关键词：数字图像处理；教材；算法
作者简介：孙水发（1977-），男，江西黎川人，三峡大学计算机与信息学院，副教授；夏平（1967-），男，湖北麻城人，三峡大学计算机与信息学院，教授。（湖北 宜昌 443002）
基金项目：本文系2011年三峡大学教学研究项目（项目编号：J2011059）、2012年三峡大学研究生课程建设项目“数字图像处理”的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）16-0088-02
考虑到人眼是人类获取信息的主要来源，图像信息的一目了然及现代科学技术的发展，使得图像处理的基本知识越来越重要，因此国内很多高校的诸多专业都开设了“数字图像处理”相关课程。该课程主要面向高年级本科生及研究生，其任务是介绍数字图象处理的基本理论与基本方法，并结合应用讨论具体的算法分析及实现技术。主要内容包括：图像的获取与显示、图像的表示、图像的空间操作及频域操作、彩色图像处理以及形态学操作等，具体涉及的技术包括图像增强、图像复原、图像压缩、图像分割，以及为图像分析作基础的图像表示与描述，以及基本模式识别的内容。但由于各类专业背景的差异、年级层次的不同，使得在教学上存在很大的不同。本文以笔者近年在给三峡大学（以下简称“我校”）医学影像专业、数字媒体专业以及电子信息工程和通信工程几个本科专业学生以及计算机科学与技术研究生的教学实践，探讨一些“数字图像处理”课程的教学体会。考虑到教材的权威性及普适性，我们选用了由阮秋琦等翻译，电子工业出版社2003年出版的冈萨雷斯版的《数字图像处理（第二版）》教材。
一、教材分析
冈萨雷斯版《数字图像处理（第二版）》教材是图像处理领域的经典教材，据其官网http：//imageproces /显示，该教材被超过50个国家的1000多所高校采用，实际情况应该远远超过这个数据。因此该教材具有较强的普适性、权威性等，该教材的主要特点分析如下。
1.自成体系
该教材从基本的图像成像开始，到图像的矩阵、表示这些基本的图像处理概念，到后续的各个图像处理技术的讨论，都可以不用借助其他参考资料即完成内容的讲解。
2.使用面广
正如其官网显示，在具有如此众多的读者情况下，一方面表明该教材得到广大读者的认可，另一方面也为广大读者创造了一个优势，即一个公共的知识平台，使得用该教材所学知识进行交流无障碍。
3.资源丰富
该教材本身是本理论性很强的教材，但由于资源丰富，使得该教材并不显得那么枯燥。比如该教材有相应的网站，里面可以了解该教材的历史版本；教材的所有图片资料都可以在网站找到，方便做实验验证；网站有相应的论坛，可以借助网络进行共同学习。
4.与实验教学紧密结合
该教材有相应的配套实验教材《数字图像处理（MATLAB版）》，而且开发有相应的图像处理程序库DIPUM，与MATLAB版的DIP工具箱共同构成系统的图像处理仿真实验平台。而且教材中的部分效果都有相应的源程序，读者可以亲自演示，加深对知识的理解。
二、授课对象分析
在笔者近年授课对象中，既有大一下学期的“医学影像”专业的本科生，又有大三的数字媒体专业、电子信息工程和通信工程3个本科专业学生，更有研究生；由于自身研究领域是计算机视觉、生物医学图像处理，对于这些研究方向，图像处理是基础，对准备从事这方面研究的研究生其学习要求又不一样，具体分析如下。
1.医学影像学专业本科生
在该专业的培养目标中，明确提出“掌握常规放射学、CT、磁共振、超声学、介入放射、核医学等影像学基本操作技能，具有对常见病进行影像诊断和介入治疗进行操作的基本能力。”显然，了解数字图像处理基本理论与方法，是正确理解这些医学成像的基础，并且是用好这些医学影像原理的前提。但该专业毕竟是医学专业大类，具体的图像处理方法及其实现等并不是该专业核心需求。
2.数字媒体专业本科生
在该专业的培养目标中，明确提出“系统掌握数字媒体技术基本理论，具有计算机动画和计算机游戏等数字文化艺术作品的设计、制作和技术创新能力的复合性人才”。而无论是计算机动画还是游戏，都要求对图像、图形有基本的了解，包括获取、表示、描述及处理等。但该专业的核心应该是在图像、图像及三维模型的应用上，而不是底层的具体处理过程。
3.电子信息工程与通信工程专业本科生
图像处理一定程度上是二维的信号处理，因此对于系统学习过“信号与系统”、“数字信号处理”以及“随机信号分析”的高年级电子信息工程与通信工程专业的学生来说，他们更注重数字图像处理具体算法分析及实现技术。
4.计算机科学与技术专业研究生
智能信息处理是计算机科学与技术的一个重要研究方向，在智能信息处理领域，处理的对象通常是数字图像，比如指纹、人脸、虹膜、智能视频分析等等，因此掌握基本的图像处理理论与方法是从事该方向研究的必要前提。而且对于我校计算机专业的研究生，通常有两个原因使得他们对图像处理的知识了解不够深入：一种情况是其本科是计算机相关专业，没有修习这门课；另一种情况是从其他专业转到目前专业，修习过这门课程，但由于本科阶段这门课开课时间比较晚，比如大三下学期或大四上学期，学生要么准备考研，要么准备找工作，学生的学习精力不足，学习效果不好。因此有必要让学生进行系统的、深入的学习，为后续深入研究智能信息处理打下基础。
5.专门从事图像处理、计算机视觉方向的研究生
由于笔者从事医学图像处理、计算机视觉方向的研究，而这些方向的基础即是数字图像处理，因此对于自己指导的研究生，要求其对图像处理知识的掌握更加深入；而且由于学生规模小，上课方式相对较自由，因此可以探讨其他新的教学模式。
三、授课说明
冈萨雷斯版《数字图像处理（第二版）》教材虽然公式不多，但理论性较强。对于前面提到的5类学生，教学内容及方法肯定需要进行区分，具体说明如下。
对于低年级的“医学影像学”专业和高年级的“数字媒体”专业本科生，他们的共同特点是需要对图像处理的效果有较好的掌握，相反对于处理的原理他们仅仅需要了解，而很多数学的内容，比如频域图像处理仅仅需要点到即可。但由于年级及专业背景的不同，教师讲授的方法肯定也要不同。对于低年级的“医学影像学”专业学生，需要给学生介绍一些图像处理的工具软件，并进行课堂的演示，逐步把他们带入到图像处理的世界；而对于高年级的“数字媒体”专业本科生，由于他们已经具有较好的计算机基础知识，而且用过相关的图像处理软件，比如PhotoShop，因此这门课程的目的更多的是通过图像处理算法的学习，吸引他们探究相关图像处理软件功能原理的兴趣，从而达到综合、系统应用相关图像处理软件的目的。
对于高年级的“电子信息工程”和“通信工程”专业本科生，冈萨雷斯版《数字图像处理（第二版）》教材对他们来说不能算很难，但相对来说要在有限的学时（比如我校只有32个学时）讲完整本书的内容也不切实际，因此教师通常需要对课程的内容进行有针对性的裁剪。比如在我校，这两个专业都会讲授“多媒体通信”这类数据压缩相关的课程，因此原教材中的第八章可以不讲；而多尺度分析相对来说要求数学功底深，因此对于本科生点到即可。后续的第11和12章的内容显然超过了电子、通信本科生的知识范围，但可以当作课外读物推荐给学生，特别是对于有计划从事图像处理的学生，比如毕业设计选择了相关方向的学生。
对于计算机科学与技术专业的研究生，通常选这门课程的目的是要准备从事智能信息处理方面的课题研究，因此这本教材的知识面广、自成体系等上述优点得到充分的体现，甚至有学生说是他们的“宝典”。但显然，研究生教学与本科生教学有很大的区别，特别是针对各种层次、类别的研究生更是如此：比如有些研究生偏向工程应用，仅仅需要了解算法本身及其应用性能即可；但有些研究生偏向算法研究，则需要仔细推敲各个算法后面蕴含的本质。因此采用了分组的方式，每组成员先针对所涉及的研究方向开展资料查阅、讨论等过程，逐步形成一个主题鲜明的报告，并在课堂上进行汇报，教师进行点评和进一步讲解。这种方式提高了学生的参与程度，加深了学生对知识的理解。
对于笔者指导的研究生，由于涉及的研究方向为计算机视觉、生物医学图像处理等，则冈萨雷斯版《数字图像处理（第二版）》教材的内容是基础，而且学生数量少，学习方式可以很灵活。因此，为这些学生开了个读书班，以3个学生为一组，每周教师和所有研究生一起讨论教材里面涉及的每个知识点，不留死角，发现问题记录下来，讨论完后找资料，在下次讨论时再解决，通过这种方式使学生系统掌握数字图像处理基础知识、基本理论和方法，为学生今后开展相关方向的研究打下了坚实的基础。
四、总结
“数字图像处理”是高校面向本科专业及研究生专业开设的一门重要专业课程，冈萨雷斯版《数字图像处理》教材的权威性、内容的自包容性以及支撑资料全等优点，使其成为一部普适性很高的教材。本文结合笔者在不同专业、不同教学层次中的教学体会，研究基于该教材的教学方法，具有一定的理论与实践意义。该书第三版的中文版也于2011年出版，相信会对该课程的教学起到进一步的促进作用。
参考文献：
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关键词： 《数字图像处理》 信息与计算科学 实践教学 考核方式
信息与计算科学专业是原计算数学与应用软件、运筹与控制科学、信息科学三个专业整合而成的多学科交叉的应用型专业。《数字图像处理》是该专业一门专业核心课，内容涉及光学系统、微电子技术、计算机科学、数学等领域。随着计算机的迅猛发展，图像处理技术已在通信工程、工业控制、医疗诊断、机器视觉、虚拟现实、数字图书馆等众多领域得到广泛应用。通过学习该课程，学生很好地理解信息的内涵，知道信息与计算科学专业到底有什么用和怎么去用，以及该专业的前景。
本文通过分析信息与计算科学专业本身的特性，结合近五年来的教学实践，从教材和教学内容选取，课堂的组织和实践教学，以及考核方式等环节进行探讨，取得较好的成效。
一、信息与计算科学专业特性
信息与计算科学专业是数学、计算机科学、信息工程等广泛学科的交叉，远超越出数学学科的范畴；以信息科学与科学计算为核心方向；主要研究“信息技术的核心基础与运用现代计算工具高效求解科学与工程问题的数学理论与方法” 。该专业本科生主要学习数学、信息与计算科学的基本理论、方法和技能。因此，该专业学生具有较强的数学基础和具备一定的计算机方面的功底[1，2，3]。
我校信息与计算科学专业是从2002年开始招生。数字图像处理一直是该专业一门专业核心课。该课程一般安排在四年级上半学期。在学习数字图像处理之前，学生已经学习了矩阵计算、微分方程数值方法、概率论与数理统计等数学类的专业基础课，并且运用Matlab编写简单的程序[4，5]。
二、教材和教学内容选取
基于信息与计算科学专业的特性，教材选用冈萨雷斯版的《数字图像处理》，该教材侧重于对数字图像处理基本概念和方法的介绍，是数字图像信息处理领域的一本经典著作。主要内容包括数字图像基础、空间域和频域的图像增强、图像复原、小波变换及多分辨率处理、1图像压缩、彩色图像处理、形态学图像处理、图像分割、表示与描述和目标识别[6]。
教学中我们以灰度图像为基础，着重讲述空间域和频域的图像增强、图像复原、小波变换及多分辨率处理、图像压缩和图像分割的基本理论、典型方法和使用技术。简单介绍彩色图像处理、形态学图像处理、表示与描述和目标识别。
三、课堂的组织和实践教学
实验教学和实践是学习掌握各种数字图像处理技术的重要方法，也是巩固所学知识、培养学生创新能力和动手解决实际问题能力的重要环节。由于数字图像处理是综合性很强的边缘学科，对实验和实践教学的总体过程系统性、整体性的设计和安排要求高。虽然信息与计算科学专业学生具有较强的数学基础和具备一定的计算机方面的功底，但受原有教学模式的影响，实验和实践内容没有科学的论证和合理的规范，甚至一些至关重要的实践环节也被省略，这在某种程度上导致学生对所学理论的理解和应用能力的降低[6-12]。
实验教学主要强调理论知识和实践能力的结合。为了很好地理解和掌握数字图像处理技术，我们选择图像灰度增强、图像压缩、图像域值分割中几个最典型的算法，如图像的读取和显示、直方图均衡化、平滑和锐化滤波、膨胀和腐蚀等作为实验教学的主要内容。这些内容形象、直观、具有代表性，有助于学生通过实践掌握理论知识，提高学生的编程能力。
在实验教学期间，开展第二课堂。将学生分组，每组给出一个实际的学期项目，让学生在实践中锤炼，有助于较快地提高学生的理论认知水平和解决实际问题的能力，有效地培养学生的实际动手能力，提高学习积极性，促进对知识的综合掌握和灵活应用。
四、 考核方式的探索
数字图像处理是信息与计算科学专业的核心课，通过本课程的学习，使学生系统掌握数字图像处理的基本概念、基本原理、实现方法和使用技术，了解数字图像处理国内外的发展方向。培养学生解决实际问题的能力。课程考核主要是衡量学生对课堂所学内容的理解和掌握程度。就数字图像处理这门课程而言，如果考核结果只由期终考试的分数来定，就很难调动学生学习积极性，达到本课程的学习目的，不利于发挥学生的主观能动性培养学生的创造能力。为此，我们将期末考试成绩、实验成绩、学期项目成绩和平时成绩纳入考核，课程最终的考核成绩综合这四个部分。
经过对信息与计算科学专业多年的教学实践和探索，我们通过对数字图像处理的教学内容、教学体系、实验体系的改进，极大地提高了学生的学习积极性，有效地培养了学生创新能力和动手解决实际问题能力。
参考文献：
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关键词：地理信息系统；遥感数字图像处理；教学改革
作者简介：刘春国（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大学测绘与国土信息工程学院，讲师；卢晓峰（1981-），女，河南洛阳人，河南理工大学测绘与国土信息工程学院，讲师。（河南焦作454000）
基金项目：本文系河南理工大学教育教学改革研究项目（项目编号：2008JG035）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）10-0081-02
当前，遥感已经或正在走向全面应用阶段。国际遥感应用发展的实用化、业务化、产业化、精细化特征明显，但我国遥感应用水平还不高，根本原因是基础研究薄弱，缺乏多学科人才共同努力。[1]培养一大批经过系统知识培训、熟练掌握遥感科学理论和应用技能的地理信息科学人才，满足社会对地理遥感信息高技术人才的迫切需求，是高等教育的责任所在。
1998年教育部新增地理信息系统本科专业后，我国GIS教育发展形势空前活跃。经过10余年的教学实践和探索，逐步形成了比较稳定的GIS专业课程体系与课程设置方案。[2-5]遥感系列课程（遥感物理与技术、遥感数字图像处理、遥感地学分析与应用）成为GIS专业课程体系中的重要模块，说明GIS学科建设的负责人已认识到培养掌握遥感技术的GIS人才的重要性。遥感数字图像处理是遥感过程的重要一环。充分利用各种图像处理算法从遥感数据中获取各种生物物理参数和土地覆被/利用信息，可以为自然和人文生态系统的空间分布式模型提供输入参数，在遥感技术应用中占有十分重要的地位。近几年河南理工大学（以下简称“我校”）GIS专业开设了“遥感数字图像处理”课程。围绕如何提高“遥感数字图像处理”课程教学质量，笔者从革新课程体系、协同教学、优化教学内容、丰富实践教学手段等方面进行了一系列探索。
一、革新遥感课程体系，突出“遥感数字图像处理”课程地位
随着遥感技术及其应用的迅速发展，很多专业开设了“遥感原理与应用”课程，内容分为三大模块：遥感基础、遥感图像处理及分析方法和遥感专题应用。这种课程设置模式比较适合早期GIS专业遥感课程教学或选修遥感科学技术的某些专业，对于当前GIS专业遥感教学则存在明显缺点。主要问题是对“遥感数字图像处理”教学重视程度不够，对数字图像处理在整个遥感过程中的重要性体现不足，与遥感地理信息系统融合集成的一体化趋势不相适应，与国民经济各部门遥感业务日益普及的态势不相适应，与社会信息化深入发展的状况不相适应。人才培养滞后于社会需要，不能满足对高素质地理遥感科技人才的需求。
我校GIS专业总结多年遥感课程教学实践经验，革新了遥感课程体系，设置了“遥感概论”、“遥感数字图像处理”、“遥感应用分析”、“遥感数字图像处理实验”等遥感相关课程，规划了遥感系列课程的主体教学内容。“遥感概论”要求学生掌握遥感及其应用的基本科学工程背景知识，重点内容是电磁波与地表物质相互作用的基本原理、遥感数据采集、传输和成像机理，从可见光-近红外、热红外、微波（主动方式和被动方式）波谱段介绍遥感信息的获取特点和技术发展，适当涉及大气遥感、海洋遥感等应用领域和典型案例。“遥感数字图像处理”要求学生掌握基于数字图像处理方法获取地球资源有用信息的科学与技术。由于学科交叉融合，数字图像处理方法众多，新理论、新方法不断推出，课程重点主要着眼于图像处理基本知识和遥感图像处理常用算法，对一些探索性、前沿性和跨学科的内容从原理上予以概括介绍，如图像亚像元分类、模糊分类和面向对象图像处理等等。“遥感应用分析”采用理论、方法和实例相结合，选择不同遥感应用领域的典型案例介绍，培养学生遥感专题分析技能，深化学生对于遥感科学技术应用现状和广阔前景的认识。“遥感数字图像处理实验”课程着眼于培养学生图像处理技能，巩固和深化理论课程教学内容，提高动手能力和理论联系实际解决问题的能力。
我校GIS遥感系列课程设置方案把“遥感数字图像处理”与“遥感数字图像处理实验”单独设课，提升课程地位，加大课程学时，强化实践技能训练，对提高“遥感数字图像处理”课程的教学成效很有益处。这种课程设置模式有助于培养GIS专业学生采用图像分析方法解决遥感应用问题的能力，比较契合我国GIS专业本科教育遥感课程设置的发展态势。
二、培育遥感系列课程教学群体，分工协作提高“遥感数字图像处理”课程教学质量
GIS专业遥感系列课程设置要求具备一定规模的师资力量。遥感是多学科的综合，交叉性强，研究方法不断补充和更新，课程教学内容丰富。遥感系列课程的设置决定了课程之间存在密切的内部联系。要提高“遥感数字图像处理”课程教学质量，必须打破教师个人单兵作战的惯常做法，加强与相关课程教师之间的协调和交流。培育组建了承担遥感系列课程教学任务的教学群体。遥感课程教学组围绕课程建设，整合优化课程体系，充实更新教学内容，保证了课程之间教学内容的连贯性和相关性。课程教学组成员互相学习、借鉴、交流，协同规划各课程教学环节的教学要求和学时分布，课程内容更加先进，课程结构更加协调，教学方法更加有效，教学手段更加丰富，实践教学得以充实，教学科研联系更加密切。遥感课程教学组的建立和协作对提高“遥感数字图像处理”课程教学质量起了明显的作用。
三、汇聚国内外优秀教材成果，整合优化教学内容体系
教学内容和课程体系涉及高等教育人才培养的模式，决定了高等学校人才培养的规格，在很大程度决定了人才培养的质量和水平。[6]教学中适度引进世界著名高校的名牌课程教材和教学参考用书，是高等教育国际化的重要举措。[7]遥感课程教学组重视遥感数字图像处理课程教材和教学内容建设，收集了国内近些年出版的如戴昌达、章孝灿、汤国安、韦玉春、朱述龙等编写的遥感数字图像处理教材教参，注意引用吸收国外著名高校的遥感图像处理相关教材教参，参考了John R. Jensen、John A. Richards、Robert A. Schowengerdt、Jay Gao、John R. Schott、Brandt Tso等人的遥感数字图像处理著作，认真研讨不同教材特点及其开课对象，针对遥感数字图像处理理论性强、概念抽象、方法多样、实践性强的特点，根据教学对象和课程学时，按照系统性和前瞻性结合、理论与应用结合的要求，制订了教学主体内容。课程内容分为11个部分：图像基本知识、遥感图像成像过程与数据特征、遥感图像辐射校正、遥感图像几何变换与校正、遥感图像增强、遥感图像变换、遥感图像分割、遥感图像融合、遥感图像分类、数字变化检测、遥感图像应用处理。优化后的课程教学内容注意了与“遥感概论”、“遥感应用分析”等课程内容的有机衔接。对于与“遥感概论”课程有重叠的内容只做简单回顾，如遥感成像过程、机理与数据特征，以少数典型应用案例揭示遥感数字图像处理方法在遥感应用分析中的作用和地位；避免与先开课程内容重复，为后续课程做适度铺垫。数字图像处理方法多样，课程重点介绍常用算法，使学生能掌握数字图像处理原理，夯实基础。对一些发展中的、前沿性的算法着重介绍算法的思想和原理，教导学生注重算法但不应局限于具体算法，培养学生发散思维、学习能力和创新思维。教学中适当区分遥感数字图像系统处理和应用处理的差别。
四、重视实践教学，多手段丰富实践教学内容
实践教学是创新人才培养中的重要环节，对于培养学生专业技能和理论实践结合能力、激发学生的创新思维和探索精神、提升科研能力，有着重要意义。GIS专业“遥感数字图像处理”教学高度重视实践教学环节，从课程体系设置、实验课程内容设计、实验室开放项目、毕业设计、大学生科研训练计划和教师科研课题等几个方面为学生提供多样化的实践途径，丰富了实践教学体系。
从课程设置体系上，“遥感数字图像处理”单独设课，紧密联系课程理论教学内容附设6个单元的基础验证性课堂实验（见表1），增强学生对各种遥感图像处理算法及其效果的感性认识。“遥感数字图像处理”实验课程单独设课，结合“遥感数字图像处理”课程和“遥感应用分析”课程知识，设置综合设计型实验6个模块，培养和提高学生对知识与技能的综合运用、自主学习的能力。
积极利用各种平台，提供实践课题，培养学生创新能力。我校为了培养大学生的创新能力和实践能力，促进实验室开放，设置了实验室开放基金。在实验室开放基金平台支持下，设计了一些探索研究型实验课题，鼓励学生组团选择实验课题、查阅文献、拟定实验方案、实施实验过程、撰写实验论文。大学生科研训练计划和本科毕业设计（论文）也是培养本科生创新能力的平台。在实施学校大学生科研训练计划的年度，遥感课程组每年设计几个遥感应用分析研究小课题，供学生参与大学生科研训练，并从科研课题中提炼一些问题作为大学生毕业设计选题，引导学生参与到教师科研课题中。学生通过参与实验室开放基金课题、大学生科研训练计划项目和教师科研课题，检验了专业知识，培养了探索精神、创造思维和合作能力。
五、结束语
本文总结了我校遥感课程教学组围绕GIS专业“遥感数字图像处理”课程教学实施的一系列教学改革措施。这些措施已经取得较好的成效，有不少GIS学生积极参与校实验室开放基金项目、大学生科研训练计划项目和教师科研项目，每年GIS专业有近1/3的学生选择与遥感图像处理及遥感应用分析有关的毕业设计题目。人才培养是项长期复杂的系统工程，需要从师资、设备、教学等一系列软硬件教学条件上予以保障。
参考文献：
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关键词 电子信息专业 双语教学 数字图像处理
中图分类号：G424 文献标识码：A
1 数字图像处理双语教学目标
数字图像处理课程是我校电子系电子信息工程专业开设的一门必修专业课。这是一门具有完备的理论基础又有广泛应用的实用学科，理论性和实践性都很强。涉及数学、光学、控制理论、信号处理、生物生理学、心理学、计算机科学等多个领域的知识，各学科的发展以及它们之间的交叉、集成和渗透，推动着数字图像技术迅猛发展，在军事、文化、旅游、考古、交通、城市管理、医学等很多领域，数字图像处理技术都得到了广泛应用。因此，提高数字图像处理课程的教学质量，对提升学生的实践能力，增加就业竞争力具有重要的意义。
将双语教学作为一种学科的教学，教师可以利用非语言行为，直观、形象地提示和帮助学生理解教学内容，以降低学生在英语理解上的难度。该课程的学习重点在于专业知识的学习，在学习专业知识的过程中提高英语水平。将双语教学的语言重点，放在提高学生的阅读专业文章和将英文翻译成中文的翻译水平上。而教学效果主要是看学生能否通过英语完成本课堂的学习任务，在学科知识和英语运用能力提高上获得双丰收。
2 电子专业数字图像处理双语教学模式
数字图像处理课程在大三下学期开设，经过前期的学习，对有关专业知识有了一定的储备，加上这门课所学内容大多通过图像显示呈现，需要更多的实验素材体现图像处理方法的实用有效性。因此我们从以下几个方面进行双语教学模式的开发：
2.1 教材的选择
选择中文授课蓝本，和对照电子专业新编实用词库英文参考教材及通俗易懂的国外经典数字图像处理教材，由RAFAEL.R.GONZALEZ，RICHARD.E.WOODS编著的（Digital Image Processing），从中选择总论和各论中的掌握要点、例子丰富、实验数据很多的章节作为双语教学的重点章节。
2.2 教学方法
（1）把上述讲授内容中主要的名词术语、概念、基本知识点用双语板书。（2）根据教学大纲的要求，把基本知识点用中文讲解，同时穿插讲解常用名词术语、概念的英语表达法；对高频常用专业词汇，可以采用图解、实验示例等多种方式进行展示，加深学生的印象。（3）优秀的课件可以在视觉和听觉吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，加深学生对内容的理解，从而提高课堂教学效率。通过课件，图文并茂地展现知识点；然后使用英语准确表述此知识点；最后用中文举例进行说明并作简单小结。教师对教学内容的准备需要教师能够做到在中文与英文之间灵活变换。（4）注重教师与学生之间的互动，通过课堂英语提问，知识点英语讨论等方式活跃课堂气氛，提高学生的学习积极性，锻炼学生的专业知识的英语口语表达。（5）在每次课的最后10分钟用英语归纳小结本次课的主要内容。（6）课后布置作业，要求学生用中英两种文字来完成。（7）每次讲新课之前，用英语复习归纳上一节课的内容，并做适当的课堂提问。（8）8课时的实验教学，采用英文版Matlab仿真软件，用在课堂上对专业英语术语的了解来加强对Matlab中的函数的理解，要求学生自己通过帮助命令查找函数文件，阅读文件中出现的关于函数功能、调用格式等的英文说明。
2.3 问卷调查
问卷一：了解调研对象对该教学模式的满意程度、听课的兴趣、效果和课堂讲授内容的接受程度等。问卷的各项指标采用记分法。问卷二：定期举行观摩教学，邀请学校有关专家听课、指导。通过问卷调查了解参加教学观摩的专家、教师对该教学模式的满意程度、意见和建议。问卷的各项指标采用记分法。
2.4 考核方式
（1）闭卷考试：考题包含中文部分和英文部分，英文部分比例约占30%，着重考查学生对基本概念和常用名词术语英文表达法的掌握情况，并对考试成绩和答卷情况进行全面统计分析，分析结果作为教学效果评估的指标之一。（2）平时成绩的评定：包括书面作业的成绩和课堂回答问题的成绩，书面作业要求用中英对照作答。
2.5 辅助网络教学平台
本学院已建成数字图像处理课程网络教学平台，网站采用中英文对照、层次清晰、界面友好、图文并茂、信息量大、除了课程的中英文教案、课程辅助知识点的补充外，及时更新学科前沿的英文资讯。建立了大量的学科相关国外学习资料网站链接，例如TED talking的链接，通过这个链接可以看到图像处理中某一个小知识点的精彩视频。通过留言板、论坛，师生之间可以互相交流，解答疑问等，以促进教学相长。
3 结论
电子信息专业数字图像处理课程的双语教学，以其有助于提升专业素质和专业英语水平的优越性和合理性，得到越来越多的认可，通过在专业课程的学习过程来更好地掌握外语，学生不只掌握了专业知识而且听说读能力逐渐提高。潜移默化地加强了外文文献的阅读能力，为毕业设计的过程中的文献阅读打下基础。另外，学生上机实验的效果明显提高。实践证实，这种方式普遍受到学生欢迎，互动性好，学习完成任务的积极性高，相对传统教学，本文研究的双语教学模式更值得推广。
基金项目：淮海工学院教学改革课题XJG2012-3-10，XJG2012-1-8
参考文献
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1理论教学
在本科阶段，数字图像处理课程理论教学主要讲述六部分内容：图像处理基础、图像变换理论、图像压缩编码、图像增强、图像恢复和图像分割。[2]
1.1“理论—应用”的教学模式
在教学中，我们采取“理论—应用”的教学模式，将每章的理论知识和生物医学工程领域的图像处理应用密切结合起来讲解，让学生体会到学习书本知识和专业实践以及以后的工作应用是密不可分的，学了后也知道“怎么用”。比如在学到第一章图像处理基础的图像数字化这一环节，虽然学生都知道结论就是：采样频率要大于图像最高频谱的两倍。但是对于实际应用中，这个参数很抽象，具体怎么选择？结合以前学的一维时间域信号的采集，采样频率就是采样时间间隔的倒数，即要求：采样时间间隔小于某个值（这个值是由原模拟时间信号进行FT后频率成分的最大值的倒数的一半来决定的）；而现在转换到二维的图像域，实际上是图像在空间上的采样间隔（每个像素的大小）要小于某一个值，也就是最后数字图像可分辨的最小“尺寸”是多少的问题。联系到本专业的磁共振成像应用中，就是医院的影像诊断仪器在检查病人相关疾病（如肿瘤等）时，可以看到的最小肿瘤的尺寸，从而对学生说明一个问题：仪器不是万能的，不是想看多大的病灶就可以看到的。进一步扩展，这个尺寸又怎么定呢？和具体的每种成像设备的成像原理有关，当然对本科生来说，由于学时和知识结构的限制，不能扩展太多。由于医学影像设备得到图像的过程和其他普通图像数字化过程不太一样，此时要强调不是所有的数据在采集的时候都是直接在图像域采集，医学图像领域很多是先在频域采集数据，然后转换到空间域的图像。最后举一个实例，配以幻灯实例进行说明：如果医学影像设备不满足采样定理，看到的图像会是各组织相互重叠在一起，根本无法用于医生诊断。这样就让学生加深了印象，认识到采样定理的重要性，在以后的相关实现中一定要满足这样一个看似简单的采样定理。这种“理论—应用”的教学模式极大地调动了学生的学习积极性。
1.2注重不同方法的应用范围
图像处理有很多种处理方法，对于具有相似功能的处理方法而言，不同方法有不同的应用范围。比如，图像增强有多种方法，但是从根本上分为两大类，一类是没有噪声，但图像对比度差，可以用对比度增强和直方图修正的方法来增强对比度。另一类是有噪声，需要采用消除或者削弱噪声的图像平滑方法。我们采用各种不同的应用实例来讲解它们之间的区别。以医院放射科实际采集的肿瘤病人的图片为例，当肿瘤和周围组织对比度差别太小，不利于医生查看的时候，我们采用分段线性变换的对比度增强和直方图修正结合的方法来进行图像增强。当图片中含有在扫描时带有的设备和环境等噪声干扰的时候，图像淹没在噪声中，我们就采用中值滤波、同态滤波的方法进行处理。把每个关键知识点配以实际的医学影像领域实例展示，这样不仅将不同方法的区别讲解清楚，而且将枯燥的理论形象化，使得学生的学习不是“死记硬背”，而是要知道各个知识点在本专业的应用范围。
2实践教学
实践教学在进行实验设置和编写实验指导书的时候，充分考虑到学生第一次接触二维图像的一个实际情况，不可能在很短的时间直接采用C，VC之类的编程环境逐行编写代码来实现数字图像处理课程中各种复杂的处理方法，因此，我们采用易于学习和使用的Matlab平台作为实验工具，充分利用MATLAB图像处理工具箱在数学运算和算法验证上的优势，主要对所学过的各种方法进行验证，从而比较各种方法的优缺点以及使用范围。实验教学以验证性实验为主，配以开放性的自主设计为辅。我们安排了图像变换、图像的空间增强方法、图像的频域增强方法、图像复原以及图像分割的相关实验五个，通过具体的上机实践，激发同学们的学习激情，在学习和实践中充分体验数字图像处理的内涵和它的魅力。与通用的图像处理课程不同，我们结合生物医学工程专业的特点，尽可能多地采用实际的医学影像图片作为处理的图像源，包括磁共振成像(MRI)，CT等扫描的图像，以及红外乳腺图片、生化领域的细胞图片。比如，在图像分割的验证性实验中，我们以对红细胞的个数进行自动计数为例。首先要求学生采用边缘分割的方法把红细胞分割出来，然后再进行计数处理；让学生采用区域生长法进行分割，比较两种方法在分割上的准确度。在分割时要学生注意对粘连红细胞要进一步分为单个红细胞。在图像压缩的开放性设计实验中，我们以磁共振成像（MRI）的图像压缩为例，要求采用正交变换的方法进行压缩，将256×256的MRI图像分成1024个8×8的子图像块后，对每个图像块进行离散余弦变换，由于系数集中在左上角低频部分，采用掩模的方法，我们保留左上角的系数，根据压缩比的不同，保留的系数个数不同。分别设置掩模左上角为1的个数为10，6，3，1的情况（掩模其他位置均为0），对应图像的压缩比分别为6.4，10.7，21.3，64。然后在解压图像时，采用对“舍弃”掉的系数用0代替，进行反余弦变化，观察解压图像和原始MRI图像的差值图像。比较不同压缩效率下，解压图像的失真度，得出此副图像合适的压缩比是多少。再让学生思考当子块划分为16×16时，图像的压缩效率和解压图像效果又会怎样变化。通过这样的实验设置，让学生对生物医学工程专业领域碰到的诸如图像压缩、图像增强等处理方法有了直观的认识，完美地把理论知识与专业应用结合了起来。
[关键词]高职院校；计算机；图像图形；教学改革
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.06.184
[中图分类号]TP391.41-4；G712 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）06-0-01
目前，计算机已成为人们生活中不可或缺的一部分，无论是工作还是休闲娱乐，计算机都发挥了其价值，在改变着人们的生活。在计算机领域，传统的图像图形制作方式已经被逐渐淘汰，计算机图像图形的制作应该采用新的技术，来适应社会的发展和人们的需求。目前，社会各个领域对图像图形专业人才的需求量也在不断增加，理论和实践相结合的人才更受青睐。不过从我国计算机图像图形专业的教学现状来看，还需要进行一些教学改革，才能实现图像图形专业人才的培养目标。
1 激发学生学习兴趣，完成教学目标
很多高职院校学生在选择专业之前，并没有对选择的专业有一个正确的认识，在进入校园学习时很有可能由于专业课的学习和自己的爱好有偏差而出现没有兴趣的情况。学校在人才培养目标的制定上也有些不明确，尤其是在计算机图像图形专业的教学目标设置上没有针对性，对不同专业的学生在教学目标并没有进行对应的区分，这样就会影响教学质量。
兴趣是最好的老师，只有学生对自己学习的课程有兴趣，才能全身心地投入其中，更好地完成教学内容的学习。在计算机图像图形专业的教学实践中，教师要利用多种教学方式充分调动学生学习的积极性，激发学生的学习兴趣，让学生在兴趣的指引下完成教学目标，提高教学质量。在教学目标的设定上，根据学生所学专业的不同有所侧重，尤其是对于一些美术、建筑等专业的学生来说，计算机图像图形专业本身就是必修的课程，但是在专业性上还是有细微的差距，所有也要进行教学目标的细化设定。
2 团队合作，提高学生的实践能力
计算机图像图形制作并不是一个人就能全部完成的，需要团队合作，才能完成这一工作项目。因此，在教学时应有所侧重，注意培养学生的团队合作意识。从高职院校计算机图像图形专业教学现状来看，教师并没有重视学生团队合作意识的培养，学生在学习中遇到的问题并不能及时互相沟通，甚至只是被动的模仿，这样在实践能力上会有所欠缺，直接影响到学生的就业。
高职院校本身就是要培养技术型人才，因此，在教学中应当注重学生实践能力的培养。计算机技术如今发展越来越快，相应的计算机图像图形制作技术也在不断的发展，因此，高校在相应的教材和教学内容选择上也紧跟技术的发展，并且在这基础上让学生进行模拟操作，将理论联系实际，让学生更好地理解和掌握图像图形制作的知识和技能。另外，在选择实践项目时，要尽可能地选择团队合作项目，让学生通过模拟的实验操作来提高自身的团队合作能力，这也是培养学生今后就业能力的方法，与高职院校的教学目标相适应。计算机图像图形制作技术和一般的技术类型不同，对于实践能力的要求较高，日常的课堂实践教学并不能满足这一技术对人才实践能力的要求。针对这一情况，可以选择“校企联合”的方式来解决，高职院校要积极寻找和企业合作的机会，为学生提供更多的实践机会，真正到企业中实践练习。目前一部分高职院校已经设立了校企联合模拟实验室，帮助学生了解具体工作上的岗位要求，也让学生一边学习一边做好自身的职业规划。这对于企业和高职院校来说，是一种双赢的合作机制。
3 改变传统的教学方式和考核方式
计算机图像图形课程是一门实践性较强的课程。但一些教师还沿用传统的教学方式，按照教材的章节，从图像图形的制作方法到具体的制作工具按部就班讲解，这对于学生而言，枯燥无味，还没什么效果。这种教学既没有直观的影像，也没有创新意识的投入，无论是在理论上还是实践上都会出现问题。在学生学习效果的考核上也是按照传统的考核方式，书面考核和上机考核两种，过于固定，不能准确地检验学生的学习成果，也不符合教学目标。
笔者建议在教学方法的选择上应该理论和实践相结合，教师提供具体的实践项目，学生分小组探究，这种教学方式让小组成员相互合作，自主探究，在其中还可以添加小组成员的个人创意，培养学生的创新意识。学生通过自主探究获得的知识记忆也较为深刻，并且还能锻炼多种能力。在对学生学习效果的考核上，可以选择新的考核方式，主要考核学生的问题解决能力。例如：可以选择让学生团队协作完成一个小的图形图像设计项目，然后教师和全班成员进行综合评价，这样学生的理论和实践能力都能在考核上得以体现，能更全面地评价学生的综合能力。
4 结 语
高职院校的计算机及其相关专业开设的图形图像专业课程实践性极强，并且还有着其独特的特点，并与高职院校的各个专业之间都有着密不可分的关系。图形图像专业课程，尤其是高职院校的图形图像专业课程应该注重培养学生的实践能力，制定切实可行的教学目标，不只是让学生学习理论知识，更重要的时培养学生的实践能力。本文结合高职院校的实际状况，提出了关于高职院校计算机图形图像专业教学改革的几点建议，以期促进高职院校教学改革工作的顺利进行。
主要参考文献
图像处理 图像分析 艺术化 数字媒体技术
一、前言
浙江理工大学数字媒体技术专业旨在培养德、智、体、美全面发展，具有良好的科学艺术素养，系统地掌握数字媒体设计、制作、处理的理论知识和专业技能，精通数字媒体核心技术，具有新媒体艺术创作能力以及面向网络的、新型数字媒体综合开发能力，能够在国家机关、高等院校、电视台、电影厂、广告公司、游戏制作公司和大中型企业等从事数字媒体设计制作、兼通艺术和技术的复合型的高级人才。
“数字图像分析与艺术化处理”是一门在对传统的“数字图像处理”课程内容进行调整的基础上，针对数字媒体技术专业新开设的专业课，该课程主要讲述利用计算机对数字图像进行分析和处理的方法和技术，强调生成不同艺术效果的处理方法。
本文首先对传统“数字图像处理”课程的特点进行了分析，并结合数字媒体技术专业的需求进行了分析，提出了开设“数字图像分析与艺术化处理”课程的必要性；然后就“数字图像分析与艺术化处理”课程的课程内容、实践教学、教学方法与手段、师资队伍建设进行了讨论；也对目前存在的问题进行了分析；最后总结我们的经验与不足。
二、开设“数字图像分析与艺术化处理”课程的必要性
从教学内容上，近年来《数字图像处理》已经形成以数字图像基础、图像增强、图像复原、彩色图像处理、图像编码、形态学处理、图像分割和对象表示与描述为基本教学内容的一门信息类专业课程。而且，随着新技术在图像处理中的广泛使用，诸如小波变换、遗传算法、神经网络等新内容不断增加到课程体系中。但涉及艺术化处理的内容较少，目前，讲述图像艺术化处理的教材或者参考书基本都是讲述如何使用图像处理软件Photoshop进行制作的，而基本没有讲述对图像进行艺术化处理的理论和方法的。对旨在培养艺术和技术相结合复合型人才的数字媒体技术专业，图像作为一种重要的媒体形式，学习对图像进行艺术化处理的理论和方法是必要的，也是十分有益的。
那么，开设这门课程是否可行呢？虽然目前还没有一本数字图形艺术和处理的教材，但针对数字图像进行艺术化处理，已经有了大量的研究，特别是在图像学领域，艺术绘制的研究更是硕果累累《艺术化绘制的图形学原理与方法》一书对相关工作进行了全面地归纳总结。图形学艺术花绘制的结果基本都是以图像的形式表现出来。所以，从教学内容取材上，是完全没有问题的。
三、课程的总体设计
根据数字媒体技术专业的特点，考虑到课时的限制。“数字图像分析与艺术化处理”课程的教学内容分为以下8讲：
第1讲为数字图像基本概念和图像编程，主要介绍图像概念、图像感知、获取、采样、量化，图像的基本类型和主要文件格式，以及对BMP文件的读写和DIB类介绍。
第2讲为图像信号处理基本理论，讲述几种常用变换及其应用，包括傅立叶变换、离散余弦变换、小波变换和雷登变换。
第3讲是图像特征提取，主要讲颜色、形状、纹理等特征的描述、提取及分析。
第4讲为图像处理基本操作，讲述空域和变换域图像增强，二值图像和灰度图像的形态学处理。
第5讲为图像的分割、恢复与合成，讲述基于像素、区域和辩解的分割及所属；图像降质的数学模型，以及滤波法、代数法、非线性法等恢复方法；图像的合成算法。
第6讲为彩色图像处理，讲述彩色基础、彩色模型及相互转换、伪彩色变换、颜色转移。
第7讲为数字图像的艺术化处理，讲述基于像素级运算的艺术化效果生成，基于笔画绘制的艺术技法模拟，直接借鉴参考图像中的色彩搭配和纹理效果的艺术化绘制，基于绘图样例的艺术化绘制模拟。
第8讲为图像特征降维及其应用，讲述线性和非线性降维的方法和应用。
四、实践教学的设计
“数字图像分析与艺术化处理”课程具有涉及的知识面广、理论较深澳、内容不断丰富等特点。对这样一门涉及技术与艺术，既强调处理方法的理论性，又强调实践结果的艺术性的课程。仅凭教师的课堂讲述是远远不够的，必须辅以足够的实践锻炼，让学生巩固所学理论，锻炼实际动手能力，激发学习兴趣，提高综合利用所学理论，进行设计开发和研究创新的能力。
在设计图像处理实践环节时，一方面，要保留有代表性的经典内容，同时考虑到近年来彩色图像已得到广泛应用，增加彩色图像处理的内容，以满足社会发展的需求；另一方面，针对图像的艺术化处理，设计相应的实验内容，实验结果的直观艺术效果中能有效弥补理论的枯燥乏味，提高学生的学习兴趣。
根据实践内容的不同，我们把实验分为以下四种类型：基本型、设计型、创新型和综合型。基本型实验，主要是通过实验对基本理论进行实现，加深学生对基本理论的理解；设计型实验，要求学生对所学理论进行简单应用；创新型实验主要是通过学生自由分组，通过教师提示，大脑风暴等多种形式，让学生进行创新思维，不要求实验结果的完美性，关键在于创新和创意。综合型实验，要求学生完成运用多种图像分析处理理论和方法，完成一项具体的任务。而且这门课程需要进行实践的内容较多，为了解决实验内容多与学时有限之间的矛盾，我校在设计该课程的实践环节时，采用实践作业、课内上机实验、大作业和课程设计四种实践形式。考虑到学生后续学习工作的实用性和实验的效率，在实验环境和开发工具的选择上，我校采用C++和Matlab作为主要实践教学语言，在实验类型、实践形式和开发环境之间的具体操作如下：
基本型实验，安排一次课内实验，主要是如何利用C++进行数字图像的读写及直方图统计，以便学生熟悉BMP图像的格式，掌握BMP图像文件的读写，并进行像素数据的处理，为后续实验打下基础。另外，要求学生通过实践作业的形式，学习使用Matlab进行图像读取等基本操作。其他基本型实验主要以实践作业的形式进行，建议学生使用Matlab完成。
设计型实验，主要使用C++作为开发语言，安排三次课内实验，分别是图像增强、图像的特效显示、图像的艺术化处理。图像增强选择空域图像增强、变换域图像增强；图像的特效显示可以实现图像的渐隐、图像的伪彩色处理等；图像的艺术化效果可以完成Laplican素描、马赛克效果艺术化绘制。
创新型实验，以大作业的形式布置，学生自由结合成小组，可以从参考题目中选择之一进行，也可以自己确定所作内容。如在线图像艺术化处理系统、图像艺术化显示系统等。
综合型实验，以课程设计的形式完成。要求学生完成一个简单的图像处理系统，或者图像应用系统，但必须包含图像分析、艺术化处理的内容。
五、教学方法与手段
根据“数字图像分析与艺术化处理”课程的特点、数字媒体技术专业的学生的所学课程的特点，我们在常规教学教学方法和手段的基础上，还采用了下面的教学方法和手段：
1.技术与艺术相结合、操作和理论相结合。由于学过艺术类的课程，如《色彩构成》、《绘画基础》、《平面形态设计》等；并对Photoshop和Flash等软件的使用较熟悉。所以在讲述色彩相关的内容时，对于学生熟悉的内容，简单带过；对于图像处理分析的多数理论，Photoshop中都有对应的操作，可以将理论和操作相结合。
2.先修后续课程间广泛结合。由于“数字图像分析与艺术化处理”涉及计算机、艺术、信号等多个领域的知识，广泛应用于虚拟现实、网络媒体、生物医学、工业、国防等多个方面，先修和后续课程较多。同时，增加了课程的难度，同时也可以充分利用先修和后续课程之间的联系，进行课程内容的整合、实践环节的综合。我们在先修课程面向对象程序设计和可视化编程中，以图像处理为例子进行讲述，有了图像的编程基础，在“数字图像分析与艺术化处理”课程中，实验课就更容易开展。在于后续课程衔接方面，在讲到图像特征提取时，利用“数字摄影”课程的照片，结合“虚拟现实技术”课中的全景漫游图片的拼接进行讲解，不但把这些课程的内容有机的结合起来，而其可以提高学生的兴趣，达到学有所用的目的。
3.传统教学手段与现代教学手段相结合。“数字图像分析与艺术化处理”这门课，内容多，知识面广，实践性强，可时少。在讲授时，充分利用多媒体课件节省板书时间；利用视频，展示处理过程和效果，更直观；利用网络交互式图像分析处理平台，提高学生动手的积极性，便于老师和学生就实践环节进行沟通。
当然，在教学中，我们也遇到了一些问题。首先，是教材，目前还没有完全合适的教材可供选用，所以只能使用自编讲义。其次，传统的图像处理理论多针对灰度图像进行处理，如何把图像处理理论更好地应用到彩色图像的处理中。第三，对于图像的艺术效果的评价，涉及到人的主观因素，如何客观地进行分析，还需要更多的研究成果予以支撑。
六、教学队伍建设
“数字图像分析与艺术化处理”这门课，横跨技术和艺术。而同时精通数字图像分析和处理理论，又具有较好艺术功底的老师十分难得。在实践中，我们采用校内与艺术设计学院联合教学，校外积极引进具有艺术背景的教师参与到该课程的教学中来，同时针对现有教师，组织先修后续课程的任课教师，组成教师团队，进行综合教学。
七、总结
本文基于数字媒体技术专业的培养目标，分析传统的“数字图像处理”课程对于数字媒体技术专业的不足；结合学校开课实际，就数字媒体技术专业开设“数字图像分析与艺术化处理”课程进行了探讨，希望能够对数字媒体技术专业技术和艺术复合型课程的教学和建设有所促进。
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