数字图像处理相关论文
“数字图像处理”是一门利用计算机解决图像处理的学科。并且，现代多媒体计算机中又广泛采用了数字图像处理技术。下面是学习啦小编给大家推荐的数字图像处理相关论文，希望大家喜欢!
数字图像处理相关论文篇一
浅谈“数字图像处理”课程教学改革实践
摘要：数字图像处理技术是一种发展迅速且应用广泛的新兴技术，就“数字图像处理”课程的特点，从教学内容、教学手段和方法、教学理论和实践等方面进行改革与实践，增强了学生的实践创新能力，提高了教学质量，收到良好的教学效果。
关键词：数字图像处理;教学手段;实践
作者简介：刘忠艳(1975-)，女，黑龙江依安人，黑龙江科技学院计算机与信息工程学院，副教授;周波(1963-)，男，黑龙江绥化人，黑龙江科技学院计算机与信息工程学院，教授。(黑龙江 哈尔滨 150027)
一、“数字图像处理”概述
数字图像处理技术是集微电子学、光学、应用数学和计算机科学等学科的一门综合性边缘技术。[1，2]是当今信息社会中发展迅速且应用广泛的新兴科学技术。数字图像处理技术广泛应用到通信、计算机、交通运输、军事、医学和经济等各个领域，在各个领域发挥着越来越重要的作用。
随着计算机技术的迅速发展，图像处理的技术和理论不断完善和丰富，新的理论、技术也不断涌现，并逐渐进行应用。面对这样一门理论与实际紧密结合的课程，在学习过程中，学生常常会遇到很多问题，既为数字图像处理技术应用的广泛前景所吸引，也时常对课程的抽象理论感到苦恼，渐渐失去学习兴趣。为了激发学生的学习兴趣，提高教学质量，对该课程进行教学改革，势在必行。经过两年半的教学改革与实践，取得了一定的教学效果。
二、教学改革措施
为了提高“数字图像处理”课程的教学质量，激发学生学习本课程的兴趣，对本门课程进行改革，采取以下措施：
1.整合教学内容
随着计算机技术的迅速发展，数字图像处理技术也得到快速发展。近几年来，有很多新的应用点和研究涌现出来，在“数字图像处理”课程中加入新技术的介绍，对于学生了解国际的研究和应用热点，尽快地投入相应的研究与应用中去大有益处。许多新的技术和算法层出不穷，如小波变换技术、神经网络技术、三维测量和重建等新技术，而且这些新技术应用非常广泛。所以，在教学中既要向学生讲述基本原理和方法，也要把这些新技术和新算法传授给学生，教学内容应紧跟科学发展的脚步。由于图像处理已在生物医学工程、航空和航天、通信工程和军事安全等方面获得了越来越广泛的应用，因此争取在课程结束时，大家对遥感图像压缩、生物特征识别等应用系统进行课外深入，并撰写技术报告一篇，锻炼学生书写总结报告的能力。
2.改革教学手段和方法，提高教学质量
“数字图像处理”是一门利用计算机解决图像处理的学科。然而，现代多媒体计算机中又广泛采用了数字图像处理技术。并且，随着计算机软硬件的发展和教学条件的提高，改革传统的教学方法和手段，借助计算机辅助教学势在必行。在课堂教学中使用多媒体课件，为形象生动的实例演示提供了必要的保证，因此开发了CAI课件，同时也可以借助一些图像处理软件在课堂演示，使学生对数字图像处理的基本理论和方法更好地理解，学习兴趣更高。通过课件直观、生动的演示，把复杂问题变简单、抽象问题变具体，大大地提高了课堂教学质量。
同时，为了使学生更好地理解理论知识和扩展思路，在每次课的教学中留出15分钟左右的时间让学生针对所讲的图像处理技术自由分组讨论，发挥自己的想象力和创造力，增强对每一次讲课内容的理解。还可以针对某一个主题，学生提前预习该主题所涉及的内容，然后进行课堂讨论。如针对“图像增强”这一主题，学生提前预习，在课堂上对常用的增强的方法进行讨论，并由老师及时总结，使学生深入理解图像增强的实质。
3.将科研成果引入教学中，拓宽视野
在“数字图像处理”教学中，除了围绕基本理论和概念讲解外，更注重将科研成果及图像处理技术的最新发展动态渗透到教学中，使学生拓宽视野，激起兴趣，并能主动学习。
教师将自己的科研成果和相关的新技术引入课堂向学生讲授，这不仅丰富了课程内容，还有利于提高学生兴趣，增强教学效果。[3]同时，也有助于拓展本门课程学习的深度与广度，提高教学质量。例如在讲授“图像复原”这一章时，将科研项目“基于多视几何的三维数字扫描关键技术研究”、“基于多视几何的三维重建系统研究”等结合起来，让学生到实验室观看“三维测量机”实验仪器以及演示三维重建系统，做到理论与实践相结合，拓展理论知识和视野。
4.理论与实践相结合，提高创新能力
在教学过程中，不但把“数字图像处理”课程的基本理论、基本概念讲清楚外，更注重理论的应用，可以结合该学科领域的最新热点问题和应用问题，提高学生的创新思维能力和实践能力，同时也拓宽知识面。在课堂上采用启发式教学，对新理论、新算法产生的原因、过程重点讲述，也就是将科学家的思维过程传输给学生，培养学生的科学思维能力。[4-7]对一些典型算法，先介绍这些算法的原理，掌握这个算法的原理后，学生可以充分发挥自己的编程能力和创新能力，可以利用Matlab和VC++开发工具实现这个算法，并应用来处理图像，重视理论和实践的结合，培养学生把所学的知识运用于实践的能力。如：可以用该算法来提取图像的边缘，利用小波变换重建物体等，将理论与实践相结合，在实际问题的解决中培养学生的创新意识和创新能力。同时，除了理论教学外，更注重实验课程的教学。在实验课的教学中，除了围绕课程理论而设计的、以验证理论为主要目的的基础性实验外，还开设了综合性的实验和创新性的实验。综合性的实验可以训练学生的综合能力;创新性实验可以提高学生的创新意识和能力，符合学校的“实基础、强实践、高能力”的人才培养战略。
5.开发课程网站，方便学生
当今时代是网络的时代，而且为了方便学生的学习，学校建设了“数字图像处理”网站。该课程网站的内容十分丰富，有教学课件、教材与参考书、习题及答案、实验指导书、教学录像、教学改革报告、师资队伍介绍、聊天等，并根据需要适时更新网站内容。学生可以通过网站进行学习、预习、复习，通过聊天可以与老师、同学交流问题等。网站的建设有助于加强师生之间的信息交流。响应了学校大学建设中，教师由“教学型”向“教学服务型”转型的要求。同时，该网站也对外开放，其他高校的师生也可以浏览该网站，实现了高校之间的资源共享。
6.强化师资队伍，提高能力
当今社会信息与计算科学专业提倡应用型人才培养模式，强调知识传授和实践能力相结合。因此，要求教师应该具有深厚的专业知识和高深的职业技能。学校加强现有教师的培训，让他们积极参加工程实践方面的培训，参加技术创新方面的研究以及到企业进行培训等。如定期派教师到企业里进行3～6个月的培训、派教师去参加一些学术交流和研讨会等，来扩充知识面和提高实战能力。
三、结束语
“数字图像处理”课程在教学中起着承上启下的作用，与其他专业课程之间存在着密切的内在联系。因此针对本门课程的重要作用，在教学过程中，提出了改进的方法，激发学生的学习兴趣，提高创新能力，这在信息与计算科学的专业“重基础、强实践、高素质”的人才培养模式中显得尤为重要。本文根据信息与计算科学专业的人才培养模式，集合“数字图像处理”课程的具体特点，提出了一系列教学改革的内容和方法。经过两年半教学实践的检验，取得了阶段性的教学效果。以后会继续随着技术的发展，改革各项内容。
参考文献：
[1]冈萨雷斯.数字图像处理(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2005.
[2]孙景荣,许录平,等.数字图像处理精品课程建设与实践[J].中国电子教育,2009,(4):54-55.
[3]张文,吴磊.略谈科研成果引入教学的途径与机制——以课程建设为例[J].江西理工大学学报,2008,29(2):69-71.
[4]吴锴,葛海鲜,等.《数字图像处理》课程教学改革的研究[J].山西农业大学学报,2007,(S2):160-161.
[5]吕朝辉.“数字图像处理”课程教学改革与实践[J].高教论坛,2010,
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[6]魏广芬,王永强,等.“数字图像处理”课程教学改革的尝试[J].电气电子教学学报,2009,31(6):24-25.
[7]韩智,张振虹.“数字图像处理”实验课教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2008,27(9):102-104.
数字图像处理相关论文篇二
试谈现代数字信号处理课程的教学改革与实践
摘要：针对现代数字信号处理的课程特点，开展课程的教学改革与实践，建立基于MATLAB实现的教学示例，并应用于课堂与实践教学，有助于提高教学质量，培养学生的研究能力和创新能力，且促进课程由传统课堂教学向研究型教学转化。
关键词：现代数字信号处理;教学;MATLAB;教学示例
随着计算机和微处理器技术的迅速发展，学科间的交叉与融合，数字信号处理技术得到了飞速发展，出现了以现代滤波器技术、现代谱分析理论、智能信息处理方法等为标志的现代数字信号处理理论及技术，并广泛应用于现代通信、新型雷达、精确遥测、医疗等众多领域。目前，现代数字信号处理课程主要面向研究生层次学生开设。由于该课程的理论性和实践性都很强，且其基本原理和方法已广泛应用于各领域，因此教师教好和学生学好该课程都很重要。
一、课程特点及传统教学中存在的困难
现代数字信号处理课程具有数学理论推导较多、内容广泛、概念抽象等特点。由于工科研究生的数学理论水平普遍不高，同时课程的学时有限，若教学方法不当，学生一方面在学习过程中常感到枯燥乏味，难以理解和掌握;另一方面易造成学生畏惧学习的心理，失去学习兴趣。现代数字信号处理同时是一门以算法为核心，实践性很强的课程，其算法的应用实现主要基于计算机的数值计算。如果教师采用传统的教学方式，主要讲授基础理论和算法的推导，学生则主要利用大量的公式、算法及推导进行学习和解题，而忽视让学生采用计算机动手设计、调试和分析课程中大量的、应用性较强的内容，会使得学生感觉该课程是一门数学理论课，不利于他们深层次理解数学概念中所蕴含的物理和工程意义，从而造成课后实践受到很大限制，不利于学生以后从事有关信号处理领域的研究工作。因此，如何提高学生学习的兴趣和主动性，增强他们对知识的理解和掌握，培养学生综合应用所学知识解决实际问题的实践能力是本课程教学所要解决的关键问题。
二、课程的教学改革与实践
我校的控制理论与控制工程专业(以下简称双控专业)硕士研究生开设了现代数字信号处理课程，该课程是学位专业课，共32个学时。目前，针对该门课程教学中所遇到的问题，我们以提高教学质量为目的，加强课程建设，从课堂教学和实践环节入手，精选和强化与学科方向有关的教学内容，建设MATLAB实现的教学示例，并将教学示例引入到课堂教学和实践教学当中，改进教学方法，积极开展教学探索与实践;在教学过程中注重学生“知识-能力-素质”的全面发展，以及注重培养学生的研究能力与创新能力，通过近两年的教学改革与尝试，取得了一定成效。
(一)精选教学内容
目前经典的数字信号处理具有比较完善的课程体系，而现代信号处理的课程体系呈多样化特点，不同的教材在主体内容上相差很大。在选择教学内容时，结合控制科学与工程学科的实际需求，并考虑我校双控专业生源大都来自地方性院校，学生的专业背景，知识结构、理论基础、理解能力、实践能力等方面存在较大差异。选择的课程内容一方面侧重基础性、完整性、系统性和应用性，另一方面体现双控专业研究生的培养目标，具有确保后续课程(如《系统辨识》、《数字图像处理》、《DSP技术原理及开发应用》)学习所具备的理论知识基础。因此，本课程选择的教学内容包括基础知识简介、最佳线性滤波理论(维纳滤波和卡尔曼滤波)、自适应信号处理和现代谱估计理论等部分。
(二)选择恰当的教材
教材是一门课程的基础，我们根据教学需求，通过调研及教材对比，并结合双控专业学生的使用效果反馈，主要采用姚天任教授主编的《现代数字信号处理》作为课程教材。该教材一直是华中科技大学、武汉理工大学等重点高校硕士或博士研究生教材用书，教材的系统性、知识性特点适于双控专业研究生教学。在教学过程中推荐张贤达教授的《现代信号处理(第二版)》、高西全等著的《数字信号处理——原理实现及应用》、郭仕剑等编著的《MATLAB7.X数字信号处理》作为知识补充和利用MATLAB开展实践学习的参考用书。
(三)建设MALAB实现的教学示例用于课堂教学
现代数字信号处理课程内容抽象、较难理解，同时作业也具有较多计算量，单纯的笔算较为繁琐，因此仿真教学环节非常重要。同时，该课程的实践性强，因此将实际工程问题以教学示例的形式引入到授课过程也很有必要。MATLAB软件具有强大的计算分析和绘图能力，可以将繁琐的推导过程形象化，用仿真手段直接得出重要结论，可大幅度降低理解问题的难度，提高学习效率。因此，笔者把知识内容进行学科方向强化，将理论知识与具体工程问题相结合，建立了“信号有效记录长度对信号频谱分析的影响”、“维纳滤波器对检测信号的降噪应用”、“卡尔曼滤波器在直流伺服电机系统位置控制中的应用”、“卡尔曼滤波器在雷达目标跟踪中的应用”、“IP电话回声自适应抵消器的设计”、“自适应工频陷波器的设计”，“现代谱分析理论在系统辨识中的应用”等十余个教学示例。示例的知识点较为全面，涵盖教学大纲的所有教学内容部分。在教学中结合专业特点，选择恰当的工程问题建立教学示例，并在课堂中讲授工程问题的解决过程和演示MATLAB仿真结果，有助于学生理解数学概念中的物理及工程意义，使得复杂问题简单化，抽象问题可视化、生动化，让学生理解和掌握知识更为直观和轻松，从而达到提高课堂教学质量，扩展学生知识面，培养起学生学习兴趣的目的。同时，教学示例的引入有助于促使学生初步掌握科研实践规律，增加理解知识的深度和广度，增强学生的工程实践意识，从而达到“为我所学”和“学以致用”的目的。
(四)改进教学方法和手段
《现代信号处理》内容抽象，数学含量较大且学时较少。我们在教学中充分利用板书教学和幻灯片教学的各自优势。板书教学用于相对简单、逻辑严密的推导证明过程，可以给学生相对充足的思考时间。幻灯片教学主要用于非重点内容、拓展知识部分或直接展示部分，它利用形象思维方式提高授课效率。这两种教学方法相互补充，有效地解决了学时不多的问题，提高了教师教与学生学的效率。在教学过程中，将教学课件、习题集及解答、教学实例的设计过程和MATLAB实现的程序源代码与学生共享，这不仅便于学生课后的教学内容重现，提高学习效率，又可为科研工作扩展思路。
(五)精心设计基于MATLAB实现的课程作业，实施实践教学
基于掌握重点、突破难点、解决疑点、结合实际的原则设计MATLAB实现的课程作业。作业题涵盖常用数字滤波器、维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应信号处理和现代谱估计等内容。布置的作业均给出具体任务要求，学生通过查阅相关参考文献，并利用MATLAB编程语言实现。实验性的课程作业已在2009~2010级双控专业学生中，以小组合作学习方式实施。为了检查学生的实践性作业的完成情况，我们在课程教学的结束阶段，各小组选出代表，进行求解过程讲解、程序演示和问题答辩，小组的参与所有成员均参与答辩环节。这种实践教学方式作为学生成绩的考核依据之一。从实践效果看，设计性的课程作业不仅可以弥补课程内容概念抽象、难以理解的不足，充分发挥学生的主动性和创造性，使学生得到良好训练的同时，理论知识得以深化和巩固，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，而且培养了学生的创新意识，以及严谨、有序、科学的工作作风，团结协作的科研精神，为学生进入研究阶段的学习打下基础。
提高教学质量是高校教育教学改革的永恒主题。结合现代数字信号处理的课程特点和学生的专业特点，精选教学内容和教材，建立与实际工程问题相关的、MATLAB程序实现的教学示例，并将示例用于课堂教学，同时开展设计性课程作业的实践教学，这不仅起到了克服传统教学困难、丰富教学内容、提高教学效果的作用，另一方面有助于充分发挥学生的主动性和创造性，使学生的理论知识得到深化和巩固，实践能力、创新意识得以培养和提高。
参考文献：
[1]姚天任，孙洪.现代数字信号处理[M].武汉：华中科技大学出版社，1999.
[2]张贤达.现代信号处理(第二版)[M].北京：清华大学出版社，2002.
[3]高西全，丁玉美，阔永红.数字信号处理——原理、实现及应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
[4]郭仕剑，等.MATLAB7.X数字信号处理[M].北京：人民邮电出版社，2006.
数字图像处理相关论文篇三
浅谈数字图像处理技术
摘要：本文针对目前广泛应用数字图像识别处理技术国内外研究现状进行了分析，阐述了数字图像处理技术的应用前景。
关键词：数字图像 图像处理 数字技术 应用
一、数字图像处理综述
数字图像处理(Digital Image Processing)又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。
数字图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和图像信息，数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期，早期的图像处理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。
首次获得实际成功应用的是美国喷气推进实验室(JPL)，他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片使用了图像处理技术，如几何校正、灰度变换、去除噪声等方法进行处理，并考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，获得了巨大的成功。随后又对探测飞船发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，以致获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，获得了非凡的成果，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。在以后的宇航空间技术，医学技术中数字图像处理技术都发挥了巨大的作用。
从70年代中期开始，随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理向更高、更深层次发展，人们已开始研究如何用计算机系统解释图像，实现类似人类视觉系统理解外部世界，这被称为图像理解或计算机视觉。很多国家，特别是发达国家投入更多的人力、物力到这项研究，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提出的视觉计算理论，这个理论成为计算机视觉领域其后十多年的主导思想。图像理解虽然在理论方法研究上已取得不小的进展，但它本身是一个比较难的研究领域，存在不少困难，因人类本身对自己的视觉过程还了解甚少，因此计算机视觉是一个有待人们进一步探索的新领域。
二、国内外研究现状
目前，国内图像识别的算法研究多是关于数字、文字、人脸、以及医用病理方面的较多，对产品内表图像进行分析识别、分类的还很少。国内已研制出了具有先进水平的高精度内表检测系统和装置，如何对产品零部件的外形，尺寸进行较高精度测量的激光在线检测系统等，但迄今为止，尚无能对生产出的产品内表面进行自动检测和识别的系统。应用CCD、电子、计算机技术检测内表面的实时自动检测技术在国内正处于刚刚起步的阶段，对内表面图像进行分析识别、分类的软件系统还没有十分完善，现在的识别算法对图像中的疵病部分定位不是很准确，对疵病的范围、大小、方位不能做定量分析，只能作定性分析，精度低，采用的传统的最小距离等分类器在图像复杂且类别多时，很难表示和提取特征，进行图像识别十分困难。
国外关于图像识别中的图像分割，特征信号提取，边缘检测，纹理识别等的算法已经取得了一定的成果，提出了一些新方法，如利用直线分割来识别三维人脸，通过子图匹配法在相邻区域间识别不同目标，用双值微波仿射不变函数识别二维形形状等等，近年来，国外基于图像识别与分类技术的图像检索，人脸识别，字体识别发展十分迅速。
在国外，为提高自动目标识别能力而开发的算法现在正被引入许多侦测和成像系统之中，图像分割、特征信号探测和析取、静止目标的模式识别等方面已取得了很大进步，这一自动目标识别能力大大减轻了操作人员的工作负担。如美国正在加紧自动检测能力与自动目标识别的研究工作，并在硬件能力的基础上开发多种用于信号图像处理的算法和开展各种算法软件的研制，包括相关法(匹配滤波器技术)、自适应多维处理法、基于模型的方法等。
三、数字图像处理的应用
图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此，图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面，随着人类活动范围的不断扩大，图像处理的应用领域也将随之不断扩大。
1、航天和航空技术方面的应用
数字图像处理技术在航天和航空技术方面的应用，除了JPL对月球、火星照片的处理之外，另一方面的应用是在飞机遥感和卫星遥感技术中。现在世界各国都在利用陆地卫星所获取的图像进行资源调查，灾害检测，资源勘察，农业规划，城市规划，我国也陆续开展了以上诸方面的一些实际应用，并获得了良好的效果。在气象预报和对太空其它星球研究方面，数字图像处理技术也发挥了相当大的作用。
2、生物医学工程方面的应用
数字图像处理在生物医学工程方面的应用十分广泛，而且很有成效。除了一般的CT技术之外，还有一类是对医用显微图像的处理分析，如红细胞、白细胞分类，染色体分析，癌细胞识别等，此外，在X光肺部图像增晰、超声波图像处理、心电图分析、立体定向放射治疗等医学诊断方面都广泛地应用图像处理技术。
3、通信工程方面的应用
当前通信的主要发展方向是声音、文字、图像和数据结合的多媒体通信。具体地讲是将电话、电视和计算机以三网合一的方式在数字通信网上传输。其中以图像通信最为复杂和困难，因图像的数据量十分巨大，如传送彩色电视信号的速率达100Mbit/s以上，要将这样高速率的数据实时传送出去，必须采用编码技术来压缩信息的比特量。在一定意义上讲，编码压缩是这些技术成败的关键。除了已应用较广泛的熵编码、DPCM编码、变换编码外，目前国内外正在大力开发研究新的编码方法，如分行编码、自适应网络编码、小波变换图像压缩编码等。
4、工业和工程方面的应用
在工业和工程领域中图像处理技术有着广泛的应用，如自动装配线中检测零件的质量、并对零件进行分类，印刷电路板疵病检查，弹性力学照片的应力分析，流体力学图片的阻力和升力分析，邮政信件的自动分拣，在一些有毒、放射性环境内识别工件及物体的形状和排列状态，先进的设计和制造技术中采用工业视觉等等。其中值得一提的是研制具备视觉、听觉和触觉功能的智能机器人，将会给工农业生产带来新的激励，目前已在工业生产中的喷漆、焊接、装配中得到有效的利用。
5、军事公安方面的应用
在军事方面图像处理和识别主要用于导弹的精确末制导，各种侦察照片的判读，具有图像传输、存储和显示的军事自动化指挥系统，飞机、坦克和军舰模拟训练系统等;公安业务图片的判读分析，指纹识别，人脸鉴别，不完整图片的复原，以及交通监控、事故分析等。目前已投入运行的高速公路不停车自动收费系统中的车辆和车牌的自动识别都是图像处理技术成功应用的例子。
6、文化艺术方面的应用
目前这类应用有电视画面的数字编辑，动画的制作，电子图像游戏，纺织工艺品设计，服装设计与制作，发型设计，文物资料照片的复制和修复，运动员动作分析和评分等等，现在已逐渐形成一门新的艺术——计算机美术。
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