第一章緒論

提綱

人工智能發展與趨勢本課程內容介紹

光譜家族人工智能人工智能2015-2020年中國人工智能重點政策解讀人工智能2015-2020年中國人工智能重點政策解讀國家戰略性需求：人工智能與大國方略國發〔2017〕35號《國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》6

指導思想：加快人工智能與經濟、社會、國防深度融合，提升新一代人工智能科技創新能力人工智能國家戰略性部署：“人工智能+X”復合型人才國發〔2020〕4號

教育部印發《關于“雙一流”建設高校促進學科融合加快人工智能領域研究生培養的若干意見》7存在問題：與發達國家相比，我國在人工智能基礎理論、原創算法

等方面仍有較大差距，人才培養導向性亟待加強。人工智能國家戰略性部署：“人工智能+X”復合型人才國發〔2020〕4號

教育部印發《關于“雙一流”建設高校促進學科融合加快人工智能領域研究生培養的若干意見》8存在問題：與發達國家相比，我國在人工智能基礎理論、原創算法

等方面仍有較大差距，人才培養導向性亟待加強。人工智能人工智能人工智能人工智能當前國內人工智能領域產業異軍突起，上中下游均蘊含著不俗的創業空間人工智能人才需求課程介紹課程名稱：《圖像處理與機器視覺》面向對象：自動化系本科生課程性質：專業選修課學時學分：48學時（40學時理論授課+8學時實踐）課程特點：前沿性強、開放性強、實踐性強、與應用聯系緊密！人工智能領域的核心課程之一！課程性質學時

環節教學模塊課堂教學上機實驗合計模塊一、緒論202模塊二、基礎知識模塊404模塊三、圖像處理模塊18422模塊四、特征提取模塊8210模塊五、視覺成像模塊404模塊六、立體視覺模塊426共計40848三個層次，六大模塊底層圖像處理+中層圖像分析+高層圖像識別教學內容教學內容參考教材RafaelC.Gonzalez(拉斐爾?C.岡薩雷斯)著，阮秋琦譯.國外電子與通信教材系列：數字圖像處理(第四版).電子工業出版社,2020.岳亞偉，薛曉琴，胡欣宇編，數字圖像處理與Python實現.人民郵電出版社，2020.David，A.，Forsyth（D.，A.，福賽斯）等著，高永強等譯.計算機視覺――一種現代方法（第二版）.電子工業出版社,2017.

畢業要求畢業要求分指標點課程目標1、工程知識學習圖像處理與機器視覺的基本技術，具備將復雜技術問題分解為多個基本功能單元并進行功能分析、組合設計的知識基礎。課程目標1、22、問題分析應用數學、自然科學與工程科學的基本原理和圖像處理與機器視覺的核心技術，對復雜的圖像工程問題進行理性分析，同時培養學生解決問題過程中的理性思考和創新能力。課程目標2、33、設計/開發

解決方案在考慮相關社會倫理方面諸因素的前提下，針對復雜的工程問題，設計滿足特定需求、具有一定創新性的圖像處理算法。并且在解決問題過程中培養學生的人文關懷精神，偏向柔性化與人性化設計。課程目標1、2、34、研究運用基礎課程知識及本課程知識，進行圖像處理與機器視覺前沿領域的問題研究，培養解決重大和重要科技問題的自信，有承擔強國重任的意識與使命感，樹立文化自信。課程目標1、2、35、使用現代

化工具應用Matlab、python等軟件工具進行圖像處理與機器視覺算法設計。課程目標3教學內容對相關專業畢業要求的支撐關系央視紀錄片—《楊瀾訪談錄：探尋人工智能》

/video/av247827611/擴展資源—視頻資源擴展資源—學術期刊擴展教學資源為了獲得最新的想法和方法以及相關領域的最新的資料，除了閱讀最新的文獻外，沒有可取代的途徑。瀏覽最近幾年的主要的計算機視覺和圖形學會議論文集，例如CVPR，ECCV，ICCV和SIGGRAPH，就可以獲得豐富的新想法。這些會議中提供的教程，其講稿或筆記通常可以在線獲得，也是非常有價值的資源。視頻教程計算機視覺本科生課程：https://b23.tv/rqXY8d目標檢測入門到精通：https://b23.tv/AyYYYfPython光速入門：https://b23.tv/g7i3cPPython三大庫：https://b23.tv/pszSMc編程語言：Python庫：skimage，OpenCV參考網址：/docs/stable/api/api.html/master/d9/df8/tutorial_root.html環境：百度AISutdio網址：/aistudio/index一、光譜家族一、光譜家族數字圖像處理的應用領域多種多樣。最主要的圖像源是電磁能譜，其他主要的能源包括聲波、超聲波和電子（用于電子顯微鏡）。25思考題：1、不同光譜圖像有何應用場景？2、醫學上常見的幾種檢測手段：骨骼掃描成像、

胸透X光片、CT、

核磁共振、B超等，上述成像

哪種成像對人體損害大？261.伽馬射線成像伽馬射線成像的主要用途包括醫學和天文觀測。將放射性元素注入人體內，放射r射線。272.X射線成像1895年倫琴發現X射線，獲1901年諾貝爾物理學獎。282.X射線成像X射線在醫學診斷上的應用（a）X光片（b）血管照相術X射線是最早用于成像的電磁輻射源之一X射線是按照電子原理通過有加速的帶電粒子產生輻射電磁，電子能量足夠大就會產生x射線。大多用于工廠或實驗室，還有醫院等，這些儀器都是這種方式所產生x射線進行透視檢查。292.X射線成像X射線在工業和天文學上的應用（a）電路板（b）天鵝座星環302.X射線成像CT檢查掃描需要通過x射線、y射線，還有超聲波等，經過高靈敏度的探測儀器圍繞在人體，或者需要檢查部位進行斷層掃描，然后經計算機處理之后，顯示斷層圖像用于疾病診斷或者被檢查物體的判斷。1975年GodfreyN.Hounsfield和AllanM.Cormack發明了計算機斷層技術（CT），獲1979年諾貝爾醫學獎。3.紫外波段成像紫外光的應用多種多樣。平板印刷技術工業檢測顯微鏡方法激光生物圖像天文觀測普通谷物被“真菌”感染的谷物天鵝星座環紫外線色斑可見光成像

機器視覺對工業產品的智能識別智能農業構建未來農場,農民拍圖上傳病蟲害一兩秒識別;通過圖像識別土壤中潛在的缺陷和營養缺乏癥

農產品自動分級、篩選智能農業林業病蟲害與火災識別以色列常常越境攻擊伊朗軍事目標智能目標識別，作為一項面向探測預警、情報偵察、態勢感知、精確制導等多個軍事應用領域的關鍵使能技術，能夠解決戰場自動目標識別的關鍵問題，是打贏未來智能化戰爭的重要手段之一。智能目標識別人臉識別、指紋識別、車牌號碼的識別394.

紅外波段成像紅外熱成像儀測量體溫消防人員搜救41【央視紀錄片】超級視覺第1集：眼睛的騙局高壓配電站故障檢測觀測臺風的方式之一是使用紅外圖像來預測溫度，所以早在克里斯托瓦爾臺風誕生之初，氣象學家就預測途徑的地區可能產生強降水天氣。觀測臺風5.微波波段成像雷達在雷達圖像中，看到的只是反射到雷達天線的微波能量航天器拍攝的西藏東南山區雷達圖像44遙感衛星“遙感”系列衛星的歷史較短，但發展迅速。2006年4月27日，“遙感1號”發射升空，到2014年，共有33顆“遙感”衛星升空。美國《Gunter‘sSpacePage》雜志：中國“遙感”衛星主要分為三類。第一類“遙感”衛星是雷達成像衛星。雷達成像是指星載合成孔徑雷達可以拍攝并合成地面照片，其成像的分辨率較光學成像差，但具有不懼雨雪等惡劣天氣，可穿透樹木、草叢等遮蓋物的優勢。第二類“遙感”衛星是光學成像衛星。“遙感2號”被視為中國第一代光學成像衛星，“遙感5號”、“遙感12號”和“遙感21號”是第二代光學成像衛星。2012年5月10日，中國發射了“遙感14號”衛星，外界認為，這是中國第三代光學成像衛星，其分辨率可能提高到0.45米，這個指標已超越了印度和日本衛星，躋身與法國、俄羅斯同一水平的全球成像衛星“第二梯隊”。遙感成像據美國《防務內參》報道，中國在偵察衛星領域已邁入全球“第二梯隊”，與歐俄比肩，而且仍在快速發展。中國由數十顆偵察衛星構成的全球監控網絡，其規模和性能僅次于美國。天宮二號新天眼：三維成像微波高度計天宮二號攜帶的全新的對地觀測設備，它的名字叫做三維成像微波高度計，它通過微波精確地測量出海平面的高度。兩副天線向海面發射微波，然后通過接收回波和信號處理，海面高度的細微變化，就能被它探查出來。還能對海面的一些風浪，以及風速，進行測量。能夠把海平面的高度以厘米的精度測出來。6.無線電波成像無線電波段成像主要應用在醫學和天文學在醫學中，無線電波用于磁共振成像（MRI)48把病人放在強磁場中，讓無線電波短脈沖通過人體，從而產生一幅二維剖面圖。超聲波成像系統

超聲波圖像產生的步驟：1.超聲波系統向身體傳輸高頻（1～5MHz）聲脈沖。2.聲波傳入體內并碰撞組織間的邊緣，聲波的一部分返回到探頭，一部分繼續傳播直到另一邊界并被反射回來。3.反射波被探頭收集起來并傳給計算機。4.計算機根據聲波在組織中的傳播速度和每個回波返回的時間計算從探頭到組織或者器官邊界的距離。5.系統在屏幕上顯示回波的距離和亮度形成的二維圖像。50超聲圖像51

彩超=B超（黑白圖像）+多普勒血流彩色實時成像多普勒血管成像二、數字圖像處理53

數字圖像處理技術的起源上世紀20年代，紐約－倫敦海底電纜傳輸數字化的新聞圖片。傳遞時間從一個多星期減少到3個小時1921年電報打印機采用特殊字符在編碼紙帶打印。輸出設備從通用在到專用1922年兩次穿越大西洋，穿孔紙得到圖像檢測誤差。圖像通信系統信源編碼和信道編碼1929年從倫敦到紐約15級色調通過電纜傳遞照片。從早期5個灰度到15灰度。現在的網絡、移動通信再次歷經這個過程。數字圖像處理的起源

數字圖像處理的歷史與數字計算機的發展密切相關，它必須依靠數字計算機及數據存儲、顯示和傳輸等相關技術的發展。五十年代中期在太空計劃的推動下開始這項技術的研究。重要標志是1964年美國噴氣推進實驗室（JPL）正式使用數字計算機對“徘徊者7號”太空船送回的四千多張月球照片進行了處理。55

數字圖像處理的三個層次從計算機處理的角度可以由高到低將數字圖像分為三個層次，也可以成為圖像工程；圖像工程是一門交叉學科研究方法上，與數學、物理學（光學）、生理學、心理學、電子學、計算機科學相互借鑒；研究范圍上，與計算機圖形學、模式識別、計算機視覺相互交叉。56數字圖像處理的三個層次1.圖像處理：對圖像進行各種加工，以改善圖像的視覺效果；強調圖像之間進行的變換；圖像處理是一個從圖像到圖像的過程。2