概要:
情報化社会の発達とともに、画像処理技術は産業分野においても重要な役割を担うようになってきた。画像処理は、画質改善や画像変形のみならず、例えば、熱流体の計測や可視化などへの応用が可能な技術であり、工学、医学、生物学などの分野において、ますますその必要性が高まるものと考えられる。
本講義では熱流体、計測工学、コンピュータ、医工学などの複合的な学問について習得する。特に熱流体分野への応用を目的とする画像処理の基礎とその応用を学ぶことを目的とする。
授業の進め方・方法:
座学の講義を基本とし、各分野を学習した後に演習問題を解き理解を深める。第8回には第１～7回までのまとめとして小テストを実施する。
注意点:
講義で習得した知識で実際に演習問題を解くことにより、各自の理解を深め応用問題を解く手法を身に付けることが大切である。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
熱力学の復習 |
熱力学について本科の授業内容を復習し、演習問題を解くことが出来る。
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| 2週 |
伝熱工学の基礎 (1) |
伝熱工学の基礎について理解し、演習問題を解くことが出来る。
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| 3週 |
伝熱工学の基礎 (2) |
伝熱工学の基礎について理解し、演習問題を解くことが出来る。
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| 4週 |
伝熱工学の基礎 (3) |
伝熱工学の基礎について理解し、演習問題を解くことが出来る。
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| 5週 |
誘電加温・誘導加温の基礎 |
誘電加温・誘導加温の違いを理解し、説明することが出来る。
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| 6週 |
画像処理の基礎 (デジタル画像、濃度変換) |
画像処理の基礎について理解し、説明することが出来る。
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| 7週 |
画像処理の基礎 (空間フィルタ) |
画像処理の基礎について理解し、説明することが出来る。
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| 8週 |
画像処理の基礎 (二値化) |
画像処理の基礎について理解し、説明することが出来る。
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| 2ndQ |
| 9週 |
前半の小テスト |
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| 10週 |
画像処理の応用 (コンピュータ・トモグラフィ) |
画像処理の応用例について理解し、演習問題を解くことが出来る。
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| 11週 |
画像処理の応用 (パターン認識) |
画像処理の応用例について理解し、演習問題を解くことが出来る。
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| 12週 |
熱流体計測とその可視化 (超音波) |
画像処理の応用例について理解し、演習問題を解くことが出来る。
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| 13週 |
熱流体計測とその可視化 (PIVの基礎と応用) |
画像処理の応用例について理解し、演習問題を解くことが出来る。
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| 14週 |
新たな温度計測技術 |
既存の温度計測技術を理解し、説明することが出来る。
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| 15週 |
後半の小テスト |
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| 16週 |
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 基礎的能力 | 自然科学 | 物理 | 熱 | 原子や分子の熱運動と絶対温度との関連について説明できる。 | 4 | |
| 時間の推移とともに、熱の移動によって熱平衡状態に達することを説明できる。 | 4 | |
| 物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 4 | |
| 熱量の保存則を表す式を立て、熱容量や比熱を求めることができる。 | 4 | |
| 動摩擦力がする仕事は、一般に熱となることを説明できる。 | 4 | |
| ボイル・シャルルの法則や理想気体の状態方程式を用いて、気体の圧力、温度、体積に関する計算ができる。 | 4 | |
| 気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 4 | |
| 熱力学第一法則と定積変化・定圧変化・等温変化・断熱変化について説明できる。 | 4 | |
| エネルギーには多くの形態があり互いに変換できることを具体例を挙げて説明できる。 | 4 | |
| 不可逆変化について理解し、具体例を挙げることができる。 | 4 | |
| 熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 4 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 熱流体 | 熱力学で用いられる各種物理量の定義と単位を説明できる。 | 5 | |
| 閉じた系と開いた系、系の平衡、状態量などの意味を説明できる。 | 5 | |
| 熱力学の第一法則を説明できる。 | 5 | |
| 閉じた系と開いた系について、エネルギー式を用いて、熱、仕事、内部エネルギー、エンタルピーを計算できる。 | 5 | |
| 閉じた系および開いた系が外界にする仕事をp-V線図で説明できる。 | 5 | |
| 理想気体の圧力、体積、温度の関係を、状態方程式を用いて説明できる。 | 5 | |
| 定積比熱、定圧比熱、比熱比および気体定数の相互関係を説明できる。 | 5 | |
| 内部エネルギーやエンタルピーの変化量と温度の関係を説明できる。 | 5 | |
| 等圧変化、等積変化、等温変化、断熱変化、ポリトロープ変化の意味を理解し、状態量、熱、仕事を計算できる。 | 5 | |
| 熱力学の第二法則を説明できる。 | 5 | |
| サイクルの意味を理解し、熱機関の熱効率を計算できる。 | 5 | |
| カルノーサイクルの状態変化を理解し、熱効率を計算できる。 | 5 | |
| エントロピーの定義を理解し、可逆変化および不可逆変化におけるエントロピーの変化を説明できる。 | 5 | |
| サイクルをT-s線図で表現できる。 | 5 | |