導(dǎo)言：作為寫作愛(ài)好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇數(shù)字圖像處理論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

作者簡(jiǎn)介：寧紀(jì)鋒（1975-），男，陜西韓城人，西北農(nóng)林科技大學(xué)信息工程學(xué)院，副教授。（陜西 楊凌 712100）

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

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）34-0122-02

“數(shù)字圖像處理”是西北農(nóng)林科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┬畔⒐こ虒W(xué)院為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、信息與計(jì)算科學(xué)等多個(gè)理工科專業(yè)所開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)必修課。該課程涵蓋數(shù)學(xué)、物理、信號(hào)處理、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，與本科階段的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、面向?qū)ο缶幊?、?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析等多門課程密切相關(guān)，對(duì)后續(xù)的特征提取和圖像理解等高級(jí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理課程具有重要的基礎(chǔ)作用。同時(shí)，它在“模式識(shí)別”、“人工智能”和“機(jī)器學(xué)習(xí)”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(qiáng)，內(nèi)容抽象，算法較多，涉及的理論和方法既包含時(shí)域（空域）、變換域（頻域?yàn)橹鳎?、?shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、地理學(xué)（如分水嶺算法），還涉及到模式識(shí)別理論的一些知識(shí)，學(xué)生理解起來(lái)有一定難度，在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，面臨著無(wú)從下手的困難。同時(shí)，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(jī)的普及，社會(huì)對(duì)圖像處理人才的需求也日益增加，這些都對(duì)課程教學(xué)提出了更高的要求。在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)“數(shù)字圖像處理”的傳統(tǒng)教學(xué)模式中，在課程定位、教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容上存在一些問(wèn)題。

1.課程定位不明確

“數(shù)字圖像處理”在本科教學(xué)過(guò)程中有著兩種比較沖突的定位，導(dǎo)致課程教學(xué)過(guò)程存在兩種傾向。一是不顧本科學(xué)生實(shí)際情況向研究生課程看齊，將重點(diǎn)放在數(shù)字圖像處理理論內(nèi)容。但這些內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系并不緊密，忽視它的應(yīng)用性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，從而導(dǎo)致理論與實(shí)踐脫節(jié)，造成學(xué)生在編程能力上的欠缺。二是過(guò)分強(qiáng)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(duì)本科生科學(xué)素質(zhì)和研究能力的培養(yǎng)。

2.傳統(tǒng)教學(xué)模式與授課對(duì)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(xué)”、“線性代數(shù)”、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”和“數(shù)字信號(hào)處理”等課程，但是一些本科專業(yè)并沒(méi)有完整開(kāi)設(shè)這些課程。例如，我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)“數(shù)字信號(hào)處理”課程，但軟件工程和信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)未開(kāi)設(shè)該類課程。此外，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，教師根據(jù)教學(xué)大綱設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常比較固定，而未考慮學(xué)生專業(yè)和背景知識(shí)的差異、統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)環(huán)境模式，使得有的專業(yè)學(xué)生因?yàn)橹R(shí)儲(chǔ)備不足，學(xué)習(xí)起來(lái)有一定困難；而有的專業(yè)學(xué)生則感覺(jué)學(xué)習(xí)內(nèi)容簡(jiǎn)單、缺乏挑戰(zhàn)性，使得教師講授時(shí)在調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、提高學(xué)生實(shí)踐能力方面難以協(xié)調(diào)。

3.教材與學(xué)科發(fā)展不一致

數(shù)字圖像處理內(nèi)容涉及到矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等多個(gè)內(nèi)容交叉學(xué)科，與新興學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)前，在人工智能、模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)等新興學(xué)科的推動(dòng)下，數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展越來(lái)越快。傳統(tǒng)的教材或過(guò)于偏重推導(dǎo)理論，與應(yīng)用實(shí)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(shuō)明書(shū)，使得學(xué)生難以深入學(xué)習(xí)圖像處理知識(shí)，影響對(duì)該門課程的掌握。

二、課程改革方法

根據(jù)授課專業(yè)對(duì)象的實(shí)際情況，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考核等方面對(duì)該門課程進(jìn)行一系列改革，充分利用圖像處理實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，依托我校在數(shù)字圖像處理方面長(zhǎng)期積累的理論和研究資源，將理論方法與實(shí)踐應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建了全面系統(tǒng)的數(shù)字圖像處理教學(xué)體系。多年教學(xué)效果表明，該教學(xué)模式有效克服傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理教學(xué)存在的局限，極大增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的動(dòng)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(duì)課程不斷進(jìn)行完善，以適應(yīng)圖像處理學(xué)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(xué)科具有代表性的成果納入教學(xué)。精簡(jiǎn)和更新一些陳舊的和目前圖像處理實(shí)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(bǔ)充教材的形式，作為教學(xué)內(nèi)容。將一些理論性較強(qiáng)，對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高的內(nèi)容，如主動(dòng)輪廓分割模型和目標(biāo)跟蹤方法等作為選學(xué)內(nèi)容，供有興趣的學(xué)生學(xué)習(xí)。

考慮到OpenCV和MATLAB的廣泛使用，圖像文件的讀寫已非常簡(jiǎn)單，因此，減少對(duì)圖像文件格式的講解；在圖像分割與邊緣檢測(cè)中，刪掉投影法與差影法內(nèi)容，因?yàn)樵摲矫鎯?nèi)容在實(shí)際中已很少使用；在頻域處理中，淡化對(duì)傅里葉變換理論和算法的講解，重點(diǎn)放在其思想和應(yīng)用上。

2.應(yīng)用全方位教學(xué)手段，構(gòu)建立體化教學(xué)資源

針對(duì)“數(shù)字圖像處理”課程理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)、可視化程度較高的特點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)、應(yīng)用實(shí)踐等諸多環(huán)節(jié)探索立體化教學(xué)資源。結(jié)合不同專業(yè)需求，運(yùn)用MATLAB、Open CV等軟件工具包開(kāi)發(fā)圖像處理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，建立網(wǎng)絡(luò)化輔助教學(xué)系統(tǒng)，使抽象概念和算法形象化，激發(fā)學(xué)生思維。例如，建立圖像處理標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試庫(kù)，包括了圖像去噪、圖像分割、圖像變換和特征提取與識(shí)別等核心內(nèi)容涉及到的測(cè)試數(shù)據(jù)；在參考教材方面，提供了國(guó)內(nèi)外知名大學(xué)出版的數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)教材及計(jì)算機(jī)視域的專著；在多媒體課件方面，提供多年從國(guó)內(nèi)外知名大學(xué)網(wǎng)站上搜集到多個(gè)數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)的電子課件，供學(xué)生學(xué)習(xí)；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(xué)生自己運(yùn)行代碼并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加深對(duì)圖像處理課程的認(rèn)識(shí)。

3.以學(xué)生發(fā)展為本，建立多元化的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在傳統(tǒng)方式下，教師常以期末考試和出勤率來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果，忽略了對(duì)學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)。大部分學(xué)生往往在考試前突擊學(xué)習(xí)，沒(méi)有真正掌握扎實(shí)的知識(shí)。因此，本教學(xué)改革以過(guò)程控制為中心，以能力提高為目標(biāo)，對(duì)考核方式進(jìn)行改革，實(shí)行常規(guī)考核與過(guò)程性考核相結(jié)合的方式，準(zhǔn)確把握學(xué)生的真實(shí)成績(jī)，全面衡量和控制教學(xué)質(zhì)量，既要考學(xué)生的基本理論，更要考他們運(yùn)用知識(shí)和方法設(shè)計(jì)圖像處理方案、完成圖像處理實(shí)際任務(wù)的能力。在授課過(guò)程中，注重課堂考察環(huán)節(jié)，加強(qiáng)師生交互，動(dòng)態(tài)掌握學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的理解。開(kāi)展專題討論課程，讓學(xué)生大膽提問(wèn)，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新思維能力，對(duì)表現(xiàn)突出的學(xué)生增加平時(shí)分。

4.開(kāi)展研究性課堂教學(xué)探索

在教學(xué)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(kāi)始就布置任務(wù)給學(xué)生課下自學(xué)，并安排學(xué)生上臺(tái)講授，其他學(xué)生提問(wèn)，教師給予點(diǎn)評(píng)，并組織學(xué)生一起討論，加深對(duì)圖像處理課程的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)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(gè)方向作為補(bǔ)充內(nèi)容，開(kāi)展專題討論。因?yàn)檫@些廣泛使用的算法涉及到高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)等多門所學(xué)課程。通過(guò)自學(xué)、上課討論和教師點(diǎn)評(píng)，學(xué)生對(duì)以前所學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)有了更深層次的理解。同時(shí)，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(duì)象的不足。

5.開(kāi)展研究性實(shí)踐教學(xué)

傳統(tǒng)“數(shù)字圖像處理”課程實(shí)踐教學(xué)強(qiáng)調(diào)基本算法的實(shí)現(xiàn)，未強(qiáng)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(xùn)練。在改革中，保留圖像處理基本核心算法，將科研項(xiàng)目融入教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)設(shè)計(jì)研究性綜合實(shí)踐項(xiàng)目，注重學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合理解和提升。例如，“圖像去霧”綜合訓(xùn)練實(shí)踐，以如何有效果去除圖像中的霧增強(qiáng)圖像質(zhì)量為目標(biāo)。該任務(wù)以2009年國(guó)際計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別會(huì)議（CVPR）的最佳論文《基于暗通道通先驗(yàn)的單幅圖像去霧》[4]為主要內(nèi)容，涉及到圖像處理的多個(gè)基本算法，同時(shí)也包含了物理學(xué)和光學(xué)的一些知識(shí)。通過(guò)將新的實(shí)踐教學(xué)手段應(yīng)用到教學(xué)中，突出對(duì)學(xué)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(guò)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(xué)模式與授課對(duì)象差異性的矛盾和教材內(nèi)容與學(xué)科發(fā)展脫節(jié)等問(wèn)題，筆者根據(jù)學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合授課教師的科研項(xiàng)目，從完善課程內(nèi)容體系、構(gòu)建立體化教學(xué)資源、多元化考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)展研究性教學(xué)探索等五個(gè)方面進(jìn)行開(kāi)展數(shù)字圖像處理教學(xué)改革。多年教學(xué)效果表明，該教學(xué)方法克服傳統(tǒng)教學(xué)方法所存在的弊端，極大地提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生較好地掌握數(shù)字圖像處理的核心內(nèi)容，了解當(dāng)代圖像處理的代表性成果和前沿趨勢(shì)，綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新素養(yǎng)明顯增強(qiáng)，為培養(yǎng)具有較強(qiáng)適應(yīng)能力的應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，適應(yīng)了新世紀(jì)對(duì)信息技術(shù)人才的培養(yǎng)要求。

參考文獻(xiàn)：

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

篇2

引言

數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）是信息技術(shù)中的一門新興綜合性學(xué)科。這門課主要研究圖像數(shù)字化處理過(guò)程的理論原理、方法技術(shù)和過(guò)程，該課程要求學(xué)生掌握數(shù)字圖像處理技術(shù)的基本概念、原理、算法及其處理技術(shù)； 這門課程的理論性強(qiáng)，需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和具備一定計(jì)算機(jī)方面功底，目前理工類或綜合類院校幾乎都開(kāi)設(shè)了數(shù)字圖像處理的相關(guān)課程，我校也從2000年開(kāi)始開(kāi)設(shè)了這門課程，一般安排在本科三年級(jí)或四年級(jí)上半期開(kāi)設(shè)。

1 數(shù)字圖像處理的課程特點(diǎn)

這門課程的傳統(tǒng)教學(xué)方法難以達(dá)到理想的教學(xué)效果，原因在于：學(xué)生面對(duì)諸多抽象的理論和煩瑣的數(shù)學(xué)公式往往無(wú)所適從；授課教師很難用現(xiàn)有的教學(xué)方式實(shí)時(shí)表達(dá)數(shù)字圖像處理前后的直觀效果，致使學(xué)生難以理解圖像變換實(shí)際的演變邏輯和演變過(guò)程，面對(duì)眾多繁雜的推演公式只能死記硬背，學(xué)習(xí)起來(lái)效果可想而知，因此，有必要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)。

2 課程教學(xué)改革實(shí)踐的探索

通過(guò)對(duì)數(shù)字圖像這門課多年來(lái)的實(shí)踐教學(xué)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，筆者認(rèn)為應(yīng)該從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面來(lái)對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)方法進(jìn)行兩方面著手：一是理論教學(xué)體系和教學(xué)方法；二是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)。兩者相輔相成都是數(shù)字圖像處理這門課的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，缺一不可。

2.1 理論教學(xué)方面

在理論教學(xué)方面應(yīng)著重于教學(xué)體系的選擇和教學(xué)形式的改革，具體體現(xiàn)為：第一，在教材的選擇和教學(xué)內(nèi)容的安排上，應(yīng)根據(jù)本校學(xué)生和教學(xué)的實(shí)際需要進(jìn)行教材的精選和教授內(nèi)容的合理安排。第二，教學(xué)內(nèi)容的取舍上應(yīng)該貫徹“少而精”原則對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)娜∩岷透?。以專題形式向?qū)W生介紹最新的、前沿性的學(xué)科知識(shí)， 這不僅能滿足學(xué)生的獵奇感，而且在有意理論素養(yǎng)和應(yīng)用方面隊(duì)學(xué)生加以啟發(fā)和引導(dǎo)，讓學(xué)生不自覺(jué)地養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)的習(xí)慣。第三，應(yīng)用形象化教學(xué)手段教學(xué)。數(shù)字圖像處理是以數(shù)字圖像為研究對(duì)象。針對(duì)數(shù)字圖像的圖像信息豐富，圖像處理前后的效果又無(wú)法用語(yǔ)言、文字等方式表達(dá)，因此，多媒體課件制作的好壞直接影響到學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的最終效果。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)比較成熟的數(shù)字圖像處理CAI課件，我們針對(duì)性研制了相應(yīng)的教學(xué)課件和電子教案，讓學(xué)生在教學(xué)中直觀體會(huì)圖像變換前后的實(shí)際對(duì)比效果。同時(shí)在課堂教學(xué)中引入適當(dāng)?shù)膱D例分析和編程處理實(shí)例可以使原本很抽象的內(nèi)容變得生動(dòng)具體。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

實(shí)踐教學(xué)實(shí)習(xí)是本課程不可或缺的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有公認(rèn)比較實(shí)用和完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和內(nèi)容的把握體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）實(shí)驗(yàn)環(huán)境的選擇。數(shù)字圖像處理不同于用Photoshop等圖像處理軟件對(duì)圖像作現(xiàn)成的操作，它要求學(xué)生在掌握有關(guān)基礎(chǔ)理論、典型方法的基礎(chǔ)上，利用編程技巧實(shí)現(xiàn)圖像信息的各種處理，如圖像增強(qiáng)、圖像分割、圖像分析等。多數(shù)教師選擇MATLAB作為實(shí)驗(yàn)語(yǔ)言，主要因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大的圖像圖形處理工具包。但大多數(shù)學(xué)生并不熟悉MATLAB，我們選擇了C++語(yǔ)言作為基本的編程語(yǔ)言，因?yàn)楦吣昙?jí)學(xué)生已經(jīng)對(duì)C++比較熟悉并在今后又會(huì)經(jīng)常使用。

（2）精選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。在“數(shù)字圖像處理”的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，突出強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)和實(shí)踐能力的結(jié)合，為此，選擇圖像處理中幾個(gè)最典型的算法作為實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的主要內(nèi)容，包括圖像灰度增強(qiáng)、圖像壓縮、圖像域值分割、偽彩色處理等。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括圖像的讀取和顯示、直方圖均衡化、平滑和銳化濾波、膨脹和腐蝕等。這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容有助于學(xué)生實(shí)踐掌握課上講授的知識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生自主完成任務(wù)的主動(dòng)性和積極性，能夠有效提高學(xué)生的編程實(shí)踐能力。

（3）改革實(shí)習(xí)教學(xué)手段。“數(shù)字圖像處理”實(shí)習(xí)內(nèi)容包括圖像處理軟件的選擇和使用、處理算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等。針對(duì)往年已有的實(shí)習(xí)材料看，指導(dǎo)教師在實(shí)習(xí)前將較多的精力花在講解實(shí)習(xí)目的、原理、內(nèi)容和實(shí)習(xí)步驟等方面，而占用學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)習(xí)的時(shí)間偏離試驗(yàn)的本來(lái)愿望?，F(xiàn)在采用在實(shí)習(xí)前就分發(fā)給學(xué)生實(shí)習(xí)教學(xué)課件，讓學(xué)生在課件輔導(dǎo)下，課余時(shí)間理解消化實(shí)習(xí)內(nèi)容，騰出了更多時(shí)間探討算法，得出實(shí)習(xí)應(yīng)該有的正確結(jié)果，而不至于在實(shí)習(xí)中對(duì)結(jié)果是否正確茫然不知，從而提高了學(xué)生理論和獨(dú)立動(dòng)手的能力。

2.3 開(kāi)展第二課堂活動(dòng)

為有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，基于完成具體項(xiàng)目的教學(xué)策略是很多學(xué)生必走的一步，讓學(xué)生在實(shí)踐中錘煉，有助于較快地提高學(xué)生的理論認(rèn)知水平和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在上課之初將學(xué)生分組每組給出一個(gè)實(shí)際的學(xué)期項(xiàng)目。由于有充分的時(shí)間可以收集資料和模仿學(xué)習(xí)，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。將課堂的實(shí)驗(yàn)任務(wù)與學(xué)期項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合起來(lái)，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容彼此之間的聯(lián)系，促進(jìn)對(duì)知識(shí)的綜合掌握和靈活應(yīng)用。

3 考核手段的探索

以往的課程考核主要通過(guò)期終考試來(lái)考核學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)內(nèi)容的理解和掌握程度，由分?jǐn)?shù)來(lái)定結(jié)果，這種考核方式雖然能部分反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力但很難考核學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決具體問(wèn)題的能力差別，不利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性以及創(chuàng)造能力的培養(yǎng)；還可能導(dǎo)致出現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中常出現(xiàn)平時(shí)不努力，考前突擊復(fù)習(xí)四處打聽(tīng)考題的情況，為了加強(qiáng)學(xué)生能力的培養(yǎng)，我們將平時(shí)的聽(tīng)講、回答問(wèn)題、作業(yè)的情況等列入平時(shí)成績(jī)，還鼓勵(lì)學(xué)生就某一專題進(jìn)行發(fā)言探討等多種學(xué)習(xí)形式。課程最終的考核成績(jī)綜合期末考試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、專題成績(jī)和平時(shí)成績(jī)幾個(gè)部分加權(quán)平均得出。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的探索，我們?cè)凇稊?shù)字圖像處理》課程的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)體系和考核方法和方式上的改進(jìn)，有針對(duì)性地制作了大量圖像處理前后對(duì)比課件和現(xiàn)場(chǎng)演示相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，通過(guò)形象化實(shí)例化教學(xué)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果很不錯(cuò)，學(xué)生反響很好，同行評(píng)價(jià)也比較高。

參考文獻(xiàn)

[1] 賈永紅.“數(shù)字圖像處理” 課程的建設(shè)與教學(xué)改革[J].高等理科教育，2007（1）.

篇3

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-2117（2014）08-0012-02

1 前言

數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，已經(jīng)滲透到計(jì)算機(jī)、通信、交通、物理、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、軍事、經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，與人們的生活密切相關(guān)。《數(shù)字圖像處理》是信息技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展較快的一個(gè)熱門領(lǐng)域，是模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、多媒體技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘等學(xué)科的基礎(chǔ)，也是一門涉及多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。

該課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，要求學(xué)生在掌握?qǐng)D像處理的基本概念、基礎(chǔ)理論、典型算法的基礎(chǔ)上，掌握一定的編程實(shí)踐能力，能夠利用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的各種處理，如圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像恢復(fù)、圖像重建、圖像分割、圖像編碼和圖像識(shí)別等，在學(xué)習(xí)圖像專業(yè)知識(shí)的過(guò)程中增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，為其今后深入地進(jìn)行科學(xué)研究和獨(dú)立工作奠定良好的基礎(chǔ)。

2 創(chuàng)新教學(xué)理念

在《數(shù)字圖像處理》課程的教學(xué)中，努力貫徹素質(zhì)教育的先進(jìn)理念，注重教與學(xué)的有機(jī)結(jié)合，堅(jiān)持以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，將培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)思維，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)作為教學(xué)的重要目標(biāo)之一。

對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，以圖像處理算法的理論作為授課的重點(diǎn)，以算法的產(chǎn)生、應(yīng)用、改進(jìn)為主線，突出知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，揭示數(shù)字圖像處理發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律（要求學(xué)生重點(diǎn)理解）。

掌握數(shù)字圖像的基本概念和基本算法，關(guān)注圖像應(yīng)用的前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，并根據(jù)課程需要，適當(dāng)將數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中最新的技術(shù)手段，研究進(jìn)展以及發(fā)展趨勢(shì)納入教學(xué)，并鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新領(lǐng)域進(jìn)行積極地探索。

在教學(xué)過(guò)程中，努力將復(fù)雜抽象的理論融入到形象直觀的應(yīng)用實(shí)例當(dāng)中，將算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的重難點(diǎn)問(wèn)題分解細(xì)化為可展現(xiàn)的圖像處理效果，在理論中滲透實(shí)踐，在實(shí)踐中穿插理論，注重理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，真正使學(xué)生樂(lè)學(xué)、易學(xué)并會(huì)學(xué)。

3 改革教學(xué)內(nèi)容

數(shù)字圖像處理技術(shù)在科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事技術(shù)和醫(yī)療衛(wèi)生等許多領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。圖像技術(shù)的快速發(fā)展決定了《數(shù)字圖像處理》課程的教學(xué)內(nèi)容也需要不斷更新，教材原則上選用專業(yè)內(nèi)容全面新穎的教材，即圖像專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)穩(wěn)定，并能夠緊跟數(shù)字圖像處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于輔教材，可以根據(jù)圖像課程的系統(tǒng)性和實(shí)用性，并考慮到擴(kuò)充學(xué)生的視野，可以選一些國(guó)際上經(jīng)典書(shū)籍如外文經(jīng)典專著。目前我們以2012年清華大學(xué)出版社出版的，章毓晉編寫的《圖像工程（上冊(cè)）――圖像處理（第三版）》教材為主線，以美國(guó)Rafael C.Gonzalez 等編著的Digital Image Processing，阮秋琦編著的《數(shù)字圖像處理學(xué)》等教材和中外科技期刊發(fā)表的最新圖像技術(shù)為參考資料，并適當(dāng)補(bǔ)充本領(lǐng)域中的一些新技術(shù)、新方法及新成果。

對(duì)圖像處理教材內(nèi)容進(jìn)行整合，課內(nèi)圖像處理基礎(chǔ)知識(shí)分為九大模塊：圖像與視覺(jué)基礎(chǔ)、圖像運(yùn)算與變換、圖像增強(qiáng)、圖像恢復(fù)、圖像重建、圖像編碼、圖像分割、圖像目標(biāo)表達(dá)與描述、圖像識(shí)別等內(nèi)容。

在授課過(guò)程中，一般知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自學(xué)，系統(tǒng)講解重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，如直方圖均衡等，而對(duì)于教材中未寫進(jìn)或無(wú)系統(tǒng)介紹的前沿性、創(chuàng)新性或跨學(xué)科的內(nèi)容，則滲透到各個(gè)章節(jié)中。例如，將水果識(shí)別系統(tǒng)、車牌圖像的自動(dòng)識(shí)別、基于內(nèi)容的圖像檢索等新技術(shù)滲透到圖像增強(qiáng)、圖像分割、圖像目標(biāo)表達(dá)與描述和圖像識(shí)別等各個(gè)章節(jié)中，授課內(nèi)容完成，那么自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)模型建立，學(xué)生就完成了水果、車牌等圖像的自動(dòng)識(shí)別。通過(guò)這種方法強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)，跟蹤前沿，將基礎(chǔ)理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生不僅能夠?qū)W到課程的基礎(chǔ)知識(shí)，了解科學(xué)前沿的最新成果，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，而且與時(shí)俱進(jìn)，增強(qiáng)了學(xué)生的好奇心，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

4 改進(jìn)教學(xué)方法

在數(shù)字圖像處理教學(xué)中，綜合運(yùn)用課堂講授法、研究法、討論法和實(shí)驗(yàn)法等教學(xué)方法，發(fā)揮各種教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)。

對(duì)于一般的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，例如，圖像增強(qiáng)中的直方圖增強(qiáng)等模塊，同時(shí)以課堂講授和實(shí)驗(yàn)法為主，在講解圖像增強(qiáng)理論的同時(shí)進(jìn)行圖像直方圖增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，在圖像增強(qiáng)原理講完之后直接出現(xiàn)直方圖增強(qiáng)的前后對(duì)比圖，可以激發(fā)學(xué)生的興趣和動(dòng)手能力。

對(duì)于圖像邊緣檢測(cè)等一些難度相對(duì)較小的內(nèi)容，首先以講授法系統(tǒng)地講解其中一種邊緣檢測(cè)算法，其他與之原理相似的算法則運(yùn)用討論法，以學(xué)生討論、交流為主，教師引導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)為輔進(jìn)行。

對(duì)于課堂難度較大的內(nèi)容如圖像恢復(fù)與重建，則采取研究法為主，其他方法為輔。促使學(xué)生主動(dòng)思維，成為真正的學(xué)習(xí)主體，教師根據(jù)學(xué)生反饋的信息及時(shí)把握學(xué)生思維過(guò)程，成為真正的主導(dǎo)。

另外，對(duì)于圖像某一知識(shí)模塊的引入，可以適當(dāng)設(shè)置一些懸念或疑問(wèn)，再引出講授的主要內(nèi)容，即將教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)成一個(gè)“產(chǎn)生疑問(wèn)―尋求解決方法―解決疑問(wèn)―再產(chǎn)生疑問(wèn)―再尋求解決方法一再解決疑問(wèn)……”的過(guò)程。這樣不僅有利于增強(qiáng)授課內(nèi)容的邏輯性，還有利于啟發(fā)學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的興趣及創(chuàng)新能力。

5 豐富教學(xué)手段

鑒于數(shù)字圖像理論知識(shí)比較豐富，實(shí)踐性比較強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域比較廣的特點(diǎn)，以及現(xiàn)有教學(xué)設(shè)備、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的改善，《數(shù)字圖像處理》課程采用板書(shū)、多媒體課件、輔助教學(xué)軟件以及教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等多元化的教學(xué)手段。充分活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效果，促進(jìn)教學(xué)改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，獲得了良好的教學(xué)效果。

對(duì)于數(shù)字圖像處理中典型算法的原理與推導(dǎo)等難度較大的內(nèi)容，以板書(shū)為主，通過(guò)對(duì)公式的推理計(jì)算，體現(xiàn)出知識(shí)的邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性。同時(shí)適當(dāng)輔以多媒體課件對(duì)圖像處理的結(jié)果進(jìn)行演示，以加速學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的理解，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的直觀性、生動(dòng)性和趣味性。

針對(duì)本課程的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了輔助教學(xué)軟件，利用該軟件在課堂教學(xué)中將圖像處理算法的實(shí)際效果進(jìn)行隨堂演示，從而將枯燥的理論推導(dǎo)轉(zhuǎn)化為立竿見(jiàn)影的實(shí)際操作。讓學(xué)生充分感受到數(shù)字圖像處理技術(shù)的巨大魅力，從而降低了理論知識(shí)學(xué)習(xí)的難度，增加了課堂的信息量、激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)了化靜態(tài)為動(dòng)態(tài)，化抽象為直觀，化復(fù)雜為簡(jiǎn)潔，使課堂教學(xué)的效率大大提高。此外，又鍛煉了學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

根據(jù)課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步改革教學(xué)實(shí)踐，安排了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，要求學(xué)生掌握數(shù)字圖像處理、基本操作處理和簡(jiǎn)單的典型算法編程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂上理論知識(shí)的學(xué)習(xí)鞏固，增強(qiáng)了學(xué)生的編程能力和基本的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生對(duì)源代碼進(jìn)行分析研究、修改或補(bǔ)充，動(dòng)手設(shè)計(jì)一些綜合性或創(chuàng)新性的算法，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告或論文。既培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，又提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

利用大學(xué)提供的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，把圖像處理課程的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、授課教案、教學(xué)課件、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)以及相關(guān)參考資料都上傳到此教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上積極討論關(guān)于圖像處理方面的一些最新研究等話題，激發(fā)學(xué)生討論及思考。另外，學(xué)生對(duì)于未消化的難點(diǎn)，也可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上提出，教師及時(shí)通過(guò)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行回復(fù)，實(shí)現(xiàn)課后數(shù)字圖像處理教學(xué)的互動(dòng)，從而作為課堂學(xué)習(xí)的補(bǔ)充。教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的共享，課后教學(xué)的互動(dòng)，豐富了教學(xué)手段，為開(kāi)展多種形式的教學(xué)奠定基礎(chǔ)。

6 改革考核方法

課程考核對(duì)于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握、實(shí)驗(yàn)技能的提高、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有很大的促進(jìn)作用。然而，傳統(tǒng)的閉卷考試，主要考核學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握，容易使得學(xué)生將注意力放在背記考點(diǎn)及研究考試技巧上?！稊?shù)字圖像處理》課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，僅采用這種評(píng)價(jià)方式將難以調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)的積極性，達(dá)不到良好的效果。

在考核方法的改革上，對(duì)《數(shù)字圖像處理》課程采用了綜合性的考核方法。期末考試采用筆試開(kāi)卷方式，主要強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)數(shù)字圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)理論的宏觀掌握。在考試題目設(shè)計(jì)上，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生知道如何去尋找解決問(wèn)題的方案，考核學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；同時(shí)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的比重，根據(jù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的完成情況，以及創(chuàng)造性解決圖像處理問(wèn)題的能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行評(píng)分。另外，還將平時(shí)的聽(tīng)講，回答問(wèn)題，作業(yè)的情況列入平時(shí)成績(jī)。因此《數(shù)字圖像處理》課程最終的考核成績(jī)包括三個(gè)部分：期末考試成績(jī)（占50%），實(shí)驗(yàn)成績(jī)（占30%）和平時(shí)成績(jī)（占20%）。

通過(guò)課程考核方法的改革，不僅有效地檢驗(yàn)了學(xué)生對(duì)《數(shù)字圖像處理》課程的綜合掌握程度，而且還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，提高了實(shí)踐創(chuàng)新能力。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展和完善，數(shù)字圖像處理技術(shù)也在不斷發(fā)展，并且越來(lái)越多地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，相應(yīng)地，數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)改革和實(shí)踐也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外科研和教學(xué)成果，不斷吸收新知識(shí)，豐富教學(xué)內(nèi)容；根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法，使學(xué)生在掌握數(shù)字圖像處理基本理論和方法的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，創(chuàng)新意識(shí)與綜合設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生的信息綜合設(shè)計(jì)能力和科學(xué)研究能力有明顯地提高。激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平，真正培養(yǎng)出具有開(kāi)拓精神和創(chuàng)新意識(shí)的現(xiàn)代化新人。

參考文獻(xiàn)：

[1]章毓晉.圖像工程（上冊(cè)）――圖像處理（第三版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[2]岡薩雷斯.數(shù)字圖像處理（第三版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

篇4

一、數(shù)字圖像處理綜述

數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）又稱為計(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)類似人類視覺(jué)系統(tǒng)理解外部世界，這被稱為圖像理解或計(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)的最小距離等分類器在圖像復(fù)雜且類別多時(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)域必然涉及到人類生活和工作的方方面面，隨著人類活動(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，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、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，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自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)中的車輛和車牌的自動(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)在已逐漸形成一門新的藝術(shù)——計(jì)算機(jī)美術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫即祥 圖像壓縮與投影重建 北京：科學(xué)出版社；2005.7：第一章：1～2，63～64.

篇5

一、引言

對(duì)于數(shù)字圖像處理的方法研究主要源于兩個(gè)應(yīng)用：一是為了方便人們分析而對(duì)圖像的信息進(jìn)行必要的改進(jìn)；二是為了使機(jī)器設(shè)備能自動(dòng)理解而對(duì)圖像數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、傳輸和顯示過(guò)程[1]。隨著人類生活信息化程度的不斷加深，圖像信息作為包含了大量信息的載體形式越來(lái)越體現(xiàn)出其強(qiáng)大的信息包含能力，由此引發(fā)的就是對(duì)圖像質(zhì)量的高要求。在實(shí)際的應(yīng)用中，系統(tǒng)獲取的圖像往往不是完美的，常常會(huì)受到外界的干擾，例如傳輸過(guò)程中的誤差、光照等因素的影響都會(huì)導(dǎo)致圖像的質(zhì)量不高，難以進(jìn)行更深入的研究和處理，所以需要對(duì)其進(jìn)行處理，便于提取我們感興趣的信息。在數(shù)字圖像處理過(guò)程中，由于受到成像方法和條件的限制以及外界干擾，數(shù)字圖像信號(hào)不可避免地要受到噪聲信號(hào)的污染。圖像中的研究目標(biāo)的邊緣、特征等重要的信息常被噪聲信號(hào)干擾甚至覆蓋，使原始圖像變得模糊，給圖像的后繼研究和處理，比如邊緣檢測(cè)、圖像分割、圖像識(shí)別等增加很大難度，因此對(duì)圖像進(jìn)行去噪處理，恢復(fù)原始圖像是圖像預(yù)處理的重要任務(wù)和目標(biāo)。圖像去噪工作也被稱為圖像濾波或平滑。

二、圖像去噪技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

（一）圖像噪聲的定義和分類

所謂數(shù)字圖像處理就是利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像信息進(jìn)行加工以滿足人的視覺(jué)心理或者應(yīng)用需求的行為。一幅圖像信息的生成難免或多或少都會(huì)伴隨有噪聲的產(chǎn)生。噪聲可以理解為“妨礙人們感覺(jué)器官對(duì)所接收的信源信息理解的因素”，在理論上可定義為“不可預(yù)測(cè)，只能用概率統(tǒng)計(jì)方法來(lái)認(rèn)識(shí)的隨機(jī)誤差”[2]。它對(duì)圖像信息的采集、輸入以及處理的各個(gè)環(huán)節(jié)和最終的輸出結(jié)果都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，特別是在圖像信息的輸入、采集和傳輸過(guò)程中，若輸入時(shí)伴隨有較大的噪聲，則必定會(huì)對(duì)其后的處理過(guò)程以及處理結(jié)果造成不利的影響。

常見(jiàn)的圖像噪聲分為5種[3]：

（1）加性噪聲：和輸入圖像信號(hào)無(wú)關(guān)，比如信道噪聲；

（2）乘性噪聲：與圖像信號(hào)有關(guān)，常隨著圖像信號(hào)的變化而變化，比如膠片中存在的顆粒噪聲；

（3）量化噪聲：與輸入圖像信號(hào)無(wú)關(guān)，是量化過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，其大小可以衡量數(shù)字圖像與原始圖像的差異，這是數(shù)字圖像主要的噪聲源；

（4）椒鹽噪聲：由于圖像切割引起的噪聲，比如白圖像上的黑點(diǎn)噪聲；

（5）高斯噪聲：其概率密度函數(shù)服從正態(tài)高斯分布的噪聲，包括熱噪聲和散粒噪聲。

（二）去噪技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

圖像處理的出現(xiàn)始于20世紀(jì)50年代。當(dāng)時(shí)的電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到了一定的水平，人們開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)來(lái)完成簡(jiǎn)單的圖形和圖像處理工作。數(shù)字圖像處理形成體系，形成一門學(xué)科約開(kāi)始于20世紀(jì)60年代初期[4]。早期圖像處理的目的僅僅是為了改善圖像的質(zhì)量便于提高人的視覺(jué)效果。數(shù)字圖像處理過(guò)程中，輸入的是質(zhì)量較低的原始圖像，輸出的是改善過(guò)后有一定質(zhì)量的圖像。常用的圖像處理方法有圖像增強(qiáng)、復(fù)原、編碼和壓縮。早期由于數(shù)字圖像處理領(lǐng)域涉及的數(shù)學(xué)理論比較淺，在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，某些在特定條件下的算法的正確性沒(méi)能得到很好的證明，使得數(shù)字圖像處理研究的發(fā)展緩慢。近年來(lái)，由于該領(lǐng)域研究者數(shù)學(xué)功底的不斷加強(qiáng)，同時(shí)該領(lǐng)域具有的巨大市場(chǎng)需求也吸引了越來(lái)越多的數(shù)學(xué)工作者的加入，使得該領(lǐng)域得到了前所未有的發(fā)展[5]。

三、圖像去噪的典型方法

根據(jù)實(shí)際圖像的特點(diǎn)，存在的噪聲的頻譜分布規(guī)律和其統(tǒng)計(jì)特性，人們開(kāi)發(fā)了各種圖像去噪方法，典型的方法有：

（一）均值濾波法（鄰域平均法）

均值濾波法也稱為鄰域平均法，該方法較適于去除通過(guò)掃描得到的圖象中的顆粒噪聲，具體做法是將一個(gè)像素及其鄰域的所有像素的平均值賦值給輸出圖像相應(yīng)的像素，以此達(dá)到濾波的效果。此方法能較有效地抑制噪聲，算法簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度快，但由于平均會(huì)引起一定程度的圖像模糊現(xiàn)象，模糊程度與鄰域半徑成正比。

對(duì)于均值濾波法引起的圖像模糊現(xiàn)象，可通過(guò)選擇合適的鄰域大小、形狀和方向等加以改進(jìn)。

（二）中值濾波法

中值濾波法是一種常用的基于排序統(tǒng)計(jì)理論的非線性平滑濾波法，其工作原理是先以某一像素為中心，確定一個(gè)稱為窗口的鄰域（通常為方形），取該窗口中各像素的灰度中間值替換中心像素的灰度值，從而消除孤立的噪聲點(diǎn)，減少圖像的模糊度。中值濾波可以比較有效地濾除圖像中的椒鹽噪聲。該方法既可以去除圖像中的噪聲，又能保護(hù)圖像的邊緣信息，而且在實(shí)際運(yùn)算中不需要圖象的統(tǒng)計(jì)特性，算法簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性較好，但對(duì)于某些如點(diǎn)、線、尖頂?shù)燃?xì)節(jié)較多的圖象不宜采用中值濾波的方法[6]。

（三）小波去噪

在圖像去噪領(lǐng)域，近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者青睞于小波去噪。因?yàn)樵摲椒ň哂辛己玫亩喾直媛史治瞿芰蜁r(shí)頻局部特性，并且能夠保留大部分的包含信號(hào)的小波系數(shù)，因而能較好地保護(hù)圖像細(xì)節(jié)。小波去噪法通常分為三個(gè)步驟：先對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行小波分解，然后將經(jīng)過(guò)層次分解后的高頻系數(shù)進(jìn)行閾值量化，最后利用二維小波重構(gòu)圖像信號(hào)[7]。

四、圖像去噪技術(shù)的發(fā)展前景展望

圖像是人們獲取信息和交換信息的主要來(lái)源，因此，圖像處理的相關(guān)應(yīng)用必定影響人們生活和工作的方方面面。隨著相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)也將得到不斷地提高。圖像去噪這一最早應(yīng)用于軍事指揮和控制方面的技術(shù)，發(fā)展至今已成為了許多傳統(tǒng)學(xué)科和新興工程領(lǐng)域的結(jié)合體[8]，小波去噪法的出現(xiàn)更是使圖像預(yù)處理進(jìn)入了一個(gè)新的階段。近年來(lái)小波變換與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的去噪方法成為了研究的熱點(diǎn)：小波變換去噪能有效地抑制噪聲，且很好地保留圖像的原始特征，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的自適應(yīng)機(jī)制和自學(xué)習(xí)能力，兩者相結(jié)合的去噪方法必然成為主要的發(fā)展趨勢(shì)之一。

[參考文獻(xiàn)]

[1]武偉；王宏志.基于雙樹(shù)復(fù)小波變換與非線性擴(kuò)散的圖像去噪[J]；長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）；2011年03期

[2]王文；康錫章；王曉東.基于小波域HMT的航空偵察圖像去噪方法[A]；'2003系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C]；2003年

[3]AGersho，BRamaurthi.ImagecodingusingvectorquantizationinProc.IEEEInt.Conf.Acost.Speechsinalpro-cessing.1982.5.430-432

[4]李康；高靜懷；王偉.基于Contourlet域HMT模型的圖像去噪方法研究[A]；全國(guó)第二屆信號(hào)處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議?？痆C]；2008年

[5]鄧超.基于改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的CCD圖像去噪方法研究[A]；武漢（南方九省）電工理論學(xué)會(huì)第22屆學(xué)術(shù)年會(huì)、河南省電工技術(shù)學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C]；2010年

[6]李偉.基于匹配跟蹤和自適應(yīng)字典的圖像去噪算法研究[D]；華北電力大學(xué)（北京）；2010年

篇6

摘要：大學(xué)研究型教學(xué)思想已成為重要的教學(xué)理念之一。本文針對(duì)課程特點(diǎn)和學(xué)生特征，以研究型教學(xué)思想為指導(dǎo)，在遙感數(shù)字圖像處理課程中，強(qiáng)調(diào)開(kāi)放意識(shí)、問(wèn)題意識(shí)、探究意識(shí)和能力培養(yǎng)意識(shí)，建構(gòu)了研究型教學(xué)模式，在實(shí)踐中取得了較好的教學(xué)效果，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力。

關(guān)鍵詞 ：研究型教學(xué)；遙感數(shù)字圖像處理；教學(xué)模式；建構(gòu)

DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.04.024

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—1580（2015）04—0052—02

基金項(xiàng)目：甘肅省自然基金（編號(hào)145RJZA163）；甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目（遙感數(shù)字圖像處理）；甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目“地理信息科學(xué)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式的改革與實(shí)踐”資助。

收稿日期：2014—10—19

作者簡(jiǎn)介：吳靜（1973— ），女，四川道孚人。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，副教授，博士，研究方向：遙感教學(xué)。

李純斌（1972— ），男，湖北長(zhǎng)陽(yáng)人。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，副教授，博士，研究方向：3S技術(shù)與應(yīng)用。

付彩菊（1981— ），女，甘肅定西人。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，講師，碩士，研究方向：遙感教學(xué)。

閆培潔（1985— ），女，甘肅白銀人。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，講師，碩士，研究方向：遙感教學(xué)。

大學(xué)研究型教學(xué)以主體教育思想、素質(zhì)教育思想、創(chuàng)新教育思想為理論指導(dǎo)，注重培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的能力，如自主能力、創(chuàng)新能力、交往合作能力等，能夠很好地體現(xiàn)現(xiàn)代大學(xué)教學(xué)的本質(zhì)，［1］因此，研究型教學(xué)思想自美國(guó)在20世紀(jì)80年代提出以來(lái)，得到了包括中國(guó)在內(nèi)的各國(guó)教育界的積極響應(yīng)和發(fā)展，取得了矚目的成就，成為高校推崇的教育理念之一。［2］

目前，我國(guó)高校的在校學(xué)生一般都是“90后”，他們?cè)陂_(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中成長(zhǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取信息的能力較強(qiáng)，更希望在學(xué)習(xí)中掌握主動(dòng)權(quán)，［3］［4］［5］適合“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的研究型教學(xué)模式。［6］

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)遙感數(shù)字圖像處理重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目以研究型教學(xué)思想為指導(dǎo)，進(jìn)行了研究型教學(xué)模式建構(gòu)的探索和實(shí)踐，并取得了較好的效果。

大學(xué)研究型教學(xué)的基本特點(diǎn)包括：教學(xué)時(shí)空的開(kāi)放性；教學(xué)主體的互促性；教學(xué)方法、手段的多樣性、靈活性；教學(xué)過(guò)程的探索性；教學(xué)氛圍的民主性；教學(xué)評(píng)價(jià)的綜合性?；谏鲜隼砟?，筆者結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)和課程特征，貫穿開(kāi)放意識(shí)、問(wèn)題意識(shí)、探究意識(shí)和能力培養(yǎng)意識(shí)，［7］在遙感數(shù)字圖像處理課程教學(xué)實(shí)踐中建構(gòu)研究型教學(xué)模式。

一、開(kāi)放意識(shí)

（一）教學(xué)時(shí)空開(kāi)放

遙感圖像資料是遙感處理的對(duì)象，如何根據(jù)需求獲取合適的遙感圖像是本課程的最基本技能，也是對(duì)學(xué)生首要的素質(zhì)要求。然而，下載遙感圖像耗時(shí)較長(zhǎng)，而且必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載，鑒于課堂學(xué)時(shí)不足，同時(shí)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室機(jī)房沒(méi)有開(kāi)通互聯(lián)網(wǎng)，所以，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)課外實(shí)驗(yàn)：要求學(xué)生利用課余時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)資源，下載一景遙感圖像（不限平臺(tái)、傳感器、時(shí)間、地點(diǎn)等）；說(shuō)明下載的過(guò)程，包括網(wǎng)站信息、數(shù)據(jù)查詢條件設(shè)置、數(shù)據(jù)下載的方式等。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，達(dá)到讓學(xué)生掌握下載遙感圖像的流程、了解相關(guān)網(wǎng)站的目的。由于該實(shí)驗(yàn)具有一定的挑戰(zhàn)性，而且最后結(jié)果明確（是否下載到圖像），學(xué)生克服各種阻力完成之后，會(huì)有一種成就感。此外，由于實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有限制平臺(tái)、傳感器、時(shí)間、地點(diǎn)，結(jié)果也不是全班統(tǒng)一的，有的學(xué)生下載了學(xué)校所在城市的影像，有的下載了家鄉(xiāng)的影像，有的下載了自己向往地點(diǎn)的影像，等等，體現(xiàn)了自己的獨(dú)特性。通過(guò)教學(xué)時(shí)空的開(kāi)放，達(dá)到了對(duì)實(shí)驗(yàn)條件揚(yáng)長(zhǎng)避短、充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的效果。

（二）資源開(kāi)放

1.網(wǎng)絡(luò)資源。收集整理各種獲取遙感圖像資料的途徑，讓學(xué)生親自去體驗(yàn)獲取影像資料的過(guò)程，使其對(duì)不同平臺(tái)、不同處理級(jí)別、不同價(jià)位、不同格式、不同內(nèi)容的資料有直觀認(rèn)識(shí)，并熟悉網(wǎng)站資源和數(shù)據(jù)申請(qǐng)流程，及時(shí)跟進(jìn)網(wǎng)站的更新進(jìn)度，了解業(yè)界的最新動(dòng)態(tài)。

2.文獻(xiàn)資源。遙感圖像處理具有一定的不確定性，而且處理方法多樣，因此，在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)為學(xué)生提供各種相關(guān)的期刊文獻(xiàn)供其參考，讓他們不僅自己會(huì)操作、與同學(xué)探討處理過(guò)程和結(jié)果，還能看到相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)者如何進(jìn)行遙感圖像處理研究。

（三）課程開(kāi)放

遙感數(shù)字圖像處理與遙感概論、遙感概論教學(xué)實(shí)習(xí)兩門課程內(nèi)容相關(guān)，但各有側(cè)重。遙感概論側(cè)重介紹遙感相關(guān)理論以及遙感圖像處理方法及原理；遙感數(shù)字圖像處理課程側(cè)重處理的基本操作；遙感概論教學(xué)實(shí)習(xí)則是在具體給定項(xiàng)目中，在所學(xué)理論方法指導(dǎo)下，貫穿各種基本操作，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)。遙感數(shù)字圖像處理每一次實(shí)驗(yàn)所培養(yǎng)的技能就像一顆顆打磨好的、散落的珍珠，遙感概論教學(xué)實(shí)習(xí)就像一條線，將每顆珍珠貫穿到一起，形成一條美麗的項(xiàng)鏈。三門課程相互銜接，前后呼應(yīng)，學(xué)習(xí)、鞏固、提高，不斷提升學(xué)生對(duì)遙感學(xué)科的理解。

二、問(wèn)題意識(shí)

以問(wèn)題為導(dǎo)向，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)利用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)以及不同實(shí)驗(yàn)之間的相互呼應(yīng)體現(xiàn)問(wèn)題意識(shí)。

（一）單個(gè)實(shí)驗(yàn)要求分兩個(gè)層次

每一次實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生提出兩個(gè)層次的要求，首先是要求其完成基本操作；在此基礎(chǔ)上，提出任務(wù)要求，要求用基本操作解決具體問(wèn)題，加深對(duì)操作的熟悉程度，同時(shí)要對(duì)此操作的目的和意義有進(jìn)一步的思考和理解。

綜合兩個(gè)層次的練習(xí)，不僅能讓學(xué)生學(xué)會(huì)操作，而且能夠明白操作的目的和意義。

（二）各個(gè)實(shí)驗(yàn)互動(dòng)呼應(yīng)

如綜合“實(shí)習(xí)一ERDAS視窗操作”和“實(shí)習(xí)六空間建?！痹O(shè)計(jì)一個(gè)習(xí)題，要求學(xué)生利用實(shí)習(xí)一的作業(yè)二的結(jié)果作為輸入，運(yùn)用實(shí)習(xí)六的操作完成對(duì)圖像的分類。這樣一方面可以加深學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)一的內(nèi)容的理解，用更積極、深入的方式激活學(xué)生對(duì)前面所學(xué)實(shí)驗(yàn)的回憶；另一方面還能增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性，激發(fā)學(xué)生思考的積極性，達(dá)到了由實(shí)驗(yàn)六激活實(shí)驗(yàn)一的效果。

期中開(kāi)設(shè)習(xí)題課，綜合所學(xué)，提出思考題，引導(dǎo)學(xué)生想辦法利用所掌握的操作技能，完成思考題，解決問(wèn)題。

三、探究意識(shí)和能力培養(yǎng)意識(shí)

將課程與其他相關(guān)的專業(yè)學(xué)習(xí)活動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，學(xué)研結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)。指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目（SRTP）、進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)與畢業(yè)論文研究，利用本課程中學(xué)到的技能和方法解決一些實(shí)際問(wèn)題，完成圖像的獲取、預(yù)處理、增強(qiáng)處理、運(yùn)算、得出結(jié)果和結(jié)論的全過(guò)程，并用論文的方式進(jìn)行總結(jié)。鼓勵(lì)學(xué)生參加國(guó)際、國(guó)內(nèi)相關(guān)內(nèi)容的比賽，按一定要求和規(guī)則完成相應(yīng)任務(wù)。

一般來(lái)說(shuō)，在SRTP、畢業(yè)設(shè)計(jì)和各種比賽中，學(xué)生們需要解決的問(wèn)題比課堂上要多，包括數(shù)據(jù)的下載、數(shù)據(jù)的格式、數(shù)據(jù)的運(yùn)算、各種不同來(lái)源數(shù)據(jù)之間的協(xié)同等，或者是海量數(shù)據(jù)的處理等各種問(wèn)題。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，往往要求學(xué)生查閱大量文獻(xiàn)或者需要在課程教學(xué)所用到的平臺(tái)或相關(guān)軟件平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，達(dá)到按需處理數(shù)據(jù)的目的。這個(gè)過(guò)程非常鍛煉學(xué)生，能使學(xué)生在心理素質(zhì)的培養(yǎng)、學(xué)識(shí)的積累、處理問(wèn)題的能力培養(yǎng)等方面獲益良多。

綜上所述，只要根據(jù)課程特點(diǎn)采用研究型教學(xué)模式，將雙主體意識(shí)、開(kāi)放意識(shí)、問(wèn)題意識(shí)、能力培養(yǎng)意識(shí)和探究意識(shí)貫穿于教學(xué)之中，挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)的積極性，就能夠使他們學(xué)得輕松、快樂(lè)。

［

參考文獻(xiàn)］

［1］羅秋明，梁美華，易斌.大學(xué)研究型教學(xué)理論、方法與模式［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

［2］何云峰.大學(xué)“研究性教學(xué)”的發(fā)展路向及模式建構(gòu)［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2009（10）.

［3］王曉雪.針對(duì)“90后”學(xué)生特點(diǎn)的大學(xué)英語(yǔ)個(gè)性化教學(xué)研究［J］.科技信息，2013（10）.

［4］薛晶心.認(rèn)識(shí)90后大學(xué)生特征，尋求有效的教學(xué)對(duì)策［J］.大學(xué)（學(xué)術(shù)版），2011（1）.

篇7

1.1 數(shù)字圖象處理的特點(diǎn)

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展與工控程度的提高，圖像處理技術(shù)被越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。在顆粒檢測(cè)識(shí)別領(lǐng)域，圖像處理技術(shù)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。它減少了單純的人工操作量，降低了測(cè)量過(guò)程中的粗糙性。提供了對(duì)復(fù)雜細(xì)微顆粒處理的可行性，加快了分析處理速度并且可以直接或間接的獲取人們所需要的信息。實(shí)現(xiàn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。

1.2 煤堆顆粒的圖像識(shí)別系統(tǒng)框架

圖像識(shí)別系統(tǒng)主要包括圖像采集和圖像處理兩部分。圖像采集主要由圖像傳感器來(lái)完成，圖像處理主要由計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的系統(tǒng)軟件來(lái)完成?？蚣苋鐖D1。

在煤堆里取樣，用粉碎機(jī)磨制好煤粒粗樣后得到煤的顆粒樣本如圖2。然后通過(guò)CCD圖像傳感器采集到圖像，lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發(fā)表服務(wù),歡迎您的光臨進(jìn)行數(shù)字化處理后存入計(jì)算機(jī)，獲取煤粒原始圖像。再利用軟件對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行相應(yīng)處理得到相關(guān)圖像參數(shù)，最后根據(jù)所得參數(shù)數(shù)據(jù)分析得出煤粒特性結(jié)論。

這里選用CCD傳感器來(lái)獲取數(shù)字圖像如圖3所示。CCD圖像傳感器是一種特殊的半導(dǎo)體材料又名電荷耦合器[2]。它由大量按矩陣排列的獨(dú)立光敏元件構(gòu)成。可直接將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后電信號(hào)經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，實(shí)現(xiàn)圖像的獲取、存儲(chǔ)、傳輸、處理和復(fù)現(xiàn)等操作。由CCD攝像設(shè)備采集的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)成模擬信號(hào)經(jīng)圖像模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化后，得到數(shù)字圖像交由計(jì)算機(jī)處理。它最顯著的優(yōu)點(diǎn)是噪聲低、響應(yīng)速度快、像素分辨率高等。

1.3 煤堆顆粒圖像的數(shù)字化處理

在計(jì)算機(jī)中利用軟件對(duì)原始顆粒圖像（圖4）進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)于一張圖像來(lái)說(shuō)，往往需要提取目標(biāo)物，所以先作灰度變換減少圖像噪聲，保證圖像質(zhì)量。每一副圖像相當(dāng)于一個(gè)矩陣，矩陣的行和列確定圖像中的每一個(gè)點(diǎn)，矩陣中的元素值對(duì)應(yīng)該點(diǎn)的灰度級(jí)。圖像矩陣中的每個(gè)元素就是像素。顆粒本體灰度值與背景圖層灰度值較為均勻，進(jìn)行灰度變化后效果較好，灰度圖有無(wú)明顯的雙峰?；叶茸儞Q不足以達(dá)到最終效果，需要對(duì)圖像作二值化處理。手動(dòng)改變圖像閾值，顆粒圖像二值化效果發(fā)生改變，當(dāng)觀測(cè)圖像變化效果最為理想時(shí)停止改變，確定一個(gè)最佳的門限閾值。二值化處理后顆粒如圖5。另外也可以選擇自適應(yīng)閾值分割，但是無(wú)法同步觀察變化過(guò)程，且計(jì)算量相對(duì)較大耗時(shí)長(zhǎng)，無(wú)法達(dá)到背景圖層與顆粒本體二值化圖像最佳效果。

2 煤堆顆粒特性分析

2.1 顆粒的形態(tài)描述

從顆粒的形態(tài)學(xué)切入，分析顆粒粒度及形狀。粒度是顆粒在空間范圍所占大小的線性尺度。通常表面光滑的球體顆粒的粒度用直徑表示，立方體顆粒的粒度用邊長(zhǎng)表示。對(duì)不規(guī)則的礦物顆粒，可將與礦物顆粒有相同行為的某一球體直徑作為該顆粒的等效直徑。對(duì)許多取向混亂的顆粒按一定方向測(cè)量平均線度的統(tǒng)計(jì)作為當(dāng)量徑。由于獲取的是顆粒投影圖像，則可按二維投影規(guī)則對(duì)煤粒度進(jìn)行定義[3]。

2.2 煤堆顆粒粒度相關(guān)參數(shù)

顆粒面積的計(jì)算，通過(guò)對(duì)圖像像素點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)得到。統(tǒng)計(jì)獲得顆粒像素的個(gè)數(shù)后，還需要用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位來(lái)標(biāo)定。通過(guò)比例換算得到目標(biāo)顆粒實(shí)際面積大小。采用逐行掃描的方式對(duì)圖像中每一個(gè)顆粒進(jìn)行標(biāo)號(hào)確定單個(gè)顆粒參數(shù)。這樣每一個(gè)目標(biāo)顆粒的參數(shù)都有一個(gè)歸屬，不容易產(chǎn)生混亂。

顆粒周長(zhǎng)的計(jì)算可以通過(guò)對(duì)二值圖像中目標(biāo)物的邊緣像素計(jì)算獲得。依然可以采用順序逐行掃描的方式對(duì)圖像進(jìn)行掃描。對(duì)圖像邊緣像素跟蹤累加，統(tǒng)計(jì)像素個(gè)數(shù)可得周長(zhǎng)。因此顆粒的當(dāng)量直徑可以根據(jù)顆粒粒度定義由面積和周長(zhǎng)求得。此外還可以利用計(jì)算機(jī)圖像系統(tǒng)對(duì)顆粒進(jìn)行自定義多方向掃描，獲取每一個(gè)方向上的粒徑值再進(jìn)行平均。用該平均值對(duì)粒徑大小作粗估計(jì)值，這里并沒(méi)有對(duì)此種方法加以詳細(xì)證明。

這樣就可以根據(jù)不同粒徑的顆粒物在顆?？傮w中所含的百分比來(lái)確定粒度分布。此外還可以根據(jù)顆粒粒度來(lái)進(jìn)lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發(fā)表服務(wù),歡迎您的光臨行顆粒分級(jí)，明確顆粒的層次關(guān)系。

3 煤堆顆粒與分形理論

3.1 分形理論的定義

分形理論是時(shí)下非常流行的新理論。分形理論的最基本特點(diǎn)是用分形分維的數(shù)學(xué)工具來(lái)描述研究客觀事物。它跳出了一維的線、二維的面、三維的立體乃至四維時(shí)空的傳統(tǒng)藩籬[4]，更加接近客觀事物和復(fù)雜系統(tǒng)的真實(shí)屬性。

3.2 顆粒粒度的分形分析

在顆粒的形態(tài)特征中，主要討論了分形分維的方法。把分形維數(shù)作為顆粒形態(tài)描述的一個(gè)重要角度。分形維數(shù)在一定程度上體現(xiàn)了顆粒的某些化學(xué)物理特性。實(shí)際測(cè)定分維的辦法有很多，如根據(jù)尺度、測(cè)度關(guān)系、相關(guān)函數(shù)等。針對(duì)顆粒的不同特征可以建立不同的分形模型。對(duì)于無(wú)規(guī)顆粒具有如下分形特征式：

①根據(jù)邊緣進(jìn)行分形分析，顆粒的無(wú)歸邊緣曲線可利用盒維數(shù)[5]計(jì)算得分形維數(shù)。與邊緣線相交的正方形個(gè)數(shù)記為盒子數(shù)N（如圖6盒子數(shù)為16），盒子大小為k*k，k即盒子的邊長(zhǎng)。存在推導(dǎo)關(guān)系式：-；D記為分形維數(shù)，B為常數(shù)。通過(guò)推導(dǎo)關(guān)系計(jì)算擬合數(shù)據(jù)可得到分形維數(shù)D。在對(duì)k取值時(shí)，k值越小所能取到的盒子數(shù)也越多，邊緣分形結(jié)果越精確。理論上顆粒邊緣復(fù)雜程度越大，分形維數(shù)值越大。邊緣分形維數(shù)體現(xiàn)顆粒的輪廓曲線特點(diǎn)。這里取了4個(gè)不同顆粒樣本進(jìn)行了圖像處理后，經(jīng)過(guò)計(jì)算分別得出4個(gè)樣本的分形維數(shù)，進(jìn)行比較。

從表1中可以看出顆粒邊緣分形維數(shù)變化不是特別明顯，原因可能與所取的盒子邊長(zhǎng)k有關(guān)。還需要結(jié)合其他形狀參數(shù)來(lái)進(jìn)行特征描述。說(shuō)明僅僅利用顆粒邊緣分形分維作為煤粉顆粒特性標(biāo)準(zhǔn)描述有待改進(jìn)。

②根據(jù)顆粒粒徑分形有關(guān)系式：-。是粒徑分布分形維數(shù)，R是粒徑大小，為粒徑大于R的顆粒數(shù)。同樣可以通過(guò)擬合數(shù)據(jù)計(jì)算得到顆粒粒徑分布分形維數(shù)。在選取了3組顆粒圖像進(jìn)行了顆粒粒徑分布分形維數(shù)計(jì)算后得到相關(guān)參數(shù)如表2。

從表2來(lái)看，粒徑分布分形很大程度上與顆粒數(shù)目有關(guān)。分形維數(shù)是根據(jù)統(tǒng)計(jì)粒徑R以及對(duì)應(yīng)的顆粒數(shù)目N進(jìn)行擬合后得到的直線斜率。盡可能的選取較多的顆粒圖進(jìn)行計(jì)算，分形維數(shù)越準(zhǔn)確粒徑分布分形偏差越小。顆粒粒徑與分布分形維數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，粒徑越小分布分形維數(shù)越大，粒徑分布隨粒徑減小呈現(xiàn)的分形特征越明顯，反映煤堆顆粒粒徑分布越復(fù)雜。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于煤堆顆粒的識(shí)別，采用數(shù)字圖象處理技術(shù)能夠提高識(shí)別檢測(cè)的速度，同時(shí)還可以減小大量人為干預(yù)造成的誤差，避免檢測(cè)重復(fù)性低等缺點(diǎn)。對(duì)于煤炭行業(yè)提高燃煤利用率和降低污染有著重要的意義。本文主要通過(guò)圖像灰度變換、圖像分割等方法對(duì)煤粒圖像做處理。同時(shí)結(jié)合分形理論進(jìn)行分析，得到煤堆顆粒粒lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發(fā)表服務(wù),歡迎您的光臨徑分布分形等參數(shù)，說(shuō)明了顆粒分形的可行性并對(duì)煤的顆粒分形特征進(jìn)行描述。但是在粒度形態(tài)識(shí)別中只是對(duì)二維投影圖顆粒粒徑做了說(shuō)明，還可以從形狀因子等參數(shù)考慮，綜合描述顆粒特征。對(duì)顆粒分布分形也不完善，需要做進(jìn)一步研究。此外，如何更好的提取顆粒的邊緣輪廓，找到顆粒新的參考特性以及分形與工業(yè)分析之間的關(guān)系是下一步探討的方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 苗春衛(wèi)，李玉祥，王克家，等.基于數(shù)字圖像處理的煤粉顆粒檢測(cè)[J].應(yīng)用科技，2003（2）：1-3.

篇8

 

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，重要部門(機(jī)場(chǎng)、銀行、軍政機(jī)關(guān)、重點(diǎn)控制地區(qū))的進(jìn)出需要可靠的身份鑒別。傳統(tǒng)身份識(shí)別方式的弊端日益彰顯，根據(jù)人體生理特征和行為特征來(lái)識(shí)別身份的生物特征識(shí)別日益興起。人臉識(shí)別是計(jì)算機(jī)模式識(shí)別研究領(lǐng)域中一項(xiàng)熱門的研究課題，人臉的面部特征是最自然的、方便的身份辨認(rèn)手段，易為用戶所接受。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像技術(shù)的迅猛發(fā)展，人臉自動(dòng)識(shí)別在技術(shù)上成為可能。

1圖像預(yù)處理

一個(gè)典型的人臉識(shí)別過(guò)程包括三個(gè)步驟：人臉檢測(cè)、特征提取與人臉識(shí)別。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，首先要獲取圖像，然后進(jìn)行人臉模塊檢測(cè)。如果檢測(cè)到人臉圖像，則進(jìn)行特征點(diǎn)定位及歸一化處理，特征提取后送入分類器進(jìn)行識(shí)別，最終獲得識(shí)別結(jié)果。

預(yù)處理是人臉識(shí)別過(guò)程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其主要目的是消除圖像中的冗余信息，濾除干擾、噪聲，增強(qiáng)有關(guān)信息的可檢測(cè)性，從而提高識(shí)別的可靠性。在預(yù)處理階段，對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化，盡可能去除或者減小外部環(huán)境對(duì)預(yù)處理圖像的干擾，為后續(xù)處理提高質(zhì)量。

2預(yù)處理方法的研究

2.1 直方圖均衡化

直方圖是圖像的最基本的統(tǒng)計(jì)特征，它反映的是圖像的灰度值的分布情況。直方圖反映了圖像的明暗分布規(guī)律同態(tài)濾波，可以通過(guò)圖像變換進(jìn)行直方圖調(diào)整，獲得較好的視覺(jué)效果。直方圖均衡化是在每個(gè)灰度級(jí)上都具有相同的象素點(diǎn)數(shù)的過(guò)程，目的是使圖像在整個(gè)灰度值動(dòng)態(tài)變化范圍內(nèi)分布均勻化，改善圖像的亮度分布狀態(tài)，增強(qiáng)圖像的視覺(jué)效果。

均衡化處理的步驟為：

（1）對(duì)給定的待處理圖像統(tǒng)計(jì)其直方圖，求出

（2）根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的直方圖采用累積分布函數(shù)做變換，,求變換后的新灰度；

（3）用新灰度代替舊灰度，求出，這一步是近似過(guò)程，應(yīng)根據(jù)處理的目的盡量做到合理，同時(shí)把灰度值相等或近似的合并到一起。

2.2 灰度拉伸

灰度拉伸又叫對(duì)比度拉伸，它是最基本的一種點(diǎn)操作，根據(jù)原始圖像中每個(gè)像素的灰度值，按照某種映射規(guī)則，將其變換為另一種灰度值。通過(guò)對(duì)原始圖像中每個(gè)像素賦一個(gè)新的灰度值來(lái)達(dá)到增強(qiáng)圖像的目的。一般有線性變換（最常用的是按比例線性變換和分段線性變換）和非線性變換（常用對(duì)數(shù)擴(kuò)展和指數(shù)擴(kuò)展）。

2.3中值濾波

中值濾波是一種非線性濾波方法，在一定條件下可以克服線性濾波器處理圖像細(xì)節(jié)模糊的問(wèn)題，但是對(duì)點(diǎn)、線、尖頂?shù)燃?xì)節(jié)較多的圖像，則會(huì)引起圖像信息的丟失。中值濾波的基本思想是把局部區(qū)域的像素按灰度等級(jí)進(jìn)行排序，取該鄰域中灰度的中值作為當(dāng)前像素的灰度值。它對(duì)濾除脈沖干擾和圖像掃描噪聲非常有效論文范文。

中值濾波的步驟：

（1）將濾波模板在圖像中漫游，并將模板中心與圖中某個(gè)像素位置重合；

（2）讀取模板中各對(duì)應(yīng)像素的灰度值；

（3）將這些灰度值從小到大排列；

（4）取這一列數(shù)據(jù)的中間數(shù)據(jù)賦給對(duì)應(yīng)模板中心位置的像素；

由以上步驟可以看出，中值濾波對(duì)孤立的噪聲像素即椒鹽噪聲、脈沖噪聲具有良好的濾波效果。由于它不是簡(jiǎn)單的取均值，所以產(chǎn)生的模糊比較少。

2.4 同態(tài)濾波

當(dāng)光源照射物體時(shí)，由于物體各部分的反射，通過(guò)視覺(jué)和其他感光面形成圖像。因此，圖像生成與光源的照射特性和物體的反射特性有關(guān)。

設(shè)光源的照度函數(shù)為，景物各點(diǎn)的反射系數(shù)為，則圖像的亮度函數(shù)為。上式表明，圖像各點(diǎn)亮度，決定于照射分量和反射系數(shù)的乘積。

同態(tài)濾波就是將圖像乘積形式的亮度模型（非可加性），變成可加形式，以便進(jìn)行濾波增強(qiáng)處理。經(jīng)過(guò)同態(tài)濾波后其結(jié)果會(huì)改變圖像光強(qiáng)度和反射光強(qiáng)度的特性，因此可以做到同時(shí)降低圖像動(dòng)態(tài)范圍，又增加對(duì)比度的結(jié)果。

同態(tài)濾波的步驟：

（1） 對(duì)亮度函數(shù)兩邊作對(duì)數(shù)變換，再取傅氏變換；

（2） 通過(guò)一濾波器；

（3） 對(duì)濾波器的輸出取傅氏飯變換，再取指數(shù)變換；

選取合適的濾波器，可以適當(dāng)壓縮照度分量的動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)適當(dāng)提升反射度分量，可以改善圖像對(duì)比度，突出物體輪廓。

3 仿真實(shí)現(xiàn)

取一幅92*112的人臉圖像，通過(guò)matlab函數(shù)對(duì)其進(jìn)行直方圖均衡化處理同態(tài)濾波，可以得到處理前后的直方圖對(duì)比。通過(guò)仿真我們可以清楚的看出，均衡化后圖像獲得了較好的視覺(jué)效果，圖像變的更加的清楚，圖像中的一些細(xì)節(jié)也突出了。如圖3-1所示。

圖3-1 處理前后的直方圖對(duì)比

對(duì)同一副人臉圖像進(jìn)行灰度拉伸，仿真結(jié)果如圖3-2所示。

圖3-2 原始圖像以及灰度拉伸處理后的效果

由兩幅圖像處理前后的效果變化可以看出灰度拉伸后增強(qiáng)了圖像的對(duì)比度，使得圖像細(xì)節(jié)更加的突出。

同樣，對(duì)人臉圖像分別進(jìn)行中值濾波和同態(tài)濾波進(jìn)行預(yù)處理，其仿真圖分別如圖3-3和3-4所示。

圖3-3原始圖像與中值濾波后的效果圖

由原始圖像和中值濾波后的圖像對(duì)比可以看出，處理之后，人臉圖像中的斑點(diǎn)得到了去除。

圖3-4原始圖像與同態(tài)濾波后的效果圖

對(duì)圖像進(jìn)行同態(tài)濾波處理之后，由兩幅圖像對(duì)比可以看出，圖像對(duì)比度得到增強(qiáng)，像素灰度的動(dòng)態(tài)范圍也得到增強(qiáng)。處理之后圖像較暗的地方變得更清楚，圖像中的一些細(xì)節(jié)也更加突出。

結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)人臉識(shí)別中圖像預(yù)處理進(jìn)行研究，通過(guò)圖像預(yù)處理的一些方法，如直方圖均衡化、灰度拉伸、中值濾波、同態(tài)濾波，對(duì)讀入的人臉圖像進(jìn)行處理。消除圖像中無(wú)關(guān)的信息，從而使圖像增強(qiáng)，細(xì)節(jié)突出，進(jìn)一步改善了圖像質(zhì)量，為下一步圖像的特征提取、分割、匹配和識(shí)別打下可靠的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]阮秋琦.數(shù)字圖像處理學(xué)[M].北京: 電子工業(yè)出版社, 2000.4

[2]王耀南.計(jì)算機(jī)圖像處理與識(shí)別技術(shù)[M]. 北京:高等教育出版社, 2001.6

[3]章毓晉.圖像工程[M].北京: 清華大學(xué)出版社, 2001.9

[4]羅良正.數(shù)字圖像處理[M].南京: 東南大學(xué)出版社, 1999.8

[5]周激流，張曄．人臉識(shí)別理論研究進(jìn)展[J]．計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)．1993，

篇9

 

“數(shù)字圖像處理”是為了適應(yīng)現(xiàn)代裝甲車輛戰(zhàn)場(chǎng)信息獲取與信息處理的要求而開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)性課程。數(shù)字圖像處理技術(shù)大量的研究、教學(xué)文獻(xiàn)、資料均是以英文形式出現(xiàn)的，直接以原文為信息源來(lái)理解相應(yīng)理論和方法，可以減少因翻譯者的認(rèn)知偏差而產(chǎn)生的誤解，從而更為準(zhǔn)確地把握相關(guān)的前沿問(wèn)題。從對(duì)外交流和知識(shí)更新的角度看，這門課非常適合雙語(yǔ)教學(xué)模式。 

學(xué)員成績(jī)是衡量雙語(yǔ)教學(xué)效果的重要方面之一，然而試卷的難易程度、考試方法、教員評(píng)卷的寬嚴(yán)程度均會(huì)影響學(xué)員的成績(jī)。教學(xué)活動(dòng)是教學(xué)雙方參與的活動(dòng)，學(xué)員是教學(xué)活動(dòng)的最直接的感受者，因而最有資格評(píng)價(jià)教員的課堂教學(xué)效果與質(zhì)量。筆者從2004年起一直承擔(dān)著“數(shù)字圖像處理”雙語(yǔ)教學(xué)課程建設(shè)和授課任務(wù)，授課對(duì)象是光學(xué)專業(yè)大三本科學(xué)員。在教學(xué)中，筆者感到授課對(duì)象的英語(yǔ)水平參差不齊，課堂參與程度并不理想。鑒于此，筆者以所授班級(jí)全體學(xué)員為調(diào)查對(duì)象，在學(xué)期末課程結(jié)束后做問(wèn)卷調(diào)查，旨在通過(guò)學(xué)員對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)的評(píng)價(jià)，考察雙語(yǔ)教學(xué)的實(shí)際教學(xué)效果，并探求保證教學(xué)效果的最佳途徑。 

 

一、對(duì)象與方法 

 

此次調(diào)查的對(duì)象是“數(shù)字圖像處理”雙語(yǔ)授課的全體學(xué)員，調(diào)查采用的問(wèn)卷是選擇式問(wèn)卷，主要包含以下6個(gè)方面內(nèi)容：學(xué)員通過(guò)英語(yǔ)四、六級(jí)情況、對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)主要目標(biāo)的認(rèn)知、對(duì)教材的看法、對(duì)課堂教學(xué)的適應(yīng)情況和期望、雙語(yǔ)教學(xué)的收獲、影響學(xué)員學(xué)習(xí)效果的因素。為了準(zhǔn)確反映學(xué)員的真實(shí)想法，調(diào)查采取不記名問(wèn)卷方式，統(tǒng)一發(fā)放并回收。共發(fā)放問(wèn)卷31份，收回31份，有效問(wèn)卷31份。 

 

二、結(jié)果與分析 

 

1.學(xué)員通過(guò)英語(yǔ)四、六級(jí)情況 

通過(guò)四級(jí)27人，占87％；通過(guò)六級(jí)4人，占13％。從外語(yǔ)水平看，學(xué)員的外語(yǔ)基礎(chǔ)較好 

2.對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)主要目標(biāo)的認(rèn)知 

學(xué)員對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)主要目標(biāo)的認(rèn)知情況(多選項(xiàng)問(wèn)題)調(diào)查結(jié)果顯示，認(rèn)為“提升外語(yǔ)知識(shí)和能力”的占71％，排在首位；其次為“開(kāi)拓國(guó)際視野和意識(shí)”的占61％；再次為“提升專業(yè)知識(shí)和能力”的占58％；最后是“學(xué)習(xí)外國(guó)先進(jìn)教育理念”的占48％。但是，不同外語(yǔ)水平的學(xué)員對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)主要目標(biāo)的認(rèn)知情況有所差別，通過(guò)四級(jí)的學(xué)員選“提升外語(yǔ)知識(shí)和能力”的人數(shù)最多，占74％；而通過(guò)六級(jí)的學(xué)員選“提升專業(yè)知識(shí)和能力”的人數(shù)最多，占75％?？梢?jiàn)英語(yǔ)水平越高，對(duì)“提升專業(yè)知識(shí)和能力”的認(rèn)同度越高。 

3.對(duì)教材的看法 

本課程選用的教材是岡薩雷斯的digital imageprocessing，但由于受到課時(shí)限制只選取了其中的部分章節(jié)作為教學(xué)內(nèi)容。為了便于學(xué)員自學(xué)，還自編了一本與教學(xué)內(nèi)容同步的詞匯手冊(cè)。從調(diào)查結(jié)果看，認(rèn)為教材“很難”或“較難”的占58％；認(rèn)為教材“一般”或“較容易”的占32％。而對(duì)于詞匯手冊(cè)，74％的學(xué)員持肯定態(tài)度，認(rèn)為對(duì)學(xué)習(xí)有一定的幫助。調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，約10％的學(xué)員對(duì)教材的難易程度以及詞匯手冊(cè)的輔助作用認(rèn)識(shí)比較模糊，選擇了“不好說(shuō)”一項(xiàng)，這說(shuō)明他們對(duì)本課程所選用的教材和詞匯手冊(cè)并不熟悉。造成這種情況的原因可能是：他們對(duì)課程本身并不感興趣，或是尚不知如何學(xué)習(xí)本課程。 

4.對(duì)課堂教學(xué)的適應(yīng)情況和期望 

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，84％的學(xué)員在一開(kāi)始并不能適應(yīng)雙語(yǔ)教學(xué)模式，然而經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后均能適應(yīng)雙語(yǔ)模式。這說(shuō)明雙語(yǔ)模式對(duì)學(xué)員來(lái)說(shuō)并不是無(wú)法跨越的鴻溝，只要給予一定的鍛煉過(guò)程，絕大部分學(xué)員都能習(xí)慣這種教學(xué)模式。但是調(diào)查中也有約10％的學(xué)員選擇“一直不適應(yīng)”，這主要集中在僅通過(guò)四級(jí)的學(xué)員中，在已通過(guò)六級(jí)的學(xué)員中并沒(méi)有人選此項(xiàng)，可見(jiàn)外語(yǔ)水平越高，雙語(yǔ)模式的適應(yīng)情況越好。 

在“數(shù)字圖像處理”雙語(yǔ)課堂上，課件是必不可少的，它承載了很大信息量，比如重點(diǎn)詞匯、一些不易直觀接受的內(nèi)容，用課件展示出來(lái)，非常有助于學(xué)員的理解和記憶。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，94％的學(xué)員希望授課的課件為中英文混合形式，然而他們所期望課件的中英文比例差別較大，其中選“中英文各半”的占21％，選“英文為主中文為輔”的占41％，選“中文為主英文為輔”的占38％。這與學(xué)員所希望的課堂上的中英文授課語(yǔ)言的比例相類似。這說(shuō)明在雙語(yǔ)教學(xué)中，一味追求全英文授課，很有可能導(dǎo)致學(xué)員對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)的不認(rèn)同，最終影響雙語(yǔ)教學(xué)效果。但是，需要注意的是，中英文混合授課時(shí)無(wú)論以哪種語(yǔ)言為主，都要避免“雙語(yǔ)混合疲勞”現(xiàn)象產(chǎn)生。所謂的“雙語(yǔ)混合疲勞”指的是，為了滿足學(xué)員對(duì)課堂語(yǔ)言的要求，在課堂上總是混合使用兩種語(yǔ)言，打破了學(xué)員的正常思路，導(dǎo)致學(xué)員對(duì)課程內(nèi)容無(wú)法理解。這樣的授課方式筆者曾經(jīng)嘗試過(guò)，比如在講授某一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，先用英語(yǔ)講一遍之后再用漢語(yǔ)講一遍，發(fā)現(xiàn)學(xué)員根本無(wú)法跟上教學(xué)節(jié)奏，這主要是由于他們的注意力完全被中英文之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系牽扯住，從而忽視了對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。同樣，在課件的制作中也要避免“雙語(yǔ)混合疲勞”現(xiàn)象。 

5.雙語(yǔ)教學(xué)的收獲 

雙語(yǔ)教學(xué)的收獲的調(diào)查分兩個(gè)方面，專業(yè)知識(shí)和外語(yǔ)水平。71％的學(xué)員認(rèn)為雙語(yǔ)教學(xué)對(duì)專業(yè)知識(shí)有一定的促進(jìn)作用，而81％的學(xué)員認(rèn)為雙語(yǔ)教學(xué)對(duì)外語(yǔ)水平有一定的提高作用?？梢?jiàn)學(xué)員對(duì)外語(yǔ)方面收獲的認(rèn)同程度大于專業(yè)知識(shí)方面。這恰與學(xué)員對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)主要目標(biāo)的認(rèn)知相吻合。但是，筆者認(rèn)為雙語(yǔ)教學(xué)的主要目標(biāo)絕不是語(yǔ)言教學(xué)，也不是為了擴(kuò)展學(xué)員在專業(yè)領(lǐng)域的外語(yǔ)詞匯量，而應(yīng)該是以講授專業(yè)知識(shí)為主線，以系統(tǒng)地掌握一門專業(yè)知識(shí)為主要目的。為了避免本末倒置，在教學(xué)過(guò)程中，要重視對(duì)學(xué)員教學(xué)目的的教育；同時(shí)，教員在備課授課中，要注重課程前延和后續(xù)相關(guān)學(xué)科知識(shí)的銜接，不要讓雙語(yǔ)課程孤立，讓學(xué)員能夠?qū)⑦@門課程的專業(yè)知識(shí)納入自己的專業(yè)知識(shí)體系。 

6.影響學(xué)員學(xué)習(xí)效果的因素 

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，74％的學(xué)員表示“不認(rèn)識(shí)專業(yè)英文詞匯”是他們學(xué)習(xí)本門課程的主要困難。約65％的學(xué)員認(rèn)為“教材參考詞匯表”是學(xué)習(xí)本門課程有效的輔助措施。這說(shuō)明在授課中，同步詞匯手冊(cè)對(duì)學(xué)習(xí)本門課程非常重要。87％的學(xué)員認(rèn)為“中英文參考資料”對(duì)學(xué)習(xí)本門課程很有效。關(guān)于這一點(diǎn)筆者認(rèn)為，如何給學(xué)員提供適當(dāng)?shù)闹杏⑽膮⒖假Y料需要慎重考慮，資料不宜太多，否則會(huì)與教學(xué)內(nèi)容偏離，適得其反。 

 

三、對(duì)保證雙語(yǔ)教學(xué)效果的建議 

 

對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)有多種，如領(lǐng)導(dǎo)評(píng)價(jià)、專家評(píng)價(jià)、同行評(píng)價(jià)、學(xué)員評(píng)價(jià)等。此次調(diào)查從學(xué)員角度出發(fā)，符合以學(xué)員為中心的教學(xué)模式。針對(duì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，為保證教學(xué)效果，在今后的教學(xué)中需要把握以下兩點(diǎn)： 

(1)加強(qiáng)學(xué)員雙語(yǔ)教學(xué)目的的認(rèn)知教育，避免學(xué)員學(xué)習(xí)中過(guò)分強(qiáng)調(diào)語(yǔ)言而忽略專業(yè)知識(shí)。 

(2)教學(xué)內(nèi)容要深入淺出。教員在授課中，除了對(duì)講授內(nèi)容要了如指掌，做到放得開(kāi)、收得攏以外，還應(yīng)洞察學(xué)生心理，了解學(xué)員對(duì)知識(shí)的掌握情況。不要只站在教的角度考慮問(wèn)題，還應(yīng)從學(xué)的立場(chǎng)出發(fā)，將要講的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成學(xué)員渴求的知識(shí)傳授給學(xué)員。 

雙語(yǔ)教學(xué)是一項(xiàng)實(shí)施成本較高的課程教學(xué)，如果沒(méi)有好的教學(xué)效果，不僅造成人力、物力、財(cái)力等資源的浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)下一步的推進(jìn)造成不利影響，因此每門雙語(yǔ)教學(xué)課程都要重視教學(xué)質(zhì)量。 

 

篇10

Abstract：This paper describes the causes of high-level structure of lateral digital image measurement technology works and its advantages, and outlines how it works, and the actual construction of the horizontal displacement of the dynamic monitoring to prove that this new technologypracticality.

Key words: high-level structure; digital image measurement; horizontal displacement

中圖分類號(hào)：O4-34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2012）

一，引言

數(shù)字圖像測(cè)量技術(shù)是利用照相機(jī)、攝像機(jī)等對(duì)景物或者物體進(jìn)行拍攝得到序列或者單幀數(shù)字圖像，再應(yīng)用數(shù)字圖像處理分析等技術(shù)結(jié)合各種目標(biāo)信息的求解和分析算法，對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)參數(shù)或者運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和估計(jì)的理論和技術(shù)[1]。近年來(lái)正在逐漸被人們所重視，并不斷的在工程變形監(jiān)測(cè)中進(jìn)行嘗試，現(xiàn)有的圖像測(cè)量技術(shù)已經(jīng)基本可實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的二維位移測(cè)量，而且測(cè)量精度高，對(duì)于大范圍變形的目標(biāo)也能適用，且使用經(jīng)濟(jì)，這種技術(shù)在橋梁變形測(cè)量應(yīng)用較多[2]，目前也逐漸往民用建筑上發(fā)展，在鋼結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)也有了一定進(jìn)展[3]。

二、高層結(jié)構(gòu)側(cè)移特性

高層結(jié)構(gòu)在受到外荷載作用，結(jié)構(gòu)在動(dòng)荷載作用下水平方向的側(cè)移隨時(shí)間不停變化。隨著結(jié)構(gòu)高度增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大，與結(jié)構(gòu)高度四次方成正比。因此不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)[4]，否則會(huì)產(chǎn)生以下情況：

1，側(cè)移變形過(guò)大會(huì)使人感覺(jué)不舒服，影響使用。

2，側(cè)向變形過(guò)大會(huì)使填充墻或建筑裝修出現(xiàn)裂縫或損壞，也會(huì)使電梯軌道變形。

3，側(cè)向變形過(guò)大會(huì)使主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，甚至損壞。

4，側(cè)向變形過(guò)大會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力從而可能引起倒塌，建筑物上豎向荷載在側(cè)向變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，即P-效應(yīng)。

因此對(duì)高層結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)是非常有必要的。

三，數(shù)字圖像測(cè)量技術(shù)原理及特點(diǎn)

數(shù)字圖像測(cè)量技術(shù)是基于攝影測(cè)量學(xué)原理，通過(guò)對(duì)攝影成像系統(tǒng)拍攝的圖像分析計(jì)算，得到被測(cè)物體在三維空間中的幾何參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。拍攝的影像是空間物體通過(guò)成像系統(tǒng)在像平面上的反映，即三維空間物體在像平面上的投影。數(shù)字影像每個(gè)像素的灰度反映了空間物體表面對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光強(qiáng)度，而該點(diǎn)的圖像位置對(duì)應(yīng)了空間物體的表面的幾何位置。并且利用數(shù)字影像處理技術(shù)和數(shù)字影像匹配技術(shù)獲得同名像點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)軟件自動(dòng)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)物點(diǎn)的空間坐標(biāo)，與初始位置進(jìn)行比較，即可測(cè)量被測(cè)目標(biāo)的變形位移量。通過(guò)的攝影測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定及采用先進(jìn)的圖像處理算法，能夠?qū)崿F(xiàn)亞像素級(jí)別的測(cè)量精度。目前常采用亞像素定位算法，一般情況下精度為0.1-0.5個(gè)像素，理想時(shí)可達(dá)到0.01個(gè)像素左右的精度[5]。

具有以下特性：①可瞬間得到被測(cè)物體的點(diǎn)位關(guān)系，作業(yè)方法有較大的靈活性；②采集的圖片信息豐富，顯示物體的客觀變化，對(duì)于規(guī)則或不規(guī)則的物體變形測(cè)量都可使用；③可用于物體外形和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的測(cè)定；④測(cè)量時(shí)，可以不接觸物體，不干擾被測(cè)物體的自然狀態(tài)；⑤測(cè)量圖片利于保存，可隨時(shí)進(jìn)行檢查，分析及對(duì)比；⑥基于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撝R(shí)和先進(jìn)的硬件軟件設(shè)備，能提供相當(dāng)高精度和可靠性的測(cè)量結(jié)果。

四、測(cè)量系統(tǒng)

基于數(shù)字圖像測(cè)量技術(shù)的高層結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：一、測(cè)量頭，主要由工業(yè)相機(jī)和鏡頭組成，用于實(shí)時(shí)采集被測(cè)目標(biāo)圖像；二、PC平臺(tái)，帶有自主研發(fā)的圖像處理系統(tǒng)，用于獲取測(cè)量頭采集的圖像并處理得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；三、標(biāo)志板，放置在被測(cè)點(diǎn)處，提高被測(cè)目標(biāo)的可視性；四、千兆網(wǎng)線，連接測(cè)量頭和PC平臺(tái)，傳遞圖像數(shù)據(jù)。這套測(cè)量系統(tǒng)的圖像采集頻率可達(dá)30Hz，完全可以滿足高層結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量要求。

五、測(cè)量方式

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)在外界干擾及自身結(jié)構(gòu)作用下變形位移的特點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量關(guān)鍵點(diǎn)在平面內(nèi)的二維坐標(biāo)、通過(guò)測(cè)得得位移變化來(lái)描述結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征。例如高層建筑在外水平荷載作用下，豎直方向的位移非常小，主要是對(duì)其水平方向位移進(jìn)行測(cè)量，因此主要任務(wù)是獲取結(jié)構(gòu)不同高度在水平面內(nèi)的二維坐標(biāo)變化。

在需要監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵點(diǎn)所在的平面內(nèi)設(shè)置標(biāo)志板，提高被測(cè)目標(biāo)的可視度。將標(biāo)志板用人工方式固定在監(jiān)測(cè)點(diǎn)處，保證它能代表監(jiān)測(cè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，將測(cè)量頭利用螺栓固定在不動(dòng)點(diǎn)，對(duì)儀器的姿態(tài)不作要求，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志板，儀器鏡頭主光軸與標(biāo)志板平面之間的幾何關(guān)系沒(méi)有嚴(yán)格的要求。坐標(biāo)系統(tǒng)的標(biāo)定是通過(guò)標(biāo)志板成像的圖形和自身的幾何尺寸之間的變換將測(cè)量頭的像平面坐標(biāo)歸算到目標(biāo)所在的坐標(biāo)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)圖像算法處理，就能得實(shí)際的物坐標(biāo)系結(jié)果，即標(biāo)志板平面上的二維坐標(biāo)值，得到運(yùn)動(dòng)變形量是以儀器架設(shè)為基點(diǎn)的數(shù)值。測(cè)量參數(shù)設(shè)置、實(shí)施及測(cè)量數(shù)據(jù)的獲取可在遠(yuǎn)處數(shù)據(jù)處理平臺(tái)上的數(shù)據(jù)軟件中進(jìn)行操作處理，可直接獲取實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)及變形曲線。

六、工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

該樓位于廣州市一住宅小高層，地下為一層地下室，地上為21層，標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.3m，結(jié)構(gòu)體系采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，該工程按7度抗震烈度設(shè)防。測(cè)量點(diǎn)選在20層一陽(yáng)臺(tái)柱子處，高度為70m。自然條件非常適合測(cè)量，對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了2分鐘左右的同步動(dòng)態(tài)測(cè)量，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到測(cè)點(diǎn)的側(cè)移，換算出頻譜圖。測(cè)量得到X、Y方向的位移值和功率譜如下：

圖6-1O點(diǎn)X方向位移時(shí)程曲線

圖6-2O點(diǎn)X方向功率譜

圖6-3O點(diǎn)Y方向位移時(shí)程曲線

圖6-4O點(diǎn)Y方向位移功率譜圖

七、結(jié)論

這套數(shù)字圖像測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)高層結(jié)構(gòu)的水平位移的實(shí)時(shí)測(cè)量，并得到測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果，測(cè)量過(guò)程完全可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取自動(dòng)化、圖表和結(jié)果輸出的可視化。隨著測(cè)量系統(tǒng)的進(jìn)一步完善，其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用將更加廣泛參考文獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張祖勛，張劍清．?dāng)?shù)字?jǐn)z影測(cè)量學(xué)[M ]．武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1997．

[2] 梁菲.近景攝影測(cè)量在橋梁變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，重慶交通大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2010

[3] 于承新，滕永彪等.數(shù)字?jǐn)z影與計(jì)算機(jī)技術(shù)在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)變形中的應(yīng)用。濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2001，3(15)：232-234