數(shù)字圖像處理論文范文

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第1篇

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理；教學改革；課程建設(shè)；研究性教學

作者簡介：寧紀鋒（1975-），男，陜西韓城人，西北農(nóng)林科技大學信息工程學院，副教授。（陜西 楊凌 712100）

基金項目：本文系西北農(nóng)林科技大學教學改革研究項目（項目編號：JY1102077）、西北農(nóng)林科技大學本科優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0122-02

“數(shù)字圖像處理”是西北農(nóng)林科技大學（以下簡稱“我校”）信息工程學院為計算機科學與技術(shù)、軟件工程、信息與計算科學等多個理工科專業(yè)所開設(shè)的一門專業(yè)必修課。該課程涵蓋數(shù)學、物理、信號處理、心理學、計算機科學等多個領(lǐng)域的知識，與本科階段的高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論、面向?qū)ο缶幊獭?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析等多門課程密切相關(guān)，對后續(xù)的特征提取和圖像理解等高級計算機視覺處理課程具有重要的基礎(chǔ)作用。同時，它在“模式識別”、“人工智能”和“機器學習”等專業(yè)課程體系中起著重要的作用。[1-3]

一、課程改革的必要性

由于圖像處理理論性強，內(nèi)容抽象，算法較多，涉及的理論和方法既包含時域（空域）、變換域（頻域為主）、數(shù)學形態(tài)學、地理學（如分水嶺算法），還涉及到模式識別理論的一些知識，學生理解起來有一定難度，在解決實際問題時，面臨著無從下手的困難。同時，圖像處理技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，隨著數(shù)字成像設(shè)備的廣泛使用和智能手機的普及，社會對圖像處理人才的需求也日益增加，這些都對課程教學提出了更高的要求。在教學過程中發(fā)現(xiàn)“數(shù)字圖像處理”的傳統(tǒng)教學模式中，在課程定位、教學模式和教學內(nèi)容上存在一些問題。

1.課程定位不明確

“數(shù)字圖像處理”在本科教學過程中有著兩種比較沖突的定位，導致課程教學過程存在兩種傾向。一是不顧本科學生實際情況向研究生課程看齊，將重點放在數(shù)字圖像處理理論內(nèi)容。但這些內(nèi)容與實際應(yīng)用聯(lián)系并不緊密，忽視它的應(yīng)用性和實踐性強的特點，從而導致理論與實踐脫節(jié)，造成學生在編程能力上的欠缺。二是過分強調(diào)應(yīng)用技能，把數(shù)字圖像處理等同于講授Photoshop等應(yīng)用軟件的使用，或以講授MATLAB和Open CV圖像處理函數(shù)為主，不重視原理和算法，忽略了對本科生科學素質(zhì)和研究能力的培養(yǎng)。

2.傳統(tǒng)教學模式與授課對象差異性的矛盾

“數(shù)字圖像處理”通常要求先研修“高等數(shù)學”、“線性代數(shù)”、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”和“數(shù)字信號處理”等課程，但是一些本科專業(yè)并沒有完整開設(shè)這些課程。例如，我校計算機科學與技術(shù)專業(yè)學習“數(shù)字信號處理”課程，但軟件工程和信息與計算科學專業(yè)未開設(shè)該類課程。此外，在實驗環(huán)節(jié)中，教師根據(jù)教學大綱設(shè)置的實驗內(nèi)容通常比較固定，而未考慮學生專業(yè)和背景知識的差異、統(tǒng)一的實驗環(huán)境模式，使得有的專業(yè)學生因為知識儲備不足，學習起來有一定困難；而有的專業(yè)學生則感覺學習內(nèi)容簡單、缺乏挑戰(zhàn)性，使得教師講授時在調(diào)動學生積極性、提高學生實踐能力方面難以協(xié)調(diào)。

3.教材與學科發(fā)展不一致

數(shù)字圖像處理內(nèi)容涉及到矩陣運算、信號處理、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等多個內(nèi)容交叉學科，與新興學科的發(fā)展密切相關(guān)。當前，在人工智能、模式識別和機器學習等新興學科的推動下，數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展越來越快。傳統(tǒng)的教材或過于偏重推導理論，與應(yīng)用實踐偏離，或成為圖像處理軟件或函數(shù)（如 Photoshop、MATLAB或Open CV）的使用說明書，使得學生難以深入學習圖像處理知識，影響對該門課程的掌握。

二、課程改革方法

根據(jù)授課專業(yè)對象的實際情況，在教學內(nèi)容、教學方法、完善實驗教學和考核等方面對該門課程進行一系列改革，充分利用圖像處理實踐性強的特點，依托我校在數(shù)字圖像處理方面長期積累的理論和研究資源，將理論方法與實踐應(yīng)用有機結(jié)合，構(gòu)建了全面系統(tǒng)的數(shù)字圖像處理教學體系。多年教學效果表明，該教學模式有效克服傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理教學存在的局限，極大增強了學生的學習興趣，提高了學生的動手能力和創(chuàng)新素養(yǎng)。

1.完善課程內(nèi)容體系，適應(yīng)圖像處理發(fā)展

數(shù)字圖像處理是一門發(fā)展中的課程，每年都有許多新的研究理論和方法不斷涌現(xiàn)，需對課程不斷進行完善，以適應(yīng)圖像處理學科的發(fā)展。在保持圖像處理課程核心內(nèi)容的基礎(chǔ)上，注重將最近的該學科具有代表性的成果納入教學。精簡和更新一些陳舊的和目前圖像處理實際中很少使用的一些方法。其次，將一些現(xiàn)代經(jīng)典的科研論文，以補充教材的形式，作為教學內(nèi)容。將一些理論性較強，對數(shù)學基礎(chǔ)要求較高的內(nèi)容，如主動輪廓分割模型和目標跟蹤方法等作為選學內(nèi)容，供有興趣的學生學習。

考慮到OpenCV和MATLAB的廣泛使用，圖像文件的讀寫已非常簡單，因此，減少對圖像文件格式的講解；在圖像分割與邊緣檢測中，刪掉投影法與差影法內(nèi)容，因為該方面內(nèi)容在實際中已很少使用；在頻域處理中，淡化對傅里葉變換理論和算法的講解，重點放在其思想和應(yīng)用上。

2.應(yīng)用全方位教學手段，構(gòu)建立體化教學資源

針對“數(shù)字圖像處理”課程理論性和實踐性較強、可視化程度較高的特點，綜合利用圖像、視頻信息、可視化編程軟件和網(wǎng)絡(luò)資源等現(xiàn)代化教育技術(shù)，從課堂、實驗、應(yīng)用實踐等諸多環(huán)節(jié)探索立體化教學資源。結(jié)合不同專業(yè)需求，運用MATLAB、Open CV等軟件工具包開發(fā)圖像處理實驗平臺，建立網(wǎng)絡(luò)化輔助教學系統(tǒng)，使抽象概念和算法形象化，激發(fā)學生思維。例如，建立圖像處理標準測試庫，包括了圖像去噪、圖像分割、圖像變換和特征提取與識別等核心內(nèi)容涉及到的測試數(shù)據(jù)；在參考教材方面，提供了國內(nèi)外知名大學出版的數(shù)字圖像處理和計算機視覺教材及計算機視域的專著；在多媒體課件方面，提供多年從國內(nèi)外知名大學網(wǎng)站上搜集到多個數(shù)字圖像處理和計算機視覺的電子課件，供學生學習；在代碼方面，提供了數(shù)字圖像處理方面的經(jīng)典和最新的一些科研成果的源代碼或可執(zhí)行軟件，學生自己運行代碼并分析實驗結(jié)果，加深對圖像處理課程的認識。

3.以學生發(fā)展為本，建立多元化的考核評價標準

在傳統(tǒng)方式下，教師常以期末考試和出勤率來評價學習效果，忽略了對學生參與學習活動和學習過程的評價。大部分學生往往在考試前突擊學習，沒有真正掌握扎實的知識。因此，本教學改革以過程控制為中心，以能力提高為目標，對考核方式進行改革，實行常規(guī)考核與過程性考核相結(jié)合的方式，準確把握學生的真實成績，全面衡量和控制教學質(zhì)量，既要考學生的基本理論，更要考他們運用知識和方法設(shè)計圖像處理方案、完成圖像處理實際任務(wù)的能力。在授課過程中，注重課堂考察環(huán)節(jié)，加強師生交互，動態(tài)掌握學生對授課內(nèi)容的理解。開展專題討論課程，讓學生大膽提問，鍛煉學生創(chuàng)新思維能力，對表現(xiàn)突出的學生增加平時分。

4.開展研究性課堂教學探索

在教學改革中，精選了若干圖像處理經(jīng)典和前沿專題討論，包括論文、程序源代碼和輔助材料。在課程一開始就布置任務(wù)給學生課下自學，并安排學生上臺講授，其他學生提問，教師給予點評，并組織學生一起討論，加深對圖像處理課程的認識，培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力，提高創(chuàng)新素養(yǎng)。

例如，在圖像分割專題討論中，以經(jīng)典Mean Shift分割為主要內(nèi)容，Graph Cut和交互式分割兩個方向作為補充內(nèi)容，開展專題討論。因為這些廣泛使用的算法涉及到高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計等多門所學課程。通過自學、上課討論和教師點評，學生對以前所學基礎(chǔ)和專業(yè)知識有了更深層次的理解。同時，這些算法都面向彩色圖像，克服了教材中以灰度圖像為主要分割對象的不足。

5.開展研究性實踐教學

傳統(tǒng)“數(shù)字圖像處理”課程實踐教學強調(diào)基本算法的實現(xiàn)，未強調(diào)算法之間的邏輯聯(lián)系，忽略了數(shù)字圖像處理基本算法的綜合訓練。在改革中，保留圖像處理基本核心算法，將科研項目融入教學實踐中，通過設(shè)計研究性綜合實踐項目，注重學生對所學知識的綜合理解和提升。例如，“圖像去霧”綜合訓練實踐，以如何有效果去除圖像中的霧增強圖像質(zhì)量為目標。該任務(wù)以2009年國際計算機視覺和模式識別會議（CVPR）的最佳論文《基于暗通道通先驗的單幅圖像去霧》[4]為主要內(nèi)容，涉及到圖像處理的多個基本算法，同時也包含了物理學和光學的一些知識。通過將新的實踐教學手段應(yīng)用到教學中，突出對學生思維能力、科研能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

三、結(jié)論

通過分析數(shù)字圖像處理目前存在的課程定位模糊、傳統(tǒng)的教學模式與授課對象差異性的矛盾和教材內(nèi)容與學科發(fā)展脫節(jié)等問題，筆者根據(jù)學科專業(yè)特點，結(jié)合授課教師的科研項目，從完善課程內(nèi)容體系、構(gòu)建立體化教學資源、多元化考核評價標準和開展研究性教學探索等五個方面進行開展數(shù)字圖像處理教學改革。多年教學效果表明，該教學方法克服傳統(tǒng)教學方法所存在的弊端，極大地提高了學生的自主學習能力。學生較好地掌握數(shù)字圖像處理的核心內(nèi)容，了解當代圖像處理的代表性成果和前沿趨勢，綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新素養(yǎng)明顯增強，為培養(yǎng)具有較強適應(yīng)能力的應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才打下堅實的基礎(chǔ)，適應(yīng)了新世紀對信息技術(shù)人才的培養(yǎng)要求。

參考文獻：

[1]何東健.數(shù)字圖像處理[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.

[2]杜云明，郝兵，劉文科.“數(shù)字圖像處理”課程任務(wù)驅(qū)動教學模式的實踐[J].中國電力教育，2013，（10）：113-114.

第2篇

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；遙感數(shù)字圖像處理；教學改革

作者簡介：劉春國（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大學測繪與國土信息工程學院，講師；盧曉峰（1981-），女，河南洛陽人，河南理工大學測繪與國土信息工程學院，講師。（河南焦作454000）

基金項目：本文系河南理工大學教育教學改革研究項目（項目編號：2008JG035）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）10-0081-02

當前，遙感已經(jīng)或正在走向全面應(yīng)用階段。國際遙感應(yīng)用發(fā)展的實用化、業(yè)務(wù)化、產(chǎn)業(yè)化、精細化特征明顯，但我國遙感應(yīng)用水平還不高，根本原因是基礎(chǔ)研究薄弱，缺乏多學科人才共同努力。[1]培養(yǎng)一大批經(jīng)過系統(tǒng)知識培訓、熟練掌握遙感科學理論和應(yīng)用技能的地理信息科學人才，滿足社會對地理遙感信息高技術(shù)人才的迫切需求，是高等教育的責任所在。

1998年教育部新增地理信息系統(tǒng)本科專業(yè)后，我國GIS教育發(fā)展形勢空前活躍。經(jīng)過10余年的教學實踐和探索，逐步形成了比較穩(wěn)定的GIS專業(yè)課程體系與課程設(shè)置方案。[2-5]遙感系列課程（遙感物理與技術(shù)、遙感數(shù)字圖像處理、遙感地學分析與應(yīng)用）成為GIS專業(yè)課程體系中的重要模塊，說明GIS學科建設(shè)的負責人已認識到培養(yǎng)掌握遙感技術(shù)的GIS人才的重要性。遙感數(shù)字圖像處理是遙感過程的重要一環(huán)。充分利用各種圖像處理算法從遙感數(shù)據(jù)中獲取各種生物物理參數(shù)和土地覆被/利用信息，可以為自然和人文生態(tài)系統(tǒng)的空間分布式模型提供輸入?yún)?shù)，在遙感技術(shù)應(yīng)用中占有十分重要的地位。近幾年河南理工大學（以下簡稱“我校”）GIS專業(yè)開設(shè)了“遙感數(shù)字圖像處理”課程。圍繞如何提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學質(zhì)量，筆者從革新課程體系、協(xié)同教學、優(yōu)化教學內(nèi)容、豐富實踐教學手段等方面進行了一系列探索。

一、革新遙感課程體系，突出“遙感數(shù)字圖像處理”課程地位

隨著遙感技術(shù)及其應(yīng)用的迅速發(fā)展，很多專業(yè)開設(shè)了“遙感原理與應(yīng)用”課程，內(nèi)容分為三大模塊：遙感基礎(chǔ)、遙感圖像處理及分析方法和遙感專題應(yīng)用。這種課程設(shè)置模式比較適合早期GIS專業(yè)遙感課程教學或選修遙感科學技術(shù)的某些專業(yè)，對于當前GIS專業(yè)遙感教學則存在明顯缺點。主要問題是對“遙感數(shù)字圖像處理”教學重視程度不夠，對數(shù)字圖像處理在整個遙感過程中的重要性體現(xiàn)不足，與遙感地理信息系統(tǒng)融合集成的一體化趨勢不相適應(yīng)，與國民經(jīng)濟各部門遙感業(yè)務(wù)日益普及的態(tài)勢不相適應(yīng)，與社會信息化深入發(fā)展的狀況不相適應(yīng)。人才培養(yǎng)滯后于社會需要，不能滿足對高素質(zhì)地理遙感科技人才的需求。

我校GIS專業(yè)總結(jié)多年遙感課程教學實踐經(jīng)驗，革新了遙感課程體系，設(shè)置了“遙感概論”、“遙感數(shù)字圖像處理”、“遙感應(yīng)用分析”、“遙感數(shù)字圖像處理實驗”等遙感相關(guān)課程，規(guī)劃了遙感系列課程的主體教學內(nèi)容。“遙感概論”要求學生掌握遙感及其應(yīng)用的基本科學工程背景知識，重點內(nèi)容是電磁波與地表物質(zhì)相互作用的基本原理、遙感數(shù)據(jù)采集、傳輸和成像機理，從可見光-近紅外、熱紅外、微波（主動方式和被動方式）波譜段介紹遙感信息的獲取特點和技術(shù)發(fā)展，適當涉及大氣遙感、海洋遙感等應(yīng)用領(lǐng)域和典型案例。“遙感數(shù)字圖像處理”要求學生掌握基于數(shù)字圖像處理方法獲取地球資源有用信息的科學與技術(shù)。由于學科交叉融合，數(shù)字圖像處理方法眾多，新理論、新方法不斷推出，課程重點主要著眼于圖像處理基本知識和遙感圖像處理常用算法，對一些探索性、前沿性和跨學科的內(nèi)容從原理上予以概括介紹，如圖像亞像元分類、模糊分類和面向?qū)ο髨D像處理等等。“遙感應(yīng)用分析”采用理論、方法和實例相結(jié)合，選擇不同遙感應(yīng)用領(lǐng)域的典型案例介紹，培養(yǎng)學生遙感專題分析技能，深化學生對于遙感科學技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和廣闊前景的認識。“遙感數(shù)字圖像處理實驗”課程著眼于培養(yǎng)學生圖像處理技能，鞏固和深化理論課程教學內(nèi)容，提高動手能力和理論聯(lián)系實際解決問題的能力。

我校GIS遙感系列課程設(shè)置方案把“遙感數(shù)字圖像處理”與“遙感數(shù)字圖像處理實驗”單獨設(shè)課，提升課程地位，加大課程學時，強化實踐技能訓練，對提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程的教學成效很有益處。這種課程設(shè)置模式有助于培養(yǎng)GIS專業(yè)學生采用圖像分析方法解決遙感應(yīng)用問題的能力，比較契合我國GIS專業(yè)本科教育遙感課程設(shè)置的發(fā)展態(tài)勢。

二、培育遙感系列課程教學群體，分工協(xié)作提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學質(zhì)量

GIS專業(yè)遙感系列課程設(shè)置要求具備一定規(guī)模的師資力量。遙感是多學科的綜合，交叉性強，研究方法不斷補充和更新，課程教學內(nèi)容豐富。遙感系列課程的設(shè)置決定了課程之間存在密切的內(nèi)部聯(lián)系。要提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學質(zhì)量，必須打破教師個人單兵作戰(zhàn)的慣常做法，加強與相關(guān)課程教師之間的協(xié)調(diào)和交流。培育組建了承擔遙感系列課程教學任務(wù)的教學群體。遙感課程教學組圍繞課程建設(shè)，整合優(yōu)化課程體系，充實更新教學內(nèi)容，保證了課程之間教學內(nèi)容的連貫性和相關(guān)性。課程教學組成員互相學習、借鑒、交流，協(xié)同規(guī)劃各課程教學環(huán)節(jié)的教學要求和學時分布，課程內(nèi)容更加先進，課程結(jié)構(gòu)更加協(xié)調(diào)，教學方法更加有效，教學手段更加豐富，實踐教學得以充實，教學科研聯(lián)系更加密切。遙感課程教學組的建立和協(xié)作對提高“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學質(zhì)量起了明顯的作用。

三、匯聚國內(nèi)外優(yōu)秀教材成果，整合優(yōu)化教學內(nèi)容體系

教學內(nèi)容和課程體系涉及高等教育人才培養(yǎng)的模式，決定了高等學校人才培養(yǎng)的規(guī)格，在很大程度決定了人才培養(yǎng)的質(zhì)量和水平。[6]教學中適度引進世界著名高校的名牌課程教材和教學參考用書，是高等教育國際化的重要舉措。[7]遙感課程教學組重視遙感數(shù)字圖像處理課程教材和教學內(nèi)容建設(shè)，收集了國內(nèi)近些年出版的如戴昌達、章孝燦、湯國安、韋玉春、朱述龍等編寫的遙感數(shù)字圖像處理教材教參，注意引用吸收國外著名高校的遙感圖像處理相關(guān)教材教參，參考了John R. Jensen、John A. Richards、Robert A. Schowengerdt、Jay Gao、John R. Schott、Brandt Tso等人的遙感數(shù)字圖像處理著作，認真研討不同教材特點及其開課對象，針對遙感數(shù)字圖像處理理論性強、概念抽象、方法多樣、實踐性強的特點，根據(jù)教學對象和課程學時，按照系統(tǒng)性和前瞻性結(jié)合、理論與應(yīng)用結(jié)合的要求，制訂了教學主體內(nèi)容。課程內(nèi)容分為11個部分：圖像基本知識、遙感圖像成像過程與數(shù)據(jù)特征、遙感圖像輻射校正、遙感圖像幾何變換與校正、遙感圖像增強、遙感圖像變換、遙感圖像分割、遙感圖像融合、遙感圖像分類、數(shù)字變化檢測、遙感圖像應(yīng)用處理。優(yōu)化后的課程教學內(nèi)容注意了與“遙感概論”、“遙感應(yīng)用分析”等課程內(nèi)容的有機銜接。對于與“遙感概論”課程有重疊的內(nèi)容只做簡單回顧，如遙感成像過程、機理與數(shù)據(jù)特征，以少數(shù)典型應(yīng)用案例揭示遙感數(shù)字圖像處理方法在遙感應(yīng)用分析中的作用和地位；避免與先開課程內(nèi)容重復，為后續(xù)課程做適度鋪墊。數(shù)字圖像處理方法多樣，課程重點介紹常用算法，使學生能掌握數(shù)字圖像處理原理，夯實基礎(chǔ)。對一些發(fā)展中的、前沿性的算法著重介紹算法的思想和原理，教導學生注重算法但不應(yīng)局限于具體算法，培養(yǎng)學生發(fā)散思維、學習能力和創(chuàng)新思維。教學中適當區(qū)分遙感數(shù)字圖像系統(tǒng)處理和應(yīng)用處理的差別。

四、重視實踐教學，多手段豐富實踐教學內(nèi)容

實踐教學是創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學生專業(yè)技能和理論實踐結(jié)合能力、激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和探索精神、提升科研能力，有著重要意義。GIS專業(yè)“遙感數(shù)字圖像處理”教學高度重視實踐教學環(huán)節(jié)，從課程體系設(shè)置、實驗課程內(nèi)容設(shè)計、實驗室開放項目、畢業(yè)設(shè)計、大學生科研訓練計劃和教師科研課題等幾個方面為學生提供多樣化的實踐途徑，豐富了實踐教學體系。

從課程設(shè)置體系上，“遙感數(shù)字圖像處理”單獨設(shè)課，緊密聯(lián)系課程理論教學內(nèi)容附設(shè)6個單元的基礎(chǔ)驗證性課堂實驗（見表1），增強學生對各種遙感圖像處理算法及其效果的感性認識。“遙感數(shù)字圖像處理”實驗課程單獨設(shè)課，結(jié)合“遙感數(shù)字圖像處理”課程和“遙感應(yīng)用分析”課程知識，設(shè)置綜合設(shè)計型實驗6個模塊，培養(yǎng)和提高學生對知識與技能的綜合運用、自主學習的能力。

積極利用各種平臺，提供實踐課題，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。我校為了培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，促進實驗室開放，設(shè)置了實驗室開放基金。在實驗室開放基金平臺支持下，設(shè)計了一些探索研究型實驗課題，鼓勵學生組團選擇實驗課題、查閱文獻、擬定實驗方案、實施實驗過程、撰寫實驗論文。大學生科研訓練計劃和本科畢業(yè)設(shè)計（論文）也是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力的平臺。在實施學校大學生科研訓練計劃的年度，遙感課程組每年設(shè)計幾個遙感應(yīng)用分析研究小課題，供學生參與大學生科研訓練，并從科研課題中提煉一些問題作為大學生畢業(yè)設(shè)計選題，引導學生參與到教師科研課題中。學生通過參與實驗室開放基金課題、大學生科研訓練計劃項目和教師科研課題，檢驗了專業(yè)知識，培養(yǎng)了探索精神、創(chuàng)造思維和合作能力。

五、結(jié)束語

本文總結(jié)了我校遙感課程教學組圍繞GIS專業(yè)“遙感數(shù)字圖像處理”課程教學實施的一系列教學改革措施。這些措施已經(jīng)取得較好的成效，有不少GIS學生積極參與校實驗室開放基金項目、大學生科研訓練計劃項目和教師科研項目，每年GIS專業(yè)有近1/3的學生選擇與遙感圖像處理及遙感應(yīng)用分析有關(guān)的畢業(yè)設(shè)計題目。人才培養(yǎng)是項長期復雜的系統(tǒng)工程，需要從師資、設(shè)備、教學等一系列軟硬件教學條件上予以保障。

參考文獻：

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[4]談樹成,劉恒,夏既勝,等.關(guān)于地理信息系統(tǒng)(GIS)本科專業(yè)課程設(shè)置的思考[J].高等理科教育,2008,(4):47-50.

[5]李天文,王林剛,李庚澤,等.地理信息系統(tǒng)專業(yè)課程體系建設(shè)研究[J].中國大學教學,2011,(1)3-5.

第3篇

關(guān)鍵詞：PBL模式 數(shù)字圖像處理 實踐教學

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）03-0242-01

在高校教學體系中，數(shù)字圖像處理成為了包括理工科、農(nóng)醫(yī)科在內(nèi)專業(yè)必選課程或者重點選修課程。作為一門理論知識豐富、實踐性非常強的高校課程，當前PBL模式已經(jīng)成為了包括美國在內(nèi)的多個國家的主要教學模式。

1 PBL模式與數(shù)字圖像處理結(jié)合探索背景

PBL模式作為一種較為先進的教學模式，英文名稱Problem-Based Learning，其含義為問題式教學模式或者基于問題的學習模式，PBL模式的主要思路是以問題為前提進行教學的展開活動，這一教學方法的特點在于在教師的直接參與和指導之下，將學生放在主體地位，通過小組討論的方式，通過以某一具體問題為中心的研究討論和加強學習的過程，將教學的焦點放在某學科的重要原理以及關(guān)鍵概念之上，通過幫助學生自己構(gòu)建知識體系的過程，養(yǎng)成學習獨立學習、獨立思考的基本能力，數(shù)字圖像處理具有其本身獨特的特色。

其一，該門課程的理論知識豐富，知識點較為深奧難懂[1]；其二，日常生活中，應(yīng)用到的數(shù)字圖像處理相關(guān)課程知識點較多，對學生綜合能力要求較高，尤其在工科專業(yè)的基礎(chǔ)知識學習中要求較高，需要對計算機、數(shù)學等學科知識進行綜合運用，例如，湖南省某學院部分專業(yè)在開設(shè)這門課程時，每一學期的課時量為30至40課時，該學院部分立刻專業(yè)設(shè)置了選修課程的的課時量。依靠傳統(tǒng)的教學模式進行數(shù)字圖像處理已經(jīng)不適宜當前的教學實際，須對高校包括機械制造專業(yè)、自動化等專業(yè)的數(shù)字圖像處理能力進行要求，才能全面提升學生的綜合能力。

2 基于PBL模式的實踐教學改革方案探索

2.1 對數(shù)字圖像處理實踐教學方式方法的研究

以上述湖南某城市學院為例，為推進數(shù)字圖像處理的PBL模式改革，該校自行編撰了驗證性課程指導實踐用書，該書的主要內(nèi)容包括了30多個實踐項目，涵蓋了圖像分析、圖像濾波、數(shù)字處理軟件的使用以及圖像分割等多個板塊知識點，該學院學生中計算機普及程度廣，所以在進行圖像處理實踐時可自行下載相關(guān)的支持軟件。改變以往該課程集中實踐方式，升級成分散與集中結(jié)合的模式，即第一步學生利用業(yè)余時間或者在專門實驗室內(nèi)完成數(shù)字圖像處理分散實驗，第二步教師對學生教學實踐中產(chǎn)生的問題進行一對一面談解決或者利用網(wǎng)絡(luò)通訊工具解決問題，第三步，通過多次的分散式課程實踐活動，利用4個至6個課時進行集中式教學。

2.2 突破數(shù)字圖像處理理論教學模式

其一，確保在對數(shù)字圖像處理完整性以及整體性進行維護前提下，在實踐教學課堂中盡量避免對數(shù)字處理相關(guān)公式的重復推導[2]，主要對相關(guān)算法以及關(guān)鍵原理進行說明，如在對均衡處理數(shù)字圖像知識點進行講解過程中，直接引用推導公式，利用均衡化圖像的原理以及關(guān)鍵算法進行處理技術(shù)的編程；其二，在對相關(guān)的信息進行篩選之后重點對處理圖像的算法進行編程和實踐應(yīng)用，在對圖像處理邊緣檢測知識進行運用過程中，可以將Hough的變換、路經(jīng)檢測加強聯(lián)系，更好進行編程；其三，在解決實踐問題的過程中，多進行實例的例舉，可利用2至3個課時對實踐教學的背景、已有的實踐教學成果的、重要技術(shù)流程、重要算法進行演示等。

3 基于PBL模式的數(shù)字圖像處理教學方案設(shè)計

仍以湖南某城市學院信息學院為例，從PBL模式出發(fā)，針對于數(shù)字圖像處理建立了處理庫，這一項目中涵蓋處理圖像、分析圖像、識別圖像等多類別項目，例如“門禁系統(tǒng)視覺識別系統(tǒng)”、“指紋識別”、“二維碼檢測”等，學院每學期建立了不低于36個的項目，學生可在這些項目中進行選修，另外，以40個課時為標準，數(shù)字圖形處理理論課程教學學時為30個，實踐性教學課時為10個，每周保證3個學時，總共教學時長為13個教學周。

第一，在進行教學的前兩個周內(nèi)，將數(shù)字圖像處理課程PBL模式實踐考察和教學方式進行明確和推介，并將以往的學生實踐教學成果進行分享，為學生在選修過程中提供參考，學生進行是否選修的決策；第二，在3至4周，擬定學生課程選修名單，進行實踐性教學任務(wù)的布置，確定36個以上的實踐項目給學生，學生自動組成項目合作，保持每組在3個人左右，學生自行數(shù)字圖像處理選擇題目，對實踐項目進行圖像加文字型的介紹，盡快確定目標，盡快對實踐應(yīng)用難度進行確定以及評分；第三，在5至6周的時候確定數(shù)字圖像處理實踐目標書，確定相關(guān)參考資料；第四，在7周至12周時間內(nèi)實施實踐項目，學生利用課余時間完成分散型實驗，這段時間內(nèi)適當安排集中型實驗，對實踐項目進行驗證，在這一過程中，特別注意積極提出實踐項目存在的問題，及時檢查問題解決的進度，教師有針對地進行問題解答，幫助實踐小組完成任務(wù)目標；第五，在第13周時，組成專業(yè)或者班級為小組的實踐項目答辯，實踐項目的成果進行答辯與說明；最后，數(shù)字圖像處理課程教師完成總結(jié)，學生對實踐項目進行報告，教師根據(jù)實際情況對學生進行打分。

4 結(jié)語

基于PBL模式的數(shù)字圖像處理的教學形式，能幫助高校學生快速了解和吸收處理數(shù)字化圖像過程中必要的技術(shù)、方法與原理等知識點[3]，還能幫助學生掌握數(shù)字圖像處理實踐項目的實踐研究方法和思路，提升學生利用圖像處理的基礎(chǔ)知識靈活解決生活實際問題能力，提升學生的學習積極性以及創(chuàng)新、實踐能力，對于全面提升數(shù)字圖像處理相關(guān)課程的教學質(zhì)量具有重要作用。

參考文獻

[1]何林錦，翟云波，李彩亭.項目式實驗教學模式及其可行性評價方法[J].實驗室研究與探索，2010，29（2）：94-96.