“OpenCV計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)(Python語(yǔ)言描述)”教學(xué)大綱課程概要本課程系統(tǒng)地介紹了計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基本概念、原理和應(yīng)用，以O(shè)penCV庫(kù)為工具，通過(guò)理論講解、實(shí)例演示和實(shí)踐操作相結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入學(xué)習(xí)。課程內(nèi)容涵蓋計(jì)算機(jī)視覺(jué)概述、OpenCV環(huán)境搭建、圖像處理基礎(chǔ)、圖像變換、特征檢測(cè)、目標(biāo)識(shí)別與跟蹤、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等多個(gè)方面，每個(gè)章節(jié)都設(shè)有明確的教學(xué)目標(biāo)和要求，通過(guò)實(shí)際案例和項(xiàng)目實(shí)踐，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力。二、課程定位本課程是一門面向計(jì)算機(jī)科學(xué)、軟件工程、電子信息等相關(guān)專業(yè)的專業(yè)核心課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生在計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握OpenCV庫(kù)的使用，能夠運(yùn)用各種算法和技巧進(jìn)行圖像處理、分析和識(shí)別，為未來(lái)在人工智能、圖像處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域的深入學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)素質(zhì)（思政）目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的興趣和熱情，激發(fā)其學(xué)習(xí)和探索的積極性；提升學(xué)生的邏輯思維和問(wèn)題解決能力，能夠分析和解決實(shí)際的計(jì)算機(jī)視覺(jué)問(wèn)題；增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，鼓勵(lì)其在項(xiàng)目中嘗試新的方法和技術(shù)；培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，能夠與他人協(xié)作完成復(fù)雜的項(xiàng)目任務(wù)；提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，使其了解計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的前沿技術(shù)和應(yīng)用前景。知識(shí)目標(biāo)理解計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基本概念和原理，掌握OpenCV在計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的作用；熟悉OpenCV的安裝和環(huán)境配置，了解其基本功能和模塊；掌握?qǐng)D像處理的基礎(chǔ)知識(shí)，包括圖像的讀取、寫入、顯示、轉(zhuǎn)換等操作；理解圖像平滑與形態(tài)學(xué)處理的原理，掌握常用的濾波方法和形態(tài)學(xué)操作；學(xué)習(xí)圖像基礎(chǔ)變換的算法，如邊緣檢測(cè)、輪廓匹配、霍夫變換等；了解圖像輪廓檢測(cè)的方法，掌握輪廓特征的提取和分析；掌握人臉識(shí)別的原理和技術(shù)，能夠使用OpenCV實(shí)現(xiàn)人臉檢測(cè)和識(shí)別；理解圖像特征檢測(cè)的概念，掌握Harris角點(diǎn)檢測(cè)、SIFT、FAST等特征檢測(cè)方法；學(xué)習(xí)圖像分割的算法，如K-Means聚類、分水嶺算法、GrabCut算法等；掌握目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別的技術(shù)，包括HOG特征提取、支持向量機(jī)、非極大值抑制等；理解目標(biāo)跟蹤的原理，掌握背景差分法、光流跟蹤、CAMShift、卡爾曼濾波器等方法；了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念，掌握OpenCV中ANN的使用方法；學(xué)習(xí)YOLOv5的目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)集的配置、訓(xùn)練和預(yù)測(cè)；能力目標(biāo)能夠獨(dú)立搭建OpenCV開(kāi)發(fā)環(huán)境，運(yùn)行和調(diào)試基本的計(jì)算機(jī)視覺(jué)程序。具備圖像處理的能力，能夠運(yùn)用OpenCV進(jìn)行圖像的讀取、寫入、顯示、轉(zhuǎn)換等操作。能夠應(yīng)用圖像平滑和形態(tài)學(xué)處理技術(shù)，對(duì)圖像進(jìn)行去噪和增強(qiáng)處理。能夠運(yùn)用圖像基礎(chǔ)變換算法，進(jìn)行邊緣檢測(cè)、輪廓匹配、霍夫變換等操作。能夠進(jìn)行圖像輪廓檢測(cè)，提取和分析輪廓特征。能夠?qū)崿F(xiàn)人臉識(shí)別程序，完成人臉檢測(cè)和識(shí)別任務(wù)。能夠運(yùn)用圖像特征檢測(cè)方法，提取圖像中的關(guān)鍵特征。能夠使用圖像分割算法，將圖像分割成不同的區(qū)域。能夠進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別，開(kāi)發(fā)相關(guān)的應(yīng)用程序。能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)跟蹤功能，使用不同的跟蹤算法解決實(shí)際問(wèn)題。能夠應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使用OpenCV進(jìn)行數(shù)據(jù)訓(xùn)練和預(yù)測(cè)。能夠使用YOLOv5進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，包括數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備、模型訓(xùn)練和預(yù)測(cè)。四、課程內(nèi)容與要求表1課程內(nèi)容與要求序號(hào)項(xiàng)目（單元）知識(shí)內(nèi)容與要求技能內(nèi)容與要求參考學(xué)時(shí)理論實(shí)踐合計(jì)1初見(jiàn)OpenCV計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基本概念；OpenCV之于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的關(guān)系安裝OpenCV的運(yùn)行環(huán)境。能夠解釋計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基本概念；了解OpenCV在計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的作用；掌握OpenCV的安裝和環(huán)境配置。1122OpenCV入門圖像的讀取與寫入；NumPy多維數(shù)組的使用；圖像的基本操作；視頻的讀取與寫入；照相機(jī)程序的實(shí)現(xiàn)。掌握?qǐng)D像讀取、顯示和保存的方法；能夠運(yùn)用NumPy進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)操作；實(shí)現(xiàn)視頻的讀取、處理和保存；開(kāi)發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的照相機(jī)程序。1123圖像平滑與形態(tài)學(xué)處理圖像噪聲的類型；常用的平滑濾波；數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本操作。應(yīng)用不同的濾波方法進(jìn)行圖像去噪；使用形態(tài)學(xué)操作處理圖像；掌握?qǐng)D像金字塔的構(gòu)建和使用。2244圖像基礎(chǔ)變換邊緣檢測(cè)算法；輪廓匹配；霍夫變換；直方圖均衡化。實(shí)現(xiàn)邊緣檢測(cè)、輪廓匹配和霍夫變換；進(jìn)行圖像的直方圖均衡化處理。2245圖像輪廓檢測(cè)圖像輪廓的概念；輪廓檢測(cè)的方法；凸包和多邊形輪廓的檢測(cè)。進(jìn)行圖像的輪廓檢測(cè)；計(jì)算凸包和多邊形輪廓；對(duì)輪廓進(jìn)行特征分析。2246人臉識(shí)別人臉檢測(cè)的原理；OpenCV中的人臉檢測(cè)函數(shù)；人臉識(shí)別程序的實(shí)現(xiàn)。使用OpenCV進(jìn)行人臉檢測(cè)；開(kāi)發(fā)人臉識(shí)別程序；理解人臉識(shí)別的基本流程。2467圖像特征檢測(cè)圖像特征的概念；Harris角點(diǎn)檢測(cè)；SIFT、FAST特征檢測(cè)；特征描述符及匹配。進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)；使用SIFT、FAST等算法檢測(cè)圖像特征；實(shí)現(xiàn)特征描述符的匹配。2468圖像分割K-Means聚類算法；分水嶺算法；GrabCut算法。應(yīng)用K-Means、分水嶺和GrabCut算法進(jìn)行圖像分割；理解不同分割算法的特點(diǎn)。2469目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別目標(biāo)檢測(cè)的基本概念；HOG特征提?。恢С窒蛄繖C(jī)；非極大值抑制；行人檢測(cè)和貓狗目標(biāo)檢測(cè)。使用HOG特征和SVM進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；應(yīng)用非極大值抑制優(yōu)化檢測(cè)結(jié)果；開(kāi)發(fā)行人和貓狗檢測(cè)程序。24610目標(biāo)跟蹤背景差分法；基于顏色的目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤；光流跟蹤；CAMShift對(duì)象跟蹤；卡爾曼濾波器。使用背景差分法、顏色分割、光流法和CAMShift進(jìn)行目標(biāo)跟蹤；應(yīng)用卡爾曼濾波器預(yù)測(cè)目標(biāo)位置。35811神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念；OpenCV中的ANN使用方法；MNIST手寫數(shù)字識(shí)別。理解人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和工作原理；使用OpenCV的ANN進(jìn)行數(shù)據(jù)訓(xùn)練和預(yù)測(cè)；實(shí)現(xiàn)手寫數(shù)字識(shí)別。3