“数字图像处理”课程是高等学校计算机、通信、信息、控制等相关专业的核心课程,也是绝大部分专业的选修课,是信息科学中发展最快的热点研究方向。
2011年3月由全国高校教师网络培训中心举办的“数字图像处理”精品课程建设培训给参加培训的各地高校教师留下了深刻的印象。这次培训的主讲教师是天津理工大学的杨淑莹教授和康晓东教授。天津理工大学“数字图像处理”课程的定位是:培养具有系统、扎实的图像处理理论基础和在图像信息的获取、传递、处理及应用等方面具有较深的专业知识、较强的应用能力和实践动手能力,良好的编程素质和创新精神,能够从事数字图像处理工作的应用型高级专门人才。本刊整理归纳了部分参加培训的一线教师结合自己的教学实践所谈的体会。
一、对课程内容的讲授应该注重什么
从“数字图像处理”课程的研究方法来看,它与数学、物理学、生物学、生理学、心理学、电子学、计算机科学等许多学科相互借鉴、相互联系,虽然各有侧重但又互为补充。同时,以上各个学科都得到了人工智能、神经网络、遗传算法、模糊逻辑等新理论、新工具、新技术的支持,并因此得到不断的进展。从它的研究范围来看,它与模式识别、计算机视觉、计算机图形学等多个专业又互相交叉,既有区别又有联系。从它的应用范围来看,它与生物医学、材料、遥感、通信、交通管理、军事侦察、文档处理和工业自动化等许多领域也是不可分割的。随着信息技术的发展,数字图像处理将在社会生活中的更多领域得到更为广泛的应用。
鉴于本课程的上述特点,在课程内容上要尽量淡化复杂的运算和公式的推导,避免把它上成一门数学课,要强调公式背后所体现的物理概念和意义,将方法和原理讲解透彻后,尤其不能脱离实际地空讲理论,要注重让学生了解其工程应用。只有这样才能让学生真正掌握原理的应用,所培养出来的学生才更加符合企业的需要,在就业中才会有较强的竞争力。另外,针对不同的学生,所讲授的课程内容的侧重面也应有所不同。要避免照本宣科,要有一定的内容取舍,以提高教学效果。
二、如何在课程设计和教学中保证课程的学术性和工程性
理论是重要的,它告诉我们图像信号是怎么回事,应该怎样进行处理。比如,在空域对图像怎样进行处理,几何变换、图像增强、图像插值、图像锐化、灰度与彩色转换处理;在变换域对图像进行处理时,一般适用于图像压缩、特殊图像的处理,等等,对于图像处理来说,无论是空域还是频域处理,没有一种通用的方法析和设计,必须针对不同的应用采用不同的方法。
反之,一门学科如果没有应用的推动是不会发展和有生命力的,“数字图像处理”亦如此。“数字图像处理”的应用非常广泛,教师上课时应该联系自己的科研方向给学生举例。一定要让学生亲手操作,亲眼见证用所学的理论知识对图像处理的结果。实验环节设置和课时的多少要与内容相匹配。如果是32学时,可设置8学时的实验;如果是48学时,则可多设置实验学时。当然,除了实验外,还可以让学生做一些大作业,作业选题可简单、可复杂、可前沿,当然,也可做一些Photoshop已经实现的功能。
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