《數字圖像處理》課程教學模式改革探索

（淮北師范大學計算機科學與技術學院，安徽 淮北 235000）

《數字圖像處理》是我校計算機科學與技術專業和數字媒體技術專業的核心課程，該課程介紹了數字圖像處理技術的基礎理論及一些算法原理，涵蓋了圖像變換、圖像增強、圖像壓縮、圖像分割等多部分內容。課程的最終目標是使學生能夠掌握圖像處理的基本方法和步驟，培養學生處理圖像的能力，是一門具有較強操作性的課程[1]。隨著人工智能的不斷發展，數字圖像處理技術在模式識別、計算機視覺、醫學圖像處理等方向具有重要的基礎作用[2-3]。

“數字圖像處理”課程理論性強，內容抽象，涉及的知識較廣，學生要先學習“高等數學”、“線性代數”、“概率論與數理統計”和“數字信號處理”等課程[4-6]。但是計算機科學與技術和數字媒體技術這兩個專業開設的課程差異較大，數字媒體技術專業的學生在數學理論方面可能相對較弱。通常，教師在課堂教學時，按章節講授圖像處理的基本運算、圖像增強、圖像復原、圖像編碼、圖像分割、邊緣檢測、圖像變換等內容。但是這些內容相對獨立，與實際應用聯系并不緊密，導致學生雖然能夠掌握圖像處理的基本知識，但是缺乏分析能力，無法處理綜合問題。實際上，在采用數字圖像處理技術處理實際問題時，只使用某個模塊知識往往無法達到要求，更多的應是多模塊內容的綜合。

現階段，我校該門課程是理論和實驗獨立設課的。理論課上，教師采用PPT 授課模式，以算法原理講解為主，輔助講解一些核心代碼，學生看不到調試過程和實驗效果。實驗課上，學生自主編程實現已經學習過的算法，但是由于理論課和實驗課間隔太長，學生需重新對算法的原理和步驟進行梳理。這種教學模式導致理論與實踐脫節，學生對理論知識理解不深。通過近年來的觀摩學習和對教學經驗、成果的總結，可以從注重實踐、以項目為導向和建立多種考核評價標準等方面對該課程的教學模式進行改革，下面分別對其進行闡述。

一、注重實踐

實驗教學是數字圖像處理課程的重要環節，能夠培養學生獨立解決問題和實踐創新能力。由于 Matlab 具有高效的數值計算和符號計算功能，同時提供了豐富的圖像處理工具箱，編程時只需要調用函數就可以對圖像進行讀寫、顯示和處理，所以大部分學校選擇Matlab 作為該課程的編程軟件。直接調用工具箱中封裝的函數，雖然使編程變得方便，但是學生對知識的理解浮于表面，不利于學生深入理解各種算法的原理和實現步驟。因此，在教學中，對于一些核心算法，如圖像的放縮、直方圖均衡化、圖像的膨脹和腐蝕等，教師可以先讓學生自己編程實現，然后再調用工具箱中的圖像處理函數進行實現，比較兩種方法在處理效果上的差異。這種實驗方式能夠幫助學生實踐課堂上教授的理論知識，同時熟悉數字圖像處理的基本過程和方法。

二、以項目為導向

數字圖像處理涉及多種圖像處理知識，是一門實用性很強的課程。為了幫助學生了解數字圖像處理的基本架構和過程，教師在講授每一部分內容時，以實際應用為背景，如車牌識別、圖像去霧、人臉圖像美化等一些數字圖像處理領域中的典型項目，引入以項目為導向的教學策略。例如，可以選擇“車牌識別”作為整個學期的實踐項目。該項目涉及彩色圖像處理、圖像縮放、圖像增強、閾值分割、邊緣檢測、圖像形態學處理等多種圖像處理知識。這種以項目為導向的教學模式，有利于學生掌握圖像處理的基本方法，提高解決實際問題的能力。

三、建立多種考核評價標準

我?，F階段對該課程的考核方式以筆試為主，主要考查學生對圖像處理基本知識的理解。但是這種考核方式，使得學生平時對課程不重視，在考試之前進行突擊，對考點進行死記硬背，造成最終的期末成績比較片面。為此，學生可以自行分組，選擇合適的項目，然后在組內進行分工，由項目組長根據工作量、重要程度、難易程度等指標為每個組員進行評分。學生最終的期末總評=教師對項目總評＊權重w+組內得分＊(1-w)，權重w 教師可以自行調節，通過這種考查方式，不僅能夠激發學生自主學習的積極性，提高了實踐能力和創新能力，同時能夠培養大家團隊協作的能力。

四、結語

隨著人工智能的興起，數字圖像處理作為圖像處理任務的基礎技術其所顯示出來的作用越來越重要，因此對數字圖像處理課程教學質量的要求也變得更高。在教學過程中，教師一方面要向學生講授圖像處理技術的基本原理和基本方法，另一方面，需要引入實際應用背景下的一些圖像處理實例，達到理論知識和實際生活相結合的目的。為了更好地提高教學質量，更好地培養學生分析問題解決問題的能力，需要不斷地改進教學模式，引入新知識和新技術，加強實踐環節。