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主题式数字图像处理教学与学生创新能力培养的探寻

作者:社会保障
出处:www.lunrr.com
时间:2019-10-16

1简介

数字图像处理技术发展迅速,具有广泛的应用范围。它在军事航空航天,遥感医学,通信行业等领域具有深远的影响。数字图像处理课程的目的是使科学和工程学(例如电子,通信和计算机科学)的学生掌握数字图像的基本概念,理论和处理方法,并实际地建模和处理数字图像处理问题在生活中。编程为将来的研究和研发奠定了坚实的基础。但是,由于该课程的应用范围广,它涉及许多基本的理论知识和算法,并且属于典型的跨学科学科。因此,在教学中有很多章节需要讲授,而且难度跨度很大(本科,硕士学位)。医生开设了数字图像处理课程。理论上的算法是抽象且复杂的。学生很难找到要点,否则他们容易恐惧和遇到困难。这不利于掌握知识,更不用说进一步创新了。鉴于上述问题,作者提出了主题化的数字图像课程教学。通过图像传感处理实例,进一步解释了分析过程中的理论算法,并进一步组合了一系列不同的性质。通过实验,让学生知道该怎么做,为什么要这样做,最后要怎么做,以培养学生对学习和创新的兴趣。通过数个学期的实践,该方法在教学中具有明显的预期效果,弥补了传统数字图像处理教学方法的不足。

2数字图像处理教学的难点与分析

数字图像处理课程是信息专业的必修课程。它已经在大学中建立了很多年。传统的数字图像处理教学主要是基于教学。学生学习无聊且难以掌握。随着课程应用的增加,其地位日益提高。所有高校对此都非常重视,并逐渐重视实践。他们提出了实践教学改革和案例教学,取得了一系列教学成果。实践还使学生更容易掌握重要的知识点并增强他们的动手能力。但是,该课程仍然存在两个教学困难。首先,数字图像处理涉及很多章节,学生容易感到困惑,学习容易疲劳,并且在有限的大学学习小时数内很难保持平衡。内容包括大范围的图像采集,图像变换,图像增强,图像恢复,图像压缩编码,图像分割,图像描述,图像识别,数学形态学处理,彩色图像处理等,在此被广泛使用。领域。这是密切相关的。其次,该课程涉及许多先决条件的基础知识,例如需要修复可变函数和积分变换,线性代数,信号和系统,数字信号处理,数字电路,专业英语等等。涉及到许多数学知识,并推导了许多理论公式,这导致学生的热情下降。例如,在图像的频域变换这一章中涉及离散余弦变换,K-L变换,离散Walsh-Hadamard变换,小波变换等。如果仅单方面依靠理论公式的推导,则在较深的章节中将使用大量的教学时间,而忽略这些理论知识和实际应用的紧密结合将导致学生的兴趣低下,这不利于学生的应用能力。培养。以上两个困难的克服及其克服的程度,与“数字图像处理”课程能否被学生接受,取得较好的教学效果,调动学生的积极性和创新性有关。本文提出了一种主题教学方法,结合实例论证,实验验证和启发,克服了上述困难。

3主题教学模式探索

专题教学模式是指根据教学内容的针对性和难易程度对图像处理教学内容进行分类,并采用专题教学法进行课堂教学。每个主题可以是一个相对独立的系统,但具有一定的相关性和互补性。这部分工作将数字图像处理的教学内容分为两个层次:本科和研究生。本科教学内容比较基础,易于理解,而研究生教学主要是高层次的图像理解。两者的划分还必须考虑上下文,内容的相对独立性以及教学时间的限制和其他因素。在学校36个小时的本科教学中,作者选择了图像处理的基础知识。-用于主题分割的数字图像的基本处理方法。整个教学内容分为导论,图像及其数字化,图像变换,图像增强,图像分割,图像编码和压缩六个主题,它是循序渐进的。引言部分介绍了数字图像处理技术的起源,当今的广泛应用以及未来的发展趋势。它利用过去,现在和将来的清晰时间来寻找线索,并通过讲故事使学生快速了解技术的历史和重点。重要性,并激发学生的学习兴趣。图像及其数字化包含像素,数字图像,图像数字化以及整个数字图像处理系统的组成的概念。让学生对什么构成数字图像,其结构,如何获取和处理数字图像有系统的了解。为后续章节奠定了良好的基础。在图像的转换主题中,描述了为什么要将图像从我们已知的时域和空间域转换到另一个域,以对图像执行新的表示和处理。基本转换的方法和应用,例如FFT,DCT,小波等。导言使学生充分了解转换为非时域处理问题的好处和前提,如何进行此类转换以及此类转换的目的。在前面的主题中,图像增强主题自然而然地出现,并且主题内容更多,包括点操作中的灰度变换和直方图校正,区域操作中的平滑和锐化。目的是使学生对空间领域中图像增强处理的必要性,效果和特定方法有一个感知上的理解。图像分割主题遵循图像增强主题中的锐化问题。由于边缘和轮廓已得到增强,因此检测边缘并分割目标是合乎逻辑的。除了介绍分割的两种方法-区域分割和边界分割外,该主题还主要让学生了解分割的目的和要实现的效果。还介绍了最后一个主题-图像压缩,从压缩的重要性,要压缩的标准以及特定的压缩方法开始,使学生不仅进行压缩,而且知道什么是好的压缩。为今后的相关工作打下坚实的基础。

4培养学生的创新思维能力

除了按逐步的主题模式合理划分教学内容,并为每个主题设定明确的学生学习目标外,还应在每个主题中结合一些技能,以使学生拥有清晰的想法和明确的目标。对知识的进一步理解和应用对胸口而言是显而易见的,并进一步激发了学生的创新意识。在这方面需要完成的工作包括:瞄准理论上强健的教学和过多的公式推导。在解释的过程中,尝试将理论知识与实验实践相结合,简化复杂问题,并使理论变得容易。了解接受图像的图像显示。通过验证实验,设计实验和课程设计的实践,学生可以通过逐渐理解和尝试使用它们来产生自己的创新思想,来逐步发展和激发学生的创新思维能力。为了解释复杂的理论,我们必须形象化。例如,在图像变换中显示图像及其频域之间的相关性的描述。学生很难使用公式算法或抽象语言来理解和消化。可以使用简单图像的转换结果的比较图像表示。如图1所示,通过了解简单黑色背景下白色条带旋转中频率与原始图像之间的关系,使用两个细节稍有不同的简单十字来了解细节对图像的影响。频谱,从而可以推断出“高频”。反应的细节,低频反映出轮廓。例如,在解释图像增强中的直方图均衡理论时,如果您比较直方图均衡之前和之后的效果图,让学生直观地理解直方图均衡的作用和应用,然后了解均衡处理的原理和步骤。并让学生考虑直方图均衡在现实生活中的应用,它也可以提高学生的热情。在培养学生的创新思维方面,设计了每个主题的验证和设计实验,并在收到较好效果的同时,进一步提出了课程设计的内容。让学生从简单到困难,从初步了解到如何做,然后到我想做的事情,逐步动员学生的创新主动性。例如,在谈论图像分割时,首先,请参考教材,使用Roberts运算符,Sobel运算符,Prewitt运算符,LOG运算符来验证图像分割算法,并了解图像分割的效果和原理。不同的运算符。通过比较不同算子可以进一步理解分割效果和算子模板之间的关系。然后,请设计实验以在显微镜下分割细胞图像,并要求寻找或设计适合细胞图像的边缘检测算子。最后,有学习能力的学生可以完成细胞统计学系统的完整课程设计,从算法的准备,GUI界面的设计等方面发挥自己的主观能动性,设计出自己鲜明的个性和选择性功能。例如,细胞统计系统可以选择是打开,选择,保存还是退出图像文件,或者直接采用默认图像,手动或自动执行细胞分割等。这样,一方面,学生可以通过验证实验巩固每个主题的理论知识,并对每个实验进行总结,以进一步进行更全面的实验设计,以实现更全面的图像处理功能;另一方面,学生可以在已有知识的基础上,通过代码重写或调试来培养自己的创新思维,发挥自己的创新能力,以达到灵活应用数字图像处理技术的程度。

5总结

本文提出了一种通过主题教学和层次渐进实验来改革数字图像处理的教学方法。详细说明如何划分主题并确定每个主题的内容,目标和优先级。通过使用频谱图的特定比较示例来解释困难理论的解决方案。在图像分割主题中,不同难度级别和性质的实验安排说明了如何增强学生的学习和创新热情。明确提出了教学改革的新观点。实际结果也表明,本文提出的方法是可行的,在该校本科生教学中取得了良好的效果。对于进一步改善数字图像处理教学具有一定的参考意义。

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