图像的边缘检测 9图像二值化及形态学操作基础 实验二：图像滤波、边缘检测及图像二值化 10图像的变换和压缩基础 合计：课堂授课学时+实验学时 32 %课内外时间约为1：1.0~1.5学时
行评价。 毕业要求 4 研究：能够基于科学原理，采 用科学方法对机械工程中的复杂测试计 量及控制问题进行研究，能设计实验，对 实验数据进行分析与解释，通过信息综合 得到合理有效的结论。 4.1 能够针对机械工程中的复杂 测试计量及控制问题设计实验，搭 建实验装置进行实验。 课程目标 3/4 毕业要求 5 使用现代工具：能够针对机械 工程中的复杂测试计量及控制问题，开发 与选用恰当的技术、资源及现代工具对问 题进行预测与模拟，并能够理解其局限 性。 5.2 能 够 合 理 运 用 MatLab 、 SolidWorks 等专业技术工具对测 控复杂工程问题进行预测与模拟。 课程目标 4 毕业要求 10 沟通：能够针对测控领域复 杂工程问题，通过撰写报告和设计文稿、 陈述发言、表达或回应指令等方式与业界 同行及社会公众进行有效沟通和交流，并 具备一定的国际视野，能够在跨文化背景 下进行沟通和交流。 10.3 具备基本的外语交流能力， 关注相关行业的国际状况，能够在 跨文化背景下就专业问题进行沟 通和交流。 课程目标 2/5 八、教学进程 教学内容 学时数 1 机器视觉系统概述 3 2 数字图像的基本概念及色彩空间 2 3 数字图像的格式及类型 2 4 数字图像在 Matlab 中的读写、显示及类型转换 2 5 图像的基本运算 5 6 图像增强 2 7 图像滤波 5 实验一：图像的基本运算及图像增强 2 8 图像的边缘检测 2 9 图像二值化及形态学操作基础 3 实验二：图像滤波、边缘检测及图像二值化 2 10 图像的变换和压缩基础 2 合计：课堂授课学时+实验学时 32 %课内外时间约为 1:1.0～1.5 学时