《機器視覺》1課程教學大綱

《機器視覺》課程教學大綱課程英文名MachineVision課程代碼01M0122學分2總學時32理論學時20實驗/實踐學時12課程類別專業(yè)課課程性質(zhì)選修先修課程《C語言程序設計》《計算機控制技術》《高等數(shù)學》適用專業(yè)理工科專業(yè)（非計算機專業(yè)）開課學院機電工程學院注：課程類別是指公共基礎課/學科基礎課/專業(yè)課；課程性質(zhì)是指必修/限選/任選。一、課程地位與課程目標（一）課程地位《機器視覺》課程是機械工程及自動化專業(yè)在智能機器方向的一門專業(yè)選修課。機器視覺是智能機器的重要組成部分，它與圖象處理、模式識別、人工智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡以及神經(jīng)物理學及認知科學等都有緊密的關系。本課程的目的是讓學生在具備一定機器視覺相關基礎理論的基礎上，掌握分析、設計、實現(xiàn)、解決實際工程視覺應用問題，如尺寸檢測、缺陷檢測、有無、物體識別等。通過本課程的學習，學生能掌握一定的科學研究方法與技能，為提供工程應用能力及相關研究打下一定基礎。（二）課程目標1、了解機器視覺領域所用的典型硬件的主要功能、特點、技術參數(shù)，能根據(jù)實際應用需求合理選型、配置相關相機、鏡頭、光源等，獲取合格圖像等；2、了解機器視覺領域?qū)鉀Q不同問題所需的主要算法及工具軟件，具有分析實際問題、查閱相關解決方法的能力；3、熟練掌握典型機器視覺中的典型圖像預處理、特征提取、缺陷檢測等基本方法，基本掌握主流機器視覺工具軟件的應用，如visionbuilder，HALCON、OPENCV等。能夠使用專業(yè)軟件工具進行設計、開發(fā)、自動化領域工程問題。開闊學生視野、培養(yǎng)學生對產(chǎn)品質(zhì)檢重要性的理解，培養(yǎng)學生對新技術、新理論運用于社會生產(chǎn)實踐興趣、培養(yǎng)學生對促進國家制造水平的自信及使命感。二、課程目標達成的途徑與方法《機器視覺》課程教學以課堂教學為主，結(jié)合自主學習和實驗教學，針對自動化生產(chǎn)線上典型視覺檢測問題，使學生掌握基本概念及方法，培養(yǎng)學生運用基礎知識和專業(yè)知識，分析和解決實際問題工程問題的能力和方法。（1）課堂教學主要講述基本概念，基本原理、和設計方法。在課堂教學中，充分引入互動環(huán)節(jié)，提高教學效果。（2）設計驗證性、設計性實驗，采用實驗教學方式，訓練實驗技能，培養(yǎng)理論知識的應用能力。（3）設計與專業(yè)相結(jié)合的實際應用問題，如交通燈識別、產(chǎn)品幾何尺寸視覺測量、產(chǎn)品條碼、二維碼識別，文字識別等問題，培養(yǎng)學生分析問題、實現(xiàn)工程應用的能力及方法。三、課程目標與相關畢業(yè)要求的對應關系課程目標畢業(yè)要求（支撐程度H、M、L）4-14-45-2課程目標（1）M課程目標（2）H課程目標（3）L注：1.支撐強度分別填寫H、M或L（其中H表示支撐程度高、M為中等、L為低）；2.畢業(yè)要求須根據(jù)課程所在專業(yè)培養(yǎng)方案進行描述。四、課程主要內(nèi)容與基本要求第一章、機器視覺緒論了解機器視覺系統(tǒng)的基本構(gòu)成，機器視覺在產(chǎn)品檢測方面的應用等；理解機器視覺系統(tǒng)的特點及發(fā)展趨勢；第二章、機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成了解機器視覺系統(tǒng)的主要構(gòu)成、圖像采集卡的原理及種類、圖像數(shù)據(jù)的傳輸方式匯總及比較；理解相機的分類及主要特性參數(shù)、光學鏡頭的原理與選型；掌握光源的種類與選型；熟練掌握鏡頭選型、典型光照方式的運用；第三章、機器視覺成像技術了解灰度照明技術、彩色照明技術、偏光技術、發(fā)光二極管照明技術；理解光源的分類及應用；掌握光源的運用；第四章、機器視覺核心算法了解機器視覺主要算法的作用，完成典型機器視覺應用的主要步驟；理解攝像機標定、模式匹配算法及其應用、頻率圖像增強；

掌握數(shù)學形態(tài)學及其應用、Blob分析；熟練掌握空間域圖像預處理、閾值分割的原理與方法、邊緣檢測算法及其應用、灰度均衡的原理與方法；第五章、尺寸測量技術了解長度測量，面積測量，圓測量，線弧測量，角度測量的基本原理；理解霍夫直線檢測到原理，圓檢測的原理；第六章、匹配及識別技術了解模板匹配及特征識別的基本原理，了解條碼識別的原理，字符識別的原理；理解灰度模板匹配的原理及特點，SIFT特征匹配的原理及特點；掌握灰度模板匹配的原理。第七章、機器視覺工程應用

了解快速實時視覺檢測系統(tǒng)的設計、在包裝印刷中的應用及案例分析、在表面質(zhì)量檢測領域中的應用及案例分析、在尺寸測量領域中的應用及案例分析、在字符識別中的應用及案例分析、在視覺伺服中的應用——基于視覺伺服的鐳射膜在線糾偏系統(tǒng)。五、課程學時安排章節(jié)號教學內(nèi)容教學時數(shù)學生任務對應課程目標第1章機器視覺緒論1了解機器視覺系統(tǒng)基本構(gòu)成及應用1.完成相關內(nèi)容擴展閱讀。如機器視覺發(fā)展趨勢。課程目標1第2章第3章機器視覺硬件技術3機器視覺典型硬件工作原理及分類的理解及選型1、完成實驗一、完成綜述性論文《機器視覺中光源的應用》課程目標1課程目標2第4章機器視覺核心算法10理解并掌握機器視覺主要算法的原理及作用。實驗二實驗三作業(yè)：綜述性論文（選）《圖像濾波的典型方法及應用》《圖像二值化的主要方法及應用》《邊緣檢測的主要方法及應用》課程目標2課程目標3第5章尺寸測量技術2理解霍夫變換的原理及應用實驗四課程目標3第6章匹配及識別技術2理解并掌握模板匹配的原理及特點，條碼識別、字符識別的原理及應用

實驗五課程目標3第7章機器視覺工程應用2了解機器視覺工程應用的一般設計步驟課程目標3備注：根據(jù)學生學情適當調(diào)整教學進度，并安排部分教學內(nèi)容為自學內(nèi)容，通過大作業(yè)來對學生自學情況進行考核。六、實踐環(huán)節(jié)及基本要求序號實驗項目學時基本要求實驗性質(zhì)實驗類別課程目標1實驗一、機器視覺光照及圖像獲取1掌握機器視覺主要硬件的特點、功能、技術參數(shù)及合理選型驗證必做課程目標（1）2實驗二、圖像預處理1掌握圖像灰度變換、濾波、二值化的主要原理、特點驗證必做課程目標（2）3實驗三、圖像特征提取 1掌握圖像邊緣檢測、HOUGH變換的基本原理、特點驗證必做課程目標（3）4實驗四、典型幾何尺寸視覺測量 1了解線長、間距、直徑、角度、圓度等主要幾何尺寸視覺測量的方法，應用工具軟件實現(xiàn)對這些內(nèi)容檢測的基本方法驗證必做課程目標（2）課程目標（3）5實驗五、缺陷及完整性視覺檢測1了解典型線、點、邊界缺陷及完整性視覺檢測方法，應用工具軟件實現(xiàn)對這些內(nèi)容檢測的基本方法驗證必做課程目標（2）課程目標（3）6實驗六、條碼及文中視覺識別1了解應用工具軟件實現(xiàn)對條碼、二維碼、文中識別的基本方法驗證必做課程目標（2）課程目標（3）共計6個實驗學時七、考核方法及成績評定表1考核方法及成績評定表考核內(nèi)容考核方式評定標準（依據(jù)）占總成績比例過程考核課內(nèi)實驗實驗完成情況及實驗報告20%作業(yè)作業(yè)參考答案和評分標準10%課堂表現(xiàn)以學生到課情況、課堂互動表現(xiàn)、隨堂測試成績等為依據(jù)中國計量學院學生課程平時成績考核細則10%期末考核開卷試卷參考答案和評分標準60%考核類別考查成績登記方式百分制表2課程目標考核環(huán)節(jié)和達成標準課程目標教學環(huán)節(jié)考核環(huán)節(jié)合格標準課程目標1講授、討論、實驗課內(nèi)實驗A0.6作業(yè)B課堂表現(xiàn)C期末考試成績D1課程目標2講授、討論、實驗課內(nèi)實驗A0.6作業(yè)B課堂表現(xiàn)C期末考試成績D2課程目標3講授、討論、實驗課內(nèi)實驗A0.6作業(yè)B課堂表現(xiàn)C期末考試成績D3課程目標4講授、討