胡曉霞

（西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院，陜西西安，710200）

1 高校電工電子實驗教學(xué)狀況

隨著電子技術(shù)和計算機處理技術(shù)的迅速發(fā)展，圖像處理的新理論、新方法、新應(yīng)用層出不斷，且大部分具有實際應(yīng)用意義。隨著不同高校辦學(xué)定位的轉(zhuǎn)變及社會對工程技術(shù)人才素質(zhì)要求的不斷提高，數(shù)字圖像處理的教學(xué)不管是在理論還是實踐，無論是在教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)理念上都要進行改革和創(chuàng)新。該課程既有很強的理論性，又具有很強的實踐性，很多學(xué)生被其廣泛的應(yīng)用所吸引，又因其復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)而望而卻步。特別是一般本科高校在高年級開設(shè)數(shù)字圖像處理課程，部分學(xué)生因忙于找工作、考研等，沒有將精力集中于學(xué)習(xí)。 在這種情況下，只有將課程教學(xué)的重點從枯燥的理論教學(xué)轉(zhuǎn)化為與實際應(yīng)用更為緊密的實驗教學(xué)，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生既能較好地理解數(shù)字圖像處理課程，又能掌握一些基本的編程應(yīng)用，為工作或進一步深造奠定較好的基礎(chǔ)。

在數(shù)字圖像處理的實驗教學(xué)中，通常是結(jié)合相關(guān)的軟件開發(fā)工具進行的，主要有Visual C++和Matlab。Visual C++具有運行速度快，可移植性好等優(yōu)點，特別適用于數(shù)據(jù)量較大的運算和開發(fā)；但由于其較為復(fù)雜、難學(xué)，一般本科高校的大部分高年級學(xué)生很難在較短的時間內(nèi)掌握，并應(yīng)用于數(shù)字圖像處理工程應(yīng)用中。Matlab是由Math Works公司開發(fā)的一套高性能的用于數(shù)值計算和可視化圖形化處理的工程語言。它特別適用于矩陣運算、數(shù)值 分析、小波分析等各個分支，擁有電子信息、通信技術(shù)、信號處理等專業(yè)方面的工具箱。學(xué)生能在較短時間內(nèi)學(xué)會運用 Matlab編程語言進行數(shù)字圖像處理，從而直觀地了解相關(guān)理論的知識和應(yīng)

2 本文提出的實驗教學(xué)改革措施

長期以來，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)一直作為理論課程的輔助工具，大部分是一些基礎(chǔ)性、演示性的實驗環(huán)節(jié)，常用的實驗內(nèi)容不全或者陳舊，沒有涉及圖像處理領(lǐng)域最新的研究成果和發(fā)展方向。

在教學(xué)內(nèi)容安排上，我們針對實驗軟件和實驗教學(xué)的特點對原有實驗教學(xué)活動做出相應(yīng)的調(diào)整，數(shù)字圖像處理實驗主要包括兩大類實驗：基礎(chǔ)性（傳統(tǒng)類）和綜合設(shè)計類(實訓(xùn)類)。學(xué)生不僅能夠較好地理解復(fù)雜的理論知識，還能利用Matlab實現(xiàn)部分軟件開發(fā)，分析問題、算法實現(xiàn)、程序編寫等能力得到了提高；最為重要的是，通過實驗學(xué)生掌握了理論知識，學(xué)習(xí)興趣得到激發(fā)，學(xué)習(xí)主動性和科技創(chuàng)新能力得到提高，為就業(yè)或進一步深造奠定了較好的基礎(chǔ)。今后如有條件，應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生申報校級的學(xué)生開放實驗項目或大學(xué)生科研基金項目，通過這些項目的研究，使理論知識和實際應(yīng)用 更為緊密地結(jié)合在一起。

基礎(chǔ)性實驗要求學(xué)生先在Matlab軟件平臺上進行實驗活動，給定圖像內(nèi)容，要求學(xué)生按要求對圖像進行處理，讓學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析總結(jié)，得出結(jié)論。在此類實驗中，選擇圖像處理中最基礎(chǔ)的理論及算法作為教學(xué)內(nèi)容，主要包括了：數(shù)字圖像處理教學(xué)中的圖像增強、圖像分割、圖像壓縮、圖像的直方圖均衡化、圖像的膨脹、腐蝕、開、閉操作、圖像的閾值化、圖像的平滑濾波、銳化濾波、快速傅里葉變換、離散余弦變換等等。要求學(xué)生自己編寫核心代碼程序，演示處理效果，讓學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析總結(jié)，得出結(jié)論，加深對數(shù)字圖像處理概念和算法的理解。

綜合設(shè)計類的實驗將安排在基礎(chǔ)性實驗之后進行，此類實驗相對于基礎(chǔ)性實驗有一定難度，需要在基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上結(jié)合實際問題設(shè)計出相應(yīng)算法，并編寫程序代碼進行驗證。此類實驗可向相關(guān)公司和企業(yè)了解社會對該課程應(yīng)用方向的實際需求情況，設(shè)計相應(yīng)的實驗內(nèi)容。或讓學(xué)生直接參與企業(yè)的項目開發(fā)，積累實訓(xùn)教學(xué)需要的技能和實踐經(jīng)驗，從單一的教學(xué)輔助實驗向生產(chǎn)實踐轉(zhuǎn)型。通過調(diào)查研究、查閱資料，進行方案的選擇、論證，程序的設(shè)計等一系列學(xué)習(xí)和實踐，讓學(xué)生在整個實驗過程中充滿成就感，能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升算法設(shè)計思想和編程能力。

3 結(jié)語

本課題的主要特色是將傳統(tǒng)實驗教學(xué)活動與實訓(xùn)實驗教學(xué)相結(jié)合。從研發(fā)項目或?qū)嶋H生產(chǎn)應(yīng)用中確定實驗內(nèi)容及對象。學(xué)生自由組成科研設(shè)計小組，并確定項目總負責(zé)人，明確各個設(shè)計環(huán)節(jié)負責(zé)人，分工合作，通過閱讀文獻、查閱中外文獻資料、設(shè)計算法、編寫程序等完成實驗。這種實訓(xùn)實驗?zāi)軌虼碳ず桶l(fā)揮每個學(xué)生的創(chuàng)造力，讓每個學(xué)生都進行問題的思考和分析，培養(yǎng)和提升他們的動手能力。

將實訓(xùn)實驗與傳統(tǒng)實驗結(jié)合起來輔助數(shù)字圖像處理理論課程的教學(xué)，有效解決了傳統(tǒng)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題。但要真正開展起來，形成一定的實驗體系，還有待我們繼續(xù)探索和不斷改進。在今后的教學(xué)中我們只有將理論教學(xué)、實踐教學(xué)、科研創(chuàng)新與實際問題有機的結(jié)合起來，把現(xiàn)代化手段與傳統(tǒng)實驗相輔相成的結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，才會收到更好的教學(xué)效果。