基于面向对象语言的图像处理案例化教学的研究.pdf

基于面向对象语言 的图像处理案例化教学的研究 文／傅宏智 摘要 ：图像处理（image processing）是获取图像信息的重要 根据课堂教学实际情况和学生反馈，总结出四步教学法： 手段。本文对图像处理中部分理论及算法整理成案例并使用面 案例演示——算法描述——学生编程——师生讨论。首先给出 向对象程序设计语言实现，使得计算机专业的学生提高编程能 案例演示，让学生们看到效果，引发学生兴趣；其次给出算法 力的同时对图像处理有了更清晰的认识，比较符合应用型本科 描述，讲解图像处理的理论知识；再次通过教师引导学生自己 院校对本科生的培养要求。 编写代码实现案例；最后教师和学生讨论图像处理的理论实现 关键词 ：图像处理；案例化；面向对象程序设计 过程，同时教师给出源代码与学生代码比对，讨论程序设计过 中图分类号：TP391.4 文献标志码 ： A 程中的心得体会。 1.1 图像处理主要内容 问题引入 图像是人类获取信息、表达信息和传递信息的最重要的手段 之一。图像是人类生活中最直观、最生动和最丰富的信息表示形 式。国外学者曾做过统计，人类从外界所获取的信息有70%以上 来自于视觉摄取的图像，与文字类或者语言类信息比较，图像的 [1] 优点是信息量更大，更广泛的适用性和更高的使用效率 。 使用计算机获取图像信息的目的不仅是获取图像，更重要 的是对图像所含信息进行处理。图像处理一般是指数字图像处 理（Digital Image Processing，DIP），使用计算机对数字图像 数据进行输入、分析加工和输出，在此过程中数字图像处理主 要有以下几个方面：图像数字化、图像增强、图像复原、图像 图1 图像处理主要内容 [2] 分割、图像分析、图像重建、图像变换和图像压缩编码 。 本文涉及到的图像处理的主要内容有：文件操作，几何操 现有的图像处理课程主要开设于计算机工程系和设计艺术 作，灰度处理，图像平滑，边缘检测，如图1所示。 系，就计算机工程系而言，根据院校定位差异，培养方案主要有 灰度变换以像素点为基本单位进行处理，通过改变原始 以下两种：侧重理论教学，即理论推导和分析，数学实现多于计 图像像素点的灰度使图像得到改观。它主要包括直方图灰度变 算机编程实现，主要是研究型院校；侧重应用，即某一软件的图 换、线性变换、图像反转等。 像处理使用技术，适用面窄，理论基础不足，主要是高职高专院 图像平滑是对图像作低通滤波处理，可在空间域或者频率 校。而应用型本科院校计算机专业学生的培养目标是既要注重理 域实现。空间域中常用的平滑滤波方法有邻域平均滤波法和中 论知识的学习——以此为基础，又要培养学生实际动手解决问题 值滤波法。 的能力——以此为目的。借鉴以上两种培养方案，本文就图像处 图像锐化主要是补偿图像的轮廓，增强图像的边缘及灰度 [3] 理一课进行探索，采用面向对象程序设计语言对图像处理理论进 跳变的部分，使图像变得清晰。常用的方法有拉普拉斯锐化 。 行“计算机式解释”，努力做到理论和能力并重。 边缘检测的目的是标识数字图像中亮度变化明显的点。边 案例化教学引入