《计算机视觉与图象处理》.

视觉检测技术基础》课程教学大纲

一、课程基本信息

1、课程代码：MI420

2 、课程名称（中/ 英文）：视觉检测技术基础/ Foundation of visual measurement

technique

3、学时/ 学分：27/1.5

4、先修课程：高等数学，大学物理

5、面向对象：电子信息类专业本科生

6、开课院（系）、教研室：电子信息与电气工程学院仪器系自动检测技术研究所

7、教材、教学参考书：自编讲义

《机器视觉》，贾云得著，科学出版社，2000 《计算机视

觉》，马颂德著，科学出版社，1997 《图像工程》，章毓晋

著，清华大学出版社，2002

二、本课程的性质和任务

《视觉检测基础》是电子信息学院仪器系四年级本科生的选修课，通过本课程的学习，使学生初步了解视觉检测系统的构成及基本原理，每个组成部分如何选择设计，掌握相应的图像处理方法，增加学生的专业知识。通过上机实践提高学生的实际编程能力，增强感性认识，为以后科研、工作中遇到的相关问题提供一个解决的思想，并能实际运用。

三、本课程教学内容和基本要求

1. 基本要求

《视觉检测基础》作为本科生的选修课，应当主要立足于对学生知识的普及，主要讲述计算机视觉系统的组成、设计、处理等方面的基本知识，以课堂讲述为主，讲述中应结合日常生活实际，提高学生的学习兴趣，让学生掌握基本的处理过程及算法，并辅以实验手段进一步增强学生对视觉检测技术的了解，增加感性认识，

2. 教学内容

(1) 课堂教学部分

第一讲计算机视觉概述

一、什么是计算机视觉

二、计算机视觉的应用

三、计算机视觉的研究内容

1 、主要研究内容

2 、与其它学科的关系

第二讲成像原理与系统

一、成像几何基础

1、透视投影

2、正交投影

二、输入设备

1 、镜头

2 、摄像机

3、图像卡

第三讲二值图像分析

一、灰度及直方图

二、图像二值化及阈值

三、二值化的主要算法

第四讲图像预处理技术

一、图像预处理的作用

二、直方图修正

三、图像滤波

1 、腐蚀与膨胀

2 、均值滤波

3 、高斯滤波

4 、中值滤波

5 、边缘保持滤波

第五讲边缘检测技术

一、边缘检测原理

1 、边缘定义

2 、边缘检测步骤

3 、边缘检测性能评价

二、一阶微分算子

1 、梯度算子

2 、Roberts 算子

3、Sobel 算子

4 、Prewitt 算子

三、二阶微分算子

1 、拉普拉斯算子

2 、二阶方向导数算子

3 、LoG 算子

4 、小面模型算子

5 、Canny 算子

第六讲轮廓的表示方法

一、轮廓的定义

二

、

轮廓的表示方法

三

、

直线回归逼近

四

、

曲线拟合

第七讲视觉系统的标定

一

、

标定基本概念

二

、

绝对定位

三

、

相对定位

四

、

校正

五

、

外部定位

第八讲立体成像

一、深度图

二、立体成像

三、测距成像

第九讲视觉系统实例及总结

（2）上机实验部分

上机练习-1 图像二值化

上机练习-2 图像滤波

上机实验-3 图像边缘检测

上机实验-4 轮廓提取及标定

四、实验（上机）内容和基本要求

上机练习-1 图像二值化要求：编制利用自动阈值法实现图像二值化处理的程序，通过自己编织程序，让学生体会算法。

（1）将原始图像（m*n 像素，8 位灰度）设为二维数组；

（2）建立灰度直方图曲线（提示：可表示为一维数组）

（3）确定阈值（提示：可以利用迭代算法、也可以通过寻找灰度分布双峰的谷底值）

（4）获取二值化图像（新的二维数组，原始数组保留）

（5）对实际黑白图片进行效果测试

（6）编程语言：VC, VB, Turbo C, Borland C++

上机练习-2 图像滤波要求：编制利用均值滤波法/高斯滤波法/中值滤波法/边缘保持滤波法实现图像滤波处理的程序，熟悉算法，利用实际图像比较各种算法的优劣。

（1）将原始图像（m*n 像素，8 位灰度）设为二维数组；

（2）分别建立4 个滤波子过程

（3）对实际黑白图片进行效果测试

（4）编程语言：VC, VB ，Turbo C, Borland C++ 上机实验-3 图像边缘检测要求：编制利用Roberts / Sobel / Prewitt 算子进行边缘检测的程序，熟悉并比较各种算法

（1）将原始图像（m*n 像素，8 位灰度）设为二维数组；

（2）首先进行滤波（可利用原有程序）

（3）分别进行边缘提取（注意阈值选择）

（4）对实际黑白图片进行效果测试

（5）编程预言：VC, VB ，Turbo C, Borland C++ 上机实验-4 轮廓提取及标定要求：编制利用Roberts / Sobel / Prewitt 算子进行边缘检测的程序，熟悉并比较各种算法

（1）将上述提取出的边缘位置数据设为一维数组；（2）设定目标轮廓（标准件的内外圆环）的表达式；

（3）采用最小二乘法进行数据拟和，得到各表达式的系数；

（4）采用标准件对摄像机参数进行标定，并计算被测件尺寸；

5）对实际黑白图片进行效果测试

(6) 编程预言：VC, VB , Turbo C, Borland C++