光电检测及图像处理-2023版人才培养方案课程教学大纲

附件5-1

《光电检测及图像处理》课程教学大纲

（理论课程-2023版）

一、课程基本信息

课程号1523S010I7开课单位质量技术监督学院

光电检测及图像处理

课程名称

PhotoelectricDetectionandImageProcessing

课程性质选修考核类型考查

课程学分3课程学时51+10

课程类别专业发展课程（专业拓展课）

先修课程高等数学、电路分析基础、传感器技术、Pyihon语言程序设计

适用专业（类）测控技术与仪器专业

二、课程描述及目标

（-）课程简介

《光电检测及图像处理》是测控技术与仪器专业的一门专业拓展课，旨在通

过理论教学与实践操作训练，使学生掌握以激光、红外、光纤等现代光电器件为

基础，对载有被检测物体信息的光辐射进行检测的基础知识；掌握数字图像处理

的基础理论、数字图像处理的方法实例和图像特征提取与分析的原理；具备从应

用目标出发设计合适的光电检测技术方案和图像处理基本算法的基本能力；掌握

复杂工程问题中图像分析与理解的实现方法，为《人工智能》、《机器学习》等后

续课程奠定必要的专业基础。

（一）教学目标

通过本课程理论和实验的教学环节，培养和提高学生的实践能力为目标，使

学生能够更加系统全面地掌握光电检测及图像处理知识。

课程目标1：通过团队合作翻转课堂方式，使学生掌握光电检测技术的专业知

识，加强工程科学原理的理解，提高光电转换原理检测的分析能力。

1

课程目标2：掌握数字图像处理领域的基本概念、基本理论、方法及应用，能

够从应用目标出发设计合适的图像处理算法。

课程目标3：具备应用相关知识进行工程实践、实验的基本能力，能够对实验

结果进行分析，并具有一定的创新能力。

三、课程目标对毕业要求的支撑关系

毕业要求指标点课程目标权重

个人和团队课程目标10.18

工程知识课程目标20.54

使用现代工具课程目标30.28

四、教学方式与方法

根据新工科背景下的测控专业人才培养的要求，结合目标导向教育（OBE）

和CDIO项目化教育理念，本课程采用理论教学、课堂讨论、实践教学相结合的

教学方法。

（一）理论教学

理论教学优化“课前导学+课中探知+课后拓展'‘闭环教学模式，促进MOOC

资源、智慧教室、雨课堂教学平台、教学互动软件等现代信息技术与教育教学深

度融合，打造“以学生发展为中心”的课堂，夯实理论基础，为实践能力培养提供

充分知识储备。

课前提炼授课内容知识点，将其与预习课件、慕课视频、自测试题、思政案

例等资料线上推送，引导学生自学自测进行先导知识的学习。课中采用“问题+任

务“双驱动的教学模式，以学生为主体进行课堂教学。课后通过提供丰富资源、

布置高阶作业结合分层辅导的方式，引导学生独立思考和深度参与，消化重点知

识，解决难点问题，

（二）课堂讨论

针对关键知识点、典型题和难题，通过教师提问，鼓励学生回答问题或请到

讲台前做题，并请其他学生评判或提出不同的答案或不同的解决方法。目的是加

强学生自主学习的能力和判断能力，培养主动思考的习惯，启发学生的探索精神。

2

（三）实践教学

采用CDIO项目化教学模式，提高学生实践参与热情度，培养团队意识，强化

实践动手能力；鼓励学生参与科技竞赛、校企合作课题，进一步锻炼学生解决复

杂工程问题的能力。

五、教学重点与难点

（一）教学重点

光电检测及图像的理论知识，各类光电转换元件的原理及特性及基本理论在

检测系统的应用；数字图像处理领域的基本概念、基本理论、基本方法和工程应

用。

（二）教学难点

光电检测技术的基本原理的分析，以及性能参数的检测；光辐射及能带理论；

光电成像；图像增强方法；图像复原与重建技术中空间域和频域滤波的各种方法；

图像分割方法；数字图像处理的综合应用。

六、教学内容、基本要求与学时分配

教学

序号教学内容基本要求学时对应课程目标

方式

通过学习使学生了解人2

的视觉功能及其扩展，光

电技术与光电检测技术

1笫1章绪论及光电传感器，光电检测讲授课程目标1

系统的组成和特点，光电

技术与光电检测技术的

发展及应用。

通过学习使学生了解光

第2章光电检测技术基的基本性质、光辐射现象

23讲授课程目标1

础的规律，光电效应等重要

理论基础知识3

通过学习使学生掌握光

电器件的工作原理、特性

及应用，结合第一章内容

3第3章光电检测器件3讲授课程目标1

理解光电检测器件是如

何把光信号转换为电信

号从而实现测量的

4第4章热电检测器件通过学习使学生了解热2讲授和反课程目标1

3

教学

序号教学内容基本要求学时对应课程目标

方式

电检测器件是利用热电转课堂

效应的器件，其与光电器

件的转换原理不同，热电

检测器件主要是对温度

变化的检测。

通过学习使学生了解光2

电成像器件的发展以及讲授和反

5第5章光电成像器件课程目标1

新型光电成像器件的技转课堂

术和应用。

通过学习使学生掌握注2

讲授和反

6第6章发光与耦合器件入式半导体发光器件及课程目标1

转课堂

光电耦合器件。

通过学习使学生掌握图2

7第7章图像传感器像传感器基本特性和光讲授课程目标2

电成像器件及应用。

了解数字图像处理的基

第8章数字图像处理绪

8本概念、内容和特点；了2讲授课程目标2

论

解数字图像处理的应用。

了解图像数字化方法；学

握图像灰度直方图的应

9第9章数字图像获取用；了解图像处理算法的2讲授课程目标2

形式，以及图像的数据结

构和特征。

掌握点运算、代数运算、

几何运算等图像基本运

第10章图像的基本运

10算方法：掌握DTFT、DCT4讲授课程目标2

算和图像变换

等常用的图像变换分析

方法。

掌握图像增强的点运算

方法；掌握图像的空间域

11第11章图像增强4讲授课程目标2

平滑与锐化方法；掌握频

率域增强的一般方法。

理解图像退化模型；掌握

第12章图像复原与重

12图像复原的一般方法；熟4讲授课程目标2

建

悉图像几何校正算法。

13第13章图像压缩了解图像压缩的保真度4讲授课程目标2

4

教学

序号教学内容基本要求学时对应课程目标

方式

法则；掌握统计编码方

法：了解图像压缩的标

准。

掌握边缘检测、边缘连接

等基于边缘的图像分割

14第14章图像分割方法；掌握阈值检测、区4讲授课程目标2

域分割等基于区域的图

像分割方法。

掌握基本的OpenCV程序

第15章OpenCV的基本结构，利用OpenCV库函

讲授课程目标2

15程序与图像分析操作方数，进行图像基础操作方6

案例实践课程目标3

法法、边缘检测与图像滤

波、特征检测和描述

条纹分析、角点检测、

SIFT和SURF算法实现、

使用ORB进行特征点检

第16章OpenCV的特征讲授课程目标2

16测和匹配、图像分割与识6

的检测、分割与识别方法案例实践课程目标3

别、轮廓检测与分析、对

象检测与识别基础、使用

Haar级联进行面部识别

合计51

七、实验内容、基本要求与学时分配

序号实验项目名称实验内容与要求学时类型对应课程目标

能够读写图像、视频的基本方

法等基本操作，掌握openev

库的调用和相应函数的使用

方法。针对给定的停车场俯视

1停车场车位定位与计数视频。探索利用图像处理技5设“型课程日标3

术，如颜色分割和形态学转

换，识别空闲和占用的车位。

最后，通过标记或者计数来展

示可用车位数量。

2人脸疲劳检测能够利用人脸检测器检测人5设计型课程目标3

5

序号实验项目名称实验内容与要求学时类型对应课程目标

脸位置，分别用Roberts»sobel

和拉普拉斯算子对图像进行

边缘检测。探索使用眼部特征

检测器检测眼睛状态，或其他

方案。实现基于opencv库函

数，分析眼睛的闭合频率和眨

眼模式，检测出疲劳状态并发

出警报。

合计10

注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括“验证性”、“设计性”等。

八、学业评价和课程考核

（一）考核类型：回考试□考查

（二）考核方式：□开卷考试回闭卷考试□课程论文

□课程报告□其它：

（三）成绩评定:

考核建议分值

考核/评价细则对应课程目标

依据（百分比）

根据任务要求进行调研：在翻转课堂的汇报

小组汇

30%环节能正确阐述调查结果，并准确问答老师课程目标1

报

过程和同学提问。

考核40课堂小

30%答题正确性课程目标2

测

实验40%预习、操作、报告课程目标3

选择题20%答题正确性、完整性，具体见参考答案。课程目标3

期末

60填空题10%答题正确性、完整性，具体见参考答案。课程目标1

考核

综合题70%答题正确性、完