《數(shù)字圖像處理》課程教學(xué)改革淺析

摘要：根據(jù)數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)實(shí)踐，探討了教學(xué)過程中實(shí)施的改革措施和積累的經(jīng)驗(yàn)，包括豐富課堂教學(xué)手段，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及改革考核方式等內(nèi)容。通過幾年的教學(xué)改革，不僅加強(qiáng)了學(xué)生理論素養(yǎng)，同時(shí)培養(yǎng)了創(chuàng)新思維和設(shè)計(jì)能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理；教學(xué)改革；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）11-0049-02

引言

《數(shù)字圖像處理》課程是我校電子信息工程專業(yè)重要的專業(yè)課，同時(shí)也是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)以及就業(yè)的主要方向。該課程要求學(xué)生能夠掌握數(shù)字圖像處理的基本理論和基本方法，并熟練應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行各種處理。該課程理論性較強(qiáng)，涉及的基礎(chǔ)課程多，同時(shí)又要求實(shí)踐性很高。通過近7年的《數(shù)字圖像處理》課程的教學(xué)實(shí)踐，不斷地嘗試對(duì)教與學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，下面從三個(gè)方面闡述教學(xué)改革過程中積累的心得。

一、豐富課堂教學(xué)手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

由于該課程理論性較強(qiáng)，因此需要采用多種現(xiàn)代化手段與板書相結(jié)合的授課方式，充分活躍課堂氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生想象力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。對(duì)于圖像處理的算法及推導(dǎo)等內(nèi)容，以板書為主，不僅能夠體現(xiàn)知識(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)性和邏輯性，同時(shí)能夠引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的思路。對(duì)于復(fù)雜的表格、圖形、圖像等，采用Power point多媒體課件講授。利用MATLAB、VC等軟件對(duì)算法進(jìn)行編程，給出仿真結(jié)果，并對(duì)算法在工程實(shí)際中的具體應(yīng)用編程舉例。如在講解圖像的離散余弦變換時(shí)，利用MATLAB軟件對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行離散余弦變換，同時(shí)編寫應(yīng)用離散余弦變換進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的小例程。再如，在講解梯度算子時(shí)，利用MATLAB軟件構(gòu)造算子，并利用算子進(jìn)行邊緣提取，以及在人臉識(shí)別、車牌識(shí)別等領(lǐng)域中的應(yīng)用。通過板書與多種現(xiàn)代化手段相結(jié)合，算法與編程應(yīng)用相結(jié)合，既增強(qiáng)所學(xué)知識(shí)的生動(dòng)性，加深學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的理解，又激發(fā)學(xué)生對(duì)前沿?zé)衢T方向的探索欲。

二、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

1.MATLAB圖像處理工具箱的利弊分析。MATLAB圖像處理工具箱提供了圖像讀寫、圖像顯示、圖像處理與分析等眾多的函數(shù)，使從事圖像處理的科研工作者從復(fù)雜的程序開發(fā)過程中解放出來，把更多的精力放在算法本身的設(shè)計(jì)和研究上，從而加快圖像處理領(lǐng)域里的新理論新算法的出現(xiàn)。但同時(shí)，工具箱中的“封裝”式的函數(shù)，對(duì)于初學(xué)者理解圖像處理的各種算法原理具有一定的局限性。

2.自編程序與已有函數(shù)的對(duì)比分析。為了加深學(xué)生對(duì)圖像處理各種算法的理解，一方面可以利用圖像處理工具箱的已有函數(shù)進(jìn)行編程仿真，另一面嘗試?yán)肕ATLAB軟件的基礎(chǔ)工具箱自編程序仿真，并對(duì)兩種不同方式的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。例如，直方圖均衡化處理。原始圖像如圖1所示，利用histeq（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)的直方圖均衡化結(jié)果如圖2所示。利用基本函數(shù)編程實(shí)現(xiàn)的直方圖均衡化結(jié)果如圖3所示。

通過兩種方式得出的仿真結(jié)果基本一致。而第二種自編程序更易于使學(xué)生對(duì)直方圖均衡原理的深刻領(lǐng)悟。

3.基于DM642實(shí)驗(yàn)箱的演示實(shí)驗(yàn)。MATLAB程序運(yùn)算速度、實(shí)時(shí)性、可移植性等方面使多媒體技術(shù)的應(yīng)用受到極大的限制，隨著DSP芯片集成度、運(yùn)算速度、穩(wěn)定性等性能的不斷提高，可以將軟件算法植入到DSP中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)字圖像處理實(shí)現(xiàn)，充分利用DSP的高速度和并行性，可以大大提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，達(dá)到數(shù)字圖像處理的實(shí)時(shí)性。TI公司生產(chǎn)的C6000系列DM642芯片具有高速處理能力以及對(duì)外接口能力，因此，可以嘗試在DM642數(shù)字圖像處理系統(tǒng)上演示完成視頻圖像處理實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)能夠滿足運(yùn)算量大、數(shù)據(jù)傳輸率高以及實(shí)時(shí)性的要求。例如將Sobel邊緣檢測算法進(jìn)行驗(yàn)證運(yùn)行，與MATLAB仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。不僅可以開擴(kuò)學(xué)生視野，同時(shí)為將來就業(yè)提供很好的方向，比如嵌入式實(shí)時(shí)圖像處理，視頻處理設(shè)備的研發(fā)。

三、初步改革考核方式，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

1.傳統(tǒng)考核方式的弊端。傳統(tǒng)的課程考核方式主要考查學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的掌握，并不能全面地考查學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。另外，有些學(xué)生常常是平時(shí)不努力，考前大突擊的情況，并沒有真正理解消化知識(shí)點(diǎn)，也沒有培養(yǎng)實(shí)踐能力。

2.多項(xiàng)考核指標(biāo)的結(jié)合。為了解決傳統(tǒng)考核方式存在的問題，嘗試改革多項(xiàng)考核指標(biāo)綜合評(píng)定。將平時(shí)出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、隨機(jī)測驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況列入平時(shí)成績，課程最終的考核成績綜合期末考試成績和平時(shí)成績，分別占70%和30%。在整個(gè)課程的教學(xué)過程中，嚴(yán)格要求學(xué)生，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到對(duì)學(xué)習(xí)過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須給以充分的重視，不能抱有僥幸過關(guān)心理。

四、結(jié)束語

隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)也提出了更高的要求，只有不斷地改進(jìn)教學(xué)方法，更新教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，才能提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)。

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