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光电成像原理与技术教学大纲

第一篇：光电成像原理与技术教学大纲《光电成像系统实践》教学大纲课程编号：OPT04042英文名称：PracticeofPhoto-electronicimagingSystem学分：3学时：3周先修课程：应用光学，光电成像原理与技术，精密机械基础等一、目的与任务本环节为电子科学与技术专业（光电子方向）实践教学必修环节，安排在第7学期进行。本教学实践环节旨在通过对典型光电成像系统结构的认识和设计，进一步巩固、加深学生对光电成像系统的构成、各技术环节的作用和工作原理的认识和理解，明确系统总体性能与各部分参数的关系，使学生掌握光电成像系统的总体设计的思路、步骤和关键环节部件选配方法等。通过本实践教学环节，可达到提高学生动手能力和在实际工作中独立发现问题、分析问题和解决问题的能力，增强学生对科学性、合理性、经济性、可行性、可靠性、可维护性等工程概念的理解，以及提高学生解决实际工程问题水平的目的。本课程的内容亦军亦民，与国防装备密切相关，因此，本课程的学习可以培养学生的爱国主义精神和大国防意识。二、教学内容及学时分配（3周）课程设计题目分类：设计1直视微光成像（观瞄）系统设计（关键部件选型应包括：物镜系统、像管＋高压电源、目镜系统的选型等）；设计2电视型微光成像（如车载夜视仪、星光级电视瞄具）系统设计（关键部件选型应包括：物镜系统、像管＋高压电源、摄像系统、信号传递方式及显示系统的选型等）；设计3主动照明微光／红外成像（如车牌抓拍系统、闯红灯违章记录系统、车号识别系统、露天场景全天候监视系统、水下成像系统）系统设计（关键部件选型应包括：光源、滤光镜、物镜系统、像管＋高压电源、目镜系统的选型等）；设计4医用内窥镜电视成像（如胃镜系统、工业内窥镜）系统设计（关键部件选型应包括：专用镜头、光源、传光系统、支撑机构、信号传递方式、显示方式与显示系统等）；设计5高速工业在线视频检测成像（如钢丝直径在线检测、路面瑕疵或不平整度检测系统、轨道参数测量系统、印刷品质量检测系统、电路板故障检测系统）系统设计（关键部件选型应包括：光源、滤光镜、物镜系统、摄像系统、信号传递方式、信息记录或显示系统的选型及图像处理方案等）；设计6特种光电成像系统设计（选择光子计数探测系统、火星车立体视觉系统、紫外指纹搜索系统、门禁体温自动探测系统、高炉炉膛测温成像系统、舰载红外警戒系统、多光谱成像系统或其他新用途、新型成像系统。关键部件选型根据具体要求进行）；课程设计要求：学生在以上设计选题中选做1个，根据具体设计要求的技术指标（观察条件、目标及背景特性、工作条件等其他相关技术指标）完成系统的框架设计、总体技术参数分配、关键部件的选配等；通过网络检索、查询相关设计手册等手段，完成关键部件详细参数的了解和市场调研，完成关键部件选型，参数验算，并利用实验室已有试验条件，开展部分模拟性验证实验和计算机仿真；对诸如专业处理电路等非成熟产品，要求能够给出功能框图，数据输入输出格式及要求等；使用绘图软件画出系统总体结构图，撰写设计论证报告、计算书、模拟实验报告（或软件仿真实验报告），对设计结果进行初步的性能评估。课程设计内容及时间分配：第一周集中讲课：以教师对既往科研中开展过的某个光电成像系统设计过程为例，让学生了解系统设计的基本思路，要求学生理解光电成像系统总体设计方法和设计原则、技巧及完整的设计过程。同时，介绍常用的结构设计方法与应用软件、电子电路的设计方法和应用软件。演示与操作实验：通过实验室内对实物解剖、展示，让学生亲自观察、使用和分析实验室现有的夜视仪、电视摄像系统（黑白／彩色）、显示器（黑白／彩色），视频发射接收器等光电成像系统及关键部件，了解实际光电成像系统的共性和特性。安排课程设计题目并根据提出具体要求：学生自愿选题，每个题目可以有最多5名成员组成小组共同完成，在教师的指导下明确组内各成员的分工，进而指导其完成总体技术指标的确定，确定系统总体方案。要求学生在本周末提交设计论证报告（初稿），完成成像器件性能指标的确定和选型及总体技术指标计算书。第二周指导学生通过查询相关设计手册、网络检索完成对其他关键部件详细参数的了解和市场调研，完成部件选配，参数验算；并结合细化的设计过程，对上周指定的设计论证报告中提到的相关技术指标进行必要的修正。利用实验室已有试验条件，设计并搭建局部性能的模拟性验证实验系统，或编制小规模的计算机仿真程序（如模拟成像系统的图像探测、采集、存储、传输的功能、验证相关照明条件与滤光系统对成像系统的影响、编制图像预处理及特征提取等特定需要的功能软件以验证图像处理算法选择的科学性、可行性等），对诸如专业处理电路等非成熟产品，要求能够给出功能框图，数据输入输出格式及要求等；学习并使用绘图软件画出系统总体结构图。本周末对各组设计工作的阶