《數(shù)字圖像處理與分析》教學(xué)大綱課程編號：13210714英文名稱：DigitalImageprocessingandAnalysis學(xué)分：3學(xué)時：總學(xué)時64學(xué)時，其中理論32學(xué)時，實踐32學(xué)時先修課程：Python編程技術(shù)、機器學(xué)習(xí)與應(yīng)用、深度學(xué)習(xí)技術(shù)課程類別：專業(yè)方向課授課對象：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第6學(xué)期一、課程描述和目標數(shù)字圖像處理與分析是通過對圖像數(shù)據(jù)進行處理、特征提取和智能分析，使計算機在大量圖像數(shù)據(jù)知識基礎(chǔ)上能夠在一定程度上認識、理解圖像內(nèi)容，進而感知現(xiàn)實世界，為相關(guān)應(yīng)用服務(wù)?！稊?shù)字圖像處理與分析》課程是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的專業(yè)方向課。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握典型的數(shù)字圖像處理算法,包括算法的主要思想和基本步驟,并通過編程練習(xí)和典型應(yīng)用實例加深理解；同時對深度學(xué)習(xí)理論在圖像處理與分析中的應(yīng)用有一定認識。課程目標1:掌握主流的數(shù)字圖像處理算法，增強面向圖像處理與分析領(lǐng)域的相關(guān)邏輯思維能力與實踐能力，能夠針對圖像領(lǐng)域復(fù)雜問題選擇合適的方法進行處理與分析。課程目標2：能夠針對大規(guī)模圖像分析問題需求，選擇適當方法進行處理與分析，理解其優(yōu)勢和局限性。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標權(quán)重2-2能夠通過文獻檢索、資料查詢的基本方法以及網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代信息技術(shù)獲得可用的知識、技術(shù)或方法，輔助進行復(fù)雜大數(shù)據(jù)工程問題的識別、分析與表達。課程目標1M5-2能夠針對大數(shù)據(jù)工程問題，為預(yù)測與分析工程模型選擇和使用合適的現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，并能理解其局限性。課程目標2M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標1數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)了解數(shù)字圖像處理與分析相關(guān)工具、開發(fā)環(huán)境、專業(yè)交流平臺、深度學(xué)習(xí)框架等，了解典型應(yīng)用場景，能夠自行安裝并使用開發(fā)環(huán)境。德育要求：愛國情懷、熱愛專業(yè)、服務(wù)社會2講授式啟發(fā)式課程目標12圖像處理基礎(chǔ)算法能夠編寫程序完成基本的圖像處理任務(wù)，如面向圖像處理的數(shù)學(xué)計算、幾何變換、直方圖、濾波等，理解相應(yīng)圖像處理操作含義。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神4講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標23神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)，掌握激活函數(shù)和損失函數(shù)，了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前向、反向傳播機制。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識4講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標24圖像分類掌握典型的圖像分類網(wǎng)絡(luò)和測試指標，如VGGNet、ResNet等，能夠理解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并能夠進行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)修改，調(diào)試網(wǎng)絡(luò)。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識、社會責(zé)任6講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標25目標檢測掌握典型的目標檢測網(wǎng)絡(luò)和測試指標，如R-CNN、YOLO等，能夠利用當前網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)分析，完成目標檢測任務(wù)，并能夠適當調(diào)整網(wǎng)絡(luò)，對比前后性能。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識、社會責(zé)任8講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標26圖像分割掌握典型的圖像分割網(wǎng)絡(luò)和測試指標，如FCN、SegNet、UNet等，能夠理解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行適當修改，完成圖像分割任務(wù)。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識、社會責(zé)任8講授式啟發(fā)式課程目標1課程目標2合計32序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學(xué)時類型對應(yīng)課程目標1圖像處理基礎(chǔ)能夠完成基本的圖像計算，如圖像空間域的數(shù)學(xué)計算、幾何變換、圖像濾波等。6綜合課程目標1課程目標22圖像分類模型的設(shè)計與實現(xiàn)理解典型的圖像分類網(wǎng)絡(luò)，能夠完成典型的圖像分類任務(wù)；能夠設(shè)計簡單的圖像分類網(wǎng)絡(luò)。8綜合課程目標1課程目標23目標檢測模型的設(shè)計與實現(xiàn)理解典型的目標檢測網(wǎng)絡(luò)，能夠完成典型的目標檢測任務(wù)，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)進行拓展。10綜合課程目標1課程目標24圖像分割模型的設(shè)計與實現(xiàn)理解典型的圖像分割網(wǎng)絡(luò)，能夠完成典型的圖像分割任務(wù)，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行拓展。8綜合課程目標1課程目標2合計32注：實驗要求包括必修、選修；實驗類型包括演示、驗證、綜合、設(shè)計等。四、課程教學(xué)方法采用集中講授與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合、討論、練習(xí)等教學(xué)方式。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求序號考核方式課程目標1（分值）課程目標2（分值）合計1平時作業(yè)55102課堂表現(xiàn)55103實驗考核2020404期末大作業(yè)202040課程目標對應(yīng)分值5050100（二）考核與評價標準1.平時成績考核與評價標準分值觀測點90-100分80-89分70-89分60-69分0-59分平時作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握到位。能夠利用理論知識識別、分析數(shù)字圖像處理領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題。按時完成，80%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識識別、分析數(shù)字圖像處理領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識識別、分析數(shù)字圖像處理領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位。能夠利用理論知識對數(shù)字圖像處理領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題有一定的識別、分析。不交和補交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。不能利用理論知識對數(shù)字圖像處理領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)問題進行識別、分析。2.課堂表現(xiàn)與評價標準分值觀測點90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分課堂表現(xiàn)能夠很好的參與團隊任務(wù)、參與課堂分享、課堂分享質(zhì)量高、能積極提出或回答問題。能夠較好的參與團隊任務(wù)、參與課堂分享、課堂分享質(zhì)量較高、能較積極提出或回答問題。能夠較好參與團隊任務(wù)、參與課堂分享、較少提出或回答問題。能夠參與團隊任務(wù)、參與課堂分享、較少提出或回答問題。團隊任務(wù)參與度低、課堂分享參與度低、基本不提出或回答問題。3.實驗考核與評價標準分值觀測點90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分實驗考核能夠快速、準確完成實驗要求的任務(wù)功能，程序設(shè)計規(guī)范，思路清晰，符合實驗內(nèi)容要求。設(shè)計報告版面整潔、內(nèi)容完整，問題剖析深刻。能夠較為快速、準確完成實驗要求的任務(wù)功能，程序設(shè)計較為規(guī)范，思路較為清晰，設(shè)計報告版面較為整潔、內(nèi)容完整，問題剖析較深刻。能夠按時完成實驗要求的任務(wù)功能，程序設(shè)計規(guī)范性一般，思路基本清晰，符合實驗內(nèi)容要求。設(shè)計報告版面整潔度、內(nèi)容完整性一般，問題剖析不夠深刻。能夠基本完成實驗要求的任務(wù)功能，程序設(shè)計基本規(guī)范，思路不夠清晰，基本符合實驗內(nèi)容要求。設(shè)計報告版面基本整潔、內(nèi)容基本完整，問題剖析簡單。未能按時完成實驗要求的任務(wù)功能，程序設(shè)計規(guī)范性較差，思路混亂，不符合實驗內(nèi)容要求。設(shè)計報告版面混亂、內(nèi)容不完整，無問題剖析。4.期末大作業(yè)考核與評價標準分值觀測點90-100分80-89分70-79分60-69分0-59分期末大作業(yè)能根據(jù)項目要求自主設(shè)計方案，項目貢獻很大，報告完整，算法設(shè)計與分析很完備、有理有據(jù)。能根據(jù)項目要求設(shè)計方案，項目貢獻較大，報告完整，算法設(shè)計與分析完備、有理有據(jù)。能根據(jù)項目要求設(shè)計方案，項目貢獻一般，報告完整，算法設(shè)計與分析較完備。基本完成項目要求，有一定項目貢獻，報告較完整，完成算法設(shè)計與分析。基本完成項目要求，有項目貢獻，報告欠完整，基本完成算法設(shè)計與分析。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《深度學(xué)習(xí)與圖像識別：原理與實踐》，魏溪含等著，機械工業(yè)出版社，2019年7月版；2.《深度學(xué)習(xí)實踐計算機視覺》，繆鵬著，清華大學(xué)出版社，2019年1月版；3．《Python計算機視覺》，[美]JanRrikSolem著，朱文濤譯，人民郵電出版社，2014年7月版。（二）參考資料1．《OpenCV3計算機視覺Python語言實現(xiàn)》，[愛爾蘭]JoeMinichino，[加]JosephHowse著，劉波等譯，機械工業(yè)