《計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)綜合課程設(shè)計》教學(xué)大綱

《計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)綜合課程設(shè)計》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：22160044課程性質(zhì)：集中實踐課學(xué)分：3學(xué)分周數(shù)：3周先修課程：機(jī)器學(xué)習(xí)、計算機(jī)視覺并修課程：人工智能拓展創(chuàng)新、人工智能綜合創(chuàng)新、畢業(yè)設(shè)計適用專業(yè)：人工智能專業(yè)開課單位：智能工程學(xué)院一、課程說明《計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)綜合課程設(shè)計》是人工智能專業(yè)學(xué)生在機(jī)器視覺技術(shù)課程學(xué)習(xí)后進(jìn)行全面、系統(tǒng)、深入的實踐性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)方案設(shè)計、設(shè)計計算、編程、結(jié)構(gòu)分析、計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。將為學(xué)生學(xué)習(xí)后繼課程及從事工程技術(shù)工作、科學(xué)研究以及開拓新技術(shù)領(lǐng)域打下堅實的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過課程設(shè)計，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：熟練掌握計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)研發(fā)所需要的基礎(chǔ)編程知識，適應(yīng)不斷發(fā)展的人工智能技術(shù)，并激發(fā)學(xué)生科技報國的奮發(fā)精神。課程目標(biāo)2：能夠運對計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域問題提出解決方案，并進(jìn)行編程實踐。課程目標(biāo)3：強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。促使學(xué)生形成良好的世界觀、人生觀和價值觀，同時在項目開發(fā)過程中培養(yǎng)基本操作規(guī)范和安全意識，樹立正確的審美觀念和勞動觀念。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)綜合課程設(shè)計》課程教學(xué)目標(biāo)對人工智能專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支持強(qiáng)度1.工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜人工智能工程問題。1.2系統(tǒng)掌握人工智能及相關(guān)領(lǐng)域的工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識，包括算法、硬件、軟件平臺及系統(tǒng)等方面內(nèi)容，了解解決工程問題的基本方法。課程目標(biāo)1：掌熟練掌握計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)研發(fā)所需要的基礎(chǔ)編程知識，適應(yīng)不斷發(fā)展的人工智能技術(shù)，并激發(fā)學(xué)生科技報國的奮發(fā)精神。H2.問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析人工智能及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.3能夠運用基本原理，借助文獻(xiàn)研究，分析人工智能及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域工程問題的影響因素，獲得有效結(jié)論。課程目標(biāo)2：能夠運對計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域問題提出解決方案，并進(jìn)行編程實踐。M3.設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對人工智能用領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元，并在設(shè)計中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、環(huán)境、健康、安全、法律、文化等因素。3.2針對特定需求和約束條件設(shè)計人工智能領(lǐng)域的集成系統(tǒng)、軟件模塊或算法程序。課程目標(biāo)2：能夠運對計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域問題提出解決方案，并進(jìn)行編程實踐。H10.溝通：能夠就人工智能領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通。10.1能夠以口頭、文稿和圖表等形式就人工智能及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題發(fā)表自己觀點。課程目標(biāo)3：強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。促使學(xué)生形成良好的世界觀、人生觀和價值觀，同時在項目開發(fā)過程中培養(yǎng)基本操作規(guī)范和安全意識，樹立正確的審美觀念和勞動觀念。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點課時安排對應(yīng)的課程目標(biāo)1.查閱資料，方案分析、比較。教學(xué)要求：采用多媒體授課，以典型計算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)方法為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)的方案為例講解課程設(shè)計的過程，下達(dá)任務(wù)書。學(xué)生根據(jù)任務(wù)書查閱資料、熟悉題目的具體內(nèi)容及其原理。針對不同計算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行對應(yīng)方案設(shè)計。最終搭建計算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)平臺。重點：機(jī)器學(xué)習(xí)的基本原理。難點：計算機(jī)視覺和機(jī)器方案的設(shè)計。2天1、22.總體設(shè)計教學(xué)要求：根據(jù)所設(shè)計的計算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)方案及已知條件確定具體的模型方法，選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ退惴▍?shù)，并結(jié)合具體應(yīng)用方向進(jìn)行優(yōu)化。重點：模型方法的選擇難點：模型方法的優(yōu)化。3天1、23.模型數(shù)據(jù)預(yù)處理教學(xué)要求：對不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)的數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)規(guī)約、數(shù)據(jù)變換、數(shù)據(jù)平衡、數(shù)據(jù)降維和異常值處理等一項或者多項模型數(shù)據(jù)預(yù)處理。重點：數(shù)據(jù)變換。難點：數(shù)據(jù)降維。4天1、24.編寫程序教學(xué)要求：在選擇合適的網(wǎng)絡(luò)模型算法優(yōu)化處理的基礎(chǔ)上編寫對應(yīng)的程序，設(shè)置超參數(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練和測試，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的構(gòu)建和應(yīng)用。重點：設(shè)置超參數(shù)。難點：網(wǎng)絡(luò)模型算法優(yōu)化。3天1、25.說明書編寫教學(xué)要求：根據(jù)所設(shè)計的系統(tǒng)，編寫計算機(jī)視覺與機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)說明書。重點：說明書編寫。難點：說明書編寫。2天1、2、36.答辯教學(xué)要求：答辯是考核課程設(shè)計是否達(dá)到基本要求和相應(yīng)水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是教師對學(xué)生論文的一次會診和指導(dǎo)?？己藘?nèi)容包括學(xué)生對設(shè)計手冊、資料的運用。教師提問的內(nèi)容包括選題、材料、算法設(shè)計和編程要求等。重點考察學(xué)生課程設(shè)計說明書的質(zhì)量，設(shè)計過程中的態(tài)度。同時檢查設(shè)計創(chuàng)新性、工作量、有無違反學(xué)術(shù)規(guī)范現(xiàn)象等，提出改進(jìn)意見。重點：課程設(shè)計質(zhì)量的檢驗。難點：課程設(shè)計質(zhì)量的檢驗。1天1、2、3合計15天（3周）五、教學(xué)方法及手段由于課程內(nèi)容與生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合，學(xué)習(xí)者應(yīng)根據(jù)課程設(shè)計手冊，以自學(xué)為主、教師講授為輔，學(xué)會綜合應(yīng)用各種機(jī)器視覺方案、圖像處理算法、機(jī)器學(xué)習(xí)及深度深度學(xué)習(xí)方法，并養(yǎng)成自覺遵守國家標(biāo)準(zhǔn)的習(xí)慣。教材和參考書推薦教材：[1]張[德]斯蒂格，[德]尤里奇,[德]威德曼.《機(jī)器視覺算法與應(yīng)用》[M].北京:清華大學(xué)出版社，20102.參考書：作者（譯者）.書名.出版社.出版時間．[1]高山編著計算機(jī)視覺技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2021[2][德]卡斯特恩?斯蒂格，馬克烏斯?烏爾里克，克里斯琴?威德曼著.機(jī)器視覺算法與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2019[3]陳仲銘，彭凌西,深度學(xué)習(xí)原理與實踐[M],北京：人民郵電出版社，2018[4]ForouzanB.FoundationsofComputerScience[M],4thed.Boston：CengageLearningEMEA,20184.網(wǎng)絡(luò)資源：網(wǎng)站名，訪問路徑或者：作者.文題.更新和修改日期.訪問路徑．[1]http：//www.maths.lth.se/matematiklth/personal/andersp/瑞典隆德大學(xué)數(shù)學(xué)系視覺組[2]http：///~daf/加州大學(xué)伯克利分校DavidA.Forsyth[3]http：///~cil/vision.htmlCMU的視覺組七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由：學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況、設(shè)計能力、設(shè)計說明書（報告書）質(zhì)量、和答辯成績五部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123學(xué)習(xí)態(tài)度10(1)主要考核學(xué)生學(xué)習(xí)紀(jì)律和答疑情況。(2)教師根據(jù)課堂整體表現(xiàn)情況評分?！獭?5工作量完成情況10(1)主要考核學(xué)生獨立完成設(shè)計任務(wù)情況。(2)教師根據(jù)獨立完成任務(wù)情況評分?！獭獭?34設(shè)計能力40(1)主要考核說明書數(shù)據(jù)計算正確合理性。(2)教師根據(jù)計算合理性與否評分?！獭?020設(shè)計說明書（報告書）和圖紙質(zhì)量30(1)主要考核學(xué)生方案及說明書質(zhì)量?！獭獭?01010答辯成績10(1)主要考核學(xué)生答辯自述和回答問題情況。(2)教師根據(jù)答辯自述情況和回答問題正確性與否進(jìn)行評分。√√√334合計：1004545101.考核方式及成績評定課程設(shè)計采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級評分制。即90分以上為優(yōu)，80~89分為良，70~79分為中，60~69分為及格，60分以下為不及格?？偝煽兎治宀糠郑簩W(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況、設(shè)計能力、設(shè)計說明書（報告書）質(zhì)量和答辯成績。其中：(1)學(xué)習(xí)態(tài)度占10%，無故曠課達(dá)3次取消總成績；(2)工作量完成情況占10%；(3)設(shè)計能力占40%；(4)設(shè)計說明書（報告書）質(zhì)量占30%；(5)答辯成績占10%。最后一周的周五進(jìn)行驗收、答辯，由2-3位教師組成答辯考核小組，對每位學(xué)生進(jìn)行口試答辯，要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計回答教師所提出的問題。課程設(shè)計成績根據(jù)學(xué)生設(shè)計的合理性、計算的準(zhǔn)確性、設(shè)計說明書和圖紙的規(guī)范性、設(shè)計中分析與解決問題的能力及設(shè)計態(tài)度和答辯情況綜合評定。2.成績評定標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥90（優(yōu)秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）課堂表現(xiàn)10學(xué)習(xí)認(rèn)真、態(tài)度端正，遵守紀(jì)律,表現(xiàn)優(yōu)秀學(xué)習(xí)認(rèn)真、態(tài)度端正，遵守紀(jì)律,表現(xiàn)良好遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)態(tài)度良好，表現(xiàn)中等遵守紀(jì)律，學(xué)習(xí)態(tài)度一般，表現(xiàn)一般學(xué)習(xí)紀(jì)律較差，表現(xiàn)較差工作量完成情況10獨立完成設(shè)計任務(wù)的90%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的80%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的70%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的60%以上獨立完成設(shè)計任務(wù)的60%以下設(shè)計能力40綜合運用理論知識、計算機(jī)技能較強(qiáng)，能夠較好地處理工程實際問題綜合運用理論知識、計算機(jī)技能較好，能夠處理工程實際問題綜合運用理論知識、計算機(jī)技能一般，基本能夠處理工程實際問題綜合運用理論知識、計算機(jī)技能一般，不能處理工程實際問題綜合運用理論知識、計算機(jī)技能較差，不能處理工程實際問題設(shè)計說明書（報告書）30設(shè)計方案正確、表達(dá)清楚；設(shè)計思路、實驗（論證）方法科學(xué)合理；達(dá)到課程設(shè)計規(guī)定的要求；說明書質(zhì)量較高設(shè)計方案正確、表達(dá)較為清楚；設(shè)計思路、實驗（論證）方法科學(xué)合理；達(dá)到課程設(shè)計規(guī)定的要求；說明書質(zhì)量良好設(shè)計方案基本正確、表達(dá)較為清楚；設(shè)計思路、實驗（論證）方法基本合理；基本達(dá)到課程設(shè)計規(guī)定的要