图像处理与机器视觉 综合课程设计_图像处理与机器视觉综合设计

序号

课程目标

达成途径

评价判据

1

课程目标1：工程知识——熟练运用本专业所需的数学、自然科学、工程基础和智能科学与技术的专业知识解决智能科学与技术领域的工程问题，如数据分析，人机交互，图像处理等。

达成途径：综合设计过程中对专业知识进行运用，在报告中对专业知识进行引用。

依据综合设计文档、汇报答辩进行评价

2

课程目标2：能够通过应用数学、自然科学、工程基础和智能科学与技术的专业知识以及文献研究得出针对复杂工程问题的合理结论。

达成途径：综合设计过程中运用专业知识，查找文献并进行研究。

依据综合设计文档、汇报答辩进行评价

4

课程目标5：能够针对智能科学与技术复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源和信息技术工具，包括对智能科学与技术领域复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。

达成途径：通过与老师进行学习与交流，在实际工程项目中实施及开发。

依据综合设计文档、汇报答辩进行评价

序号

支撑的毕业要求

对应的毕业要求指标点

课程目标

1

毕业要求1：工程知识——熟练运用本专业所需的数学、自然科学、工程基础和智能科学与技术的专业知识解决智能科学与技术领域的工程问题。

指标点1.2：能运用恰当的数学、物理模型，对智能科学与技术领域复杂工程问题进行建模，保证模型的准确性，满足工程计算的实际要求。

课程目标1：工程知识——熟练运用本专业所需的数学、自然科学、工程基础和智能科学与技术的专业知识解决智能科学与技术领域的工程问题，比如数据分析，人机交互，图像处理等。

2

毕业要求2：问题分析——能够应用数学、自然科学、工程基础和智能科学与技术的专业知识，识别、表达智能科学与技术领域的复杂工程问题，并通过文献查阅等多种方式对其进行分析，以获得有效结论。

指标点2.3：掌握科技文献、资料的分类；能够通过图书馆、数据库、网上检索等多种方式快速、准确地检索相关信息，具备借助文献研究对复杂工程问题进行识别、表达、分析的能力。

课程目标2：能够通过应用数学、自然科学、工程基础和智能科学与技术的专业知识以及文献研究得出针对复杂工程问题的合理结论。

毕业要求5：使用现代工具——能够针对智能科学与技术复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对智能科学与技术领域复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。

指标点5.3：掌握智能科学与技术专业设备的基本原理、操作方法，能够在复杂工程中合理选择和使用智能科学与技术专业设备。

课程目标5：能够针对智能科学与技术复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源和信息技术工具，并能够理解其局限性。

序号

考核内容及权重

课程目标

评分标准

实际

得分

1

工程知识30分

课程目标1

熟练运用本专业所需的数学、自然科学、工程基础和智能科学与技术的专业知识解决智能科学与技术领域的工程问题

学业导师

2

问题分析40分

课程目标2

能够应用数学、自然科学、工程基础和智能科学与技术的专业知识，识别、表达智能科学与技术领域的复杂工程问题，并通过文献查阅等多种方式对其进行分析，以获得有效结论。

指导导师

5

使用现代工具30分

课程目标5

理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科、跨职能环境中合理应用。

指导老师

学业导师签字：

指导老师签字:

总评成绩

一、综合设计目的、条件、任务和内容要求：

1、设计目的

提高分析问题、解决问题的能力，进一步巩固数字图像处理课程中的基本原理、方法与实现。

熟悉掌握一门计算机语言，可以进行数字图像处理应用的设计。

2、设计任务

选题1：

《基于Matlab的图像处理系统》

——使用Matlab的GUI功能实现多种图像处理方法

整个系统要完成的基本功能如下：

1. 能对图像文件（.bmp/.jpg/.tif/.gif）等进行打开、保存、另存为、退出等功能的操作；
2. 数字图像的统计功能：
   1. 直方图统计、绘制与直方图均衡化操作；
3. 数字图像的增强处理功能；
   1. 空域中的运算：
      1. 一般的灰度变换（如负片、Gamma变换）
      2. 噪声增加（如高斯噪声、椒盐噪声）
      3. 空间域平滑算法（如局部平滑滤波、中值滤波等）
      4. 锐化算法（sobel算子、拉普拉斯算子的应用）；
   2. 频域中的运算：
      1. 包括傅里叶变换图的生成与平滑或锐化功能。
4. 图像的分割
   1. 点、线、边缘的检测
      1. 使用各种检测算子，如梯度算子、拉普拉斯算子等；
   2. 区域分割
      1. 阈值分割、区域生长、区域分离与聚合方法。
5. 数字图像的变换：
   1. 离散傅里叶变换（DFT）与逆变换、离散余弦变换（DCT）、离散小波变换（DWT）等。
6. 二值图像处理：
   1. 膨胀、腐蚀运算；
   2. 开运算、闭运算。

3、选题2

《汽车车牌中的数字识别》

——基于XXX的图像处理应用

整个系统要完成的基本功能如下：

1. 能对图像文件（.bmp/.jpg/.tif/.gif）等进行打开、保存、另存为、退出等功能的操作；
2. 图像的预处理功能：
   1. 直方图统计
      1. 直方图绘制、直方图均衡化，根据其特点找对阈值点；
   2. 可对图像进行各种几何校正变换
      1. 平移、旋转、缩放操作；
   3. 彩色图像的灰度化变换、二值化处理等；
   4. 数字图像的增强处理功能：
      1. 空域中的一般灰度变换（如负片、Gamma变换）
      2. 噪声增加（如高斯噪声、椒盐噪声）
      3. 空间域平滑算法（如局部平滑滤波、中值滤波等）
      4. 锐化算法（sobel算子、拉普拉斯算子的应用）；
   5. 频域中的运算：
      1. 包括傅里叶变换图的生成与平滑或锐化功能。
3. 二值图像处理：
   1. 膨胀、腐蚀运算；
   2. 开运算、闭运算。
4. 车牌的定位、分割
   1. 点、线、边缘的检测
      1. 使用各种检测算子，如梯度算子、拉普拉斯算子等；
   2. 区域分割
      1. 阈值分割、区域生长、区域分离与聚合方法。
5. 字符的识别
   1. 模板匹配或其他方法

4、综合设计方案制定

1. 程序设计基于Windows平台中的某个计算机语言，与课程实验保持一致，详见课程实验要求。
2. 以组件化的思想构建整个软件系统，具体的模块根据题目的不同做出设计。

5、综合设计的一般步骤

1. 选题与资料搜集：选择感兴趣的课题，进行系统的调查分析，搜集资料，进一步回顾、学习相关知识；
2. 分析与设计：根据搜集的资料，进行功能设计与分析，对系统的模块进行划分、设计；
3. 程序设计：使用掌握的语言，编写程序，实现所设计的功能，此步骤为综合设计的主要步骤；
4. 调试与测试：自行调试程序，同学之间可互相讨论、交叉测试，并记录测试的情况；
5. 验收与评分：指导老师根据每个成员开发的程序进行综合验收，结合设计报告、软件测试，根据综合设计的评定方法，给出成绩与分析。

6、要求：

1. 总体要求：
   1. 要充分认识综合设计对自我培养、课程学习的重要性，认真做好设计前的各项准备工作，尤其对于编程软件有基本的认知；
   2. 独立、按时完成规定的工作任务，不弄虚作假、不抄袭他人内容，否则成绩为不合格。
2. 实施要求：
   1. 理解各种图像处理方法的确切意义；
   2. 独立进行方案的制定，系统结构设计要合理；
   3. 在书写课程报告时，需要将主要函数的功能、参数进行详细的说明，重要语句进行注释；
   4. 可以通过多幅不同形式的图像来检测该系统的稳定性、正确性；
3. 综合设计报告书的内容及要求
   1. 学生需要在规定的时间内完成综合设计报告一份（字数、页数不限），报告内容和要求如下：
      1. 1. 论文书写的一般要求，如章节、摘要、关键字等，具体格式后续给出。
         2. 目的与要求

这部分主要说明本综合设计的目的、任务和要求；

1. 1. 1. 1. 设计的内容

介绍系统中所设计的主要功能和原理方法；

1. 1. 1. 1. 总体方案设计

根据综合设计的具体情况，描述系统的具体构架，包括：功能模块的划分、系统运行的环境、选用的工具以及实现功能的原理。

1. 1. 1. 1. 各个功能模块的主要实现程序

主要的功能实现和函数要进行详细的说明，包括其用法，使用范围以及参数等。

1. 1. 1. 1. 测试和调试

按照综合设计的要求，选用多幅图像对程序进行测试，并提供系统的主要功能实现的效果图，并在调试中发现问题，并做说明，并进一步总结规律。

1. 1. 1. 1. 综合设计总结与体会

主要说明设计中学到的东西和取得的经验总结、心得体会。

1. 1. 1. 1. 参考文献

写出具体的主要参考文献，标注作者、出处、年代，若为期刊文章，需给出期刊名称，网络引用给出网址。

1. 1. 上交材料：
      1. 报告书的纸质文档
      2. 报告书、运行程序的电子文档（学号_姓名_题目）
   2. 综合设计的成绩评定

综合设计成绩考核采用：优、良、中、及格、不及格五级评分制，评分标准如：

1. 1. 优秀：程序运行无错误，格式完整；课设总体方案正确、详细，系统中完成了所要求的所有功能；有实现功能的必要流程图。设计说明书层次清楚、条理分明，理论分析正确、书写规范。对善于独立思考设计中有所创新的学生优先考虑。
   2. 良好：程序运行无错误，格式完整；设计方案合理，制作规范，系统基本满足要求；有实现功能的必要流程图。设计说明书层次比较清楚；书写规范。
   3. 中：程序运行无错误，格式正确，设计方案基本正确，完成功能基本符合要求，设计说明书仅存在少量的问题（如：方案分析有少量错误、条理不十分清晰、流程图、书写不大规范等）。
   4. 及格：程序运行无错误，设计方案基本正确，实现了主要的功能，有小部分功能尚未实现，设计说明书存在一些问题。
   5. 不及格：程序运行有大量错误，设计方案不合理，没有实现出系统功能，概念不清，层次混乱，书写极不认真，或者根本不交综合设计程序和报告的。

另外，对于请人代做，完全照抄他人课题以不及格处理。

二、进度安排：

三、应收集资料及主要参考文献：

[1] RafaelC.Gonzalez, RichardE.Woods, StevenL.Eddins. 数字图像处理(MATLAB版)[M]. 电子工业出版社, 2005.

[2] 张铮，徐超，任淑霞. 数字图像处理与机器视觉--VISUAL C++与MATLAB实现(第2版)(附光[M]. 人民邮电出版社, 2014.

[3] 杨淑莹. VC++图像处理程序设计(第2版)[M]. 清华大学出版社, 2005.

[4] 胡小锋, 赵辉. Visual C++/MATLAB图像处理与识别实用案例精选[M]. 人民邮电出版社, 2004.

[5] JanErikSolem, 索利姆, 朱文涛,等. Python计算机视觉编程[M]. 人民邮电出版社, 2014.

[6] 张德丰. MATLAB数字图像处理[M]. 机械工业出版社, 2009.