數(shù)字圖像處理相關(guān)論文
“數(shù)字圖像處理”是一門(mén)利用計(jì)算機(jī)解決圖像處理的學(xué)科。并且，現(xiàn)代多媒體計(jì)算機(jī)中又廣泛采用了數(shù)字圖像處理技術(shù)。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家推薦的數(shù)字圖像處理相關(guān)論文，希望大家喜歡!
數(shù)字圖像處理相關(guān)論文篇一
淺談“數(shù)字圖像處理”課程教學(xué)改革實(shí)踐
摘要：數(shù)字圖像處理技術(shù)是一種發(fā)展迅速且應(yīng)用廣泛的新興技術(shù)，就“數(shù)字圖像處理”課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和方法、教學(xué)理論和實(shí)踐等方面進(jìn)行改革與實(shí)踐，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，提高了教學(xué)質(zhì)量，收到良好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理;教學(xué)手段;實(shí)踐
作者簡(jiǎn)介：劉忠艷(1975-)，女，黑龍江依安人，黑龍江科技學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，副教授;周波(1963-)，男，黑龍江綏化人，黑龍江科技學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，教授。(黑龍江 哈爾濱 150027)
一、“數(shù)字圖像處理”概述
數(shù)字圖像處理技術(shù)是集微電子學(xué)、光學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的一門(mén)綜合性邊緣技術(shù)。[1，2]是當(dāng)今信息社會(huì)中發(fā)展迅速且應(yīng)用廣泛的新興科學(xué)技術(shù)。數(shù)字圖像處理技術(shù)廣泛應(yīng)用到通信、計(jì)算機(jī)、交通運(yùn)輸、軍事、醫(yī)學(xué)和經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，圖像處理的技術(shù)和理論不斷完善和豐富，新的理論、技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，并逐漸進(jìn)行應(yīng)用。面對(duì)這樣一門(mén)理論與實(shí)際緊密結(jié)合的課程，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生常常會(huì)遇到很多問(wèn)題，既為數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用的廣泛前景所吸引，也時(shí)常對(duì)課程的抽象理論感到苦惱，漸漸失去學(xué)習(xí)興趣。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革，勢(shì)在必行。經(jīng)過(guò)兩年半的教學(xué)改革與實(shí)踐，取得了一定的教學(xué)效果。
二、教學(xué)改革措施
為了提高“數(shù)字圖像處理”課程的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣，對(duì)本門(mén)課程進(jìn)行改革，采取以下措施：
1.整合教學(xué)內(nèi)容
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)也得到快速發(fā)展。近幾年來(lái)，有很多新的應(yīng)用點(diǎn)和研究涌現(xiàn)出來(lái)，在“數(shù)字圖像處理”課程中加入新技術(shù)的介紹，對(duì)于學(xué)生了解國(guó)際的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)，盡快地投入相應(yīng)的研究與應(yīng)用中去大有益處。許多新的技術(shù)和算法層出不窮，如小波變換技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、三維測(cè)量和重建等新技術(shù)，而且這些新技術(shù)應(yīng)用非常廣泛。所以，在教學(xué)中既要向?qū)W生講述基本原理和方法，也要把這些新技術(shù)和新算法傳授給學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊跟科學(xué)發(fā)展的腳步。由于圖像處理已在生物醫(yī)學(xué)工程、航空和航天、通信工程和軍事安全等方面獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，因此爭(zhēng)取在課程結(jié)束時(shí)，大家對(duì)遙感圖像壓縮、生物特征識(shí)別等應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行課外深入，并撰寫(xiě)技術(shù)報(bào)告一篇，鍛煉學(xué)生書(shū)寫(xiě)總結(jié)報(bào)告的能力。
2.改革教學(xué)手段和方法，提高教學(xué)質(zhì)量
“數(shù)字圖像處理”是一門(mén)利用計(jì)算機(jī)解決圖像處理的學(xué)科。然而，現(xiàn)代多媒體計(jì)算機(jī)中又廣泛采用了數(shù)字圖像處理技術(shù)。并且，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展和教學(xué)條件的提高，改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段，借助計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)勢(shì)在必行。在課堂教學(xué)中使用多媒體課件，為形象生動(dòng)的實(shí)例演示提供了必要的保證，因此開(kāi)發(fā)了CAI課件，同時(shí)也可以借助一些圖像處理軟件在課堂演示，使學(xué)生對(duì)數(shù)字圖像處理的基本理論和方法更好地理解，學(xué)習(xí)興趣更高。通過(guò)課件直觀、生動(dòng)的演示，把復(fù)雜問(wèn)題變簡(jiǎn)單、抽象問(wèn)題變具體，大大地提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。
同時(shí)，為了使學(xué)生更好地理解理論知識(shí)和擴(kuò)展思路，在每次課的教學(xué)中留出15分鐘左右的時(shí)間讓學(xué)生針對(duì)所講的圖像處理技術(shù)自由分組討論，發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，增強(qiáng)對(duì)每一次講課內(nèi)容的理解。還可以針對(duì)某一個(gè)主題，學(xué)生提前預(yù)習(xí)該主題所涉及的內(nèi)容，然后進(jìn)行課堂討論。如針對(duì)“圖像增強(qiáng)”這一主題，學(xué)生提前預(yù)習(xí)，在課堂上對(duì)常用的增強(qiáng)的方法進(jìn)行討論，并由老師及時(shí)總結(jié)，使學(xué)生深入理解圖像增強(qiáng)的實(shí)質(zhì)。
3.將科研成果引入教學(xué)中，拓寬視野
在“數(shù)字圖像處理”教學(xué)中，除了圍繞基本理論和概念講解外，更注重將科研成果及圖像處理技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)滲透到教學(xué)中，使學(xué)生拓寬視野，激起興趣，并能主動(dòng)學(xué)習(xí)。
教師將自己的科研成果和相關(guān)的新技術(shù)引入課堂向?qū)W生講授，這不僅豐富了課程內(nèi)容，還有利于提高學(xué)生興趣，增強(qiáng)教學(xué)效果。[3]同時(shí)，也有助于拓展本門(mén)課程學(xué)習(xí)的深度與廣度，提高教學(xué)質(zhì)量。例如在講授“圖像復(fù)原”這一章時(shí)，將科研項(xiàng)目“基于多視幾何的三維數(shù)字掃描關(guān)鍵技術(shù)研究”、“基于多視幾何的三維重建系統(tǒng)研究”等結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室觀看“三維測(cè)量機(jī)”實(shí)驗(yàn)儀器以及演示三維重建系統(tǒng)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，拓展理論知識(shí)和視野。
4.理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高創(chuàng)新能力
在教學(xué)過(guò)程中，不但把“數(shù)字圖像處理”課程的基本理論、基本概念講清楚外，更注重理論的應(yīng)用，可以結(jié)合該學(xué)科領(lǐng)域的最新熱點(diǎn)問(wèn)題和應(yīng)用問(wèn)題，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實(shí)踐能力，同時(shí)也拓寬知識(shí)面。在課堂上采用啟發(fā)式教學(xué)，對(duì)新理論、新算法產(chǎn)生的原因、過(guò)程重點(diǎn)講述，也就是將科學(xué)家的思維過(guò)程傳輸給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。[4-7]對(duì)一些典型算法，先介紹這些算法的原理，掌握這個(gè)算法的原理后，學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的編程能力和創(chuàng)新能力，可以利用Matlab和VC++開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn)這個(gè)算法，并應(yīng)用來(lái)處理圖像，重視理論和實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐的能力。如：可以用該算法來(lái)提取圖像的邊緣，利用小波變換重建物體等，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，在實(shí)際問(wèn)題的解決中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。同時(shí)，除了理論教學(xué)外，更注重實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中，除了圍繞課程理論而設(shè)計(jì)的、以驗(yàn)證理論為主要目的的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)外，還開(kāi)設(shè)了綜合性的實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。綜合性的實(shí)驗(yàn)可以訓(xùn)練學(xué)生的綜合能力;創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力，符合學(xué)校的“實(shí)基礎(chǔ)、強(qiáng)實(shí)踐、高能力”的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略。
5.開(kāi)發(fā)課程網(wǎng)站，方便學(xué)生
當(dāng)今時(shí)代是網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，而且為了方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，學(xué)校建設(shè)了“數(shù)字圖像處理”網(wǎng)站。該課程網(wǎng)站的內(nèi)容十分豐富，有教學(xué)課件、教材與參考書(shū)、習(xí)題及答案、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、教學(xué)錄像、教學(xué)改革報(bào)告、師資隊(duì)伍介紹、聊天等，并根據(jù)需要適時(shí)更新網(wǎng)站內(nèi)容。學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)站進(jìn)行學(xué)習(xí)、預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，通過(guò)聊天可以與老師、同學(xué)交流問(wèn)題等。網(wǎng)站的建設(shè)有助于加強(qiáng)師生之間的信息交流。響應(yīng)了學(xué)校大學(xué)建設(shè)中，教師由“教學(xué)型”向“教學(xué)服務(wù)型”轉(zhuǎn)型的要求。同時(shí)，該網(wǎng)站也對(duì)外開(kāi)放，其他高校的師生也可以瀏覽該網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)了高校之間的資源共享。
6.強(qiáng)化師資隊(duì)伍，提高能力
當(dāng)今社會(huì)信息與計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)提倡應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳授和實(shí)踐能力相結(jié)合。因此，要求教師應(yīng)該具有深厚的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和高深的職業(yè)技能。學(xué)校加強(qiáng)現(xiàn)有教師的培訓(xùn)，讓他們積極參加工程實(shí)踐方面的培訓(xùn)，參加技術(shù)創(chuàng)新方面的研究以及到企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)等。如定期派教師到企業(yè)里進(jìn)行3～6個(gè)月的培訓(xùn)、派教師去參加一些學(xué)術(shù)交流和研討會(huì)等，來(lái)擴(kuò)充知識(shí)面和提高實(shí)戰(zhàn)能力。
三、結(jié)束語(yǔ)
“數(shù)字圖像處理”課程在教學(xué)中起著承上啟下的作用，與其他專(zhuān)業(yè)課程之間存在著密切的內(nèi)在聯(lián)系。因此針對(duì)本門(mén)課程的重要作用，在教學(xué)過(guò)程中，提出了改進(jìn)的方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高創(chuàng)新能力，這在信息與計(jì)算科學(xué)的專(zhuān)業(yè)“重基礎(chǔ)、強(qiáng)實(shí)踐、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式中顯得尤為重要。本文根據(jù)信息與計(jì)算科學(xué)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)模式，集合“數(shù)字圖像處理”課程的具體特點(diǎn)，提出了一系列教學(xué)改革的內(nèi)容和方法。經(jīng)過(guò)兩年半教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了階段性的教學(xué)效果。以后會(huì)繼續(xù)隨著技術(shù)的發(fā)展，改革各項(xiàng)內(nèi)容。
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數(shù)字圖像處理相關(guān)論文篇二
試談現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理課程的教學(xué)改革與實(shí)踐
摘要：針對(duì)現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理的課程特點(diǎn)，開(kāi)展課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，建立基于MATLAB實(shí)現(xiàn)的教學(xué)示例，并應(yīng)用于課堂與實(shí)踐教學(xué)，有助于提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力，且促進(jìn)課程由傳統(tǒng)課堂教學(xué)向研究型教學(xué)轉(zhuǎn)化。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理;教學(xué);MATLAB;教學(xué)示例
隨著計(jì)算機(jī)和微處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，學(xué)科間的交叉與融合，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)得到了飛速發(fā)展，出現(xiàn)了以現(xiàn)代濾波器技術(shù)、現(xiàn)代譜分析理論、智能信息處理方法等為標(biāo)志的現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理理論及技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信、新型雷達(dá)、精確遙測(cè)、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。目前，現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理課程主要面向研究生層次學(xué)生開(kāi)設(shè)。由于該課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，且其基本原理和方法已廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，因此教師教好和學(xué)生學(xué)好該課程都很重要。
一、課程特點(diǎn)及傳統(tǒng)教學(xué)中存在的困難
現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理課程具有數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)較多、內(nèi)容廣泛、概念抽象等特點(diǎn)。由于工科研究生的數(shù)學(xué)理論水平普遍不高，同時(shí)課程的學(xué)時(shí)有限，若教學(xué)方法不當(dāng)，學(xué)生一方面在學(xué)習(xí)過(guò)程中常感到枯燥乏味，難以理解和掌握;另一方面易造成學(xué)生畏懼學(xué)習(xí)的心理，失去學(xué)習(xí)興趣。現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理同時(shí)是一門(mén)以算法為核心，實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，其算法的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)主要基于計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算。如果教師采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，主要講授基礎(chǔ)理論和算法的推導(dǎo)，學(xué)生則主要利用大量的公式、算法及推導(dǎo)進(jìn)行學(xué)習(xí)和解題，而忽視讓學(xué)生采用計(jì)算機(jī)動(dòng)手設(shè)計(jì)、調(diào)試和分析課程中大量的、應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容，會(huì)使得學(xué)生感覺(jué)該課程是一門(mén)數(shù)學(xué)理論課，不利于他們深層次理解數(shù)學(xué)概念中所蘊(yùn)含的物理和工程意義，從而造成課后實(shí)踐受到很大限制，不利于學(xué)生以后從事有關(guān)信號(hào)處理領(lǐng)域的研究工作。因此，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，增強(qiáng)他們對(duì)知識(shí)的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐能力是本課程教學(xué)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
二、課程的教學(xué)改革與實(shí)踐
我校的控制理論與控制工程專(zhuān)業(yè)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)雙控專(zhuān)業(yè))碩士研究生開(kāi)設(shè)了現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理課程，該課程是學(xué)位專(zhuān)業(yè)課，共32個(gè)學(xué)時(shí)。目前，針對(duì)該門(mén)課程教學(xué)中所遇到的問(wèn)題，我們以提高教學(xué)質(zhì)量為目的，加強(qiáng)課程建設(shè)，從課堂教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)入手，精選和強(qiáng)化與學(xué)科方向有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)MATLAB實(shí)現(xiàn)的教學(xué)示例，并將教學(xué)示例引入到課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中，改進(jìn)教學(xué)方法，積極開(kāi)展教學(xué)探索與實(shí)踐;在教學(xué)過(guò)程中注重學(xué)生“知識(shí)-能力-素質(zhì)”的全面發(fā)展，以及注重培養(yǎng)學(xué)生的研究能力與創(chuàng)新能力，通過(guò)近兩年的教學(xué)改革與嘗試，取得了一定成效。
(一)精選教學(xué)內(nèi)容
目前經(jīng)典的數(shù)字信號(hào)處理具有比較完善的課程體系，而現(xiàn)代信號(hào)處理的課程體系呈多樣化特點(diǎn)，不同的教材在主體內(nèi)容上相差很大。在選擇教學(xué)內(nèi)容時(shí)，結(jié)合控制科學(xué)與工程學(xué)科的實(shí)際需求，并考慮我校雙控專(zhuān)業(yè)生源大都來(lái)自地方性院校，學(xué)生的專(zhuān)業(yè)背景，知識(shí)結(jié)構(gòu)、理論基礎(chǔ)、理解能力、實(shí)踐能力等方面存在較大差異。選擇的課程內(nèi)容一方面?zhèn)戎鼗A(chǔ)性、完整性、系統(tǒng)性和應(yīng)用性，另一方面體現(xiàn)雙控專(zhuān)業(yè)研究生的培養(yǎng)目標(biāo)，具有確保后續(xù)課程(如《系統(tǒng)辨識(shí)》、《數(shù)字圖像處理》、《DSP技術(shù)原理及開(kāi)發(fā)應(yīng)用》)學(xué)習(xí)所具備的理論知識(shí)基礎(chǔ)。因此，本課程選擇的教學(xué)內(nèi)容包括基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介、最佳線性濾波理論(維納濾波和卡爾曼濾波)、自適應(yīng)信號(hào)處理和現(xiàn)代譜估計(jì)理論等部分。
(二)選擇恰當(dāng)?shù)慕滩?/p>
教材是一門(mén)課程的基礎(chǔ)，我們根據(jù)教學(xué)需求，通過(guò)調(diào)研及教材對(duì)比，并結(jié)合雙控專(zhuān)業(yè)學(xué)生的使用效果反饋，主要采用姚天任教授主編的《現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理》作為課程教材。該教材一直是華中科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)等重點(diǎn)高校碩士或博士研究生教材用書(shū)，教材的系統(tǒng)性、知識(shí)性特點(diǎn)適于雙控專(zhuān)業(yè)研究生教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中推薦張賢達(dá)教授的《現(xiàn)代信號(hào)處理(第二版)》、高西全等著的《數(shù)字信號(hào)處理——原理實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用》、郭仕劍等編著的《MATLAB7.X數(shù)字信號(hào)處理》作為知識(shí)補(bǔ)充和利用MATLAB開(kāi)展實(shí)踐學(xué)習(xí)的參考用書(shū)。
(三)建設(shè)MALAB實(shí)現(xiàn)的教學(xué)示例用于課堂教學(xué)
現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理課程內(nèi)容抽象、較難理解，同時(shí)作業(yè)也具有較多計(jì)算量，單純的筆算較為繁瑣，因此仿真教學(xué)環(huán)節(jié)非常重要。同時(shí)，該課程的實(shí)踐性強(qiáng)，因此將實(shí)際工程問(wèn)題以教學(xué)示例的形式引入到授課過(guò)程也很有必要。MATLAB軟件具有強(qiáng)大的計(jì)算分析和繪圖能力，可以將繁瑣的推導(dǎo)過(guò)程形象化，用仿真手段直接得出重要結(jié)論，可大幅度降低理解問(wèn)題的難度，提高學(xué)習(xí)效率。因此，筆者把知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)科方向強(qiáng)化，將理論知識(shí)與具體工程問(wèn)題相結(jié)合，建立了“信號(hào)有效記錄長(zhǎng)度對(duì)信號(hào)頻譜分析的影響”、“維納濾波器對(duì)檢測(cè)信號(hào)的降噪應(yīng)用”、“卡爾曼濾波器在直流伺服電機(jī)系統(tǒng)位置控制中的應(yīng)用”、“卡爾曼濾波器在雷達(dá)目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用”、“IP電話(huà)回聲自適應(yīng)抵消器的設(shè)計(jì)”、“自適應(yīng)工頻陷波器的設(shè)計(jì)”，“現(xiàn)代譜分析理論在系統(tǒng)辨識(shí)中的應(yīng)用”等十余個(gè)教學(xué)示例。示例的知識(shí)點(diǎn)較為全面，涵蓋教學(xué)大綱的所有教學(xué)內(nèi)容部分。在教學(xué)中結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)墓こ虇?wèn)題建立教學(xué)示例，并在課堂中講授工程問(wèn)題的解決過(guò)程和演示MATLAB仿真結(jié)果，有助于學(xué)生理解數(shù)學(xué)概念中的物理及工程意義，使得復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，抽象問(wèn)題可視化、生動(dòng)化，讓學(xué)生理解和掌握知識(shí)更為直觀和輕松，從而達(dá)到提高課堂教學(xué)質(zhì)量，擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面，培養(yǎng)起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。同時(shí)，教學(xué)示例的引入有助于促使學(xué)生初步掌握科研實(shí)踐規(guī)律，增加理解知識(shí)的深度和廣度，增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐意識(shí)，從而達(dá)到“為我所學(xué)”和“學(xué)以致用”的目的。
(四)改進(jìn)教學(xué)方法和手段
《現(xiàn)代信號(hào)處理》內(nèi)容抽象，數(shù)學(xué)含量較大且學(xué)時(shí)較少。我們?cè)诮虒W(xué)中充分利用板書(shū)教學(xué)和幻燈片教學(xué)的各自?xún)?yōu)勢(shì)。板書(shū)教學(xué)用于相對(duì)簡(jiǎn)單、邏輯嚴(yán)密的推導(dǎo)證明過(guò)程，可以給學(xué)生相對(duì)充足的思考時(shí)間?；脽羝虒W(xué)主要用于非重點(diǎn)內(nèi)容、拓展知識(shí)部分或直接展示部分，它利用形象思維方式提高授課效率。這兩種教學(xué)方法相互補(bǔ)充，有效地解決了學(xué)時(shí)不多的問(wèn)題，提高了教師教與學(xué)生學(xué)的效率。在教學(xué)過(guò)程中，將教學(xué)課件、習(xí)題集及解答、教學(xué)實(shí)例的設(shè)計(jì)過(guò)程和MATLAB實(shí)現(xiàn)的程序源代碼與學(xué)生共享，這不僅便于學(xué)生課后的教學(xué)內(nèi)容重現(xiàn)，提高學(xué)習(xí)效率，又可為科研工作擴(kuò)展思路。
(五)精心設(shè)計(jì)基于MATLAB實(shí)現(xiàn)的課程作業(yè)，實(shí)施實(shí)踐教學(xué)
基于掌握重點(diǎn)、突破難點(diǎn)、解決疑點(diǎn)、結(jié)合實(shí)際的原則設(shè)計(jì)MATLAB實(shí)現(xiàn)的課程作業(yè)。作業(yè)題涵蓋常用數(shù)字濾波器、維納濾波器、卡爾曼濾波器、自適應(yīng)信號(hào)處理和現(xiàn)代譜估計(jì)等內(nèi)容。布置的作業(yè)均給出具體任務(wù)要求，學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)，并利用MATLAB編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)性的課程作業(yè)已在2009~2010級(jí)雙控專(zhuān)業(yè)學(xué)生中，以小組合作學(xué)習(xí)方式實(shí)施。為了檢查學(xué)生的實(shí)踐性作業(yè)的完成情況，我們?cè)谡n程教學(xué)的結(jié)束階段，各小組選出代表，進(jìn)行求解過(guò)程講解、程序演示和問(wèn)題答辯，小組的參與所有成員均參與答辯環(huán)節(jié)。這種實(shí)踐教學(xué)方式作為學(xué)生成績(jī)的考核依據(jù)之一。從實(shí)踐效果看，設(shè)計(jì)性的課程作業(yè)不僅可以彌補(bǔ)課程內(nèi)容概念抽象、難以理解的不足，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，使學(xué)生得到良好訓(xùn)練的同時(shí)，理論知識(shí)得以深化和鞏固，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，以及嚴(yán)謹(jǐn)、有序、科學(xué)的工作作風(fēng)，團(tuán)結(jié)協(xié)作的科研精神，為學(xué)生進(jìn)入研究階段的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
提高教學(xué)質(zhì)量是高校教育教學(xué)改革的永恒主題。結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理的課程特點(diǎn)和學(xué)生的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，精選教學(xué)內(nèi)容和教材，建立與實(shí)際工程問(wèn)題相關(guān)的、MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)的教學(xué)示例，并將示例用于課堂教學(xué)，同時(shí)開(kāi)展設(shè)計(jì)性課程作業(yè)的實(shí)踐教學(xué)，這不僅起到了克服傳統(tǒng)教學(xué)困難、豐富教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)效果的作用，另一方面有助于充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，使學(xué)生的理論知識(shí)得到深化和鞏固，實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)得以培養(yǎng)和提高。
參考文獻(xiàn)：
[1]姚天任，孫洪.現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，1999.
[2]張賢達(dá).現(xiàn)代信號(hào)處理(第二版)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.
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[4]郭仕劍，等.MATLAB7.X數(shù)字信號(hào)處理[M].北京：人民郵電出版社，2006.
數(shù)字圖像處理相關(guān)論文篇三
淺談數(shù)字圖像處理技術(shù)
摘要：本文針對(duì)目前廣泛應(yīng)用數(shù)字圖像識(shí)別處理技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，闡述了數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像 圖像處理 數(shù)字技術(shù) 應(yīng)用
一、數(shù)字圖像處理綜述
數(shù)字圖像處理(Digital Image Processing)又稱(chēng)為計(jì)算機(jī)圖像處理，它是指將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理的過(guò)程。
數(shù)字圖像處理最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)的電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一定水平，人們開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)來(lái)處理圖形和圖像信息，數(shù)字圖像處理作為一門(mén)學(xué)科大約形成于20世紀(jì)60年代初期，早期的圖像處理的目的是改善圖像的質(zhì)量，它以人為對(duì)象，以改善人的視覺(jué)效果為目的。圖像處理中，輸入的是質(zhì)量低的圖像，輸出的是改善質(zhì)量后的圖像，常用的圖像處理方法有圖像增強(qiáng)、復(fù)原、編碼、壓縮等。
首次獲得實(shí)際成功應(yīng)用的是美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)，他們對(duì)航天探測(cè)器徘徊者7號(hào)在1964年發(fā)回的幾千張?jiān)虑蛘掌褂昧藞D像處理技術(shù)，如幾何校正、灰度變換、去除噪聲等方法進(jìn)行處理，并考慮了太陽(yáng)位置和月球環(huán)境的影響，由計(jì)算機(jī)成功地繪制出月球表面地圖，獲得了巨大的成功。隨后又對(duì)探測(cè)飛船發(fā)回的近十萬(wàn)張照片進(jìn)行更為復(fù)雜的圖像處理，以致獲得了月球的地形圖、彩色圖及全景鑲嵌圖，獲得了非凡的成果，為人類(lèi)登月創(chuàng)舉奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也推動(dòng)了數(shù)字圖像處理這門(mén)學(xué)科的誕生。在以后的宇航空間技術(shù)，醫(yī)學(xué)技術(shù)中數(shù)字圖像處理技術(shù)都發(fā)揮了巨大的作用。
從70年代中期開(kāi)始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能、思維科學(xué)研究的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理向更高、更深層次發(fā)展，人們已開(kāi)始研究如何用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)解釋圖像，實(shí)現(xiàn)類(lèi)似人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)理解外部世界，這被稱(chēng)為圖像理解或計(jì)算機(jī)視覺(jué)。很多國(guó)家，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家投入更多的人力、物力到這項(xiàng)研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的視覺(jué)計(jì)算理論，這個(gè)理論成為計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域其后十多年的主導(dǎo)思想。圖像理解雖然在理論方法研究上已取得不小的進(jìn)展，但它本身是一個(gè)比較難的研究領(lǐng)域，存在不少困難，因人類(lèi)本身對(duì)自己的視覺(jué)過(guò)程還了解甚少，因此計(jì)算機(jī)視覺(jué)是一個(gè)有待人們進(jìn)一步探索的新領(lǐng)域。
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
目前，國(guó)內(nèi)圖像識(shí)別的算法研究多是關(guān)于數(shù)字、文字、人臉、以及醫(yī)用病理方面的較多，對(duì)產(chǎn)品內(nèi)表圖像進(jìn)行分析識(shí)別、分類(lèi)的還很少。國(guó)內(nèi)已研制出了具有先進(jìn)水平的高精度內(nèi)表檢測(cè)系統(tǒng)和裝置，如何對(duì)產(chǎn)品零部件的外形，尺寸進(jìn)行較高精度測(cè)量的激光在線檢測(cè)系統(tǒng)等，但迄今為止，尚無(wú)能對(duì)生產(chǎn)出的產(chǎn)品內(nèi)表面進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別的系統(tǒng)。應(yīng)用CCD、電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)檢測(cè)內(nèi)表面的實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)正處于剛剛起步的階段，對(duì)內(nèi)表面圖像進(jìn)行分析識(shí)別、分類(lèi)的軟件系統(tǒng)還沒(méi)有十分完善，現(xiàn)在的識(shí)別算法對(duì)圖像中的疵病部分定位不是很準(zhǔn)確，對(duì)疵病的范圍、大小、方位不能做定量分析，只能作定性分析，精度低，采用的傳統(tǒng)的最小距離等分類(lèi)器在圖像復(fù)雜且類(lèi)別多時(shí)，很難表示和提取特征，進(jìn)行圖像識(shí)別十分困難。
國(guó)外關(guān)于圖像識(shí)別中的圖像分割，特征信號(hào)提取，邊緣檢測(cè)，紋理識(shí)別等的算法已經(jīng)取得了一定的成果，提出了一些新方法，如利用直線分割來(lái)識(shí)別三維人臉，通過(guò)子圖匹配法在相鄰區(qū)域間識(shí)別不同目標(biāo)，用雙值微波仿射不變函數(shù)識(shí)別二維形形狀等等，近年來(lái)，國(guó)外基于圖像識(shí)別與分類(lèi)技術(shù)的圖像檢索，人臉識(shí)別，字體識(shí)別發(fā)展十分迅速。
在國(guó)外，為提高自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別能力而開(kāi)發(fā)的算法現(xiàn)在正被引入許多偵測(cè)和成像系統(tǒng)之中，圖像分割、特征信號(hào)探測(cè)和析取、靜止目標(biāo)的模式識(shí)別等方面已取得了很大進(jìn)步，這一自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別能力大大減輕了操作人員的工作負(fù)擔(dān)。如美國(guó)正在加緊自動(dòng)檢測(cè)能力與自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的研究工作，并在硬件能力的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)多種用于信號(hào)圖像處理的算法和開(kāi)展各種算法軟件的研制，包括相關(guān)法(匹配濾波器技術(shù))、自適應(yīng)多維處理法、基于模型的方法等。
三、數(shù)字圖像處理的應(yīng)用
圖像是人類(lèi)獲取和交換信息的主要來(lái)源，因此，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域必然涉及到人類(lèi)生活和工作的方方面面，隨著人類(lèi)活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大，圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域也將隨之不斷擴(kuò)大。
1、航天和航空技術(shù)方面的應(yīng)用
數(shù)字圖像處理技術(shù)在航天和航空技術(shù)方面的應(yīng)用，除了JPL對(duì)月球、火星照片的處理之外，另一方面的應(yīng)用是在飛機(jī)遙感和衛(wèi)星遙感技術(shù)中?，F(xiàn)在世界各國(guó)都在利用陸地衛(wèi)星所獲取的圖像進(jìn)行資源調(diào)查，災(zāi)害檢測(cè)，資源勘察，農(nóng)業(yè)規(guī)劃，城市規(guī)劃，我國(guó)也陸續(xù)開(kāi)展了以上諸方面的一些實(shí)際應(yīng)用，并獲得了良好的效果。在氣象預(yù)報(bào)和對(duì)太空其它星球研究方面，數(shù)字圖像處理技術(shù)也發(fā)揮了相當(dāng)大的作用。
2、生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用
數(shù)字圖像處理在生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用十分廣泛，而且很有成效。除了一般的CT技術(shù)之外，還有一類(lèi)是對(duì)醫(yī)用顯微圖像的處理分析，如紅細(xì)胞、白細(xì)胞分類(lèi)，染色體分析，癌細(xì)胞識(shí)別等，此外，在X光肺部圖像增晰、超聲波圖像處理、心電圖分析、立體定向放射治療等醫(yī)學(xué)診斷方面都廣泛地應(yīng)用圖像處理技術(shù)。
3、通信工程方面的應(yīng)用
當(dāng)前通信的主要發(fā)展方向是聲音、文字、圖像和數(shù)據(jù)結(jié)合的多媒體通信。具體地講是將電話(huà)、電視和計(jì)算機(jī)以三網(wǎng)合一的方式在數(shù)字通信網(wǎng)上傳輸。其中以圖像通信最為復(fù)雜和困難，因圖像的數(shù)據(jù)量十分巨大，如傳送彩色電視信號(hào)的速率達(dá)100Mbit/s以上，要將這樣高速率的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送出去，必須采用編碼技術(shù)來(lái)壓縮信息的比特量。在一定意義上講，編碼壓縮是這些技術(shù)成敗的關(guān)鍵。除了已應(yīng)用較廣泛的熵編碼、DPCM編碼、變換編碼外，目前國(guó)內(nèi)外正在大力開(kāi)發(fā)研究新的編碼方法，如分行編碼、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼、小波變換圖像壓縮編碼等。
4、工業(yè)和工程方面的應(yīng)用
在工業(yè)和工程領(lǐng)域中圖像處理技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)裝配線中檢測(cè)零件的質(zhì)量、并對(duì)零件進(jìn)行分類(lèi)，印刷電路板疵病檢查，彈性力學(xué)照片的應(yīng)力分析，流體力學(xué)圖片的阻力和升力分析，郵政信件的自動(dòng)分揀，在一些有毒、放射性環(huán)境內(nèi)識(shí)別工件及物體的形狀和排列狀態(tài)，先進(jìn)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)中采用工業(yè)視覺(jué)等等。其中值得一提的是研制具備視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)功能的智能機(jī)器人，將會(huì)給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)新的激勵(lì)，目前已在工業(yè)生產(chǎn)中的噴漆、焊接、裝配中得到有效的利用。
5、軍事公安方面的應(yīng)用
在軍事方面圖像處理和識(shí)別主要用于導(dǎo)彈的精確末制導(dǎo)，各種偵察照片的判讀，具有圖像傳輸、存儲(chǔ)和顯示的軍事自動(dòng)化指揮系統(tǒng)，飛機(jī)、坦克和軍艦?zāi)M訓(xùn)練系統(tǒng)等;公安業(yè)務(wù)圖片的判讀分析，指紋識(shí)別，人臉鑒別，不完整圖片的復(fù)原，以及交通監(jiān)控、事故分析等。目前已投入運(yùn)行的高速公路不停車(chē)自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)中的車(chē)輛和車(chē)牌的自動(dòng)識(shí)別都是圖像處理技術(shù)成功應(yīng)用的例子。
6、文化藝術(shù)方面的應(yīng)用
目前這類(lèi)應(yīng)用有電視畫(huà)面的數(shù)字編輯，動(dòng)畫(huà)的制作，電子圖像游戲，紡織工藝品設(shè)計(jì)，服裝設(shè)計(jì)與制作，發(fā)型設(shè)計(jì)，文物資料照片的復(fù)制和修復(fù)，運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作分析和評(píng)分等等，現(xiàn)在已逐漸形成一門(mén)新的藝術(shù)——計(jì)算機(jī)美術(shù)。
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