数字图像处理理论教学中应用ImageJ软件进行演示.docVIP

数字图像处理理论教学中应用ImageJ软件进行演示 　　数字图像处理是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的过程、理论方法和技术以及以之为研究对象的一门学科。自从20世纪60年代以来伴随着计算机技术的高速发展，数字图像处理技术获得了长足进步并且已经广泛应用于社会生活的各个领域。从20世纪80年代开始我国部分高校开始设置数字图像处理课程，数字图像处理已经成为目前高校信息类专业普遍开设的一门课程。数字图像处理课程要求学生具备较深的数学功底和数字信号处理方面的先修知识。 　　而现实的教学情况是学生的数学功底普遍薄弱，学生面对抽象的数学公式具有严重的畏难情绪，教师难以激发并保持学生持续学习的兴趣。针对这些现实的教学情况，一些教师已进行了各种有益的探索。本文立足于教学演示环节和实验环节所使用的软件进行探索，现在介绍如下。 　　一、数字图像处理课程教学所选用软件的现状分析 　　数字图像处理课程教学的教学效果与课程所选用的教材和教学软件密切相关，选择合适的教材和软件与教学效果密不可分。目前我国高校在数字图像处理课程中所用的常用软件可分为Matlab和Visual C++两类。 　　Matlab（Matrix Laboratory，矩阵实验室）是美国MathWorks公司推出的一款商业软件，它集矩阵运算、数值分析、信号处理和图形显示等强大功能于一体，拥有界面简洁、友好的用户环境。现在的Matlab已经不仅仅是一个“矩阵实验室”，Matlab已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件，广泛地应用于高校和研究机构。Matlab软件提供了图像处理工具箱，研究人员可以在此基础上便捷、快速地进行图像处理算法原型的设计。 　　使用Matlab软件作为图像处理课程教学软件的优点在于： 　　第一，Matlab软件提供丰富的现成图像处理函数供用户调用，节省了用户开发底层函数的时间，提高了用户的开发效率。第二，目前世界上100多个国家超过一百万工程师和科学家在使用Matlab软件，软件配套的学习资源丰富。使用Matlab软件作为图像处理课程教学软件的缺点在于：第一，Matlab软件的版权问题。Matlab软件的功能强大，但是其软件的售价非常昂贵，远远超出我国目前的高校的支付能力。除了Matlab软件自身售价昂贵以外，Matlab配套的各种工具箱也是价格不菲。而就目前我国高校的实际经济情况显然无法解决该软件的版权问题。选择Matlab作为教学软件往往也就意味着使用的是盗版软件。这一点与高校的教育精神和国际版权保护精神相违背。第二，Matlab软件的运行速度与其他软件相比较慢。 　　在一些对软件运行速度有要求的场合，使用Matlab软件就显得力不从心。 　　在数字图像处理课程教学中常用的另一种软件是VisualC++。使用Visual C++软件作为图像处理课程教学软件的缺点在于：第一，Visual C++的版权问题同样无法解决。第二，与Matlab软件相比，使用Visual C++软件平台上没有像Matlab环境下有丰富的和成熟的图像处理库函数以供调用，所有的底层函数都要开发者自己编写，这势必影响用户的开发效率。而使用VisualC++软件的优点是可以获得速度的提升。 　　从上面分析可以看出目前我国数字图像处理课程使用的教学软件Matlab和Visual C++都有较多不足之处，而引入ImageJ软件可以较好的解决这些问题。 　　二、ImageJ软件概述 　　ImageJ是一个功能强大的、可扩展编程的开源图像软件系统，该软件最初是由美国国立卫生研究院（NIH）的WayneRasband完全用Java语言所写成。ImageJ最初只是希望作为NIH-Image软件的替代品，未曾料想ImageJ软件会被众多学科越来越多的人使用，尤其是医学和生物学领域的专业人士。目前ImageJ在全球范围内被很多实验室用于正式的研究和应用程序开发。 　　ImageJ受到众多专业人士的喜爱与ImageJ软件自身的众多优点不无关系：一是采用一系列菜单驱动的交互式操作方式，用于创建、显示、编辑、处理、分析图像。软件支持常见的各种图像格式。目前该软件已经广泛应用于医学和生物等学科领域。二是完全免费，并且完全公开源代码，任何人都可以自由下载合法地将其安装使用。三是软件完全用Java语言写成。所以ImageJ继承了Java语言良好跨平台性，可以广泛地运行于Windows、MacOS和Linux等各种操作系统。四是软件小巧精悍，安装包仅有几十M，不像Matlab软件动辄上G的安装包。五是ImageJ的设计采用的是开放式的软件构架，ImageJ的核心功能可以通过简单插件机制扩充，即允许用户以简单插件的形式向ImageJ添加自己需要的而系统没有提供的功能。这一特点是使ImageJ