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2024年4月16日发(作者：产生1到100随机数的函数)
《基于OpenCV的视觉开发》教学大纲
课程英文名
学分
课程类别
适用专业
执笔人
Visual Development Based on OpenCV
2
专业课
总学时
课程性质
32
任选
理论学时
先修课程
开课学院
制定时间
课程代码
16
02M0115
实验/实践学时 16
C++程序设计/面向对象程序设计
计量测试工程学院
2020 年11 月
测控技术与仪器
测控技术与仪器（卓越）
审定人
注：
课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。
一、课程地位与课程目标
（一）课程地位
OpenCV是一个跨平台计算机视觉库，它轻量级而且高效，同时提供了C++、Python、Ruby、
MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。通过本课程的学
习，能使学生了解OpenCV的发展和应用，掌握基于OpenCV的基本图像处理方法和视觉开发
流程。通过多项实验的系统训练，培养学生分析解决相关问题的能力，为后续从事相关工作或学
术研究奠定基础。
（二）课程目标
本课程培养学生利用基于OpenCV的图像处理技术解决测控领域与测量中的相关问题；突出
培养学思结合、知行统一、勇于探索的精神、善于解决问题的实践能力；培养学生形成科学和工
程思维，激发学生创新意识。具体课程目标如下：
1. 对OpenCV有基本的认识；掌握利用OpenCV进行图像处理和视频分析的方法；熟练掌
握利用OpenCV进行视觉开发流程。
2. 学会使用OpenCV进行视觉相关项目开发；能通过互联网、文献资料巩固和拓展所学知
识；养成良好的编程习惯，培养严谨务实的分析问题与解决问题能力。
二、课程目标达成的途径与方法
以课堂教学为主，实验教学为辅，并结合自学和小组大作业。
课堂教学主要讲解OpenCV的发展历史、主模块构成、OpenCV的数据类型、各形状绘制和
文字添加、二值图像处理、图像增强与滤波、图像变换以及视频序列处理等知识点。通过实例的
讲解，使同学们更好地熟悉或掌握基于OpenCV进行图像处理和视觉开发的方法和步骤，提高学
生对视觉开发的学习兴趣、培养思维方式和编程方法。课堂教学尽量引入互动环节，使同学们能
更好地融入课堂教学，提高教学效果。
实验教学主要通过给定内容由学生根据所掌握的知识进行编程、调试并运行，培养学生熟练
运用所学知识的能力、收集和提炼信息的能力以及解决实际问题的能力。
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系
1
课程目标
课程目标1
课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）
毕业要求5
L
毕业要求12
M
课程目标2 H H
注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H
表示支撑程度高、M为中等、L为低）。
四、课程主要内容与基本要求
1、绪论
要求了解OpenCV的功能、核心模块，掌握OpenCV开发环境的配置，熟练掌握利用OpenCV
进行图像读取、显示与保存。
2、OpenCV数据类型
要求掌握Mat类、Point类、Scalar类、Size类、Rect类、RotatedRect类、固定矩阵类、固
定向量类和Range类的对象定义和使用。
3、绘制形状与文字添加
要求掌握直线、矩形、圆、椭圆、多边形等形状的绘制方法，熟练掌握图像中添加文字的方
法。
4、二值图像处理
要求了解图像彩色空间，掌握彩色空间变换方法，熟练掌握遍历图像、阈值处理、数学形态
学处理、提取连通区域的轮廓和轮廓特征计算等方法。
5、图像增强与滤波
要求了解图像滤波、图像平滑和图像梯度的知识，熟练掌握图像滤波和图像平滑的方法。
6、图像变换
要求了解边缘检测的方法，熟练掌握Canny边缘检测方法；了解霍夫变换的原理，掌握利
用霍夫变换进行直线和圆检测的方法；熟练掌握利用仿射变换进行图像旋转的方法。
7、处理视频序列
要求掌握读取视频、处理视频帧、写入视频的方法，了解在视频中进行区域识别的方法。
五、课程学时安排
章节号 教学内容
1.1 OpenCV简介
第1章
绪论
1.2 开发环境配置
1.3 图像读取显示与保存
1.4 滑动条的创建和使用
1.5 鼠标操作
第2章
OpenCV数据
类型
2.1 Mat类
2.2 Point类
2.3 Scalar类
2.4 Size类
2
2
学时
数
学生任务
对应课
程目标
课前自学了解OpenCV的
基本功能。
课程目
标1
课前自学Mat类。
课程目
标1
2
章节号
2.5 Rect类
教学内容
学时
数
学生任务
对应课
程目标
2.6 RotatedRect类
2.7 固定矩阵类
2.8 固定向量类
2.9 Range类
实验一
熟悉OpenCV环境和基本操作
3.1 直线
第3章
绘制形状与文
字添加
3.2 矩形
3.3 圆
3.4 椭圆
3.5 多边形
3.6 添加文字
实验二
OpenCV中形状绘制与文字添加
4.1彩色空间变换
4.2遍历图像
第4章
4.3阈值处理
二值图像处理
4.4数学形态学处理
4.5提取连通区域的轮廓
4.6轮廓特征计算
第5章
图像增强与滤
波
实验三
基本阈值操作和形态学处理
实验四
米粒参数测量
5.1图像滤波
5.2图像平滑
5.3图像梯度
实验五
图像去噪
6.1边缘检测
第6章
图像变换
6.2霍夫变换
6.3仿射变换
实验六
基于霍夫变换的圆目标检测与计
数
3
2
实验报告1
课程目
标2
2
课前自学如何向图像中添
加文字。
课程目
标1
2
实验报告2
课程目
标2
4
1. 课前自学常用的彩色
空间；
2. 课前自学数学形态学
的操作方法。
课程目
标1
2
实验报告3
实验报告4
1. 课前自学常用图像滤
波和图像平滑方法；
2. 课前自学图像梯度的
计算方法。
实验报告5
1. 课前自学常用边缘检
测方法；
2. 课前自学霍夫变换和
仿射变换的原理。
课程目
标2
课程目
标2
课程目
标1
课程目
标2
2
2
2
2
课程目
标1
2
实验报告6
课程目
标2
章节号 教学内容
7.1读取视频
学时
数
学生任务
课前自学与视频处理相关
的OpenCV类和相关函
数。
实验报告7
实验报告8
对应课
程目标
课程目
标1
课程目
标2
课程目
标2
第7章
7.2处理视频帧
处理视频序列
7.3写入视频
7.4视频特定颜色区域识别
实验七
USB摄像头的视频采集
实验八
气泡长度测量
2
2
2
六、实践环节及基本要求
序
号
实验项目名称
学
时
基本要求
掌握OpenCV开发环
境的配置方法；了解图
像的基本操作。
学生任务
实验
性质
实验
类别
1
熟悉OpenCV环境
和基本操作
2
配置OpenCV开发环
境；对图像进行读取、验证
显示和保存，提交实验性
报告。
生成图像并在其中画
不同颜色的直线、矩
形、圆、椭圆，并在其
中添加文字，提交实验
报告。
在指定的图像中进行
阈值处理并进行形态
学开、闭运算，提交实
验报告。
必做
2
OpenCV中形状绘
制与文字添加
2
掌握利用OpenCV在
图像中绘制各种形状
和添加文字的方法。
掌握OpenCV中阈值
处理方法以及数学形
态学膨胀、腐蚀、开、
闭等运算。
验证
性
必做
3
基本阈值操作和形
态学处理
2
验证
性
必做
4 米粒参数测量 2
提供米粒图像，利用
OpenCV进行处理测量
掌握图像二值化、轮廓
米粒的位置、长度、面
提取和特征计算方法。
积等参数，提交实验报
告。
掌握图像均值滤波、中
值滤波等去噪方法。
掌握霍夫变换进行圆
检测的原理和利用
OpenCV进行圆检测的
方法。
掌握利用OpenCV对
USB摄像头进行操作
得方法。
掌握利用OpenCV进
4
验证
性
必做
5 图像去噪 2
提供图像，按不同的滤
波方法对图像进行去
噪处理，提交实验报
告。
验证
性
必做
6
基于霍夫变换的圆
目标检测与计数
2
提供图像，对图像中的
圆目标利用霍夫变换验证
方法进行检测并进行性
计数，提交实验报告。
利用USB摄像头采集
视频，并进行保存，提
交实验报告。
提供气泡实物，利用摄
验证
性
设计
必做
7
8
USB摄像头的视频
采集
气泡长度测量
2
2
必做
必做
序
号
实验项目名称
学
时
基本要求
行视觉开发的流程。
学生任务
像头进行采集图像，对
其中的气泡长度进行
测量，提交实验报告。
实验
性质
性
实验
类别
注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。
七、考核方式及成绩评定
考核内容
过程考核
考核方式 评定标准（依据） 占总成绩比例
50%
点名记录、课堂发言记
含到课率、课堂讨论发言、实验、
录、作业完成质量和实验
小组大作业等
报告质量
作品、面试
考查
百分制
作品质量、答辩情况 期末考核
考核类别
成绩登记方式
50%
八、推荐教材与主要参考书
（一）推荐教材：OpenCV3编程入门，毛星云，电子工业出版社，2015年
（二）主要参考书：
1. 学习OpenCV 3（中文版），［美］Adrian Kaehler Gary Bradski 著，阿丘科技、刘昌祥、
吴雨培、王成龙、崔玉芳等译，清华大学出版社，2018年
2. OpenCV2计算机视觉编程手册，[加］Robert Laganiere著，张静译，科学出版社，2013
年
5
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