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《计算机视觉》课程教学大纲

（2022版）

一、课程基本信息

1．课程名称：计算机视觉（ComputerVision）

2．学分学时：3学分，48学时（含课堂教学36学时，实验教学12学时）

3．考核方式：考查

4．课程类别：专业选修课

5．适用专业：计算机科学与技术、物联网工程、人工智能、软件工程

6．先修课程：矩阵理论与应用、Python程序设计、数字图像处理

7．后续课程：计算机视觉项目实践

8．开课单位：计算机学院

二、课程性质

计算机视觉是一门重要的专业课程。本课程以计算机视觉的基本概念和算法为基础，将理论知识、科学研究和工程实践有机结合起来。以具体的图像与视觉案例为引导，讲解计算机视觉问题的一般求解方法。通过学习，使学生能了解图像处理与计算机视觉在各个领域的相关应用，能运用图像处理与计算机视觉的基本原理和方法从事图像分割、目标检测、识别和跟踪等工作，培养学生工程实践能力和技术创新能力。并通过对计算机视觉的发展历史、研究热点的介绍，培养学生的探索精神，赋予其攻克前沿学术问题的勇气。

三、课程目标

通过本课程学习，学生应达到的预期教学目标如下：

1.了解计算机视觉研究目标、研究任务、研究热点和发展趋势；

2.掌握常用图像预处理方法、特征提取方法和图像分类算法，培养学生对技术问题的理解能力、归纳总结的能力和自主学习的能力；

3.掌握神经网络和深度学习的理论和方法，能够基于相关科学原理和数学模型方法表达和解决复杂工程问题。

四、教学内容及学习要求

第一单元计算机视觉概述

支撑目标：课程目标1

教学内容：

1．计算机视觉定义；

2．计算机视觉任务；

3.计算机视觉与其它学科的联系。

学习要求：

1．了解计算机视觉的定义；

2．了解计算机视觉的主要研究内容。

第二单元Python和OpenCV运行环境

支撑目标：课程目标2

教学内容：

1．Anaconda的安装；

2．编译器安装；

3.OpenCV视觉库安装；

4.OpenCV图像基本操作

学习要求：

1．能够熟练配置Python和OpenCV运行环境；

2．掌握OpenCV中图像的基本操作。

第三单元图像预处理

支撑目标：课程目标2

教学内容：

1．直方图修正；

2．空域滤波；

3.频域滤波。

实验一：图像基础变换和预处理

学习要求：

1．理解直方图均衡化和规定化原理；

2．掌握空域滤波和频域滤波的经典算法。

第四单元图像特征提取

支撑目标：课程目标2

教学内容：

1．HOG特征；

2．SIFT特征；

3.哈希特征。

学习要求：

1．理解并掌握HOG特征和SIFT特征的原理和实现方法；

2．掌握不同类型的哈希特征的实现方法。

第五单元图像分类

支撑目标：课程目标2

教学内容：

1．KNN分类；

2．贝叶斯分类器；

3.SVM分类器；

4.分类器评价。

学习要求：

1．理解并掌握传统分类器的分类机理和实现方法；

2．掌握分类器的评价指标。

第六单元神经网络基础

支撑目标：课程目标3

教学内容：

1．神经网络基本概念；

2．激活函数；

3.神经网络设计；

4.损失函数；

5.梯度下降；

6.神经网络反向传播。

实验二：神经网络分类

学习要求：

1．理解神经网络的算法流程和作用机理；

2．掌握神经网络的反向传播方式。

第七单元卷积神经网络的基本概念

支撑目标：课程目标3

教学内容：

1．卷积层；

2．池化层；

3.激活函数；

4.全连接层；

5.卷积神经网络示例；

6.卷积的有效性。

学习要求：

1．理解卷积神经网络各层的作用；

2．理解卷积的有效性。

第八单元目标检测

支撑目标：课程目标3

教学内容：

1．目标检测发展；

2．候选框提取；

3.目标定位和分类；

4.Two-stage目标检测算法；

5.One-stage目标检测算法；

6.YOLO目标检测实例。

学习要求：

1．掌握滑动窗口算法；

2．理解R-CNN及其变种、YOLO、SSD算法的原理。

第九单元其他深度学习网络

支撑目标：课程目标3

教学内容：

1．循环神经网络；

2．深度信念网络；

3.生成对抗网络；

学习要求：

1．掌握LSTM网络的原理和训练方法；

2．理解生成对抗网络的目标函数。

第十单元人脸表情识别研究

支撑目标：课程目标3

教学内容：

1．人脸表情识别的发展历史；

2．人脸表情识别的主要方法；

3.人脸表情识别的实现过程；

4.人脸表情识别的评价指标；

5.人脸表情识别的挑战。

学习要求：

1．掌握人脸表情识别的算法原理和实现方法；

2．理解人脸表情识别的评价指标。

五、学时分配

课程教学内容各单元建议学时分配如下表，具体实施时应根据学生学习效果做适当调整。

教学内容

课堂教学

课内实验

课外实践

小计

支撑的课程目标

第一单元计算机视