計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建模-教學(xué)大綱

《計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建?！方虒W(xué)大綱課程信息課程名稱：計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建模課程類別：素質(zhì)選修課/專業(yè)基礎(chǔ)課課程性質(zhì)：選修/必修計(jì)劃學(xué)時(shí)：64計(jì)劃學(xué)分：4先修課程：無(wú)選用教材：《計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建?！?，李明磊主編，2023年，電子工業(yè)出版社教材。適用專業(yè)：本課程既可以作為高等院校計(jì)算機(jī)視覺、攝影測(cè)量與遙感和電子信息工程等相關(guān)專業(yè)的研究生或高年級(jí)本科生的參考課程，又可以作為針對(duì)三維數(shù)據(jù)處理進(jìn)行研究的學(xué)者和科研人員的參考課程，同時(shí)可供工業(yè)從業(yè)者和決策者參考閱讀。課程負(fù)責(zé)人：二、課程簡(jiǎn)介基于計(jì)算機(jī)視覺的三維空間數(shù)據(jù)獲取和處理技術(shù)正處一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期，相關(guān)的三維測(cè)量與建模的研究成果被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中。與數(shù)字圖像處理技術(shù)相比，計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建模技術(shù)更關(guān)注觀測(cè)場(chǎng)景的空間幾何結(jié)構(gòu)信息和傳感器載體的位置姿態(tài)信息。它利用射影幾何、線性代數(shù)和數(shù)值優(yōu)化等理論，從二維影像數(shù)據(jù)中恢復(fù)重建出三維空間結(jié)構(gòu)信息和傳感器的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)，使觀測(cè)者能夠獲得目標(biāo)對(duì)象的三維物理尺寸數(shù)據(jù)以及攝像機(jī)等傳感器的位置姿態(tài)關(guān)系。本課程介紹攝像機(jī)成像的基本數(shù)學(xué)模型，分析攝像機(jī)的標(biāo)定原理、影像的特征提取與匹配算法、由運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)的理論和流程，以及由立體視覺重建稠密三維點(diǎn)云的方法。此外，本課程進(jìn)一步延伸到圖形學(xué)幾何建模的相關(guān)知識(shí)，介紹三維點(diǎn)云的空間濾波理論和表面網(wǎng)格化的建模方法。課程中包含著者多年的學(xué)習(xí)和實(shí)踐積累，可以為讀者提供計(jì)算機(jī)視覺相關(guān)的三維數(shù)據(jù)獲取與處理的理論和技術(shù)參考。三、課程教學(xué)要求序號(hào)專業(yè)畢業(yè)要求課程教學(xué)要求關(guān)聯(lián)程度1工程知識(shí)1.掌握計(jì)算機(jī)視覺的三維空間數(shù)據(jù)獲取和處理技術(shù)原理和研究成果。2.了解計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建模技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)需求，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)提供指導(dǎo)。L2問(wèn)題分析1.學(xué)會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建模中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和解決，包括硬件故障、軟件錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題等。2.學(xué)會(huì)進(jìn)行故障排除和維修和計(jì)算方法，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用。H3設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案1.掌握點(diǎn)云濾波與分割，能將計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建模技術(shù)應(yīng)用到工作和生活領(lǐng)域中。2.學(xué)會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)證，以確保系統(tǒng)的質(zhì)量和性能符合要求。H4研究L5使用現(xiàn)代工具1.掌握計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建模技術(shù)研發(fā)的現(xiàn)代工具，如仿真軟件、調(diào)試工具等。2.學(xué)會(huì)使用現(xiàn)代工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，提高工作效率和準(zhǔn)確性。M6工程與社會(huì)1.了解計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建模技術(shù)研發(fā)的產(chǎn)品對(duì)社會(huì)的影響和作用，以及相關(guān)的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。2.學(xué)會(huì)將相應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和社會(huì)服務(wù)中，為社會(huì)做出貢獻(xiàn)。L7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展L8職業(yè)規(guī)范L9個(gè)人和團(tuán)隊(duì)1.學(xué)會(huì)個(gè)人發(fā)展和團(tuán)隊(duì)合作，提高個(gè)人和團(tuán)隊(duì)的綜合素質(zhì)。2.學(xué)會(huì)與他人合作和溝通，建立良好的人際關(guān)系和團(tuán)隊(duì)合作氛圍。H10溝通1.學(xué)會(huì)進(jìn)行有效的溝通和表達(dá)，與客戶、同事和上級(jí)保持良好的溝通和協(xié)作。2.學(xué)會(huì)進(jìn)行跨文化溝通和合作，提高國(guó)際化視野和跨文化交流能力。M11項(xiàng)目管理1.學(xué)會(huì)進(jìn)行項(xiàng)目管理和組織，包括項(xiàng)目計(jì)劃、進(jìn)度控制、質(zhì)量管理等。2.學(xué)會(huì)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理，提高項(xiàng)目成功的概率和效率。L12終身學(xué)習(xí)1.學(xué)會(huì)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和自我提升，不斷提高自身的專業(yè)水平和創(chuàng)新能力。2.學(xué)會(huì)進(jìn)行終身學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，不斷拓展職業(yè)領(lǐng)域和發(fā)展空間。H注：“課程教學(xué)要求”欄中內(nèi)容為針對(duì)該課程適用專業(yè)的專業(yè)畢業(yè)要求與相關(guān)教學(xué)要求的具體描述?！瓣P(guān)聯(lián)程度”欄中字母表示二者關(guān)聯(lián)程度。關(guān)聯(lián)程度按高關(guān)聯(lián)、中關(guān)聯(lián)、低關(guān)聯(lián)三檔分別表示為“H”“M”或“L”。“課程教學(xué)要求”及“關(guān)聯(lián)程度”中的空白欄表示該課程與所對(duì)應(yīng)的專業(yè)畢業(yè)要求條目不相關(guān)。四、課程教學(xué)內(nèi)容章節(jié)名稱主要內(nèi)容重難點(diǎn)關(guān)鍵詞學(xué)時(shí)類型1緒論數(shù)字影像影射幾何學(xué)基礎(chǔ)歐式空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成像模型與成像系統(tǒng)中的坐標(biāo)系常見的三維成像方式三維計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用了解數(shù)字影像的概念、類型；掌握人工輸入、主動(dòng)式掃描、被動(dòng)式掃描等常見的三維成像方法7理論+實(shí)操2攝像機(jī)的幾何標(biāo)定攝像機(jī)標(biāo)定參數(shù)攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)標(biāo)定靜態(tài)場(chǎng)景多視角下攝像機(jī)系統(tǒng)的自標(biāo)定攝像機(jī)系統(tǒng)的半自動(dòng)標(biāo)定攝像機(jī)與激光雷達(dá)的聯(lián)合標(biāo)定應(yīng)用舉例熟悉內(nèi)參數(shù)、外參數(shù)、標(biāo)定方法分類等攝像機(jī)標(biāo)定參數(shù)；掌握攝像機(jī)系統(tǒng)的半自動(dòng)標(biāo)定的方法7理論+實(shí)操3影像特征提取表達(dá)影像特征的基本概念邊緣和線特征提取點(diǎn)特征提取紋理特征表達(dá)應(yīng)用舉例了解影像特征的基本概念；掌握邊緣和線特征提取、點(diǎn)特征提取、紋理特征表達(dá)的方法7理論+實(shí)操4由運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)對(duì)極幾何影像的單應(yīng)變換求解二視圖的基礎(chǔ)矩陣攝像機(jī)位置姿態(tài)和場(chǎng)景結(jié)構(gòu)恢復(fù)光束法平差應(yīng)用舉例了解八點(diǎn)算法、七點(diǎn)算法等二視圖的基礎(chǔ)矩陣；掌握攝像機(jī)位置姿態(tài)和場(chǎng)景結(jié)構(gòu)恢復(fù)的方法7理論+實(shí)操5雙目立體視覺標(biāo)準(zhǔn)形式的雙目系統(tǒng)匹配基礎(chǔ)傳統(tǒng)立體匹配算法圖割優(yōu)化匹配算法結(jié)構(gòu)光三維掃描立體視覺標(biāo)定應(yīng)用舉例了解傳統(tǒng)立體匹配算法、圖割優(yōu)化匹配算法；掌握結(jié)構(gòu)廣三維掃描和立體視覺標(biāo)定的原理與方法12理論+實(shí)操6點(diǎn)云濾波與分割采樣點(diǎn)云特性點(diǎn)云濾波增強(qiáng)點(diǎn)云超體素分割目標(biāo)級(jí)別分割掌握點(diǎn)云濾波增強(qiáng)、點(diǎn)云超體素分割、目標(biāo)級(jí)別分割的影響和應(yīng)用7理論+實(shí)操7云特征提取和三維配準(zhǔn)點(diǎn)云特征提取點(diǎn)云精配準(zhǔn)點(diǎn)云粗配準(zhǔn)異源三維數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)融合應(yīng)用舉例理解點(diǎn)云特征提取、點(diǎn)云精配準(zhǔn)、點(diǎn)云粗配準(zhǔn)的原理與應(yīng)用7理論+實(shí)操8三維表面建模與網(wǎng)絡(luò)模型濾波三維表面網(wǎng)絡(luò)模型顯式建模方法隱式建模方法模型網(wǎng)絡(luò)濾波去噪應(yīng)用舉例理解先三維表面網(wǎng)絡(luò)模型原理；掌握網(wǎng)絡(luò)濾波去噪技術(shù)10理論+實(shí)操五、考核要求及成績(jī)?cè)u(píng)定序號(hào)成績(jī)類別考核方式考核要求權(quán)重（%）備注1期末成績(jī)期末考試大作業(yè)50百分制，60分為及格2平時(shí)成績(jī)實(shí)踐8次40優(yōu)、良、中、及格、不及格3平時(shí)表現(xiàn)出勤情況10兩次未參加課程則無(wú)法獲得學(xué)分注：此表中內(nèi)容為該課程的全部考核方式及其相關(guān)信息。六、學(xué)生學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)方法建議1.依據(jù)專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合崗位技能職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)案例展開學(xué)習(xí)，將每個(gè)項(xiàng)目分成多個(gè)任務(wù)，系統(tǒng)化地學(xué)習(xí)。2.通過(guò)每個(gè)項(xiàng)目最后搭配的習(xí)題，鞏固知識(shí)點(diǎn)。3.了解行業(yè)企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，注重學(xué)習(xí)新技術(shù)、新工藝和新方法，根據(jù)教材中穿插設(shè)置的智能終端產(chǎn)品應(yīng)用相關(guān)實(shí)例，對(duì)已有技術(shù)持續(xù)進(jìn)行更新。4.通過(guò)開展課堂討論、實(shí)踐活動(dòng)，增強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，學(xué)會(huì)如何與他人合作、溝通、協(xié)調(diào)等等。學(xué)生課外閱讀參考資料《計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量與建?！?，李明磊主編，2023年，電子工業(yè)出版社教材。七、課程改革與建設(shè)本課程內(nèi)容緊跟時(shí)代的發(fā)展，并結(jié)合最新的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，對(duì)影像處理、視覺重建、點(diǎn)云濾波和表面建模處理等內(nèi)容進(jìn)行綜合介紹。從理論基礎(chǔ)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用案例等方面進(jìn)行闡述。此外，本課程具有較強(qiáng)的實(shí)用性，不僅對(duì)基