《光电图像处理》教学大纲

PAGE6《光电图像处理》课程简介课程编号：08034013课程名称：光电图像处理/Opto-electronicImageProcessing学分:3学时：48（实验：4上机：8课外实践：0）适用专业：光电信息科学与工程建议修读学期：第6学期开课单位：数理科学与工程学院光电工程系先修课程：程序设计基础（C语言），模拟/数字电子技术，应用光学，光电信息物理基础考核方式与成绩评定标准：闭卷考试，总评成绩=期末考试成绩占60%+平时成绩占40%教材与主要参考书目：教材：1、《图像传感器应用技术》（第2版），王庆有编著，电子工业出版社，2013年；2、数字图像处理(MATLAB版)，(美)冈萨雷斯，阮秋琦等（译），电子工业出版社，2005年；主要参考书目： 1、《CCD/CMOS图像传感器基础与应用》，（日）米本和也著，陈榕庭等译，科学出版社，20062、《数字图像处理》,（美）冈萨雷斯等著，阮秋琦等（译），2011年；3、学习OpenCV（中文版），GaryBradski等著，于仕琪等译，清华大学出版社，2009年；内容概述：中文：光电图像处理是光电信息科学与工程专业的专业必修课程。本课程主要着眼于图像技术在工程领域的应用。教学内容包括：图像技术广泛应用概述，图像传感器相关的光电基础理论知识，典型光源，CCD图像传感器的基本原理、结构、特性、驱动、信号的硬件采集与处理，数字图像处理知识，以及典型应用实例。通过本课程的学习，主要实现两个目标：一、使学生掌握图像应用技术较完备的基础知识体系，并通过应用案例培养学生利用图像技术解决实际问题的能力；二、通过案例教学、实验、上机等教学环节，培养学生综合利用本专业所学过的光学、机械、信息、电子以及计算机等知识的能力，提高光机电算一体化设计水平，为今后从事科学研究或工程应用打下良好的基础。《光电图像处理》教学大纲课程编号：08034013课程名称：光电图像处理/Opto-electronicImageProcessing学分:3学时：48（实验：4上机：8课外实践：0）适用专业：光电信息科学与工程建议修读学期：第六学期开课单位：数理科学与工程学院光电工程系先修课程：程序设计基础（C语言），模拟/数字电子技术，应用光学，光电信息物理基础一、课程性质、目的与任务光电图像处理是光电信息科学与工程专业的专业必修课程。本课程综合应用本专业所开设的光机电算等前修知识，直接面向工程应用。通过本课程的理论学习、实验及上机实践、应用调研与创新探索等环节，让学生熟悉图像技术的广泛应用，并学会典型的图像技术应用开发思路及开发工具，从而提高学生的理论和实践能力，培养学生用所学知识解决日后工作或者科研中遇到的实际问题的能力。(对应培养要求：2、3、5、6、7、12)教学目的与任务：1、掌握CCD图像传感器工作原理以及典型线/面阵CCD的结构、特性、驱动，信号的硬件采集及处理，熟悉基本的数字图像处理知识，在图像工程领域具有一定的知识和技能（对应培养要求2、5、12）；2、通过实验和上机，获得较强的实践能力和计算机应用能力，综合应用所学知识设计图像应用系统的初步能力（对应培养要求3、12）；3、通过网络及数据库调研一种感兴趣的图像应用系统并结合生活实际提出一种基于图像应用的理论方案（对应培养要求6、7、12）。二、教学内容及学时分配本课程总学时数为48学时，其中理论教学为36学时，实验教学为4学时；课程教学共有9章，具体内容及学时安排等如下表所示：课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排实验学时上机学时备注第一章绪论4讲授第一节图像检测技术的应用领域B☆1.5第二节图像传感器的种类及发展历史C0.5第三节图像传感器的光电技术基础B☆△2第二章光源4第一节自然光源、卤钨灯、气体放电灯、激光光源B第二节LED光源、典型产品和照明方式B☆2第三节图像传感器应用系统中光源和照度的匹配B☆△第四节照明系统及远心光路在动态测试中的应用B☆△第三章图像扫描与电视制式2第一节图像解析原理B☆1第二节图像的显示与电视制式B1第四章电荷耦合摄像器件的基本工作原理4第一节电荷存储、电荷耦合A☆1作业布置第二节CCD电极结构C 第三节电荷的注入与检测A☆△1作业布置第四节CCD的特性参数B☆第五节电荷耦合摄像器件A☆△1作业布置第五章典型线阵CCD图像传感器4第一节典型单沟道、双沟道线阵CCDA☆△2作业布置第二节具有积分时间调整功能的线阵CCDC第三节并行输出的线阵CCDC第四节用于光谱探测的高性能线阵CCDC第五节彩色线阵CCDB☆1第六章典型面阵CCD图像传感器2第一节DL32型面阵CCDA☆△1作业布置第二节其他面阵CCD简介C第三节面阵CCD摄像器件的特性B△第七章视频信号处理与计算机数据采集4第一节CCD视频信号的二值化处理A☆1第二节CCD视频信号的量化处理A☆1第三节线阵CCD输出信号的数据采集与接口B☆△1第四节面阵CCD输出信号的数据采集与计算机接口C1作业布置第八章图像传感器的典型应用实例104第一节线阵图像传感器用于一维尺寸的测量A☆△2作业布置第二节线阵图像传感器用于功能表面缺陷的检测B☆1第三节线阵图像传感器的其他应用举例B☆1调研布置汇报：分组汇报调研结果2讨论汇报实验、线阵CCD特性、驱动及应用实验A☆4实验报告第九章数字图像处理148第一节图像处理概述C1第二节数字图像基础A☆1第三节灰度变换与空间滤波A☆2第四节频域处理及彩色图像处理初步B☆△2第五节图像分割（选讲）C△(2)上机1、MATLAB数字图像处理（基本原理，灰度变换与空间滤波）A☆4上机报告（上）上机2、MATLAB数字图像处理（频域处理，彩色图像处理）A☆△4上机报告（下）（教学基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建议实验（上机）项目及学时分配建议实验项目名称：线阵CCD特性、驱动及应用实验实验学时：4学时实验类型：综合性实验。本实验目的是让学生把图像传感器相关理论所学及时用于实践，实验内容包括：线阵CCD原理与驱动特性、线阵CCD输出特性的测量、利用线阵CCD进行物体外形尺寸的测量、测量物体的倾斜角度、利用线阵CCD进行图像扫描。建议上机项目为：1、MATLAB数字图像处理（基本原理，灰度变换与空间滤波）2、MATLAB数字图像处理（频域处理，彩色图像处理）熟悉并应用MATLAB图像工具箱，并结合所学理论知识利用MATLAB自己编程实现常用图像处理算法。通过几个典型的图像处理任务，学会使用图像处理工具箱。四、教学方法与教学手段采用多媒体教学课件进行课堂教学。课程教学以课堂讲授为主，结合实验、上机、作业、调研及课内汇报等共同实施。调研报告，以小组方式开展，题目可自拟。教学手段方面，有效利用多媒体技术开展理论教学，充分利用专业实验室、学院机房等资源开展实践教学。借助计算机辅助教学现代化教育技术的优势，扩大教学信息量，提高教学质量和效率。五、考核方式与成绩评定标准课程考核采用百分制。课程考核成绩采用平时成绩+期终考试成绩相结合的方式，平时成绩占课程考核成绩的40%，平时成绩考核采用考勤、作业、课堂提问、实验和上机报告、课堂应用汇报相结合的方式；期终成绩考核采用闭卷考试方式，期终考试成绩占课程考核成绩的60%。.平时成绩的各组成部分占课程考核成绩的比例，分别为平时作业和出勤15%，实验报告5%，上机报告10%，课内汇报10%。六、教材与主要参考书目教材：1．《图像传感器应用技术》（第2版），王庆有编著，电子工业出版社，2013年2．数字图像处理(MATLAB版)，（美）冈萨雷斯，阮秋琦（译），电子工业出版社，2005年主要参考书目：1．《CCD/CMOS图像传感器基础与应用》，（日）米本和也著，陈榕庭、彭美桂译，科学出版社，20062．《数字图像处理》，（美）冈萨雷斯，阮秋琦（译）电子工业出版社，2011年3.学习OpenCV（中文版），GaryBra