光電成像原理與技術教學大綱3頁.doc

光電成像系統(tǒng)實踐教學大綱課程編號：OPT04042英文名稱：Practice of Photo-electronic imaging System學 分：3 學時：3周先修課程：應用光學，光電成像原理與技術，精密機械基礎等一、目的與任務本環(huán)節(jié)為電子科學與技術專業(yè)（光電子方向）實踐教學必修環(huán)節(jié)，安排在第7學期進行。本教學實踐環(huán)節(jié)旨在通過對典型光電成像系統(tǒng)結構的認識和設計，進一步鞏固、加深學生對光電成像系統(tǒng)的構成、各技術環(huán)節(jié)的作用和工作原理的認識和理解，明確系統(tǒng)總體性能與各部分參數的關系，使學生掌握光電成像系統(tǒng)的總體設計的思路、步驟和關鍵環(huán)節(jié)部件選配方法等。通過本實踐教學環(huán)節(jié)，可達到提高學生動手能力和在實際工作中獨立發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力，增強學生對科學性、合理性、經濟性、可行性、可靠性、可維護性等工程概念的理解，以及提高學生解決實際工程問題水平的目的。本課程的內容亦軍亦民，與國防裝備密切相關，因此，本課程的學習可以培養(yǎng)學生的愛國主義精神和大國防意識。二、教學內容及學時分配（3周）課程設計題目分類：設計1 直視微光成像（觀瞄）系統(tǒng)設計（關鍵部件選型應包括：物鏡系統(tǒng)、像管高壓電源、目鏡系統(tǒng)的選型等）；設計2 電視型微光成像（如車載夜視儀、星光級電視瞄具）系統(tǒng)設計（關鍵部件選型應包括：物鏡系統(tǒng)、像管高壓電源、攝像系統(tǒng)、信號傳遞方式及顯示系統(tǒng)的選型等）；設計3 主動照明微光紅外成像（如車牌抓拍系統(tǒng)、闖紅燈違章記錄系統(tǒng)、車號識別系統(tǒng)、露天場景全天候監(jiān)視系統(tǒng)、水下成像系統(tǒng)）系統(tǒng)設計（關鍵部件選型應包括：光源、濾光鏡、物鏡系統(tǒng)、像管高壓電源、目鏡系統(tǒng)的選型等）；設計4 醫(yī)用內窺鏡電視成像（如胃鏡系統(tǒng)、工業(yè)內窺鏡）系統(tǒng)設計（關鍵部件選型應包括：專用鏡頭、光源、傳光系統(tǒng)、支撐機構、信號傳遞方式、顯示方式與顯示系統(tǒng)等）；設計5 高速工業(yè)在線視頻檢測成像（如鋼絲直徑在線檢測、路面瑕疵或不平整度檢測系統(tǒng)、軌道參數測量系統(tǒng)、印刷品質量檢測系統(tǒng)、電路板故障檢測系統(tǒng)）系統(tǒng)設計（關鍵部件選型應包括：光源、濾光鏡、物鏡系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)、信號傳遞方式、信息記錄或顯示系統(tǒng)的選型及圖像處理方案等）；設計6 特種光電成像系統(tǒng)設計（選擇光子計數探測系統(tǒng)、火星車立體視覺系統(tǒng)、紫外指紋搜索系統(tǒng)、門禁體溫自動探測系統(tǒng)、高爐爐膛測溫成像系統(tǒng)、艦載紅外警戒系統(tǒng)、多光譜成像系統(tǒng)或其他新用途、新型成像系統(tǒng)。關鍵部件選型根據具體要求進行）；課程設計要求：學生在以上設計選題中選做1個，根據具體設計要求的技術指標（觀察條件、目標及背景特性、工作條件等其他相關技術指標）完成系統(tǒng)的框架設計、總體技術參數分配、關鍵部件的選配等；通過網絡檢索、查詢相關設計手冊等手段，完成關鍵部件詳細參數的了解和市場調研，完成關鍵部件選型，參數驗算，并利用實驗室已有試驗條件，開展部分模擬性驗證實驗和計算機仿真；對諸如專業(yè)處理電路等非成熟產品，要求能夠給出功能框圖，數據輸入輸出格式及要求等；使用繪圖軟件畫出系統(tǒng)總體結構圖，撰寫設計論證報告、計算書、模擬實驗報告（或軟件仿真實驗報告），對設計結果進行初步的性能評估。課程設計內容及時間分配：第一周 集中講課：以教師對既往科研中開展過的某個光電成像系統(tǒng)設計過程為例，讓學生了解系統(tǒng)設計的基本思路，要求學生理解光電成像系統(tǒng)總體設計方法和設計原則、技巧及完整的設計過程。同時，介紹常用的結構設計方法與應用軟件、電子電路的設計方法和應用軟件。演示與操作實驗：通過實驗室內對實物解剖、展示，讓學生親自觀察、使用和分析實驗室現有的夜視儀、電視攝像系統(tǒng)（黑白彩色）、顯示器（黑白彩色），視頻發(fā)射接收器等光電成像系統(tǒng)及關鍵部件，了解實際光電成像系統(tǒng)的共性和特性。安排課程設計題目并根據提出具體要求：學生自愿選題，每個題目可以有最多5名成員組成小組共同完成，在教師的指導下明確組內各成員的分工，進而指導其完成總體技術指標的確定，確定系統(tǒng)總體方案。要求學生在本周末提交設計論證報告（初稿），完成成像器件性能指標的確定和選型及總體技術指標計算書。第二周 指導學生通過查詢相關設計手冊、網絡檢索完成對其他關鍵部件詳細參數的了解和市場調研，完成部件選配，參數驗算；并結合細化的設計過程，對上周指定的設計論證報告中提到的相關技術指標進行必要的修正。利用實驗室已有試驗條件，設計并搭建局部性能的模擬性驗證實驗系統(tǒng)，或編制小規(guī)模的計算機仿真程序（如模擬成像系統(tǒng)的圖像探測、采集、存儲、傳輸的功能、驗證相關照明條件與濾光系統(tǒng)對成像系統(tǒng)的影響、編制圖像預處理及特征提取等特定需要的功能軟件以驗證圖像處理算法選擇的科學性、可行性等），對諸如專業(yè)處理電路等非成熟產品，要求能夠給出功能框圖，數據輸入輸出格式及要求等；學習并使用繪圖軟件畫出系統(tǒng)總體結構圖。本周末對各組設計工作的階段性進展進行考核。第三周 開展部分模擬性驗證實驗和計算機仿真；根據小組內各成員的設計結果和問題，結合所設計系統(tǒng)的工作條件，開展工程化的論證和修正。按照小組分工，結合每個人的工作內容，有重點地撰寫設計論證報告，并對設計結果進行初步的性能評估分析。以小組為單位，以答辯的形式，進行設計工作總結與考核。三、 考核與成績評定成績評定根據創(chuàng)新性情況、設計論證報告、系統(tǒng)參數計算書、系統(tǒng)指標完成情況及設計是否達到要求并綜合紀律、出勤情況給出。成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五等。具體標準如下：1. 所設計的系統(tǒng)應滿足應用的基本分辨力、靈敏度、動態(tài)范圍等基本要求；2. 各關鍵部件在性能指標，結構及操作性等方面應滿足適配性要求；3. 所設計系統(tǒng)中的部件成本應有一定的經濟合理性；4. 對關注到環(huán)境適應性、可操作性，可維護性和可靠性的設計在評分時予以傾斜；5. 提交的設計論證報告時，需將所有選用關鍵部件的調研情況、局部功能模擬驗證實驗報告及相關功能性軟件程序仿真結果作為附件一起提交。四、 大綱說明 1. 本大綱是根據我校電子科學與技術（光電子）、光電信息科學與工程、光電信息工程專業(yè)培養(yǎng)計劃及其知識結構要求，并適當考慮專業(yè)特色而制定的。2. 在保證基本教學要求的前提下，教師可以根據實際情況，對內容進行適當的調整和刪節(jié)。3. 本大綱適合光電類相關專業(yè)。五、教科書、參考書 教科書： 自編講義典型光電成像系統(tǒng)綜合設計待編 參考書： 白廷柱，金偉其編著光電成像原理與技術M北京：北京理工大學出版社，2006. 1編寫教師： 曹峰梅 責任教授： 教學院長： Practice of Photoelectric Imaging SystemCourse Code: OPT04042Course Name: Practice of Photoelectric Imaging SystemClass Hour: 3 weeksCredit: 3Course Description:The objective of this course is to familiarize students with basic photo-electronic imaging devices, system architecture and its application, train the students ability of designing the integrated system, analyzing the relationship between the systems whole performance with the parameters of basic models or devices. Through the course, students should learn how to calculate the parameters of the key elements, select the proper devices, practice the design method and design procedure of the photo-electronic system. The main contents of the course include analyzing several typical photoelectric systems as examples, introducing the frequently-used architectural or electronic design method and software, showing the students the night vision system and devices, color/mono CCD and other typical imaging devices. After introduction and practicing mounting the typical system, students should design the specific system and practice some basic parts. Students should work in groups a