《數字圖像處理》教學改革探索

王勇 李鴻志 王照法 馮帥 錢光照

【摘要】“數字圖像處理”是我校電子信息類專業一門重要的專業課程，是檢驗學生前期課程學習融會貫通能力與綜合應用能量的一門課程。該課程在培養學生創新思維、分析問題與解決問題能力方面占有重要作用。本文根據目前課程的現狀與面臨的問題出發，提出面向創新型人才培養的教學改革方案，增強學生的創新意識，提高學生解決實際問題的能力。

【關鍵詞】數字圖像處理 ?電子信息類專業 ?教學改革

【中圖分類號】G642.0 ?【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）17-0131-01

數字圖像處理教學不僅在電子信息類專業發展上占據主要的位置，同時對于圖像處理領域的進步也起到至關重要的作用。該課程的教學目標是讓學生能夠掌握圖像處理的基礎知識，并且能夠運用所學知識進行簡單的圖像處理，畢業后可進一步深入、從事圖像處理相關行業的研究工作。本文針對在教學過程中存在的問題對該課程的教學改革進行探索。

一、課程特點

“數字圖像處理”課程具有較強的綜合性、較深的理論性和較強的應用性。首先，該課程前序課程多，具有多學科交叉性。數字圖像處理這門課在大三開設，是前面多門課程的綜合應用，涉及到課程包括線性代數、微積分、信號與系統、數字信號處理和Matlab基礎。這些課程相互交叉與滲透，對老師的教學以及學生的學習都帶來很多困難。第二，內容多。該課程涵蓋的內容眾多，如圖像獲取與數字化，圖像增強方法，圖像編碼與壓縮以及圖像識別等。以上知識點每一個均可以作為一個獨立的研究課題。所有的內容全部講解透徹對老師來說難度極大。第三，理論與實踐結合。雖然數字圖像處理具有很強的基礎性，但在生活中的應用隨處可見。因此在教學中，理論和實踐都需要開展，將兩者結合是該課程的教學關鍵。最后，數字圖像處理發展迅速，已經融入我們生活的方方面面。

二、課程教學現狀及面臨的問題

目前，在該課程的教學中，存在了以下不足：

1.教學過程中對圖像處理的最新方法闡述較少。由于數字圖像處理發展迅速，新方法的教授對學生創新能力培養起著至關重要的作用。

2.教學方法單一。目前該課程仍然采用“多媒體+板書”的形式，由于數字圖像處理內容較多，學生理解起來困難。

3.在實驗課中，基礎驗證性實驗較多，綜合設計型實驗較少。

4.考核方式不夠完善，目前仍然采用考試與實驗報告的形式。

三、數字圖像處理教學改革方案探索

為了提高本課程的教學效果，達到教學目的，有必要根據本課程的特點，總結并提出適合本課程的教學改革方法，具體的改革方案如下：

1.教學內容增加前沿方向的算法介紹

目前的課程傳授中，主要講傳統算法，例如圖像灰度變換、空域圖像處理、頻譜圖像處理算法、邊緣檢測與圖像分割算法等。目前人工智能算法在圖像邊緣檢測、圖像分割、圖像識別等領域有著廣泛應用，所以在教學改革中增加人工智能算法的內容介紹，如卷積神經網絡、遺傳算法、粒子群算法等。

2.采用可視化教學

對傳統的“多媒體PPT+板書”進行改革，在授課過程中引入Flash動畫。

3.理論聯系實際

數字圖像處理出現在生活中的各個角落，學生對這門課程的學習興趣較高。因此，在授課過程中將理論知識與這些應用結合起來講解，可以提高學生的積極性。同時還可以將主講教師的項目經歷、工程實踐經歷引入到教學中。

4.開展混合式教學模式

針對本課程的特點開展混合式教學模式：課前學生可在網上自主學習MOOC課程，并可通過平臺的在線討論模塊提問、解答、分享經驗等互動交流。課中，教師根據學生MOOC課程的學習情況有針對性的設置課堂教學內容，詳細講解學生提問的重點。采用分組教學模式，讓學生對學習內容進行討論。課后，教師可將布置的任務上傳至云平臺，在云平臺查閱學生的作業。

5.優化實驗項目

由于實驗學時有限，所以在實驗課過程中減少驗證型實驗的比例，提高綜合設計型實驗的比例。其中基礎驗證型實驗由老師指導學生完成，綜合設計型實驗由學生獨立完成，充分鍛煉學生的設計能力。

四、結論

數字圖像處理技術發展迅速，各種新型算法層出不窮。《數字圖像處理》的本科教學也應該與時俱進。本文針對目前該課程存在的問題，結合該課程的特點，提出了適合于該課程的教學改革方案，希望能改善教學質量，提升學生創新思維與實踐能力。

參考文獻：

[1]張芝華，徐麗萍，李美蓮.“數字圖像處理”課程實踐教學改革探索[J].科教文匯，2018（9）：68-69.

[2]李琳芳，李艷翠，潘燦林，劉艷昌.《數字圖像處理》課程教學改革研究[J].廣西廣播電視大學學報，2019（3）：27-30.

[3]張明艷，韓超，周鵬，程凡永.圖像處理課程教學改革探究[J].科教文匯，2018（7）：80-81.

[4]張穎.面向創新實踐能力培養的數字圖像處理教學改革淺談 [J].教育天地，2019（3）：22.

[5]劉瓔瑛，屈鵬程，騰秀梅，呂成緒. 基于學習通的《數字圖像處理》混合式教學模式設計與研究[J].中國教育信息化，2018（13）：34-37.

[6]胡曉霞.基于Matlab的數字圖像處理實驗教學改革探索 [J].科技論壇，2018（21）：139-140.

作者簡介：

王勇（1979.6-），男，漢族，吉林省扶余人，博士研究生學歷，哈爾濱工業大學電子與信息工程學院電子工程系，教授，博士生導師，主要從事雷達成像技術、時頻分析技術、數字圖像處理等方向研究。

李鴻志（1987.2-），男，漢族，黑龍江省哈爾濱人，碩士研究生學歷，哈爾濱工業大學電子與信息工程學院電子工程系，工程師，主要從事新體制雷達信號處理、雷達成像技術、物聯網系統設計與開發等方向研究。