计算机视觉大纲.doc

课程名称：计算机视觉 课程编码：M510021 课程学分：3 适用学科：信息与计算科学、数学与应用数学 计算机视觉 Computer Vision 教学大纲 一、课程性质 计算机视觉是人工智能领域的一个重要部分，它的研究目标是使计算机具有通过二维 图像认知三维环境信息的能力。计算机视觉是以图象处理技术、信号处理技术、概率统 计分析、计算几何、神经网络、机器学习理论和计算机信息处理技术等为基础，通过计 算机分析与处理视觉信息。 二、课程教学目的 通过计算机视觉课程的学习，使硕士研究生掌握计算机视觉基本理论与方法以及计算 机视觉的一些典型应用，初步具有设计、实现计算机视觉中比较简单的算法的能力，从 而为学生进一步从事该方向的学习与研究工作打下基础。 三、教学基本内容及基本要求 计算机视觉主要内容分为六部分。基本要求与基本内容如下： 1、教学基本内容 1) 计算机视觉概述：计算机视觉的基本概念，计算机视觉的发展和应用，计算机视觉的 现状。 2) 摄像机成像原理及针孔摄像机成像模型。 3) 射影几何的基本介绍及几何元素的数学表达方法。 4) 多视几何理论，包括单视几何中的射影测量、两视几何中的 计算机视觉是一门融合了多个领域的交叉学科，主要目标是让计算机通过分析二维图像来理解和解析三维世界。在人工智能领域，计算机视觉占据着重要的地位，它综合了图像处理、信号处理、概率统计分析、计算几何、神经网络、机器学习等多个领域的理论和技术。 课程教学目的旨在使硕士研究生掌握计算机视觉的基本理论和方法，包括图像获取、图像处理、几何建模、多视几何、立体视觉以及系统标定等核心内容，并能够设计和实现简单的计算机视觉算法，为后续深入研究打下坚实的基础。 教学内容分为六个主要部分： 1. 计算机视觉概述：这部分讲解计算机视觉的基本概念，包括其历史发展和广泛应用，以及当前的技术状态。 2. 摄像机成像原理：深入学习针孔摄像机模型，理解图像形成的过程，这是理解后续图像处理和几何分析的基础。 3. 射影几何：介绍射影几何的基本原理，如二维和三维点、线的齐次坐标表示，无穷远概念，以及不同变换下的不变量。 4. 多视几何：涉及单视几何中的射影测量，两视几何中的外极几何，包括基本矩阵和本质矩阵的理论及其在图像匹配中的应用。 5. 立体视觉方法：讲解如何利用双摄像机恢复三维信息，包括直接法、分层法、射影法和仿射法等重建理论。 6. 视觉系统标定：涵盖不同的标定算法，如Tsai标定、张正友标定、基于圆的标定、1D张正友标定和自标定算法，这些都是获取精确相机参数的关键步骤。 教学基本要求按照了解、理解、掌握三个层次设定，确保学生对每个主题有不同程度的掌握。此外，课程鼓励学生关注最新的研究动态，通过书面报告或项目编程的形式展示学习成果，可以选取前沿论文中的算法进行实现。 教材和参考书的选择也反映了课程的严谨性和实用性，如《Multiple View Geometry in Computer Vision》和《计算机视觉－计算理论与算法基础》，这些书籍提供了深入的理论基础和实用方法。 课程安排注重理论与实践的结合，通过实验和习题课强化学生的实际操作技能。此外，课程成绩的评定不仅考虑理论知识的理解，还重视创新思维和算法实现能力，鼓励学生在实践中探索和改进。 计算机视觉课程旨在培养具备扎实理论基础和实践经验的研究生，使他们能够在这一快速发展的领域中持续创新和进步。通过这门课程的学习，学生将能够理解和解决实际问题，为未来的学术研究或行业应用做好准备。