《机器视觉测量技术》课程教学大纲

《机器视觉测量技术》教学大纲课程英文名MachineVisionMeasurementTechnology课程代码02M0034学分1总学时16理论学时16实验/实践学时0课程类别专业课课程性质任选先修课程大学物理、传感器技术适用专业测控技术与仪器测控技术与仪器（卓越）开课学院计量测试工程学院注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。一、课程地位与课程目标（一）课程地位机器视觉测量技术是测控技术与仪器专业的一门本科生选修课程，开设该课程的目的是让学生了解国内外机器视觉测量发展的最新研究成果、机器视觉测量的基本理论与方法以及机器视觉测量的一些典型应用。通过本课程的学习与实践，使学生掌握机器视觉测量的基本概念、基本理论和方法，引入科研案例来扩大学生的知识面。（二）课程目标1.掌握机器视觉测量技术的基本原理，优缺点；（支撑毕业要求1.2）2.了解机器视觉测量行业的现状和发展趋势，了解常规机器视觉测量的方法和应用场合；（支撑毕业要求6.1、6.2）3.培养具有运用机器视觉测量技术解决工程问题的意识，具有自主查阅文献、收集和提炼信息的能力，团队合作能力和自我表达能力。（支撑毕业要求10.1、10.2）二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学为主，结合自学和课程作业等，具体如下：课堂教学主要讲解机器视觉测量的基本概念、基本理论及方法，结合学科和专业背景引入基本理论的讲解，使得学生能够明确课程学习的目的和意义，提高对机器视觉测量技术在各行业中各种应用的认识。课堂教学引入互动环节，引导学生思考，课后布置作业巩固知识，提高教学效果。对于部分概念进行课堂自学，教师提问形式，培养学生独立学习的能力。通过课程的小论文，培养学生自主查阅文献，科技论文写作的能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求1毕业要求6毕业要求10课程目标1M课程目标2L课程目标3M注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）。四、课程主要内容与基本要求1.绪论介绍机器视觉以及视觉测量技术的基本概念、机器视觉测量的主要研究内容、机器视觉与其它科学领域的关系以及机器视觉测量的发展现状与趋势。2.机器视觉测量的数学基础讲授视觉测量坐标系、空间刚体变换、仿射变换与透视变换、非线性优化（含一维搜索方法、无约束非线性优化方法、约束非线性优化方法）3.摄像机标定介绍摄像机模型；讲授摄像机的选取方法，包括：CCD的选择、镜头的选择、焦距的计算；讲授摄像机标定方法，包括：Faugeras法、Tsai法、张正友法、旋转变换表示方法。4.视觉中的局部特征描述特征检测与描述子、常见的形状、方向梯度和色彩纹理的特征，包括shapeContext、SIFT、LSS、SURF、HOG，基于Hough变换的直线、圆等形状检测。特征匹配及相关问题，重点介绍RANSAC算法。5.双目立体视觉测量技术讲授立体视觉的成像原理，双目立体视觉的标定，匹配点的选取与匹配，立体视觉中的对极几何，物体三维形状的计算。6.光学三角法三维测量技术介绍光学三角法测量原理；讲授结构光视觉测量法（含结构照明光源与结构方式，单线结构光测量原理）、光栅投射法（含光栅透射法的基本原理和相位测量技术）。7.工业在线视觉测量系统介绍固定式多传感器在线测量系统（系统的工作原理、系统全局校准、误差补偿、系统的机械结构）和柔性在线测量系统（工作原理、系统校准、工作过程与控制网络）。8.机器视觉测量系统构建讲授机器视觉测量系统框架，利用MATLAB或OpenCV等软件实现图像采集、处理与结果显示。五、课程学时安排章节号教学内容学时数学生任务（作业、自学、讨论等任务要求）对应课程目标绪论介绍机器视觉以及视觉测量技术的基本概念、机器视觉测量的主要研究内容、以及发展现状与趋势。2课后上网查找机器视觉测量方面的相关资料。课程目标1课程目标2机器视觉测量的数学基础讲授视觉测量坐标系、空间刚体变换、仿射变换与透视变换、非线性优化2课程目标1摄像机标定介绍摄像机模型；讲授摄像机的选取方法，包括：CCD的选择、镜头的选择、焦距的计算；摄像机标定方法。2课后作业：查找摄像头标定的方法和步骤课程目标1课程目标3视觉中的局部特征描述特征检测与描述子、常见的形状、方向梯度和色彩纹理的特征。特征匹配及相关问题，重点介绍RANSAC算法。2课程目标1双目立体视觉测量技术讲授立体视觉的成像原理，双目立体视觉的标定，匹配点的选取与匹配，物体三维形状的计算。2课后作业：查阅双目立体视觉测量技术的原理和应用文献课程目标1光学三角法三维测量技术介绍光学三角法测量原理；讲授结构光视觉测量法（含结构照明光源与结构方式，单线结构光测量原理）、光栅投射法。2课后作业：查阅光学三角法三维测量技术的原理和应用文献课程目标1工业在线视觉测量系统介绍固定式多传感器在线测量系统（系统的工作原理、系统全局校准、误差补偿、系统的机械结构）和柔性在线测量系统（工作原理）。2/课程目标1课程目标2课程目标3机器视觉测量系统构建讲授机器视觉测量系统框架，利用MATLAB或OpenCV等软件实现图像采集、处理与结果显示。2课后作业：查阅工业生产检测中机器视觉测量系统的原理及应用文献课程目标2课程目标3六、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别///////注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。七、考核方式及成绩评定（一）考核方式与评价考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核含到课率、课堂讨论发言、平时作业等到课率10%课堂讨论发言10%平时作业10%课程作业20%50%期末考核论文文献调研是否充分；结构是否合理；语言表达正确通顺；原理清晰；结论正确。50%考核类别考查成绩登记方式五级制（二）课程目标考核环节和达成标准课程目标教学环节考核环节合格标准课程目标1讲授平时成绩（考勤、课堂测试）A0.6期末考核B（论文）课程目标2讲授平时成绩（课后作业）C0.6期末考核B（论文）课程目标