時(shí)間：2022-03-17 16:46:58
開(kāi)篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇圖像處理技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
1常見(jiàn)處理技術(shù)
網(wǎng)頁(yè)中的圖像，按照存儲(chǔ)格式不同可以分為矢量圖和位圖，按照使用用途的不同，大致可以分為地址欄圖像，網(wǎng)站Logo，網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容圖像等。地址欄圖像類似一個(gè)圖標(biāo)，顯示在地址欄網(wǎng)址前邊，一般經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，能夠傳遞公司專業(yè)與精細(xì)的形象。內(nèi)容圖像是指嵌在網(wǎng)頁(yè)中或者作為網(wǎng)頁(yè)背景的圖像。伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件技術(shù)的進(jìn)步，用于圖像處理設(shè)計(jì)的軟件有了很大的發(fā)展。網(wǎng)頁(yè)三劍客中的Dreamweaver在進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，可以對(duì)一些圖片進(jìn)行簡(jiǎn)單的變化處理，fireworks能滿足對(duì)網(wǎng)頁(yè)圖片處理的大部分功能要求。對(duì)于一些有特殊要求的圖像，可以使用Adobe公司的Photoshop軟件進(jìn)行處理；在進(jìn)行Logo等設(shè)計(jì)時(shí)，一般使用CorelDraw或Illustrator等軟件來(lái)完成。在進(jìn)行圖像的設(shè)計(jì)、選擇和處理中，掌握專業(yè)軟件的基本使用技巧是必需的，圖像在網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)中的功能主要可以分為視覺(jué)吸引、信息引導(dǎo)兩方面。要達(dá)到這樣的目的，需要對(duì)圖像進(jìn)行合理的處理。使用動(dòng)畫圖片，以及適當(dāng)?shù)纳蕦?duì)比，形成版式的變化，吸引瀏覽者的注意，引導(dǎo)其對(duì)網(wǎng)站內(nèi)容的閱讀。根據(jù)公司對(duì)網(wǎng)站的功能定位，其所承載的任務(wù)與指向有所不同，對(duì)瀏覽者所作設(shè)定亦有差異。比如騰訊公司的騰訊網(wǎng)（）和騰訊（），一個(gè)作為門戶內(nèi)容網(wǎng)站，一個(gè)作為公司形象網(wǎng)站是兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)站，設(shè)計(jì)風(fēng)格，內(nèi)容和要求差異很大。
2新技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)作為第四媒體，其顯示終端可能是計(jì)算機(jī)，平板，電視或智能手機(jī)，為了頁(yè)面兼容等原因，前端設(shè)計(jì)出現(xiàn)了很多新技術(shù)，如div+css技術(shù)，Javascript技術(shù)等，為了方便管理，一般采用對(duì)象的結(jié)構(gòu)、表現(xiàn)和行為分開(kāi)。結(jié)構(gòu)是對(duì)象的內(nèi)容，表現(xiàn)是其外觀，而行為是與瀏覽者的交互，或者說(shuō)是瀏覽者進(jìn)行鼠標(biāo)點(diǎn)擊或輸入內(nèi)容等操作時(shí)，頁(yè)面的反應(yīng)。在進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，圖像對(duì)象也是如此，利用代碼可以對(duì)圖像進(jìn)行一些效果的處理，起到資源占用少，頁(yè)面維護(hù)容易等目的，還可以達(dá)到一些用基本圖像處理技術(shù)不易實(shí)現(xiàn)的效果。用div+css結(jié)合Javascript技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)頁(yè)前端一些設(shè)計(jì)效果和邏輯處理功能，比如圖像輪播和驗(yàn)證碼校驗(yàn)功能。在一個(gè)存在后臺(tái)管理的網(wǎng)站中，網(wǎng)頁(yè)的很多內(nèi)容來(lái)自于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，一些圖片也不例外，內(nèi)容需要和后臺(tái)交互，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容和頁(yè)面的特定邏輯，決定圖像的外觀。這是基本圖像處理技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，需要設(shè)計(jì)者了解動(dòng)態(tài)頁(yè)面設(shè)計(jì)技術(shù)，常見(jiàn)的技術(shù)有，php和jsp技術(shù)等。
3結(jié)論
傳統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)一般分為前臺(tái)和后臺(tái)技術(shù)，前臺(tái)主要負(fù)責(zé)頁(yè)面的版式和效果設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)圖像處理有較好的理解，隨著技術(shù)的進(jìn)步和觀念的變化，一般認(rèn)為，網(wǎng)站的功能是第一位的，在此基礎(chǔ)上，需要有良好的顯示效果。技術(shù)是手段，是媒介，不能一味追求技術(shù)的先進(jìn)與絢麗，設(shè)計(jì)要同公司網(wǎng)站的定位緊密相關(guān)，綜合運(yùn)用多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)站的視覺(jué)吸引、信息引導(dǎo)兩方面的功能并沒(méi)有變，但是如何達(dá)到這一目的，是設(shè)計(jì)者關(guān)注并努力的方向。在功能完成的基礎(chǔ)上，使瀏覽者獲得良好的體驗(yàn)，簡(jiǎn)潔明快的設(shè)計(jì)往往會(huì)給用戶留下較深的印象。頁(yè)面圖像設(shè)計(jì)者要對(duì)相關(guān)技術(shù)有較好的理解，頁(yè)面前臺(tái)效果不是孤立的，任務(wù)進(jìn)行過(guò)程中，美工需要和后臺(tái)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，反復(fù)修改，共同完成設(shè)計(jì)。
作者：智立甫 王春寫 單位：石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣與電子工程系 石家莊市市容環(huán)衛(wèi)服務(wù)中心
關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像處理；教學(xué)改革；課程建設(shè)；研究性教學(xué)
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“我校”）信息工程學(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缶幊獭?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，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.
[2]杜云明，郝兵，劉文科.“數(shù)字圖像處理”課程任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2013，（10）：113-114.
（1. 武警工程大學(xué) 信息工程系，陜西 西安 710086；2. 武警工程大學(xué) 電子技術(shù)系，陜西 西安 710086）
摘 要：針對(duì)數(shù)字圖像處理課程基礎(chǔ)理論抽象、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，分析和探討該課程教學(xué)中存在的若干問(wèn)題及原因，從師資力量建設(shè)、課程標(biāo)準(zhǔn)制定、教學(xué)方法與設(shè)計(jì)、考核方法4個(gè)方面闡述數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)優(yōu)化改革方案。
關(guān)鍵詞 ：數(shù)字圖像處理；教學(xué)優(yōu)化改革；師資力量；課程標(biāo)準(zhǔn)
基金項(xiàng)目：全軍學(xué)位與研究生教育研討會(huì)研究課題“軍隊(duì)院校研究生教育中的導(dǎo)師與研究生關(guān)系研究”（YJZX14C14）。
第一作者簡(jiǎn)介：孔韋韋，男，講師，研究方向?yàn)閳D像處理，kwwking@163.com。
0 引 言
數(shù)字圖像處理[1-2]是信息處理領(lǐng)域的重要分支，通過(guò)該課程我們可以完成圖像的幾何變換、算術(shù)處理、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像重建、圖像編碼、模式識(shí)別、圖像理解等多個(gè)方面的工作。目前，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件處理能力的不斷提升，數(shù)字圖像處理技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢測(cè)、反恐處突、彈道導(dǎo)彈精確制導(dǎo)等多個(gè)軍（民）用領(lǐng)域。由于該門課程的特殊地位和廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外幾乎所有信息類專業(yè)都開(kāi)設(shè)了該課程，許多專家、學(xué)者也針對(duì)課程的教學(xué)方式提出了自己的觀點(diǎn)[3-8]。
軍隊(duì)院校作為高等院校中的一類特殊群體，無(wú)論在課程設(shè)置還是人才培養(yǎng)需求上均與地方高等院校有很大的不同。軍隊(duì)院校自身的特殊屬性要求培養(yǎng)出的人才不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和科研能力，還能運(yùn)用這些知識(shí)對(duì)作戰(zhàn)以及日常訓(xùn)練中出現(xiàn)的問(wèn)題加以解決，因此，軍隊(duì)院校對(duì)人才的理論與實(shí)踐結(jié)合能力提出了更高也更為嚴(yán)格的要求。
武警部隊(duì)負(fù)責(zé)維護(hù)國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定，有效打擊國(guó)內(nèi)外各種恐怖勢(shì)力，保障人民安居樂(lè)業(yè)。當(dāng)前，世界各國(guó)都將“反恐”作為維護(hù)國(guó)家穩(wěn)定和保衛(wèi)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的一項(xiàng)重要任務(wù)。反恐圖像目標(biāo)的識(shí)別和監(jiān)視能力更體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的反恐技術(shù)力量和能力水平，其關(guān)鍵在于反恐圖像目標(biāo)的識(shí)別。因此，有效地將數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用于反恐處突領(lǐng)域，不僅有助于提升針對(duì)恐怖勢(shì)力的打擊力度，還可以有效減少傷亡，最大限度地保障國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。
1 數(shù)字圖像處理課程的特點(diǎn)
數(shù)字圖像處理課程主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①理論基礎(chǔ)要求高，涉及高等數(shù)學(xué)、信號(hào)與信息系統(tǒng)、信息論、計(jì)算機(jī)編碼等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)；②數(shù)字圖像處理課程覆蓋的內(nèi)容廣泛，知識(shí)點(diǎn)繁雜零碎；③新興理論的不斷出現(xiàn)要求廣大學(xué)者能夠敏銳把握數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展前沿；④數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，處理方法也更為復(fù)雜。
2 軍隊(duì)院校數(shù)字圖像處理課程教學(xué)中存在的問(wèn)題
2.1 課程設(shè)置不靈活
相比地方高等院校，軍隊(duì)院校的課程設(shè)置自由度十分受限，具體體現(xiàn)為課程的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)安排、課堂組織形式甚至是開(kāi)課時(shí)間均有嚴(yán)格的規(guī)定和限制，不能根據(jù)學(xué)生理論基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力的實(shí)際情況做自適應(yīng)的調(diào)整。
盡管研究生有自己的導(dǎo)師和研究方向，且很多研究生日后學(xué)位論文的研究方向可能與數(shù)字圖像處理領(lǐng)域并無(wú)關(guān)聯(lián)，然而，由于許多信息類專業(yè)院校的研究生培養(yǎng)方案均嚴(yán)格限定該課程為學(xué)位必修課，導(dǎo)致一些研究生為了學(xué)分和學(xué)位只得選擇一門與自己研究領(lǐng)域完全無(wú)關(guān)的課程，無(wú)形中造成了教學(xué)資源的浪費(fèi)。
2.2 課時(shí)少內(nèi)容多
數(shù)字圖像處理課程是國(guó)內(nèi)外幾乎所有信息類專業(yè)的必修課。地方高等院校通常會(huì)開(kāi)設(shè)50個(gè)學(xué)時(shí)，而軍隊(duì)院校大多只開(kāi)設(shè)40學(xué)時(shí)，有的學(xué)校甚至只將其作為學(xué)位選修課開(kāi)設(shè)20學(xué)時(shí)。眾所周知，該課程涉及的教學(xué)內(nèi)容非常繁雜且對(duì)相關(guān)課程的理論基礎(chǔ)提出了較高要求，這類課程即使安排50學(xué)時(shí)也很難將重點(diǎn)內(nèi)容講授完畢，軍隊(duì)院校課程課時(shí)不足無(wú)疑對(duì)該課程的教學(xué)質(zhì)量造成重大影響。
2.3 教學(xué)形式單一
軍隊(duì)院校的特殊屬性在一定程度上約束了課堂多種教學(xué)形式的存在與發(fā)展，傳統(tǒng)的教師主體式教學(xué)法是主流。這種過(guò)于單一和機(jī)械的教學(xué)形式將對(duì)研究生的學(xué)習(xí)積極性造成不利影響。另外，軍隊(duì)中上下等級(jí)關(guān)系往往扼殺了研究生質(zhì)疑教師的勇氣和可能，使研究生不敢對(duì)教師的見(jiàn)解有所質(zhì)疑，不敢擅自踏入教師未首肯的領(lǐng)域中積極主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，導(dǎo)致研究生的學(xué)習(xí)完全處于被動(dòng)境地。
3 教學(xué)優(yōu)化改革
3.1 師資力量建設(shè)
數(shù)字圖像處理課程專業(yè)性強(qiáng)、理論難度大，涉及的基礎(chǔ)學(xué)科門類較多，因此，在條件允許的情況下應(yīng)盡可能安排科研方向或理論研究方向?qū)儆趫D像處理領(lǐng)域的教師擔(dān)任任課老師。一方面，長(zhǎng)期從事該領(lǐng)域的教師對(duì)課程的基本內(nèi)容和理論了如指掌，基本功非常扎實(shí)，授課更為流暢、自然；另一方面，教材中介紹的只是圖像處理領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和經(jīng)典模型，長(zhǎng)期從事該領(lǐng)域研究的老師在研究過(guò)程中往往對(duì)課程中的概念及理論模型有更深刻的理解，在授課過(guò)程中必然會(huì)附帶介紹本人在該領(lǐng)域內(nèi)的研究現(xiàn)狀和最新進(jìn)展，有利于開(kāi)闊研究生視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高授課質(zhì)量。
3.2 課程標(biāo)準(zhǔn)的制定
結(jié)合軍隊(duì)院校課時(shí)不足的教學(xué)實(shí)際以及人才培養(yǎng)類型的定位需求，我們完全有必要重新制定數(shù)字圖像處理課程的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，在保證理論系統(tǒng)性完整的基礎(chǔ)上，側(cè)重實(shí)踐能力以及解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)和提升。具體措施如下：①教學(xué)對(duì)象精確定位，扭轉(zhuǎn)以往研究生課程頻頻出現(xiàn)的“被選課”現(xiàn)象，切實(shí)保障“選修權(quán)”，允許研究生按照自己學(xué)位論文的研究需求選課；②由于學(xué)時(shí)有限，在制定課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)必須全面分析和研究教學(xué)內(nèi)容，梳理與課程內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)，適當(dāng)?shù)貏h減一些非重點(diǎn)內(nèi)容，重新劃分各章節(jié)的學(xué)時(shí)；③數(shù)字圖像處理雖然是一門理論性很強(qiáng)的課程，但學(xué)習(xí)的最終目的還是應(yīng)用，因此，在制定課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)必須為研究生學(xué)員留有一定的實(shí)踐操作以及課堂研討課時(shí)；④要反映部隊(duì)特色，在授課過(guò)程中重點(diǎn)介紹能夠直接應(yīng)用于部隊(duì)實(shí)際的模型和方法，譬如模式識(shí)別、圖像理解版塊，并要求研究生動(dòng)手實(shí)踐；⑤緊跟發(fā)展前沿，保持知識(shí)的先進(jìn)性，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，以完善的學(xué)習(xí)資料、豐富的課程資源、真實(shí)的實(shí)踐環(huán)境作為課程的基礎(chǔ)和支撐。
3.3 教學(xué)方法與設(shè)計(jì)
結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)，我們擬將整個(gè)教學(xué)過(guò)程分解為4個(gè)階段：①基本理論講授；②專題討論；③專題講座；④實(shí)踐操作。
3.3.1 基本理論講授
教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容中的基本理論加以講解，旨在為研究生掃清基本理論障礙。該部分的講解并非只是對(duì)課本內(nèi)容的簡(jiǎn)單復(fù)制和重申，而是在介紹基本理論的基礎(chǔ)上，對(duì)基本概念中涉及的各層次知識(shí)點(diǎn)和潛在疑問(wèn)加以梳理和闡釋，為下一階段的專題討論做鋪墊。該階段以教師講授為主體，采取案例式教學(xué)和啟發(fā)式教學(xué)相結(jié)合的授課方式。
3.3.2 專題討論
所謂專題討論，就是基于教師先前講授的某一個(gè)或某一類基本理論，探討具體應(yīng)用效果以及可能影響最終圖像處理效果的若干因素。這一環(huán)節(jié)將徹底打破經(jīng)典教學(xué)模式中的“教師主體”模式，轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖處煷_定討論范圍—研究生為討論主體—教師最后總結(jié)”的模式。在整個(gè)過(guò)程中，教師和研究生的角色完全轉(zhuǎn)換，由研究生基于自身掌握的知識(shí)充分發(fā)揮自己的想象，針對(duì)若干問(wèn)題展開(kāi)探討或者辯論。譬如，教師在探討前先介紹圖像去噪理論的相關(guān)知識(shí)，包括噪聲產(chǎn)生的原理、噪聲的種類、噪聲在圖像中的表現(xiàn)、幾類經(jīng)典圖像去噪方法等，上述部分內(nèi)容講授完畢后確定3個(gè)問(wèn)題，即均值去噪和中值去噪方法的原理有何不同？各自的優(yōu)缺點(diǎn)何在？各自在去噪過(guò)程中可能影響最終效果的因素有哪些？下一次課教師可安排專題討論，并將研究生在討論中的表現(xiàn)作為課程成績(jī)的一項(xiàng)重要依據(jù)。
在該門課程課代表的組織下，研究生被分成若干小組，大家利用課余時(shí)間分別對(duì)兩種去噪方法展開(kāi)了深入研究，并通過(guò)Matlab軟件仿真驗(yàn)證，記錄諸如峰值信噪比PSNR等相關(guān)指標(biāo)值，初步得出可能會(huì)影響最終去噪效果的若干因素；幾位同學(xué)針對(duì)一些不太一致的觀點(diǎn)展開(kāi)激烈的討論；最后，由教師進(jìn)行內(nèi)容總結(jié)和答疑解惑，一些研究生還對(duì)教師的某些結(jié)論提出質(zhì)疑。
專題討論完畢后，教師和研究生普遍感覺(jué)以往枯燥又不合時(shí)宜的教學(xué)方法得到了徹底改變，研究生內(nèi)心的求知熱情得到了極大的激發(fā)。此外，整個(gè)專題討論過(guò)程也鍛煉了他們的邏輯思維，為了說(shuō)服“對(duì)手”，他們必須要找到支撐自己觀點(diǎn)的科學(xué)依據(jù)，包括權(quán)威論壇上的答疑解惑以及仿真軟件仿真出來(lái)的實(shí)際結(jié)果等。有了這些證據(jù)后，他們還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究、組織語(yǔ)言、理清思路，而在以往的教學(xué)模式下，研究生并不會(huì)主動(dòng)花費(fèi)時(shí)間查找資料，教師由于課時(shí)的關(guān)系也不可能對(duì)每一種理論都進(jìn)行仿真演示。
3.3.3 專題講座
擔(dān)任數(shù)字圖像處理課程任務(wù)的教師必須從事圖像處理領(lǐng)域研究，因此，在教學(xué)過(guò)程中，適時(shí)安排1~2次專題講座，由任課教師將自己在本領(lǐng)域的研究成果或是研究體會(huì)以講座的形式向研究生進(jìn)行報(bào)告。在講座過(guò)程中，教師將從一個(gè)較高的層次，把一些新的內(nèi)容介紹給研究生，同研究生一起分享圖像處理領(lǐng)域最新的發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究成果，開(kāi)拓研究生的視野，為研究生動(dòng)態(tài)更新最新的前沿知識(shí)。另一方面，由于課程標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中教學(xué)對(duì)象已實(shí)現(xiàn)了精確定位，凡是選修數(shù)字圖像處理課程的研究生日后均要從事該領(lǐng)域的研究，因此專題講座的開(kāi)展也在一定程度上為研究生日后的學(xué)位論文撰寫提供靈感和研究方向。顯然，專題講座是課程教學(xué)強(qiáng)大而又有益的補(bǔ)充。
3.3.4 實(shí)踐操作
由教師從教學(xué)內(nèi)容中選取若干重難點(diǎn)且與部隊(duì)作戰(zhàn)（訓(xùn)練）密切關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，交由研究生自行仿真實(shí)現(xiàn)，記錄主客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行比較與分析，并得出結(jié)論；對(duì)仿真結(jié)果中的不足展開(kāi)討論，給出可能的解決方案。顯然，該階段側(cè)重課程標(biāo)準(zhǔn)中“反映部隊(duì)特色”的宗旨，要求學(xué)員學(xué)以致用，切實(shí)將書本中的理論知識(shí)運(yùn)用到部隊(duì)實(shí)際中，為部隊(duì)服務(wù)，提高作戰(zhàn)能力，體現(xiàn)軍隊(duì)院校“向部隊(duì)靠攏，向?qū)崙?zhàn)靠攏”的辦學(xué)宗旨。
在實(shí)際操作中，為了貼合武警部隊(duì)反恐處突場(chǎng)景的作戰(zhàn)實(shí)際，教師為學(xué)生布置了模式識(shí)別版塊中的圖像融合仿真實(shí)驗(yàn)，給出了國(guó)際TNO組織提供的聯(lián)合國(guó)營(yíng)地源圖像，源圖像取自同一場(chǎng)景，一幅由灰度可見(jiàn)光圖像傳感器獲得，另一幅由紅外圖像傳感器獲得。該實(shí)踐場(chǎng)景十分類似于武警部隊(duì)對(duì)潛藏在樹林中的恐怖分子進(jìn)行圍捕的場(chǎng)景，要求研究生對(duì)現(xiàn)行資料中融合效果較好的6種融合方法進(jìn)行仿真，記錄仿真結(jié)果并加以分析討論。
通過(guò)這一階段的訓(xùn)練，研究生將書本中的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，取得了良好的效果，并為日后將相應(yīng)方法應(yīng)用于部隊(duì)作戰(zhàn)（訓(xùn)練）提供了理論基礎(chǔ)和支持。
3.4 考核方法
課程考核采取百分制，并綜合考慮研究生在筆試、專題討論、實(shí)踐操作3個(gè)環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)，3者的比例為0.30：0.35：0.35。在考核中，教師更看重研究生在該門課程中針對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，以期學(xué)生真正理解和消化書本中的理論知識(shí)。筆試采取開(kāi)卷方式進(jìn)行，側(cè)重考核研究生對(duì)該門課程中的基本理論、概念、公式的掌握情況，因此，同以往的純閉卷考試相比，該考核方法靈活度更高，考核效果也更理想。在最終考核中，由于采取了更為有效的考核方式，學(xué)生只要認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，必然可以順利通過(guò)考試并拿到高分。如今，兩年的教學(xué)改革已經(jīng)使該課程在研究生中小有名氣，從往日學(xué)員們的“黑名單”課程轉(zhuǎn)而成為“熱銷品牌”。
4 結(jié) 語(yǔ)
兩年的實(shí)踐結(jié)果表明，相比傳統(tǒng)的授課方式，該改革方案更符合高等院校的教學(xué)規(guī)律和實(shí)際情況，尤其是將部隊(duì)的實(shí)戰(zhàn)需求充分融入課程標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程，更加貼近了當(dāng)前軍隊(duì)院校的人才培養(yǎng)需求，充分體現(xiàn)了軍隊(duì)院校“向部隊(duì)靠攏，向?qū)崙?zhàn)靠攏”的辦學(xué)宗旨。
參考文獻(xiàn)：
[1] 岡薩雷斯. 數(shù)字圖像處理[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2014.
[2] 賈永紅. 數(shù)字圖像處理[M]. 武漢: 武漢大學(xué)出版社, 2010.
[3] 楊淑瑩, 張樺.“數(shù)字圖像處理”理論與實(shí)踐相結(jié)合教學(xué)模式[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2009(24): 84-86.
[4] 周海芳.“數(shù)字圖像處理”課程研討式教學(xué)[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2010(24): 93-97.
[5] 周耿烈, 魯逢蘭. 圖像處理技術(shù)精品課程建設(shè)[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2010(18): 101-104.
[6] 何楚, 馮倩, 楊芳, 等. 數(shù)字圖像處理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2011(18): 74-77.
[7] 沈曉晶, 王艷, 趙慧娟. 應(yīng)用型院校數(shù)字圖像處理本科教學(xué)探索[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2012(1): 86-88.
1 圖像處理技術(shù)
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。框架如圖1。
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。灰度變換不足以達(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粒總體中所含的百分比來(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.
[2] 青.基于分形理論的大氣懸浮顆粒物圖像識(shí)別[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2006.
關(guān)鍵詞：遙感圖像處理 課程體系 模塊化 教學(xué)實(shí)踐
中圖分類號(hào)：G421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（b）-0185-02
遙感作為一種高效的探測(cè)、獲取、分析和處理空間信息的先進(jìn)技術(shù)手段，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。高等院校是我國(guó)遙感專業(yè)人才培養(yǎng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，它提供了一個(gè)綜合性高、專業(yè)性強(qiáng)的平臺(tái)[1]。在該平臺(tái)上，可以針對(duì)社會(huì)的應(yīng)用需求，塑造學(xué)生不同的個(gè)體特征，培養(yǎng)出適于不同崗位的研究型、應(yīng)用型人才。因而，構(gòu)建旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)，并突出其個(gè)體特征的課程體系具有舉足輕重的作用。特色鮮明的體系可以在提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)的同時(shí)，也能夠突出學(xué)生個(gè)體，因而可以更好地滿足我國(guó)遙感專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。
現(xiàn)階段我國(guó)為遙感專業(yè)人才培養(yǎng)設(shè)置的本科專業(yè)主要有攝影測(cè)量與遙感、遙感科學(xué)與技術(shù)、地理信息科學(xué)等，在這些專業(yè)的培養(yǎng)方案中，《遙感導(dǎo)論》和《遙感圖像處理》在多數(shù)高等院校中都有開(kāi)設(shè)，并為專業(yè)核心課程之一，有的高等院校還開(kāi)設(shè)了《數(shù)字圖像處理》。《遙感導(dǎo)論》和《數(shù)字圖像處理》兩門課程可以視為《遙感圖像處理》的前期基礎(chǔ)課，因而在課程學(xué)期安排上應(yīng)該提前。
《遙感圖像處理》以地理學(xué)、測(cè)繪學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為背景，在學(xué)習(xí)了遙感技術(shù)、圖像處理技術(shù)的原理和理論基礎(chǔ)上，著重介紹遙感信息處理的原理、過(guò)程與方法，并掌握遙感圖像處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)與實(shí)際應(yīng)用。由于《遙感圖像處理》是多學(xué)科的交叉，與很多專業(yè)都有很密切的聯(lián)系，而且發(fā)展速度較快，在遙感圖像處理的教學(xué)中，一方面要求不同對(duì)象的學(xué)生掌握、理解或了解圖像處理技術(shù)的基本原理；另一方面，還要求不同對(duì)象的學(xué)生理解或了解遙感圖像的成像機(jī)理、處理技術(shù)和流程等。同時(shí)，圖像處理技術(shù)和遙感技術(shù)具有技術(shù)更新快的特點(diǎn)，因而還需要學(xué)生掌握現(xiàn)階段的狀態(tài)以及最新發(fā)展情況。除了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是《遙感圖像處理》課程的重要的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的課程教學(xué)大都偏重于理論，一些已有的實(shí)驗(yàn)也主要是針對(duì)特定圖像處理的一些應(yīng)用，缺乏圖像處理技術(shù)應(yīng)用與遙感圖像特征無(wú)縫結(jié)合和系統(tǒng)組織。
總的來(lái)說(shuō)，目前的《遙感圖像處理》課程體系主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題[2]：（1）傳統(tǒng)的課程體系多注重經(jīng)典理論，輕實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐[3]。除了應(yīng)該重視理論教學(xué)外，有效地利用實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于學(xué)生理解和掌握該課程內(nèi)容，取得事半功倍的教學(xué)效果；（2）傳統(tǒng)課程體系脫胎于數(shù)字圖像處理，和遙感處理關(guān)鍵技術(shù)之間存在斷裂面，遙感處理知識(shí)體系不夠完善。
本文以我國(guó)高等師范院校開(kāi)設(shè)的遙感科學(xué)與技術(shù)、地理信息科學(xué)專業(yè)為例，針對(duì)《遙感圖像處理》課程的教學(xué)目標(biāo)，提出了適合高等師范院校本專業(yè)領(lǐng)域?qū)W生的課程體系的構(gòu)建方案，并就其實(shí)踐教學(xué)的效果和課程體系特色進(jìn)行介紹。
1 課程體系的建立
內(nèi)容的模塊化設(shè)計(jì)是目前課程體系建設(shè)的主要方案，在很多高等院校的專業(yè)教學(xué)中得到了較好地應(yīng)用[4]。為適于高等師范院校開(kāi)設(shè)的遙感科學(xué)與技術(shù)、地理信息科學(xué)專業(yè)教學(xué)需求，通過(guò)近10年左右的實(shí)踐教學(xué)，我們將《遙感圖像處理》的課程體系結(jié)構(gòu)分為7個(gè)模塊，如圖1所示。
（1）圖像基礎(chǔ)模塊：這一部分主要介紹遙感數(shù)字圖像的基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括遙感數(shù)字圖像、遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)視圖與表達(dá)等內(nèi)容，讓學(xué)生了解遙感數(shù)字圖像的基本概念和特點(diǎn)，并從計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和顯示的角度，定性了解數(shù)字遙感圖像，引導(dǎo)學(xué)生建立遙感圖像處理研究和實(shí)踐的興趣。
（2）定量遙感處理模塊：遙感定量化是當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的重要方向之一，其分析和處理過(guò)程涉及到物理、大氣等學(xué)科；本科生由于前期所開(kāi)課程較少，感覺(jué)定量遙感處理的難度較大，因而我們主張?jiān)诒究齐A段掌握定量遙感的基礎(chǔ)理論和圖像處理，深層次處理設(shè)置在后續(xù)的研究生課程開(kāi)設(shè)。
該模塊的主要內(nèi)容涵蓋輻射定標(biāo)、大氣校正、熱紅外地面溫度反演等，以Landsat TM圖像為例，了解遙感圖像的輻射校正和定量反演的技術(shù)方法：輻射定標(biāo)結(jié)合Landsat TM的0級(jí)、1級(jí)產(chǎn)品，介紹遙感圖像數(shù)字值（digital number，DN）轉(zhuǎn)換為光譜輻射亮度的方法；大氣校正主要講述基于輻射傳輸方程的校正方法，結(jié)合6S和MOTRAN輻射傳輸軟件包，完成遙感圖像的大氣校正；熱紅外圖像地表溫度反演以Landsat TM6為例，介紹單波段熱紅外圖像的地表溫度反演方法和技術(shù)流程。
（3）幾何遙感處理模塊：該模塊針對(duì)遙感成像的純中心投影、多中心投影、側(cè)視雷達(dá)等不同構(gòu)像方式，解釋它們的幾何糾正方法和技術(shù)流程；對(duì)于多項(xiàng)式糾正方法重點(diǎn)介紹，強(qiáng)度多項(xiàng)式的構(gòu)建、地面控制點(diǎn)的選擇、最小二乘法擬合等相關(guān)內(nèi)容。
（4）數(shù)字圖像增強(qiáng)模塊：數(shù)字圖像增強(qiáng)模塊按照彩色增強(qiáng)、輻射增強(qiáng)、空間域增強(qiáng)、頻率域增強(qiáng)、多光譜增強(qiáng)等順序進(jìn)行講解。在這一部分，我們遵循系統(tǒng)深入的原則，基于遙感數(shù)字圖像處理的實(shí)例，幫助學(xué)生系統(tǒng)復(fù)結(jié)并領(lǐng)會(huì)各種理論方法之間的邏輯順序與本質(zhì)。由于圖像處理具有理論性和可視化強(qiáng)的特點(diǎn)，在這個(gè)部分教學(xué)中，我們希望加強(qiáng)學(xué)生對(duì)前置基礎(chǔ)課程（如《遙感導(dǎo)論》和《數(shù)字圖像處理》）所學(xué)基本理論和方法的深入理解，使其充分認(rèn)識(shí)遙感機(jī)理理論知識(shí)在遙感圖像增強(qiáng)應(yīng)用中的指導(dǎo)意義，并體會(huì)理論本身的魅力。
（5）遙感圖像融合模塊：該模塊從遙感圖像融合的目的出發(fā)，介紹圖像融合的主要方法和技術(shù)流程、圖像融合結(jié)果的性能評(píng)估等；聯(lián)系數(shù)字圖像增強(qiáng)模塊的多光譜增強(qiáng)子模塊，以HIS變換、主成份分析、傅里葉變換和小波變換等為基礎(chǔ)，闡述遙感圖像融合的主要技術(shù)方法，并對(duì)其方法的缺點(diǎn)進(jìn)行分析，提出改進(jìn)的遙感圖像融合方案。
（6）遙感圖像分類模塊：該模塊主要包括計(jì)算機(jī)分類的基本原理、非監(jiān)督分類、監(jiān)督分類、計(jì)算機(jī)分類的新方法、分類結(jié)果后處理、精度評(píng)估等內(nèi)容。在這一部分教學(xué)中，我們充分發(fā)揮圖像處理應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，選擇最小距離法、ISODATA、最大似然分類法等，重點(diǎn)講述其基礎(chǔ)理論和技術(shù)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
（7）變化檢測(cè)模塊：該模塊是對(duì)前面所學(xué)模塊的綜合運(yùn)用，向?qū)W生展示《遙感圖像處理》立體而豐富的專業(yè)內(nèi)容。在介紹遙感圖像變化檢測(cè)意義和技術(shù)流程的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述變化檢測(cè)的分類后比較法和直接比較法；將變化向量分析法（CVA）作為典型算法進(jìn)行講述，通過(guò)土地覆被變化檢測(cè)的應(yīng)用實(shí)例，綜合遙感圖像輻射校正、幾何糾正等知識(shí)，重點(diǎn)論述變化強(qiáng)度和變化方向的確定方法，并利用圖像處理實(shí)踐提升學(xué)生的研究性思維，初步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2 課程教學(xué)實(shí)踐及其特色
2.1 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重動(dòng)手能力的培養(yǎng)
本課程主要教學(xué)目的是使學(xué)生了解和掌握遙感信息處理的基本知識(shí)、方法、基本技能和發(fā)展動(dòng)態(tài)，初步掌握應(yīng)用遙感信息處理技術(shù)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因而，實(shí)踐教學(xué)能力培養(yǎng)是我們課程建設(shè)的核心部分。我們?cè)诿總€(gè)模塊中設(shè)置了多個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，多角度、多目標(biāo)的提升學(xué)生動(dòng)手操作能力。
通過(guò)理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐處理等環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)本課程的理解，并在此基礎(chǔ)上使學(xué)生進(jìn)一步掌握遙感圖像成像的基本原理、基本理論和這些理論在遙感圖像處理中的應(yīng)用。近10年的教學(xué)實(shí)踐證明，該課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)較好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性，取得了較好的學(xué)習(xí)效果。
2.2 內(nèi)容延伸模塊化，形成分層次課程體系
我們依據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建了授課內(nèi)容的基本框架，按照教學(xué)內(nèi)容分塊設(shè)置，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)階段、課時(shí)安排、專業(yè)特色延伸等可以靈活變化，因而給授課內(nèi)容帶來(lái)了較大的機(jī)動(dòng)性。
在每個(gè)教學(xué)模塊中首先確定知識(shí)體系和拓展專題內(nèi)容，將這些拓展專題分為偏應(yīng)用型和偏理論型。每個(gè)專題中設(shè)置基本內(nèi)容和擴(kuò)展內(nèi)容，形成模塊化分層次的課程體系。
例如：在數(shù)字圖像增強(qiáng)模塊中，目前的大多數(shù)教材中存在直方圖均衡化的內(nèi)容，然而隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的拓展，人們發(fā)現(xiàn)在絕大多數(shù)遙感圖像增強(qiáng)處理中不適合直方圖均衡化處理，因此這部分內(nèi)容可以不講或讓學(xué)生自學(xué)。圖像增強(qiáng)部分的內(nèi)容非常多，使學(xué)生清楚掌握第一節(jié)內(nèi)容介紹的關(guān)鍵詞，課程的延伸內(nèi)容就會(huì)更易理解。根據(jù)學(xué)科特色和學(xué)習(xí)層次，可以有意識(shí)地引入偏應(yīng)用專題或偏理論專題，更好地滿足不同目標(biāo)、不同層次的學(xué)生的需求。
通過(guò)遙感圖像處理課程教學(xué)內(nèi)容的分塊劃分，形成了層次化、模塊化課程體系，在確保授課內(nèi)容體系完整情況下，使內(nèi)容選擇更具條理和可操作性，便于培養(yǎng)不同目標(biāo)導(dǎo)向的學(xué)生，更適于我國(guó)高等師范院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)設(shè)計(jì)。
2.3 多目標(biāo)人才及其創(chuàng)新能力培養(yǎng)
社會(huì)對(duì)人才可以從不同的角度加以分類，從生產(chǎn)或工作活動(dòng)的目的來(lái)分析，現(xiàn)代社會(huì)的人才可分為學(xué)術(shù)型（理論型）、技術(shù)型、工程型和技能型等。多目標(biāo)人才就是多功能人才，其特點(diǎn)是多才多藝，能夠在很多領(lǐng)域大顯身手。當(dāng)今社會(huì)的重大特征是學(xué)科交叉，知識(shí)融合，技術(shù)集成。因而，《遙感圖像處理》多目標(biāo)人才培養(yǎng)是培養(yǎng)學(xué)生在各個(gè)方面都有一定能力，同時(shí)在某一個(gè)具體的方面要能出類拔萃。
在高等師范院校地理學(xué)背景創(chuàng)辦遙感科學(xué)與技術(shù)、地理信息科學(xué)等本科專業(yè)的情況下，不同層次、不同培養(yǎng)目標(biāo)導(dǎo)向，可以讓學(xué)生針對(duì)自己的發(fā)展方向選擇應(yīng)用型還是研究型，因而該課程體系更加具有靈活度。我們課程體系中設(shè)置的定量遙感模塊，可以滿足學(xué)生在應(yīng)用型《遙感圖像處理》課程中學(xué)習(xí)到研究型知識(shí)，豐富和完善學(xué)生的有關(guān)遙感處理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。實(shí)踐教學(xué)證明，我們的本科生經(jīng)過(guò)該模塊的學(xué)習(xí)，也能夠獨(dú)立完成研究方案構(gòu)思和具體研究路線設(shè)計(jì)，并在老師的指導(dǎo)下撰寫科學(xué)論文。
3 結(jié)語(yǔ)
衛(wèi)星遙感、圖像處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域愈來(lái)愈廣泛，該領(lǐng)域受到很多學(xué)生的垂青，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情。目前很多高等院校都開(kāi)設(shè)了《遙感圖像處理》這門課程。如何根據(jù)各個(gè)高等院校的學(xué)科特色、學(xué)生特點(diǎn)構(gòu)建適合自己的課程教學(xué)體系、安排好授課內(nèi)容、提高教學(xué)方法和教學(xué)手段的有效性是很多高等院校主講教師最關(guān)注的，同時(shí)對(duì)于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用能力以及培養(yǎng)信息技術(shù)時(shí)代的創(chuàng)新型人才具有重要意義。
筆者結(jié)合多年《遙感圖像處理》課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)課程內(nèi)容模塊化、專題內(nèi)容可延伸、分層次的課程體系，它采用專題框架，在保證授課體系完整性的前提下，授課教師可以依據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)特色、學(xué)時(shí)要求引入模塊化延伸內(nèi)容，有機(jī)地將課程教學(xué)內(nèi)容聯(lián)合在一起，形成多層次、多目標(biāo)的授課內(nèi)容。實(shí)踐證明，該課程體系設(shè)置達(dá)到了我們高等師范院校相關(guān)專業(yè)的課程教學(xué)預(yù)期效果，可以為我國(guó)其他高等師范院校的相關(guān)專業(yè)的《遙感圖像處理》課程教學(xué)提供參考。
參考文獻(xiàn)
[1] 鄧?yán)冢w文吉，胡德勇.遙感課程實(shí)踐教學(xué)模式探索與教改實(shí)踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（7）：136-137.
[2] 趙珊，劉靜.數(shù)字圖像處理課程實(shí)踐教學(xué)的改革與設(shè)計(jì)[J].中國(guó)科技信息，2009（23）：226-227.
【關(guān)鍵詞】神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 圖像處理 深度網(wǎng)絡(luò)
1 引言
圖像是人類最重要的信息源。隨著技術(shù)的發(fā)展，圖像的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，因此圖像處理已經(jīng)成為研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。由于圖像中包含的信息比較豐富，如何能有效的抽取信息，并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別也是研究者們關(guān)心的話題。目前，在圖像處理領(lǐng)域已經(jīng)有了不少相關(guān)的研究。例如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖像處理的方法：采用反向傳播算法的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，能夠逼近任意非線性映射關(guān)系的BP網(wǎng)絡(luò)。
上述進(jìn)行圖像處理研究中，雖然取得一定的效果，但是還是存在一定的問(wèn)題，如對(duì)多層的訓(xùn)練，其效果已經(jīng)不是很理想；由于采用隨機(jī)選定初始值的多層網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練算法，但因輸入與輸出間非線性映射使網(wǎng)絡(luò)誤差函數(shù)是一個(gè)含多個(gè)極小點(diǎn)的非線性空間，因此會(huì)陷入局部最小的困境。
針對(duì)上述情況，我們采用“深度學(xué)習(xí)”方法來(lái)進(jìn)行處理。深度學(xué)習(xí)是一類興起的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，其主要是通過(guò)學(xué)習(xí)低層特征形成抽象的高層表示（屬性類別或特征），以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式特征，本論文通過(guò)對(duì)深度模型進(jìn)行結(jié)合改進(jìn)，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明其具有可行性。
2 深度學(xué)習(xí)相關(guān)模型及改進(jìn)
2.1 稀疏自編碼器
自動(dòng)編碼器（Auto encoder，AE）可以用來(lái)對(duì)高維數(shù)據(jù)降維，得到低維的數(shù)據(jù)的特征向量。其模型一般包含一個(gè)輸入層、一個(gè)隱層和輸出層，設(shè)樣本的輸入向量為 ，可以由以下公式得出隱層和輸出層的Active情況：
其中KL表示輸入向量xi與輸出向量Zi的KL散度，其目的是用來(lái)度量之間的差別。由于隱層y維度比輸入x的維度小，因此可以學(xué)習(xí)到輸入樣本的低維表示。權(quán)重訓(xùn)練采用隨機(jī)梯度下降。在訓(xùn)練該模型時(shí)，通常加入約束條件，限制隱層的神經(jīng)元激活數(shù)目，使得只有少數(shù)的隱層神經(jīng)元可以被激活，這種叫做稀疏自動(dòng)編碼器（SAE）其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
從上面可得知，損失函數(shù)是與樣本輸入先后沒(méi)有關(guān)系，因?yàn)檫@是由每個(gè)樣本損失疊加而成的。
2.2 受限玻爾茲曼機(jī)
受限玻爾茲曼機(jī)（Restricted Boltzmann Machine，RBM）是一個(gè)可見(jiàn)層與一個(gè)隱層，層內(nèi)無(wú)連接的結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
設(shè)定一個(gè)RBM具有n個(gè)可見(jiàn)單元和m個(gè)隱單元，向量v和h分別表示可見(jiàn)單元和隱單元的狀態(tài)。vi表示第i個(gè)可見(jiàn)單元狀態(tài)，hj表示第j個(gè)隱層單元的狀態(tài)。對(duì)于給定的一組狀態(tài)（v，h），RBM所具備的能量定義為：
由于歸一化因子Z（θ）的存在，上式右邊一項(xiàng)的聯(lián)合概率分布很難獲得，只能采取一些采樣方法，如Gibbs采樣。由于Gibbs采樣需要較多的次數(shù)，尤其當(dāng)特征維數(shù)比較高的時(shí)候，訓(xùn)練RBM的效率不高。因此RBM一般采取一種快速學(xué)習(xí)方法，即對(duì)比散度（Contrastive Divergence ，CD），CD算法主要步驟如下：
a. 輸入：訓(xùn)練樣本x；隱層單元m；學(xué)習(xí)率ε；迭代次數(shù)T。
b. 輸出：權(quán)重W；隱層偏置b；可見(jiàn)層偏置a。
1）初始化可見(jiàn)層的狀態(tài)v1=x0； w、a和b為較小隨機(jī)數(shù)。
2）While（t
對(duì)隱層進(jìn)行計(jì)算概率（利用（11）），后對(duì)所有可見(jiàn)層進(jìn)行概率抽取（利用（12）），再對(duì)隱層單元進(jìn)行計(jì)算激活概率.
3）其中網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的更新如下式：
本論文主要結(jié)合上述兩種模型對(duì)圖像識(shí)別進(jìn)行分析，首先用SA可以提取數(shù)據(jù)的特征，然后通過(guò)RBM進(jìn)行識(shí)別。
3 仿真結(jié)果與分析
實(shí)驗(yàn)對(duì)MNIST數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，此數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)有許多不同的模式識(shí)別方法，因此這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)公認(rèn)的、理想的評(píng)估新方法的方式。本軟件采用MATLAB R209a版本。
該實(shí)驗(yàn)采用的是MNIST的手寫體樣本庫(kù)作為訓(xùn)練樣本集。該數(shù)據(jù)集是NIST數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)優(yōu)化子集，其中包含了60000個(gè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)和10000個(gè)測(cè)試用例。本次實(shí)驗(yàn)使用的是5000個(gè)訓(xùn)練樣本和1000個(gè)測(cè)試樣本，每個(gè)圖像的大小為28×28的。此次實(shí)驗(yàn)設(shè)置SA的參數(shù)為：迭代次數(shù)為300次，學(xué)習(xí)率為0.1。最后實(shí)驗(yàn)的效果如下表1所示：
從上面MNIST實(shí)驗(yàn)中可以，本論文采用的結(jié)合的方法比淺層網(wǎng)絡(luò)以及DBN深度網(wǎng)絡(luò)都有比較好的效果。
4 總結(jié)
深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域興起的研究方向，其目的是讓機(jī)器可以模仿人進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而可以進(jìn)行識(shí)別和認(rèn)知圖像、文本等數(shù)據(jù)。本論文主要對(duì)SA與RBM結(jié)合進(jìn)行了研究，并通過(guò)其結(jié)合驗(yàn)證了其效果比淺層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及DBN都要好。
參考文獻(xiàn)
[1]王洪元，史國(guó)棟.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：中國(guó)石化出版社，2002.
[2]ERHAN D，BENGIO Y，COUVILLE A，et al. Why does unsupervised pre-training help deep learning[J].Journal of Machine Learning Research，2010，11（03） ：625-660.
[3]Yoshua Bengio and Olivier Delalleau. On the expressive power of deep architectures[C]//Proc of the 14thInternational Conference on Discovery Science.Berlin： Springer-Verlag，2011：18-36.
[4]Vincent P， Larochelle H，Bengio Y， et al.Extracting and composing robust features with denoising autoencoders[C]//Proceedings of the 25th international conference on Machine learning.ACM，2008：1096-1103.
[5]Hinton G E.Training products of experts by minimizing contrastive divergence[J].Neural computation， 2002，14（08）：1771-1800.
作者簡(jiǎn)介
朱明（1989-），男，同濟(jì)大學(xué)軟件工程研究生在讀，研究方向?yàn)闄C(jī)器學(xué)習(xí)。
作者單位
關(guān)鍵詞:圖像處理 廣告創(chuàng)意 攝影教學(xué) 人才培養(yǎng)
一、數(shù)字圖像處理是廣告攝影創(chuàng)作教學(xué)中的重要內(nèi)容
從1839年法國(guó)攝影師達(dá)蓋爾發(fā)明攝影術(shù)開(kāi)始,攝影已經(jīng)走過(guò)170年的生命歷程,在近兩個(gè)世紀(jì)的發(fā)展中,新的材料、技術(shù)、器材層出不窮,如蛋清乳劑、明膠干版、暗房沖洗、“明室”擴(kuò)印等都屬于技術(shù)層面的更迭,而每一次更迭和變革都與時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步息息相關(guān)。當(dāng)前數(shù)字?jǐn)z影的產(chǎn)生及發(fā)展,則堪稱攝影領(lǐng)域中的一次重大革命,從視覺(jué)藝術(shù)的角度出發(fā),根植于工業(yè)時(shí)代的攝影藝術(shù),在當(dāng)前信息與數(shù)字技術(shù)的巨大變革浪潮中如虎添翼,使廣告攝影創(chuàng)作觀念與創(chuàng)作表現(xiàn)方法不斷完善更新,數(shù)字影像技術(shù)作為其中的生力軍,必將展現(xiàn)廣告攝影更大的藝術(shù)魅力。高校廣告攝影教學(xué)能否在新舊技術(shù)的轉(zhuǎn)型期做出快速反應(yīng),充分享受數(shù)字高科技給我們帶來(lái)的廣告攝影創(chuàng)作空間,是當(dāng)前高校廣告攝影教學(xué)面臨的一個(gè)重要課題。
廣告攝影是服務(wù)于商業(yè)傳播活動(dòng)的圖解性攝影形式,承載媒體主要有報(bào)紙、雜志、招貼、樣本、戶外廣告、網(wǎng)絡(luò)等,同時(shí)廣告攝影也是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中傳播商品信息、促進(jìn)商品流通的重要手段。數(shù)字圖像處理是廣告攝影創(chuàng)作教學(xué)中的重要內(nèi)容,教學(xué)中可以利用數(shù)字技術(shù)后期處理實(shí)現(xiàn)廣告攝影創(chuàng)作目的,使以前在傳統(tǒng)廣告攝影手法中很難實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)意手法,通過(guò)數(shù)字處理技術(shù)的應(yīng)用輕松完成。數(shù)字技術(shù)給廣告攝影帶來(lái)無(wú)限的創(chuàng)作空間,從而使廣告攝影進(jìn)入了影像創(chuàng)意新的廣闊天地。
二、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生全新的商業(yè)攝影文化
當(dāng)前,廣告攝影成為一種應(yīng)用視覺(jué)傳達(dá)原理,以現(xiàn)代科技為基礎(chǔ),結(jié)合藝術(shù)設(shè)計(jì)理念的商業(yè)攝影文化。在數(shù)字媒體日益發(fā)達(dá)的時(shí)代背景下,數(shù)字圖像處理已成為廣告攝影領(lǐng)域不可或缺的內(nèi)容,它是高等藝術(shù)院校廣告攝影教學(xué)中的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。
數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)是傳統(tǒng)攝影的延續(xù)和發(fā)展,數(shù)碼相機(jī)由無(wú)數(shù)個(gè)0和1在計(jì)算機(jī)里或電子元器件里排列,代替膠卷作為感光材料,所拍攝的圖像以數(shù)碼形式進(jìn)行保存。數(shù)碼圖像對(duì)影像的記錄準(zhǔn)確而快捷,它以數(shù)據(jù)文件的形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存貯設(shè)備中,如果利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)傳送圖像,過(guò)程就更為直觀簡(jiǎn)捷和高效。數(shù)字?jǐn)z影和信息科技領(lǐng)域的發(fā)展密不可分,在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下兩者共同構(gòu)筑了新一代的商業(yè)攝影文化。
三、數(shù)字影像創(chuàng)意具有適應(yīng)廣告攝影教學(xué)的技術(shù)支持
廣告畫面設(shè)計(jì)要求必須從屬于廣告的整體策劃,主題性、創(chuàng)意性、信息性和技術(shù)性是必不可少的四項(xiàng)要求。在廣告攝影教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握不同類型反光體、吸光體、透射體商品,以及形態(tài)、色彩、質(zhì)感的拍攝表現(xiàn)方法的同時(shí),需要具備豐富的想象力、創(chuàng)造力,以及廣博的知識(shí)和審美表現(xiàn)能力,這樣才能夠通過(guò)圖像技術(shù)處理,完成廣告攝影的藝術(shù)創(chuàng)意構(gòu)思和表現(xiàn)。
廣告攝影是影像技術(shù)的產(chǎn)物,其作品的設(shè)計(jì)必須符合特定的技術(shù)要求,不同的媒體具有不同的制作程序和工藝特點(diǎn),絕大部分廣告攝影畫面是用于印刷媒體的。印刷工藝越高級(jí),對(duì)畫面的還原程度越高,則對(duì)作品在形式設(shè)計(jì)上的限制也越少,反之,廣告攝影作品的還原程度較低,則在畫面設(shè)計(jì)時(shí)所受到的限制就比較多。因此,要充分發(fā)揮數(shù)字影像創(chuàng)意,為廣告攝影教學(xué)提供技術(shù)支持。
四、充分發(fā)揮數(shù)字圖像處理軟件的作用為廣告攝影教學(xué)服務(wù)
數(shù)字影像的基礎(chǔ)是數(shù)字編碼化,通過(guò)對(duì)廣告圖片的可控編碼操作,在以像素為單位的最小單元所構(gòu)成的圖像中進(jìn)行自由地控制。數(shù)字?jǐn)z影能夠強(qiáng)化影像與現(xiàn)實(shí)之間的差異,達(dá)到超越主觀視覺(jué)的創(chuàng)意目的,由此,充分發(fā)揮數(shù)字圖像處理軟件的作用為廣告攝影教學(xué)服務(wù),使廣告攝影創(chuàng)作同時(shí)具備了再現(xiàn)和自由表現(xiàn)廣告效果的雙重特性。
基于廣告攝影教學(xué)來(lái)講,我們大致將圖像軟件分為純攝影應(yīng)用和綜合圖像應(yīng)用兩種。純攝影應(yīng)用的軟件,強(qiáng)調(diào)對(duì)圖像進(jìn)行管理和基本的調(diào)節(jié),而不過(guò)多地涉及圖像合成等問(wèn)題,這類軟件的代表有Apple iPhoto、Apple Aperture等。對(duì)于綜合應(yīng)用軟件來(lái)說(shuō),在管理和基本調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上,還增添了許多數(shù)字技術(shù)帶來(lái)的新功能,這些新的功能可以滿足更為復(fù)雜、苛刻的廣告圖像處理和設(shè)計(jì)要求,其中的代表就是Adobe Photoshop。另外,還有專業(yè)進(jìn)行電腦繪圖的軟件,如Painter,它可以模仿各種繪畫的筆觸和質(zhì)感進(jìn)行繪圖。我們知道,任何一種技術(shù)和手段的引入都是為廣告創(chuàng)作目的服務(wù)的,根據(jù)創(chuàng)作的表述需要,對(duì)各種手段進(jìn)行最“傳統(tǒng)”或者最“叛逆”的利用,而不應(yīng)受制于處理技術(shù)手段本身,即廣告攝影教學(xué)的主旨是培養(yǎng)學(xué)生全面掌握數(shù)字技術(shù)平臺(tái)的控制能力。
五、結(jié)語(yǔ)
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字圖像處理技術(shù)的出現(xiàn),為我們打開(kāi)了另一扇廣告攝影圖像處理的大門,它能夠在廣告攝影創(chuàng)作以及在后期制作中任意選擇廣告畫面焦點(diǎn)位置,進(jìn)行再聚焦,并具有改變其形態(tài)、色彩、質(zhì)感、深度表現(xiàn)的能力。隨著數(shù)字影像創(chuàng)作具有較大發(fā)展空間的同時(shí),廣告攝影創(chuàng)意及傳播優(yōu)勢(shì)和效果也愈見(jiàn)明顯。因此,只有深入了解數(shù)字化的特點(diǎn)并掌握其技術(shù),更新廣告創(chuàng)作觀念和創(chuàng)作方法,才能夠在新時(shí)期廣告攝影教學(xué)中掌握主動(dòng)權(quán),培養(yǎng)出適合時(shí)展需要的廣告攝影專業(yè)人才。
作者_(dá)康立新
Author_Kang Lixin
單位_黑龍江省哈爾濱師范大學(xué)美術(shù)學(xué)院
注:本文系黑龍江省教育廳人文社會(huì)科學(xué)項(xiàng)目
(項(xiàng)目編號(hào):11542068)《廣告攝影教學(xué)應(yīng)用于企業(yè)名優(yōu)品牌的研究》論文
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】竣工驗(yàn)收；測(cè)繪；新技術(shù)；圖形；圖像
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)于城市的規(guī)劃管理變得日益完善與進(jìn)步，其中離不開(kāi)先進(jìn)的新的測(cè)繪技術(shù)以及新的測(cè)繪研究成果的支持與幫助。有些城市的測(cè)繪數(shù)據(jù)成果以及數(shù)字影像以及成為設(shè)計(jì)規(guī)范與規(guī)范審批的重要依據(jù)與內(nèi)容，并且在很多規(guī)范項(xiàng)目中發(fā)揮了舉足輕重的作用。城市規(guī)化管理要以測(cè)繪技術(shù)為重要依據(jù)與依托，測(cè)繪行業(yè)的每次重大進(jìn)步與發(fā)展都給城市規(guī)化管理帶來(lái)新的生機(jī)與活力。本論文主要結(jié)合眾多規(guī)劃前后期的工作以及自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，論述新的測(cè)繪技術(shù)在竣工驗(yàn)收方面的作用和意義，繼而指出在完善工作以及提供管理水準(zhǔn)方面，新的技術(shù)有不可或缺的作用。
1、規(guī)劃竣工驗(yàn)收測(cè)量新技術(shù)的種類
1.1 近景攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用
近景攝影測(cè)量具有其他測(cè)量技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
1）在工具的選擇上，攝影測(cè)量有很大的靈活性和適應(yīng)性：任何攝影測(cè)量技術(shù)都要有專業(yè)的測(cè)量工具與器械，近景攝影測(cè)量也同樣如此。但是，在器械與工具的選擇上，近景攝影測(cè)量并不苛刻，其不一定要用高精度的量測(cè)相機(jī)，用普通的膠卷相機(jī)以及數(shù)碼相機(jī)都能完成。通俗一點(diǎn)講就是，近景攝影測(cè)量技術(shù)能夠通過(guò)普通常規(guī)的攝影方法完成測(cè)量，當(dāng)然其需要一些專業(yè)的測(cè)量操作手法，以此獲得關(guān)鍵的測(cè)量數(shù)據(jù)。
2）在數(shù)據(jù)采集與提取方面，近景攝影測(cè)量相對(duì)簡(jiǎn)便快捷：上述已經(jīng)提到，普通的常規(guī)的拍攝設(shè)備便能夠完成近景攝影測(cè)量的工作，所以其數(shù)據(jù)可以通過(guò)常規(guī)攝像工具采集。而一些常規(guī)的比較廣泛使用的攝影設(shè)備，一般便是數(shù)碼相機(jī)，這樣的設(shè)備在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及傳輸方面有突出的便捷性，同時(shí)，這也是其重要的特性組成部分。
3）在成果方面，近景攝影測(cè)量相對(duì)多樣，可以多層次的測(cè)量數(shù)據(jù)：近景攝影測(cè)量有上述特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，其前期的采集手段比較多樣，再加之專業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件能夠選用各種不同的處理軟件，所以可以根據(jù)工程的資金投入，以及相應(yīng)的精度要求，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行不同層次的處理與提取，按照具體情況使用不同的軟件以取得不同層次和角度的測(cè)繪結(jié)果。
在進(jìn)行近景攝影測(cè)量期間，最好是使用比較先進(jìn)的且專業(yè)的近景攝影測(cè)量軟件以及圖像處理系統(tǒng)，這樣才能保證測(cè)量的完整性與質(zhì)量。以下主要對(duì)當(dāng)下應(yīng)用比較廣泛的軟件做簡(jiǎn)要的列舉與說(shuō)明。
Photoshop 軟 件。Photoshop 是 Adobe 公 司 旗下比較有名且應(yīng)用最廣泛的的圖像處理工具之一，是集圖像掃描、編輯修改、圖像制作、廣告創(chuàng)意、圖像輸入與輸出于一體的圖形圖像處理軟件。從功能上看，Photoshop 可分為圖像編輯、圖像合成、校色調(diào)色及特效制作。Photoshop 界面圖像編輯是圖像處理的基礎(chǔ)，可以對(duì)圖像進(jìn)行各種變換，如放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、傾斜、鏡像、透視等 ；同時(shí)也能夠完成對(duì)圖像的復(fù)制與美化修補(bǔ)，即使殘損的圖像也能夠做一定的修復(fù)。上述種種功能在建筑竣工測(cè)量工作中發(fā)揮相當(dāng)重要的作用，他能夠?qū)D像進(jìn)行美化處理，將不完美的部分去掉或者刪除，從而呈現(xiàn)給人最滿意的效果圖。圖像合成則是將幾幅圖像通過(guò)圖層操作、工具應(yīng)用合成完整的、傳達(dá)明確意義的圖像，這是美術(shù)設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路。Photoshop 提供的繪圖工具能讓外來(lái)圖像與創(chuàng)意很好地融合，使圖像的合成天衣無(wú)縫。
1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的應(yīng)用
某系統(tǒng)具有以下功能 ：
1）信息的存儲(chǔ)能力比較強(qiáng)大。無(wú)論是空間信息還是不同屬性的媒體信息都能進(jìn)行完整的儲(chǔ)存，這樣能夠?qū)⒍嘣⒍喑叨取⒍鄷r(shí)相的全息信息做集中統(tǒng)一的保持與管理，能夠形成海量信息的完美集成。
2）圖像的編輯能力相對(duì)比較靈活全面。圖形屬性一體化編輯 ；除了一些基礎(chǔ)性的編輯處理，比如，修改點(diǎn)、線以及面，或者加標(biāo)記，更新增了十字尺、隨手繪、曲線注記、嵌入 office 文檔等眾多工具與功能，使圖像的編輯更加專業(yè)性。
3）美觀的繪圖制表能力。可繪制地形圖、地籍圖、房產(chǎn)圖、水下地形圖、航道圖、林相專題圖、規(guī)劃圖和金屬加工設(shè)計(jì)圖等，且可調(diào)色、淡化等，出圖非常美觀 ；表格可自己定義，靈活方便 。
4）有比較實(shí)用的數(shù)據(jù)處理能力。自動(dòng)接邊、自動(dòng)拓?fù)洹⑴抠x值、批量注記、建立三角網(wǎng)或格網(wǎng)高程模型、全自動(dòng)批量生成宗地圖且打印，自動(dòng)房產(chǎn)分?jǐn)偂⑼练接?jì)算、高程注記篩選等 。
5）方便的動(dòng)態(tài)顯示能力。自動(dòng)切換比例尺、自動(dòng)疊加與拆分、動(dòng)態(tài)漫游裝載與卸載、管理專題開(kāi)關(guān)、管理專題內(nèi)分層開(kāi)關(guān) 。
6）完善的生產(chǎn)更新能力。用模板控制生產(chǎn)與管理規(guī)范強(qiáng)制統(tǒng)一，從而保證數(shù)據(jù)從采集到入庫(kù)無(wú)“縫隙”。加上歷史管理專題，使生產(chǎn)更新一體化真正達(dá)到完善 。
2、規(guī)劃竣工驗(yàn)收測(cè)量新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
2.1原有的規(guī)范竣工驗(yàn)收在測(cè)量方面的問(wèn)題與弱點(diǎn)
某城市在進(jìn)行規(guī)劃管理的時(shí)候，在工作中存在一些失誤與不足。在規(guī)劃管理的整個(gè)過(guò)程中，對(duì)一些工作和管理程序做到嚴(yán)格的遵守，在規(guī)劃管理的各個(gè)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)上，也做到嚴(yán)格的遵守與執(zhí)行，同時(shí)也嚴(yán)格按照宏觀調(diào)控的具體要求與規(guī)定。可是，近些年仍然有一些群眾不斷上訪與舉報(bào)。歸結(jié)原因主要集中在兩個(gè)方面：首先，管理方面不完善；其次，群眾的法律認(rèn)識(shí)與綜合水平不足。規(guī)劃管理對(duì)管理制度進(jìn)行公示，是為群眾以及政府部門提供一個(gè)監(jiān)管和知悉的平臺(tái)和途徑。無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)建筑還是住宅區(qū)還是道路，只要是建設(shè)完成，首先要經(jīng)過(guò)政府以及群眾的評(píng)價(jià)與審核。那如此之多的建筑真的能夠保證與城市的整體建筑風(fēng)格相統(tǒng)一嗎，我想并不盡然。同時(shí)，雖然我們不斷的吸取和學(xué)習(xí)外國(guó)諸多的先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，但是我們的管理并不能真正適用于所學(xué)，無(wú)論是管理的水平還是技術(shù)水平都不能達(dá)到實(shí)際的要求。只有不斷將規(guī)劃與現(xiàn)有的建筑保證整體的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，這才是規(guī)劃管理者的首要任務(wù)與關(guān)鍵工作。綜上所述，作為測(cè)繪人員，要對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行不斷的探討與引申，不斷地推動(dòng)規(guī)劃工作的完善與發(fā)展，真正為規(guī)劃管理工作服務(wù)。
2.2 規(guī)劃竣工驗(yàn)收測(cè)量程序中的新技術(shù)
2.2.1 原有規(guī)劃竣工驗(yàn)收測(cè)量程序
2.2.2 改進(jìn)后的規(guī)劃竣工驗(yàn)收測(cè)量程序
論文摘要：根據(jù)高校計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課程的教學(xué)目的，在教學(xué)實(shí)踐中引入了情境體驗(yàn)教學(xué)法，探討了情景體驗(yàn)教學(xué)法在計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課程教學(xué)中的實(shí)施方法。提出了人文情境與科學(xué)情境的結(jié)合，教育與美的結(jié)合等理念，豐富和發(fā)展了計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課堂教學(xué)方法。
引言
課堂教學(xué)的核心目標(biāo)是傳承知識(shí)，但如果將知識(shí)的傳承絕對(duì)化和簡(jiǎn)單化，并漠視了人的情感和體驗(yàn)，那么知識(shí)的傳承過(guò)程就是冰冷和僵化的。盡管早在兩千多年前的孔子已提出了“寓教于樂(lè)”的情感式教育，但在教育功利化的驅(qū)使下，形成了崇尚“知識(shí)至上”的傳統(tǒng)的應(yīng)試教育模式，人為地?cái)嗔蚜苏J(rèn)知與情感的關(guān)系，使學(xué)生成為對(duì)知識(shí)缺乏情感的容器，喪失了對(duì)知識(shí)主動(dòng)學(xué)習(xí)、內(nèi)化與應(yīng)用的能力。任何一種教學(xué)方法都必須在反思中前進(jìn)，當(dāng)時(shí)代的發(fā)展不斷繼承和超越著傳統(tǒng)的時(shí)候，我們的課堂教學(xué)也要尋求新的方法和思路。高校學(xué)生對(duì)于課堂教學(xué)有著更高層次的情感需求，本文將對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行探討。
1、情境體驗(yàn)教學(xué)法的意蘊(yùn)
心理學(xué)認(rèn)為，“情境”是指對(duì)人有直接刺激作用、有一定的生物學(xué)意義和社會(huì)學(xué)意義的具體環(huán)境。這里的“情境”指具有情感色彩的教學(xué)場(chǎng)景。情境的功能是喚醒和激發(fā)學(xué)生的情感，也是課堂教學(xué)的前提。“體驗(yàn)”，是指人對(duì)情緒或情感狀態(tài)的自我感受，這種心理活動(dòng)是由感受、理解、聯(lián)想、情感、領(lǐng)陪等諸多心理因素構(gòu)成的。用心的學(xué)習(xí)就是體驗(yàn)學(xué)習(xí)，它是實(shí)現(xiàn)學(xué)生生命感悟的過(guò)程，也是實(shí)現(xiàn)生命審美的過(guò)程，是對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象的一種情感的賦予和心靈的呼應(yīng)。“情境體驗(yàn)教學(xué)法”和以往的“情境教學(xué)法”是有區(qū)別的。“情境體驗(yàn)教學(xué)法”對(duì)情境的理解更為寬泛，它將情境界定為人文情境與科學(xué)情境的結(jié)合；并且，“情境體驗(yàn)教學(xué)法”更加關(guān)注學(xué)生的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)活動(dòng)，即更加關(guān)注學(xué)生生命感悟和生命審美的過(guò)程。
2、計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課程的教學(xué)目的
計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課程的教學(xué)目的是使學(xué)生能夠使用計(jì)算機(jī)這一工具對(duì)圖形或圖像進(jìn)行潤(rùn)飾、美化、創(chuàng)作，使圖像具有更強(qiáng)的藝術(shù)感染力、生命力和價(jià)值。筆者始終認(rèn)為，汁算機(jī)圖形圖像處理既是一門技術(shù)，更是一門藝術(shù)。這門課程進(jìn)一步挖掘和提升了高校學(xué)生的生命感悟和生命審美能力，并為高校學(xué)生提供了一個(gè)發(fā)現(xiàn)美、表現(xiàn)美、創(chuàng)造美的平臺(tái)，學(xué)生可以借助這個(gè)平臺(tái)來(lái)展示自己獨(dú)特的審美追求，表達(dá)獨(dú)特的審美個(gè)性，實(shí)現(xiàn)并體驗(yàn)獨(dú)特的審美價(jià)值。計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課堂為情境體驗(yàn)教學(xué)法提供了很好的實(shí)施場(chǎng)所，情境體驗(yàn)教學(xué)法也為汁算機(jī)圖形圖像處理的教學(xué)點(diǎn)亮了一盞明燈。
3、情景體驗(yàn)教學(xué)法在計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課程教學(xué)中的實(shí)施
3.1 教師角色的構(gòu)建
3.1.1 適應(yīng)變化，做學(xué)生引領(lǐng)者
課堂總是處于一種流變的狀態(tài)，正如古希臘哲學(xué)家所講的“一個(gè)人不能兩次踏進(jìn)同一條河流”一樣，一個(gè)教師也不可能兩次踏進(jìn)同一個(gè)課堂。教師與學(xué)生的心態(tài)在變化，知識(shí)及操作經(jīng)驗(yàn)的積累狀況在變化。這一切的變化要求教師根據(jù)當(dāng)前的情況采取相應(yīng)的措施。并且要求教師是引領(lǐng)學(xué)生走向知識(shí)、喚醒學(xué)生的情感的導(dǎo)師。我校的計(jì)算機(jī)圖形圖像處理教學(xué)針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生(如：新聞、事業(yè)、廣告、經(jīng)貿(mào)等)，教學(xué)內(nèi)容、案例選擇、技巧設(shè)置、作業(yè)難度等需根據(jù)不同專業(yè)進(jìn)行調(diào)整。即使是對(duì)于同一個(gè)班的學(xué)生，也不能使用一成不變的方法。善于發(fā)現(xiàn)變化、適應(yīng)變化，才能成為—個(gè)成功的引領(lǐng)者。
3.1.2 隨專業(yè)成長(zhǎng)，做幸福的體驗(yàn)者
教師應(yīng)將自我發(fā)展和教學(xué)成果結(jié)合起來(lái)。首先他要熱愛(ài)自己的專業(yè)，并且傾情投入教學(xué)過(guò)程，在“教學(xué)相長(zhǎng)”中收獲成功和體驗(yàn)幸福。對(duì)于計(jì)算機(jī)圖形圖像處理軟件而言，它本身就是一個(gè)表現(xiàn)美和創(chuàng)造美的工具，享受美的過(guò)程及美的結(jié)果，既是幸福的，也是充滿成就感的。
3.2 學(xué)生角色的構(gòu)建
學(xué)生是教學(xué)的主體，當(dāng)學(xué)生全身心地投入教學(xué)活動(dòng)，以生命體驗(yàn)來(lái)參與教學(xué)活動(dòng)時(shí)，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性便能充分調(diào)動(dòng)起來(lái)。學(xué)生把學(xué)習(xí)看成認(rèn)識(shí)自我、掌控自我、發(fā)展自我的途徑，且有主動(dòng)學(xué)習(xí)的需求，學(xué)習(xí)便能成為一種幸福。在計(jì)算機(jī)圖形圖像處理教學(xué)中，要發(fā)掘?qū)W生“愛(ài)美”的主體意識(shí)，培育學(xué)生的“審美”的主體能力，刺激學(xué)生“創(chuàng)造美”的主動(dòng)需求，并且和自身發(fā)展及專業(yè)能力培養(yǎng)相聯(lián)系，能夠進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)。
3.3 情境的創(chuàng)建
3.3.1 教學(xué)情境的設(shè)計(jì)
首先引入教學(xué)情境，營(yíng)造有利于學(xué)生創(chuàng)新與發(fā)展的教學(xué)情境，構(gòu)建學(xué)生與教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生入情入境的階段。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是引起學(xué)生的關(guān)注，使學(xué)生的認(rèn)知或情感有所“發(fā)現(xiàn)”。在計(jì)算機(jī)圖形圖像處理教學(xué)中，我們常采用的方法有：①欣賞法。讓學(xué)生欣賞漂亮的作品，并指出它的精彩之處，使學(xué)生產(chǎn)生想要實(shí)現(xiàn)其效果的強(qiáng)烈渴望。②提問(wèn)法。提出一個(gè)問(wèn)題，如：“要表現(xiàn)某一效果應(yīng)該怎樣處理?”引發(fā)學(xué)生思考后，用適當(dāng)?shù)姆绞揭鲂碌膶W(xué)習(xí)內(nèi)容。需要強(qiáng)調(diào)的是，教學(xué)情境的引入應(yīng)貫穿于每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)和每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)中，它的充分與否直接關(guān)系到課堂教學(xué)的效果。
其次，采用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，在多媒體計(jì)算機(jī)房進(jìn)行教學(xué)，對(duì)學(xué)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)進(jìn)行多方位的刺激，這對(duì)于教學(xué)情境的創(chuàng)建是非常有利的。但是，這絕對(duì)不是“情境”的全部，在先進(jìn)硬件技術(shù)的支持下，教師仍然需要豐富生動(dòng)的教學(xué)語(yǔ)言、巧妙的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、飽滿的熱情、愛(ài)心、耐心和機(jī)智，才能成為成功的“情境”設(shè)計(jì)者。
3.3.2 人文情境與科學(xué)情境
“情境”作為課堂教學(xué)中富有情感色彩的場(chǎng)景和氛圍，從生態(tài)學(xué)的視角，可以將其分為人文情境與科學(xué)情境。人文情境是感性的，強(qiáng)調(diào)對(duì)象與遷移、審美與思辨，具有動(dòng)態(tài)和開(kāi)放的特征；科學(xué)情境是理性的，強(qiáng)調(diào)理智與邏輯，具有嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的特征。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，我們往往強(qiáng)調(diào)營(yíng)造科學(xué)情境，崇尚統(tǒng)一性和整體性，課堂氣氛是嚴(yán)肅、嚴(yán)厲甚至是嚴(yán)酷的。當(dāng)前，人文情境受到了普遍關(guān)注，它本著“以人為本”的思想，提出課堂教學(xué)的個(gè)體性、變化性，倡導(dǎo)營(yíng)造課堂和諧、溫暖的氛圍。計(jì)算機(jī)圖形圖像處理教學(xué)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生的個(gè)性化表現(xiàn)和創(chuàng)意性設(shè)計(jì)的，所以計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課堂應(yīng)該重視人文情境的創(chuàng)建，使人文情境與科學(xué)情境協(xié)調(diào)、相融，這樣才能創(chuàng)建和諧、靈性的課堂。
3.4 體驗(yàn)的創(chuàng)建
3.4.1 主體參與
主體參與指教學(xué)中重視學(xué)生的主體地位，教學(xué)的一切活動(dòng)均以學(xué)生的發(fā)展需求為出發(fā)點(diǎn)和歸宿，學(xué)習(xí)活動(dòng)以學(xué)生的全面參與及全身心的投入為原則。主體參與是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的前提，也是學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系、技能體系、價(jià)值體系，培養(yǎng)創(chuàng)新能力的最佳途徑。在計(jì)算機(jī)圖形圖像處理教學(xué)中，教師要結(jié)合學(xué)生的專業(yè)、層次、情感、興趣、特長(zhǎng)等，激發(fā)學(xué)生的參與熱情，精心設(shè)計(jì)操作項(xiàng)目，把學(xué)生引入操作實(shí)踐活動(dòng)中；學(xué)生則通過(guò)構(gòu)思—聯(lián)想—?jiǎng)?chuàng)意一實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，完成作業(yè)或作品設(shè)計(jì)，在主體參與的過(guò)程中進(jìn)一步融會(huì)知識(shí)、提升技能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
3.4.2 體驗(yàn)與感悟
當(dāng)學(xué)生從教學(xué)情境進(jìn)入到學(xué)習(xí)狀態(tài)后，便開(kāi)始了體驗(yàn)學(xué)習(xí)的過(guò)程。體驗(yàn)包括對(duì)問(wèn)題的理解、對(duì)自身的期望、學(xué)習(xí)興趣的提升、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的增強(qiáng)、知識(shí)與技巧的應(yīng)用等。感悟是從大量的表象中通過(guò)親身的理解與領(lǐng)會(huì)得出典型的過(guò)程，這一過(guò)程既含有理性歸納的過(guò)程，也含有情感升華的過(guò)程。在計(jì)算機(jī)圖形圖像處理的教學(xué)中，學(xué)生通過(guò)完成操作項(xiàng)目的過(guò)程中，理解教師的期待、明確自己的責(zé)任、應(yīng)用知識(shí)與技能，完成思維抽象，同時(shí)感受成功的幸福。
3.5 教育與美的結(jié)合
3.5.1 審美溝通
情境體驗(yàn)教學(xué)在很大程度上是借助學(xué)生的感受來(lái)組織教學(xué)的。學(xué)生的感受過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)審美的過(guò)程，審美與感覺(jué)、想象、情感、興趣、態(tài)度是緊密聯(lián)系的。審美具有兩層含義，其一，是對(duì)美的觀察與體驗(yàn)。計(jì)算機(jī)圖形圖像處理的對(duì)象一圖像，它的美包括形式美和意境美。形式美是指生活、自然中各種形式因素(色彩、線條、形體、聲音等)的有規(guī)律的組合。形式美的主要法則有：?jiǎn)渭凖R一、對(duì)稱均衡、調(diào)和對(duì)比、比例、節(jié)奏韻律、多樣統(tǒng)一；意境美是我國(guó)美學(xué)思想中的一個(gè)重要范疇。意境是客觀(生活、景物)與主觀(思想、情感)相熔鑄的產(chǎn)物，是隋與境、意與境的統(tǒng)一，意境中的含蓄能喚起欣賞者的無(wú)限想象。把美學(xué)基本原理融入計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課堂中，讓學(xué)生具有發(fā)現(xiàn)美的眼睛、表現(xiàn)美和創(chuàng)造美的愿望，生成師生間對(duì)美的共鳴，是達(dá)成計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課堂的審美溝通的一個(gè)條件。其二，是生命體對(duì)于外界事物的親生體驗(yàn)和溝通。教育美學(xué)觀認(rèn)為，“要以教育美的建立去提升教育及其對(duì)象的精神境界，使教育活動(dòng)成為一種人生境界的達(dá)成過(guò)程，使教育活動(dòng)的主體或?qū)ο蠖荚谌松蠈?shí)現(xiàn)超越。”情境體驗(yàn)教學(xué)追求教育美的達(dá)成，它是一種教學(xué)智慧的美、生命的美，目的在于求得學(xué)生精神與教學(xué)環(huán)境間的溝通、學(xué)生與教育世界的心靈溝通。
3.5.2 精神審美與升華
所謂精神審美，是以提升學(xué)生的精神境界為主要目的，讓學(xué)生以審美的情緒關(guān)注學(xué)習(xí)內(nèi)容，完成學(xué)習(xí)過(guò)程，獲得精神的滿足，并且獲得自身可持續(xù)性發(fā)展的動(dòng)力和智慧。升華是指對(duì)認(rèn)知的升華、對(duì)感悟的升華、對(duì)責(zé)任的升華。升華是教學(xué)向課外的延伸、向社會(huì)的延伸。計(jì)算機(jī)圖形圖像處理為學(xué)生提供了一個(gè)發(fā)現(xiàn)美、表現(xiàn)美、創(chuàng)造美的平臺(tái)，學(xué)生可在此平臺(tái)上獲得美的體驗(yàn)和滿足，從而豐富其內(nèi)心世界，獲得生命美的更深
感悟。要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到：計(jì)算機(jī)圖形圖像處理為我們的生活帶來(lái)了美，但任何的美都必須以社會(huì)道德和法律為基礎(chǔ)，我們的任何行為都必須對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)，否則，它制造的將是丑惡。
4、結(jié)束語(yǔ)
高校課堂教學(xué)的根本目標(biāo)不僅是向?qū)W生傳授知識(shí)，更是對(duì)學(xué)生生命個(gè)體發(fā)展的關(guān)注。在計(jì)算機(jī)圖形圖像處理課堂中應(yīng)用情境體驗(yàn)教學(xué)法，倡導(dǎo)人文情境與科學(xué)情境相結(jié)合，目的是喚起學(xué)生生命個(gè)體對(duì)美的體驗(yàn)、感悟和升華。教學(xué)研究是沒(méi)有止境的，計(jì)算機(jī)圖形圖像處理的教學(xué)要在傳統(tǒng)的啟迪下、時(shí)代的引領(lǐng)下、不斷的實(shí)踐與反思中前進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]黃甫全.課程與教學(xué)論[M].高等教育出版社，2002.
[2]鄭全洲.課改新課型[M].教育科學(xué)出版社，2006.
[3]李秀偉.喚醒情感——情境體驗(yàn)教學(xué)研究[M].山東教育出版社，2007.
[4]檀傳寶.德育美學(xué)觀[M].山西教育出版社，2002.
[5]馬斯洛著，林方譯.人性能達(dá)的境界[M].云南人民出版社，1987.
[6]鐘啟泉.現(xiàn)代謀程論[M].上海教育出版社，1989.
【關(guān)鍵詞】 Android系統(tǒng) Mean-shift跟蹤算法 Opencv視覺(jué)庫(kù) 圖像采集 圖像處理
Abstract： Introduce the composition of Android operating system，according to the specific requirements of machine vision object tracking，design a object tracking system based on Android platform.The system collect images through camera，select the object that you want to track on the screen，the system will automatically calculate the center，draw the outline.It analyses the implementation of the system with three aspects which are the selection of the Opencv visual library，the foundation of the Android development platform and the implementation of the model function.
Keywords： Android system； Mean-shift tracking algorithm； Opencv visual library； image acquisition； image processing
物體跟蹤采用Mean-shift算法，計(jì)算所選區(qū)域的灰度直方圖，根據(jù)直方 圖的數(shù)值分布采用Ostu最大類間方算法，計(jì)算圖像的實(shí)時(shí)閾值，根據(jù)動(dòng)態(tài)閾值使其能夠最大限度的分割出前景與背景，并且計(jì)算所選區(qū)域的中心點(diǎn)坐標(biāo)，繪制輪廓矩形圖，從而較為精確的跟蹤運(yùn)動(dòng)物體[1]。
一、 Android平臺(tái)的搭建
Android系統(tǒng)平臺(tái)主要由應(yīng)用程序，應(yīng)用程序框架，C/C++函數(shù)庫(kù)，Android運(yùn)行庫(kù)，底層Linux內(nèi)核這幾部分構(gòu)成[2]，并且在設(shè)計(jì)中還要植入相應(yīng)版本的Opencv視覺(jué)函數(shù)庫(kù)，在開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序中才能調(diào)用庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的圖像采集與圖像處理的功能。文章中利用裝載有Android系統(tǒng)的手機(jī)作為載體，植入Opencv Manager，根據(jù)Android應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)規(guī)則，結(jié)合對(duì)應(yīng)的機(jī)器視覺(jué)函數(shù)，編寫目的應(yīng)用程序，在程序中要調(diào)用自身攜帶的攝像頭進(jìn)行圖像的采集工作[4]，屏幕作為人機(jī)交互窗口[5]，供用戶選擇需要跟蹤的物體，并在其演示跟蹤的效果。
系統(tǒng)的工作方塊圖如下：
2）計(jì)算背景和目標(biāo)的出現(xiàn)概率，計(jì)算方法如下：
pA ：背景出現(xiàn)的概率
pB ： 目標(biāo)出現(xiàn)的概率
3）計(jì)算A和B兩個(gè)區(qū)域的累間方差：
1、計(jì)算A和B區(qū)域平均灰度值：
2、計(jì)算灰度圖像全局的灰度
二、Ostu最大類間方差
1）建立圖像灰度直方圖（共有L個(gè)灰度級(jí)，每個(gè)出現(xiàn)概率為p）
3、計(jì)算A、B兩個(gè)區(qū)域的類間方差
以上為最大類間方差的計(jì)算方法，其中的t即為所選定的閾值，根據(jù)這一閾值實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的分割。
三、運(yùn)行的結(jié)果演示
選定所要跟蹤目標(biāo)，通過(guò)點(diǎn)擊屏幕中的白色瓶蓋[3]，即可計(jì)算出瓶蓋的中心，并在圖中繪制出來(lái)，并且根據(jù)瓶蓋的輪廓，利用矩形框包圍物體物體。
可以看出當(dāng)移動(dòng)物體時(shí)，矩形框與物體中心跟隨物體的移動(dòng)，并保持在原來(lái)位置，即可達(dá)到跟蹤的效果。
四、結(jié)論
在Android平臺(tái)上，植入相應(yīng)的庫(kù)函數(shù)，并且利用Mean-shit跟蹤算法以及Ostu最大類間方差算法，兩者相結(jié)合即可實(shí)現(xiàn)物體的跟蹤效果，但跟蹤效果取決物體背景的顏色是否與被跟蹤物體顏色反差大，反差大即可實(shí)現(xiàn)較好的跟蹤效果，反之，效果較差。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 王晨旭.淺談?dòng)?jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2011，（6）：139
[2] 白文江基于Android平臺(tái)的移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究[J].太原大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（3）：117-120
[3]Chen H，Huang T.1990.Matching 3-D line segments with applications to multiple-object motion estimation. IEEE Trans， on PAMI， 12（10）： 1002-1008.
[4] 張梅等.淺談?dòng)?jì)算機(jī)視覺(jué)與數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量[J].地理空間信息，2010， 8 （2）： 17-20
關(guān)鍵詞：碎紙片拼接；圖像拼接；模式識(shí)別
中圖分類號(hào)：TP391.41
破碎文件的拼接在司法物證復(fù)原、歷史文獻(xiàn)修復(fù)以及情報(bào)獲取等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用[1]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)在數(shù)字圖像處理、機(jī)器視覺(jué)、模式識(shí)別和圖形學(xué)方面研究和應(yīng)用的進(jìn)步，使得破碎文件的計(jì)算機(jī)拼接成為可能。據(jù)報(bào)道，曾在2011年10月29日，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）宣布了一場(chǎng)碎紙復(fù)原挑戰(zhàn)賽（Shredder Challenge），旨在尋找到高效有效的算法，對(duì)碎紙機(jī)處理后的碎紙屑進(jìn)行復(fù)原。據(jù)DARPA稱，軍方常常在戰(zhàn)場(chǎng)上收集到撕碎的文件殘片，恢復(fù)文件原樣是一件望而生畏的艱巨任務(wù)，需要大量人手，進(jìn)程十分緩慢。而有價(jià)值重要情報(bào)通常都是有時(shí)限的，過(guò)一段時(shí)間就會(huì)變得不值一文。
目前學(xué)術(shù)界關(guān)于碎片復(fù)原（reconstructing shredded documents）的問(wèn)題有多種研究策略，隨著碎片文件的增多，全自動(dòng)也不可能[2]。本文的研究對(duì)象為碎紙機(jī)破碎紙片，并假設(shè)破碎紙片切割均勻。當(dāng)碎片較多時(shí)，為了保證拼接的準(zhǔn)確性，在拼接過(guò)程中可以加入人工干預(yù)過(guò)程。首先對(duì)碎紙片圖像進(jìn)行預(yù)處理，將其轉(zhuǎn)換為灰度矩陣并進(jìn)行二值化處理。然后利用計(jì)算機(jī)搜索與目標(biāo)碎片相匹配的未拼接碎片，并將待選碎片按照匹配程度排序。
1 圖像處理
1.1 碎紙片圖像數(shù)字化
對(duì)于非平面的物體，早期是通過(guò)對(duì)物體的多角度拍攝，獲得多角度圖像，然后利用三維重建技術(shù)得到物體的立體數(shù)據(jù)模型；也可以使用較為先進(jìn)的三維激光數(shù)字化儀直接對(duì)物體進(jìn)行三維掃描而獲得立體數(shù)據(jù)模型[3]。
對(duì)于碎紙片等一些平面物體，可以利用數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、平面掃描儀等設(shè)備得到數(shù)據(jù)。本文中的原始圖像為8位BMP圖，如圖1所示。首先取得每個(gè)像素點(diǎn)的RGB值，為了計(jì)算的效率，凸顯目標(biāo)的輪廓和特征，將其轉(zhuǎn)化為灰度值。
1.2 圖像碎片特征描述
圖像特征是該圖像所獨(dú)有的、區(qū)別于其它圖像的本質(zhì)屬性，所以圖像特征的描述和提取是碎片匹配拼接的關(guān)鍵技術(shù)之一。常用的圖像特征有紋理特征、顏色特征、形狀特征等[4]。本文研究的是基于圖像碎片邊緣顏色特征的拼接技術(shù)。
1.3 圖片貼近度
在模糊數(shù)學(xué)中，貼近度是用來(lái)描述兩個(gè)模糊集之間的距離。這里用圖片貼近度描述兩張圖片的相近程度，它是由兩張圖片的像素匹配差異值決定。兩張圖片像素匹配差異值越小，說(shuō)明圖片貼近度越高。圖片的匹配問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)像素差異求最優(yōu)解的問(wèn)題。
2 模型建立與求解
2.1 模型建立
碎紙片圖像邊緣顏色特征提取后，需確定第一張碎紙片。通過(guò)觀察不難發(fā)現(xiàn)，碎紙片圖像中有一張左側(cè)邊緣的灰度值均為255。模型的流程圖見(jiàn)圖2。
2.2 模型求解
根據(jù)以上算法，我們進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，得到每張碎紙片與其它碎紙片的像素匹配差異值如表1所示。
3 結(jié)論
本文的技術(shù)路線是先進(jìn)行圖像處理，將其轉(zhuǎn)化為像素矩陣，以像素匹配差異值最小為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)窮舉剩余圖片，比較相鄰圖片貼近度來(lái)建立模型求解。根據(jù)該算法設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了拼接程序，實(shí)驗(yàn)表明本文提出的自動(dòng)拼接算法簡(jiǎn)單易行，可靠性比較好。
對(duì)于不規(guī)則碎片、碎片邊緣破損等特殊情況，以及碎片數(shù)量較多時(shí)的匹配問(wèn)題，是我們下一步的主要工作。
參考文獻(xiàn)：
[1]周豐.圖像碎片自動(dòng)拼接技術(shù)研究[D].北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.
[2]羅智中.基于文字特征的文檔碎紙片半自動(dòng)拼接[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2012，48（5）.
[3]佟帥，徐曉剛，易成濤，邵承永.基于視覺(jué)的三維重建技術(shù)綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2011，28（7）.
[4]鄭秋梅，王紅霞，劉康煒.基于邊緣和顏色特征的圖像檢索技術(shù)[J].微計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2008，29（11）.
【關(guān)鍵詞】圖像去霧;圖像增強(qiáng);DSP
1.引言
圖像信息作為人類感知世界最直觀的信息之一，為我們認(rèn)識(shí)世界提供了極大的幫助。來(lái)隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像信息從無(wú)到有，從模擬到數(shù)字，從黑白到彩色，近代以來(lái)隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像信息經(jīng)過(guò)了從無(wú)到有，從模擬到數(shù)字，從黑白到彩色從可見(jiàn)光到多光譜等的不斷演進(jìn)，圖像質(zhì)量（分辨率、清晰度等）也有了極大提高。同時(shí)人類對(duì)圖像質(zhì)量要求也在不斷提高，其中可見(jiàn)光圖像由于跟人眼成像最為相近其觀感對(duì)人的影響更大，因而對(duì)其質(zhì)量要求更高。但受可見(jiàn)光傳輸及成像機(jī)理所限，所成圖像往往會(huì)受天氣如霧霾、光線不足等從成像過(guò)程暫時(shí)尚無(wú)法克服問(wèn)題的困擾，需要對(duì)其進(jìn)行事后處理。同時(shí)，在圖像跟蹤等應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)圖像進(jìn)行處理所帶來(lái)的時(shí)間延遲對(duì)伺服系統(tǒng)又是一種致命的缺點(diǎn)。基于以上問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種基于TI TMS320C6437的實(shí)時(shí)圖像去霧增強(qiáng)系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于工程實(shí)際。實(shí)驗(yàn)表明本系統(tǒng)能對(duì)圖像實(shí)現(xiàn)明顯的改善，且對(duì)正常圖像無(wú)不良影響。
2.去霧基本理論
把一張彩色霧霾天氣退化圖像，分解成R，G，B三個(gè)部分。分別對(duì)應(yīng)大氣波長(zhǎng)的高，中，低三個(gè)頻率段。把圖像分別變換成R， G，B顏色的三張圖像，針對(duì)這三張圖像進(jìn)行圖像處理，改善其每個(gè)像素的亮度關(guān)系，然后對(duì)圖像像素轉(zhuǎn)化恒浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算。
像素間亮度變換：計(jì)算圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的亮度關(guān)系，主要由公式推導(dǎo)得出，具體方法我們假設(shè)在圖像其中一部分舉例，從圖像的某一點(diǎn)A到某一點(diǎn)B，有一條可尋路徑，該路徑上有n個(gè)像素點(diǎn)，它們像素大小分別為（），那么從點(diǎn)A到點(diǎn)B像素的亮暗關(guān)系相乘得到公式：
（1）
上式中，T為門限函數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，眼睛對(duì)明暗程度的感覺(jué)成指數(shù)分布，上式取對(duì)數(shù)可以獲取主觀感受。上式相乘然后取對(duì)數(shù)得到：
（2）
根據(jù)上式可知先對(duì)每個(gè)像素取對(duì)數(shù)，在做減法得到相對(duì)比值，比值相乘也得等于對(duì)數(shù)相加得到。所以在算法上先確定圖像中三個(gè)頻率波段像素的值，讓后再取對(duì)數(shù)，讓這些對(duì)數(shù)相加減得到圖像中像素的亮暗程度。利用這種算法對(duì)圖像像素的亮度受照度的影響弱，提高圖像的對(duì)比度和清晰程度，處理后霧霾圖像的質(zhì)量增強(qiáng)，對(duì)圖像的顏色失真得到很好的改善。
3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
去霧圖像處理系統(tǒng)以TMS320DM6437為核心進(jìn)行構(gòu)建，結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 去霧圖像處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
系統(tǒng)接收模擬PAL制霧霾信號(hào)視頻輸入，經(jīng)過(guò)視頻解碼后成為數(shù)字圖像信號(hào)。視頻解碼芯片采用TVP5l50PBS，與DM6437的S-Video相連。在DM6437中，將處理后的圖像數(shù)據(jù)輸出到DM6437的VGA視頻口。視頻編碼芯片采用SAA7121，系統(tǒng)中，輸出的視頻信號(hào)格式為PAL標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)。數(shù)字圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼器編碼后，生成PAL制的復(fù)合視頻信號(hào)，通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。
圖3 去霧效果圖對(duì)比
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
用主觀視覺(jué)觀察數(shù)字圖像是一種非常有效而又重要的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。現(xiàn)在將本文算法和單尺度Retinex 方法所處理的圖像結(jié)果列出來(lái)如圖3所示。
表1 圖3評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
原始圖像 單尺度Retinex 本文算法
均值 61.38 117.83 115.28
標(biāo)準(zhǔn)差 35.42 56.42 54.35
熵 0.36 0.45 0.44
從表中數(shù)據(jù)可以看出：2 種圖像增強(qiáng)方法對(duì)于圖像的均值和標(biāo)準(zhǔn)差都有顯著提高，起到了較好的增強(qiáng)效果;本文的方法對(duì)于圖像的熵也有明顯的提升。
5.結(jié)論
設(shè)計(jì)了一款基于DSP的嵌入式實(shí)時(shí)圖像去霧增強(qiáng)處理系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)能穩(wěn)定有效去除霧霾對(duì)圖像造成的影響，提高圖像清晰度，且對(duì)光照條件差的圖像具有明顯的增強(qiáng)效果。該系統(tǒng)可有效提高成像系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性，在監(jiān)控、偵察等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]劉家明，趙玉明，胡福喬.基于單尺度Retinex算法的非線性圖像增強(qiáng)算法[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，41（5）：685-688.
[2]郭毅.霧霾天氣條件下退化圖像處理方法研究[J].沈陽(yáng)理工大學(xué)論文，2007.
[3]李鑫.惡劣霧霾天氣退化圖像的處理與優(yōu)化研究[D].南京理工大學(xué)，2011.
[4]TMS320C6000 EMIF to external SDRAM/SGRAM interface.Texas Instruments Incorporated，1999.
[5]TMS320C6000 EMIF to external FIFO interface.Texas Instruments Incorporated，1999.
[6]TMS320C6000 CPU and Instruction Set Reference Guide，Texas Instruments Incorporated，October 2000.
