張?zhí)煨颍?王岳環(huán)

(華中科技大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，湖北 武漢 430074)

“圖像分析”課程的國(guó)際化教學(xué)設(shè)計(jì)

張?zhí)煨颍?王岳環(huán)

(華中科技大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，湖北 武漢 430074)

提出了與國(guó)際接軌，緊跟發(fā)展前沿的“圖像分析”課程國(guó)際化教學(xué)設(shè)計(jì)方案，有助于拓寬學(xué)生在圖像分析領(lǐng)域的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用圖像分析技術(shù)的能力。教學(xué)實(shí)踐表明，本教學(xué)設(shè)計(jì)方案明顯提高了教學(xué)質(zhì)量，受到學(xué)生的一致好評(píng)。

國(guó)際化教學(xué)；教學(xué)創(chuàng)新；圖像分析

21世紀(jì)是信息時(shí)代，人類可以通過多樣化的手段輕松獲取大量信息。如何高效地存儲(chǔ)、傳遞和使用信息就構(gòu)成了信息處理技術(shù)。圖像分析作為信息處理技術(shù)，在不同領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。這使得圖像分析成為信息技術(shù)人才需要掌握的一門技術(shù)。不斷提高圖像分析課程的教學(xué)水平以適應(yīng)新世紀(jì)人才培養(yǎng)的要求是相關(guān)教學(xué)人員的使命。因此，實(shí)現(xiàn)“圖像分析”課程教學(xué)與國(guó)際接軌顯得尤為迫切。

1 “圖像分析”課程特點(diǎn)分析

圖像分析與圖像處理之間的關(guān)系密切，但又有不同之處。圖像處理相關(guān)研究主要集中在圖像對(duì)比度的調(diào)節(jié)、圖像編碼、去噪以及各種濾波；圖像分析側(cè)重于研究圖像內(nèi)容，它使用圖像處理的各種技術(shù)對(duì)圖像內(nèi)容進(jìn)行分析、解釋和識(shí)別。圖像分析和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中的模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺關(guān)系更密切。圖像分析主要是利用數(shù)學(xué)模型和圖像處理技術(shù)來分析底層特征和上層結(jié)構(gòu)，以獲取有價(jià)值信息。

圖像分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。近些年來，隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，圖像分析技術(shù)日新月異，教師需要在授課過程中緊跟技術(shù)發(fā)展新動(dòng)態(tài)，不斷調(diào)整講授的內(nèi)容。

圖像分析技術(shù)與實(shí)踐聯(lián)系密切，可廣泛運(yùn)用于軍事、醫(yī)學(xué)、生物、天文、地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和工業(yè)等領(lǐng)域，典型應(yīng)用有雷達(dá)、聲納、紅外和遙感目標(biāo)的識(shí)別。因此，圖像分析是應(yīng)用非常廣泛的一門學(xué)科，具有應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)?！皥D像分析”課程在教學(xué)過程中需要面向應(yīng)用，通過該門課程的學(xué)習(xí)，要使學(xué)生學(xué)會(huì)在實(shí)際科研中運(yùn)用圖像分析技術(shù)解決問題。

如何使得學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)既能掌握?qǐng)D像分析課程的基礎(chǔ)知識(shí)又能提高分析和動(dòng)手能力是教學(xué)設(shè)計(jì)方案的重點(diǎn)。為此，我們的基本思路：一是采用國(guó)際一流的教材; 二是引入圖像分析領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿;三是增加實(shí)踐課題,增強(qiáng)學(xué)生分析和實(shí)踐的能力。

2 國(guó)際化教學(xué)設(shè)計(jì)方案

2.1 教學(xué)與國(guó)際接軌

為了縮小與國(guó)際一流大學(xué)相關(guān)課程教學(xué)水平上的差距，我們選用了國(guó)際化的教材[1，2]和國(guó)內(nèi)優(yōu)秀教材[3]，并根據(jù)圖像分析技術(shù)最新發(fā)展動(dòng)向，制定了教學(xué)內(nèi)容。

根據(jù)國(guó)際課堂設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，我們的課堂設(shè)計(jì)主要包括三種形式：一是授課教師講授課程的基本理論；二是實(shí)際案例分析；三是課題研究。我們?cè)趯W(xué)生了解了圖像分析的一些基礎(chǔ)理論后，引入實(shí)際案例分析，使學(xué)生能從不同的視角了解圖像分析技術(shù)，提高學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)興趣。

在對(duì)圖像分析基礎(chǔ)理論作深入講解的同時(shí),我們還會(huì)選擇一些近兩年來的高水平學(xué)術(shù)文章[4-6]作為講授內(nèi)容的補(bǔ)充,使學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí),也能了解圖像分析技術(shù)的發(fā)展新動(dòng)態(tài)。

我們?cè)谡n堂上使用中英文雙語講授，以培養(yǎng)學(xué)生閱讀外文文獻(xiàn)的能力，有助于他們?cè)诳蒲泄ぷ髦兄鲃?dòng)地學(xué)習(xí)和接受最新的科研成果。

2.2 結(jié)合實(shí)際案例

在講授基礎(chǔ)理論知識(shí)以及最新高水平學(xué)術(shù)文獻(xiàn)的同時(shí)，我們會(huì)結(jié)合實(shí)際科研中的一些案例對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行深入剖析，使得學(xué)生能將基礎(chǔ)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，理解更加深入。

比如，在講解“多尺度分析的現(xiàn)代工具”這一章時(shí)，我們會(huì)展示在實(shí)際科研項(xiàng)目中的各類多尺度模型及其分析過程；在講解“初級(jí)特征的提取”這一部分時(shí)，我們會(huì)提供實(shí)際的各類空中或艦船目標(biāo)特征提取示例，以方便學(xué)生深入體會(huì)和認(rèn)識(shí)。

這種教學(xué)方法不僅加深了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解，也讓學(xué)生建立了實(shí)際應(yīng)用的印象，使其在夯實(shí)基礎(chǔ)的同時(shí)，也能快速找到知識(shí)應(yīng)用的切入點(diǎn)。

2.3 設(shè)置課題研究環(huán)節(jié)

前面的教學(xué)設(shè)計(jì)都是理論知識(shí)的傳授。為了增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，我們還設(shè)置了課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在教學(xué)過程中，我們?yōu)閷W(xué)生篩選出容易上手而又有一定難度的實(shí)踐課題，如“匹配濾波”，“小目標(biāo)特征提取”等，要求學(xué)生自己動(dòng)手編寫代碼，撰寫研究報(bào)告，并走上講臺(tái)與同學(xué)和老師探討研究成果和分享心得體會(huì)。這種課程環(huán)節(jié)既有利于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又提高了學(xué)生們的實(shí)際動(dòng)手能力，有效地解決了學(xué)生“知識(shí)都懂，不會(huì)動(dòng)手”的問題。

在教學(xué)過程中，我們必須認(rèn)清“學(xué)生按照考核要求去學(xué)習(xí)”這樣的事實(shí)。因此，我們對(duì)學(xué)生的考核進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，使得圖像分析課程成績(jī)由卷面考試成績(jī)、平時(shí)成績(jī)以及答辯成績(jī)?nèi)糠纸M成，其中，卷面考試分?jǐn)?shù)占總成績(jī)的50%，平時(shí)成績(jī)(是否積極參與科研討論和分析)占總成績(jī)的20%，課程設(shè)計(jì)成績(jī)(課題研究及報(bào)告)占總成績(jī)的30%。這種考核方式有效地改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生科研能力的目的。

3 小結(jié)

多年的實(shí)踐表明，我們提出的“圖像分析”課程設(shè)計(jì)方案明顯提高了課堂的教學(xué)質(zhì)量，顯著增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)圖像分析技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握和發(fā)展前沿的了解，提升了學(xué)生在圖像分析技術(shù)方面的運(yùn)用能力，受到了學(xué)生的一致好評(píng)。

[1] Rafael C. Gonzalez. Digital Image Processing [M].London：Prentice-Hall,Inc,2002.

[2] Richard O.Duda. Pattern Classification (2nd Edition)[M].New Jersey:John Wiley & Sons, Inc. 2001.

[3] 孫即祥.現(xiàn)代模式識(shí)別[M].長(zhǎng)沙: 國(guó)防科技大學(xué)出版社，2002.

[4] Lowe D G.Distinctive image features from scale invariant keypoints [J].International Journal of Computer Vision,2004,60(2):91-110.

[5] Ojala T, Pietikainen M,and Maenpaa T. Multiresolution gray-scale and rotation invariant texture classification with local binary patterns [J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2002,24(7):971-987.

[6]Mikolajczyk K, and Schmid C. A performance evaluation of local descriptors [J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,2005, 27(10):1615-1630.

Internationalized Teaching Design of Image Analysis Course

ZHANG Tian-xu, WANG Yue-huan

(SchoolofAutomation,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)

We propose an internationalized teaching design of Image Analysis course, following the development of cutting-edge with international standards. This new teaching method is designed to broaden students’ knowledge of image analysis and develop students’ ability to use this technology. The teaching practice shows that this new teaching design improves teaching quality significantly and gets the praise of students.

internationalized teaching; innovation of teaching; image analysis

2014-08-19

華中科技大學(xué)國(guó)際化課程建設(shè)經(jīng)費(fèi)資助。

張?zhí)煨?1947—)，男，重慶市人，博士，教授，博導(dǎo)，主要從事模式識(shí)別與智能系統(tǒng)研究。

張?zhí)煨颍踉拉h(huán).“圖像分析”課程的國(guó)際化教學(xué)設(shè)計(jì)[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2014，33(4)：384-385.

Zhang Tian-xu,Wang Yue-huan.Internationalized teaching design of Image Analysis Course[J].Journal of East China Institute of Technology(Social Science)，2014，33(4)：384-385.

G642

A

1674-3512(2014)04-0384-02