導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇數字圖像處理論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

作者簡介：寧紀鋒（1975-），男，陜西韓城人，西北農林科技大學信息工程學院，副教授。（陜西 楊凌 712100）

基金項目：本文系西北農林科技大學教學改革研究項目（項目編號：JY1102077）、西北農林科技大學本科優質課程建設項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0122-02

“數字圖像處理”是西北農林科技大學（以下簡稱“我校”）信息工程學院為計算機科學與技術、軟件工程、信息與計算科學等多個理工科專業所開設的一門專業必修課。該課程涵蓋數學、物理、信號處理、心理學、計算機科學等多個領域的知識，與本科階段的高等數學、線性代數、概率論、面向對象編程、數據結構、算法分析等多門課程密切相關，對后續的特征提取和圖像理解等高級計算機視覺處理課程具有重要的基礎作用。同時，它在“模式識別”、“人工智能”和“機器學習”等專業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，內容抽象，算法較多，涉及的理論和方法既包含時域（空域）、變換域（頻域為主）、數學形態學、地理學（如分水嶺算法），還涉及到模式識別理論的一些知識，學生理解起來有一定難度，在解決實際問題時，面臨著無從下手的困難。同時，圖像處理技術應用較為廣泛，隨著數字成像設備的廣泛使用和智能手機的普及，社會對圖像處理人才的需求也日益增加，這些都對課程教學提出了更高的要求。在教學過程中發現“數字圖像處理”的傳統教學模式中，在課程定位、教學模式和教學內容上存在一些問題。

1.課程定位不明確

“數字圖像處理”在本科教學過程中有著兩種比較沖突的定位，導致課程教學過程存在兩種傾向。一是不顧本科學生實際情況向研究生課程看齊，將重點放在數字圖像處理理論內容。但這些內容與實際應用聯系并不緊密，忽視它的應用性和實踐性強的特點，從而導致理論與實踐脫節，造成學生在編程能力上的欠缺。二是過分強調應用技能，把數字圖像處理等同于講授Photoshop等應用軟件的使用，或以講授MATLAB和Open CV圖像處理函數為主，不重視原理和算法，忽略了對本科生科學素質和研究能力的培養。

2.傳統教學模式與授課對象差異性的矛盾

“數字圖像處理”通常要求先研修“高等數學”、“線性代數”、“概率論與數理統計”和“數字信號處理”等課程，但是一些本科專業并沒有完整開設這些課程。例如，我校計算機科學與技術專業學習“數字信號處理”課程，但軟件工程和信息與計算科學專業未開設該類課程。此外，在實驗環節中，教師根據教學大綱設置的實驗內容通常比較固定，而未考慮學生專業和背景知識的差異、統一的實驗環境模式，使得有的專業學生因為知識儲備不足，學習起來有一定困難；而有的專業學生則感覺學習內容簡單、缺乏挑戰性，使得教師講授時在調動學生積極性、提高學生實踐能力方面難以協調。

3.教材與學科發展不一致

數字圖像處理內容涉及到矩陣運算、信號處理、概率論與數理統計等多個內容交叉學科，與新興學科的發展密切相關。當前，在人工智能、模式識別和機器學習等新興學科的推動下，數字圖像處理技術發展越來越快。傳統的教材或過于偏重推導理論，與應用實踐偏離，或成為圖像處理軟件或函數（如 Photoshop、MATLAB或Open CV）的使用說明書，使得學生難以深入學習圖像處理知識，影響對該門課程的掌握。

二、課程改革方法

根據授課專業對象的實際情況，在教學內容、教學方法、完善實驗教學和考核等方面對該門課程進行一系列改革，充分利用圖像處理實踐性強的特點，依托我校在數字圖像處理方面長期積累的理論和研究資源，將理論方法與實踐應用有機結合，構建了全面系統的數字圖像處理教學體系。多年教學效果表明，該教學模式有效克服傳統數字圖像處理教學存在的局限，極大增強了學生的學習興趣，提高了學生的動手能力和創新素養。

1.完善課程內容體系，適應圖像處理發展

數字圖像處理是一門發展中的課程，每年都有許多新的研究理論和方法不斷涌現，需對課程不斷進行完善，以適應圖像處理學科的發展。在保持圖像處理課程核心內容的基礎上，注重將最近的該學科具有代表性的成果納入教學。精簡和更新一些陳舊的和目前圖像處理實際中很少使用的一些方法。其次，將一些現代經典的科研論文，以補充教材的形式，作為教學內容。將一些理論性較強，對數學基礎要求較高的內容，如主動輪廓分割模型和目標跟蹤方法等作為選學內容，供有興趣的學生學習。

考慮到OpenCV和MATLAB的廣泛使用，圖像文件的讀寫已非常簡單，因此，減少對圖像文件格式的講解；在圖像分割與邊緣檢測中，刪掉投影法與差影法內容，因為該方面內容在實際中已很少使用；在頻域處理中，淡化對傅里葉變換理論和算法的講解，重點放在其思想和應用上。

2.應用全方位教學手段，構建立體化教學資源

針對“數字圖像處理”課程理論性和實踐性較強、可視化程度較高的特點，綜合利用圖像、視頻信息、可視化編程軟件和網絡資源等現代化教育技術，從課堂、實驗、應用實踐等諸多環節探索立體化教學資源。結合不同專業需求，運用MATLAB、Open CV等軟件工具包開發圖像處理實驗平臺，建立網絡化輔助教學系統，使抽象概念和算法形象化，激發學生思維。例如，建立圖像處理標準測試庫，包括了圖像去噪、圖像分割、圖像變換和特征提取與識別等核心內容涉及到的測試數據；在參考教材方面，提供了國內外知名大學出版的數字圖像處理和計算機視覺教材及計算機視域的專著；在多媒體課件方面，提供多年從國內外知名大學網站上搜集到多個數字圖像處理和計算機視覺的電子課件，供學生學習；在代碼方面，提供了數字圖像處理方面的經典和最新的一些科研成果的源代碼或可執行軟件，學生自己運行代碼并分析實驗結果，加深對圖像處理課程的認識。

3.以學生發展為本，建立多元化的考核評價標準

在傳統方式下，教師常以期末考試和出勤率來評價學習效果，忽略了對學生參與學習活動和學習過程的評價。大部分學生往往在考試前突擊學習，沒有真正掌握扎實的知識。因此，本教學改革以過程控制為中心，以能力提高為目標，對考核方式進行改革，實行常規考核與過程性考核相結合的方式，準確把握學生的真實成績，全面衡量和控制教學質量，既要考學生的基本理論，更要考他們運用知識和方法設計圖像處理方案、完成圖像處理實際任務的能力。在授課過程中，注重課堂考察環節，加強師生交互，動態掌握學生對授課內容的理解。開展專題討論課程，讓學生大膽提問，鍛煉學生創新思維能力，對表現突出的學生增加平時分。

4.開展研究性課堂教學探索

在教學改革中，精選了若干圖像處理經典和前沿專題討論，包括論文、程序源代碼和輔助材料。在課程一開始就布置任務給學生課下自學，并安排學生上臺講授，其他學生提問，教師給予點評，并組織學生一起討論，加深對圖像處理課程的認識，培養學生綜合運用知識的能力，提高創新素養。

例如，在圖像分割專題討論中，以經典Mean Shift分割為主要內容，Graph Cut和交互式分割兩個方向作為補充內容，開展專題討論。因為這些廣泛使用的算法涉及到高等數學、線性代數、概率論、數據結構和算法設計等多門所學課程。通過自學、上課討論和教師點評，學生對以前所學基礎和專業知識有了更深層次的理解。同時，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象的不足。

5.開展研究性實踐教學

傳統“數字圖像處理”課程實踐教學強調基本算法的實現，未強調算法之間的邏輯聯系，忽略了數字圖像處理基本算法的綜合訓練。在改革中，保留圖像處理基本核心算法，將科研項目融入教學實踐中，通過設計研究性綜合實踐項目，注重學生對所學知識的綜合理解和提升。例如，“圖像去霧”綜合訓練實踐，以如何有效果去除圖像中的霧增強圖像質量為目標。該任務以2009年國際計算機視覺和模式識別會議（CVPR）的最佳論文《基于暗通道通先驗的單幅圖像去霧》[4]為主要內容，涉及到圖像處理的多個基本算法，同時也包含了物理學和光學的一些知識。通過將新的實踐教學手段應用到教學中，突出對學生思維能力、科研能力和創新能力的培養。

三、結論

通過分析數字圖像處理目前存在的課程定位模糊、傳統的教學模式與授課對象差異性的矛盾和教材內容與學科發展脫節等問題，筆者根據學科專業特點，結合授課教師的科研項目，從完善課程內容體系、構建立體化教學資源、多元化考核評價標準和開展研究性教學探索等五個方面進行開展數字圖像處理教學改革。多年教學效果表明，該教學方法克服傳統教學方法所存在的弊端，極大地提高了學生的自主學習能力。學生較好地掌握數字圖像處理的核心內容，了解當代圖像處理的代表性成果和前沿趨勢，綜合應用能力和創新素養明顯增強，為培養具有較強適應能力的應用型和創新型人才打下堅實的基礎，適應了新世紀對信息技術人才的培養要求。

參考文獻：

[1]何東健.數字圖像處理[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.

篇2

引言

數字圖像處理（Digital Image Processing）是信息技術中的一門新興綜合性學科。這門課主要研究圖像數字化處理過程的理論原理、方法技術和過程，該課程要求學生掌握數字圖像處理技術的基本概念、原理、算法及其處理技術； 這門課程的理論性強，需要較強的數學基礎和具備一定計算機方面功底，目前理工類或綜合類院校幾乎都開設了數字圖像處理的相關課程，我校也從2000年開始開設了這門課程，一般安排在本科三年級或四年級上半期開設。

1 數字圖像處理的課程特點

這門課程的傳統教學方法難以達到理想的教學效果，原因在于：學生面對諸多抽象的理論和煩瑣的數學公式往往無所適從；授課教師很難用現有的教學方式實時表達數字圖像處理前后的直觀效果，致使學生難以理解圖像變換實際的演變邏輯和演變過程，面對眾多繁雜的推演公式只能死記硬背，學習起來效果可想而知，因此，有必要對現有的教學方法進行改進。

2 課程教學改革實踐的探索

通過對數字圖像這門課多年來的實踐教學和經驗總結，筆者認為應該從理論和實驗兩個方面來對現有的教學方法進行兩方面著手：一是理論教學體系和教學方法；二是實驗教學的改進。兩者相輔相成都是數字圖像處理這門課的兩個重要環節，缺一不可。

2.1 理論教學方面

在理論教學方面應著重于教學體系的選擇和教學形式的改革，具體體現為：第一，在教材的選擇和教學內容的安排上，應根據本校學生和教學的實際需要進行教材的精選和教授內容的合理安排。第二，教學內容的取舍上應該貫徹“少而精”原則對課程內容進行了適當的取舍和更新。以專題形式向學生介紹最新的、前沿性的學科知識， 這不僅能滿足學生的獵奇感，而且在有意理論素養和應用方面隊學生加以啟發和引導，讓學生不自覺地養成好的學習的習慣。第三，應用形象化教學手段教學。數字圖像處理是以數字圖像為研究對象。針對數字圖像的圖像信息豐富，圖像處理前后的效果又無法用語言、文字等方式表達，因此，多媒體課件制作的好壞直接影響到學生學習這門課的最終效果。目前國內尚無比較成熟的數字圖像處理CAI課件，我們針對性研制了相應的教學課件和電子教案，讓學生在教學中直觀體會圖像變換前后的實際對比效果。同時在課堂教學中引入適當的圖例分析和編程處理實例可以使原本很抽象的內容變得生動具體。

2.2 實驗教學的改革

實踐教學實習是本課程不可或缺的重要教學環節。目前國內還沒有公認比較實用和完善的實驗教學體系。我們對實驗教學體系和內容的把握體現在以下幾點：

（1）實驗環境的選擇。數字圖像處理不同于用Photoshop等圖像處理軟件對圖像作現成的操作，它要求學生在掌握有關基礎理論、典型方法的基礎上，利用編程技巧實現圖像信息的各種處理，如圖像增強、圖像分割、圖像分析等。多數教師選擇MATLAB作為實驗語言，主要因為其功能強大的圖像圖形處理工具包。但大多數學生并不熟悉MATLAB，我們選擇了C++語言作為基本的編程語言，因為高年級學生已經對C++比較熟悉并在今后又會經常使用。

（2）精選實驗教學內容。在“數字圖像處理”的實驗課教學中，突出強調理論知識和實踐能力的結合，為此，選擇圖像處理中幾個最典型的算法作為實驗課教學的主要內容，包括圖像灰度增強、圖像壓縮、圖像域值分割、偽彩色處理等。實驗內容包括圖像的讀取和顯示、直方圖均衡化、平滑和銳化濾波、膨脹和腐蝕等。這些實驗教學內容有助于學生實踐掌握課上講授的知識，增強了學生自主完成任務的主動性和積極性，能夠有效提高學生的編程實踐能力。

（3）改革實習教學手段。“數字圖像處理”實習內容包括圖像處理軟件的選擇和使用、處理算法設計和實現等。針對往年已有的實習材料看，指導教師在實習前將較多的精力花在講解實習目的、原理、內容和實習步驟等方面，而占用學生自己動手實習的時間偏離試驗的本來愿望。現在采用在實習前就分發給學生實習教學課件，讓學生在課件輔導下，課余時間理解消化實習內容，騰出了更多時間探討算法，得出實習應該有的正確結果，而不至于在實習中對結果是否正確茫然不知，從而提高了學生理論和獨立動手的能力。

2.3 開展第二課堂活動

為有效培養學生的實際動手能力，基于完成具體項目的教學策略是很多學生必走的一步，讓學生在實踐中錘煉，有助于較快地提高學生的理論認知水平和解決實際問題的能力。在上課之初將學生分組每組給出一個實際的學期項目。由于有充分的時間可以收集資料和模仿學習，有效提高學生的學習積極性。將課堂的實驗任務與學期項目有機結合起來，有助于學生發現學習內容彼此之間的聯系，促進對知識的綜合掌握和靈活應用。

3 考核手段的探索

以往的課程考核主要通過期終考試來考核學生對課堂所學內容的理解和掌握程度，由分數來定結果，這種考核方式雖然能部分反映學生的學習能力但很難考核學生發現、分析和解決具體問題的能力差別，不利于發揮學生的主觀能動性以及創造能力的培養；還可能導致出現學生在學習過程中常出現平時不努力，考前突擊復習四處打聽考題的情況，為了加強學生能力的培養，我們將平時的聽講、回答問題、作業的情況等列入平時成績，還鼓勵學生就某一專題進行發言探討等多種學習形式。課程最終的考核成績綜合期末考試成績、實驗成績、專題成績和平時成績幾個部分加權平均得出。

4 結束語

經過多年的探索，我們在《數字圖像處理》課程的教學過程中，通過對教學體系、實驗體系和考核方法和方式上的改進，有針對性地制作了大量圖像處理前后對比課件和現場演示相結合進行教學，通過形象化實例化教學，極大地提高了學生的學習積極性，教學效果很不錯，學生反響很好，同行評價也比較高。

參考文獻

[1] 賈永紅.“數字圖像處理” 課程的建設與教學改革[J].高等理科教育，2007（1）.

篇3

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-2117（2014）08-0012-02

1 前言

數字圖像處理技術的應用非常廣泛，已經滲透到計算機、通信、交通、物理、醫學、化學、生物學、軍事、經濟等各個領域，與人們的生活密切相關。《數字圖像處理》是信息技術領域中發展較快的一個熱門領域，是模式識別、計算機視覺、多媒體技術、數據挖掘等學科的基礎，也是一門涉及多領域的交叉學科。

該課程的理論性和實踐性都很強，要求學生在掌握圖像處理的基本概念、基礎理論、典型算法的基礎上，掌握一定的編程實踐能力，能夠利用計算機編程實現數字圖像的各種處理，如圖像變換、圖像增強、圖像恢復、圖像重建、圖像分割、圖像編碼和圖像識別等，在學習圖像專業知識的過程中增強學生的創新意識，培養學生獨立獲取知識和綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力，提高學生的實際動手能力，為其今后深入地進行科學研究和獨立工作奠定良好的基礎。

2 創新教學理念

在《數字圖像處理》課程的教學中，努力貫徹素質教育的先進理念，注重教與學的有機結合，堅持以學生為主體，教師為主導，最大限度地發揮學生的主觀能動性，將培養學生的主動思維，鼓勵學生的創新意識作為教學的重要目標之一。

對于教學內容的設計，以圖像處理算法的理論作為授課的重點，以算法的產生、應用、改進為主線，突出知識的內在聯系，揭示數字圖像處理發展的內在規律（要求學生重點理解）。

掌握數字圖像的基本概念和基本算法，關注圖像應用的前沿動態，培養學生的創新思維能力，并根據課程需要，適當將數字圖像處理領域中最新的技術手段，研究進展以及發展趨勢納入教學，并鼓勵學生對新知識、新領域進行積極地探索。

在教學過程中，努力將復雜抽象的理論融入到形象直觀的應用實例當中，將算法實現過程中的重難點問題分解細化為可展現的圖像處理效果，在理論中滲透實踐，在實踐中穿插理論，注重理論聯系實際，培養學生的工程實踐能力，真正使學生樂學、易學并會學。

3 改革教學內容

數字圖像處理技術在科學研究、工農業生產、軍事技術和醫療衛生等許多領域中發揮著越來越重要的作用。圖像技術的快速發展決定了《數字圖像處理》課程的教學內容也需要不斷更新，教材原則上選用專業內容全面新穎的教材，即圖像專業基礎知識相對穩定，并能夠緊跟數字圖像處理技術發展趨勢。對于輔教材，可以根據圖像課程的系統性和實用性，并考慮到擴充學生的視野，可以選一些國際上經典書籍如外文經典專著。目前我們以2012年清華大學出版社出版的，章毓晉編寫的《圖像工程（上冊）――圖像處理（第三版）》教材為主線，以美國Rafael C.Gonzalez 等編著的Digital Image Processing，阮秋琦編著的《數字圖像處理學》等教材和中外科技期刊發表的最新圖像技術為參考資料，并適當補充本領域中的一些新技術、新方法及新成果。

對圖像處理教材內容進行整合，課內圖像處理基礎知識分為九大模塊：圖像與視覺基礎、圖像運算與變換、圖像增強、圖像恢復、圖像重建、圖像編碼、圖像分割、圖像目標表達與描述、圖像識別等內容。

在授課過程中，一般知識點進行自學，系統講解重點難點內容，如直方圖均衡等，而對于教材中未寫進或無系統介紹的前沿性、創新性或跨學科的內容，則滲透到各個章節中。例如，將水果識別系統、車牌圖像的自動識別、基于內容的圖像檢索等新技術滲透到圖像增強、圖像分割、圖像目標表達與描述和圖像識別等各個章節中，授課內容完成，那么自動識別系統模型建立，學生就完成了水果、車牌等圖像的自動識別。通過這種方法強調基礎，跟蹤前沿，將基礎理論與實踐有機地結合起來，使學生不僅能夠學到課程的基礎知識，了解科學前沿的最新成果，加強學生的實踐動手能力，而且與時俱進，增強了學生的好奇心，促進學生創新能力的培養。

4 改進教學方法

在數字圖像處理教學中，綜合運用課堂講授法、研究法、討論法和實驗法等教學方法，發揮各種教學方法的優勢，引導學生積極參與教學。

對于一般的重點難點內容，例如，圖像增強中的直方圖增強等模塊，同時以課堂講授和實驗法為主，在講解圖像增強理論的同時進行圖像直方圖增強實驗，在圖像增強原理講完之后直接出現直方圖增強的前后對比圖，可以激發學生的興趣和動手能力。

對于圖像邊緣檢測等一些難度相對較小的內容，首先以講授法系統地講解其中一種邊緣檢測算法，其他與之原理相似的算法則運用討論法，以學生討論、交流為主，教師引導、點評為輔進行。

對于課堂難度較大的內容如圖像恢復與重建，則采取研究法為主，其他方法為輔。促使學生主動思維，成為真正的學習主體，教師根據學生反饋的信息及時把握學生思維過程，成為真正的主導。

另外，對于圖像某一知識模塊的引入，可以適當設置一些懸念或疑問，再引出講授的主要內容，即將教學過程設計成一個“產生疑問―尋求解決方法―解決疑問―再產生疑問―再尋求解決方法一再解決疑問……”的過程。這樣不僅有利于增強授課內容的邏輯性，還有利于啟發學生的思維，激發學生的興趣及創新能力。

5 豐富教學手段

鑒于數字圖像理論知識比較豐富，實踐性比較強，應用領域比較廣的特點，以及現有教學設備、教學網絡環境的改善，《數字圖像處理》課程采用板書、多媒體課件、輔助教學軟件以及教學網絡平臺等多元化的教學手段。充分活躍課堂氣氛，提高教學效果，促進教學改革，提高學生的學習興趣及實踐動手能力，增強學生的信息素養，獲得了良好的教學效果。

對于數字圖像處理中典型算法的原理與推導等難度較大的內容，以板書為主，通過對公式的推理計算，體現出知識的邏輯性和嚴謹性。同時適當輔以多媒體課件對圖像處理的結果進行演示，以加速學生對授課內容的理解，增強了學習的直觀性、生動性和趣味性。

針對本課程的特點，開發了輔助教學軟件，利用該軟件在課堂教學中將圖像處理算法的實際效果進行隨堂演示，從而將枯燥的理論推導轉化為立竿見影的實際操作。讓學生充分感受到數字圖像處理技術的巨大魅力，從而降低了理論知識學習的難度，增加了課堂的信息量、激發了學生的學習興趣，實現了化靜態為動態，化抽象為直觀，化復雜為簡潔，使課堂教學的效率大大提高。此外，又鍛煉了學生的研究性學習能力，培養了學生的創造性思維。

根據課程教學標準，進一步改革教學實踐，安排了實驗教學，并將實驗內容劃分為驗證性實驗和設計型實驗。驗證型實驗的設計，要求學生掌握數字圖像處理、基本操作處理和簡單的典型算法編程，從而實現對課堂上理論知識的學習鞏固，增強了學生的編程能力和基本的項目開發能力。設計型實驗需要學生對源代碼進行分析研究、修改或補充，動手設計一些綜合性或創新性的算法，分析實驗結果，寫出實驗報告或論文。既培養了學生發現問題，分析問題和解決問題的能力，又提高了學生的動手能力和創新能力。

利用大學提供的教學網絡平臺，把圖像處理課程的教學標準、授課教案、教學課件、習題、實驗指導以及相關參考資料都上傳到此教學網絡平臺。同時引導學生在網絡上積極討論關于圖像處理方面的一些最新研究等話題，激發學生討論及思考。另外，學生對于未消化的難點，也可以在網絡平臺上提出，教師及時通過教學平臺進行回復，實現課后數字圖像處理教學的互動，從而作為課堂學習的補充。教學網絡平臺實現了教學資源的共享，課后教學的互動，豐富了教學手段，為開展多種形式的教學奠定基礎。

6 改革考核方法

課程考核對于加強學生對學習內容的掌握、實驗技能的提高、創新能力的培養具有很大的促進作用。然而，傳統的閉卷考試，主要考核學生對課堂教學內容的理解和掌握，容易使得學生將注意力放在背記考點及研究考試技巧上。《數字圖像處理》課程是一門實踐性很強的課程，僅采用這種評價方式將難以調動學生實踐學習的積極性，達不到良好的效果。

在考核方法的改革上，對《數字圖像處理》課程采用了綜合性的考核方法。期末考試采用筆試開卷方式，主要強調學生對數字圖像處理技術基礎理論的宏觀掌握。在考試題目設計上，重點強調學生知道如何去尋找解決問題的方案，考核學生發現問題，分析問題和解決問題的能力；同時增強實驗成績的比重，根據學生對實驗內容的完成情況，以及創造性解決圖像處理問題的能力，對實驗成績進行評分。另外，還將平時的聽講，回答問題，作業的情況列入平時成績。因此《數字圖像處理》課程最終的考核成績包括三個部分：期末考試成績（占50%），實驗成績（占30%）和平時成績（占20%）。

通過課程考核方法的改革，不僅有效地檢驗了學生對《數字圖像處理》課程的綜合掌握程度，而且還能激發學生學習的積極主動性，提高了實踐創新能力。

7 結語

隨著信息技術不斷發展和完善，數字圖像處理技術也在不斷發展，并且越來越多地應用于各個領域，相應地，數字圖像處理課程的教學改革和實踐也應與時俱進，結合國內外科研和教學成果，不斷吸收新知識，豐富教學內容；根據教學內容靈活運用各種教學方法，使學生在掌握數字圖像處理基本理論和方法的基礎上，培養學生的實踐動手能力，創新意識與綜合設計能力，使學生的信息綜合設計能力和科學研究能力有明顯地提高。激發學生主動學習的興趣，提高學生進行研究性學習的能力，同時進一步提高教學質量和教學水平，真正培養出具有開拓精神和創新意識的現代化新人。

參考文獻：

[1]章毓晉.圖像工程（上冊）――圖像處理（第三版）[M].北京：清華大學出版社，2012.

[2]岡薩雷斯.數字圖像處理（第三版）[M].北京：電子工業出版社，2010.

篇4

一、數字圖像處理綜述

數字圖像處理（Digital Image Processing）又稱為計算機圖像處理，它是指將圖像信號轉換成數字信號并利用計算機對其進行處理的過程。

數字圖像處理最早出現于20世紀50年代，當時的電子計算機已經發展到一定水平，人們開始利用計算機來處理圖形和圖像信息，數字圖像處理作為一門學科大約形成于20世紀60年代初期，早期的圖像處理的目的是改善圖像的質量，它以人為對象，以改善人的視覺效果為目的。圖像處理中，輸入的是質量低的圖像，輸出的是改善質量后的圖像，常用的圖像處理方法有圖像增強、復原、編碼、壓縮等。

首次獲得實際成功應用的是美國噴氣推進實驗室（JPL），他們對航天探測器徘徊者7號在1964年發回的幾千張月球照片使用了圖像處理技術，如幾何校正、灰度變換、去除噪聲等方法進行處理，并考慮了太陽位置和月球環境的影響，由計算機成功地繪制出月球表面地圖，獲得了巨大的成功。隨后又對探測飛船發回的近十萬張照片進行更為復雜的圖像處理，以致獲得了月球的地形圖、彩色圖及全景鑲嵌圖，獲得了非凡的成果，為人類登月創舉奠定了堅實的基礎，也推動了數字圖像處理這門學科的誕生。在以后的宇航空間技術，醫學技術中數字圖像處理技術都發揮了巨大的作用。

從70年代中期開始，隨著計算機技術和人工智能、思維科學研究的迅速發展，數字圖像處理向更高、更深層次發展，人們已開始研究如何用計算機系統解釋圖像，實現類似人類視覺系統理解外部世界，這被稱為圖像理解或計算機視覺。很多國家，特別是發達國家投入更多的人力、物力到這項研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的視覺計算理論，這個理論成為計算機視覺領域其后十多年的主導思想。圖像理解雖然在理論方法研究上已取得不小的進展，但它本身是一個比較難的研究領域，存在不少困難，因人類本身對自己的視覺過程還了解甚少，因此計算機視覺是一個有待人們進一步探索的新領域。

二、國內外研究現狀

目前，國內圖像識別的算法研究多是關于數字、文字、人臉、以及醫用病理方面的較多，對產品內表圖像進行分析識別、分類的還很少。國內已研制出了具有先進水平的高精度內表檢測系統和裝置，如何對產品零部件的外形，尺寸進行較高精度測量的激光在線檢測系統等，但迄今為止，尚無能對生產出的產品內表面進行自動檢測和識別的系統。應用CCD、電子、計算機技術檢測內表面的實時自動檢測技術在國內正處于剛剛起步的階段，對內表面圖像進行分析識別、分類的軟件系統還沒有十分完善，現在的識別算法對圖像中的疵病部分定位不是很準確，對疵病的范圍、大小、方位不能做定量分析，只能作定性分析，精度低，采用的傳統的最小距離等分類器在圖像復雜且類別多時，很難表示和提取特征，進行圖像識別十分困難。

國外關于圖像識別中的圖像分割，特征信號提取，邊緣檢測，紋理識別等的算法已經取得了一定的成果，提出了一些新方法，如利用直線分割來識別三維人臉，通過子圖匹配法在相鄰區域間識別不同目標，用雙值微波仿射不變函數識別二維形形狀等等，近年來，國外基于圖像識別與分類技術的圖像檢索，人臉識別，字體識別發展十分迅速。

在國外，為提高自動目標識別能力而開發的算法現在正被引入許多偵測和成像系統之中，圖像分割、特征信號探測和析取、靜止目標的模式識別等方面已取得了很大進步，這一自動目標識別能力大大減輕了操作人員的工作負擔。如美國正在加緊自動檢測能力與自動目標識別的研究工作，并在硬件能力的基礎上開發多種用于信號圖像處理的算法和開展各種算法軟件的研制，包括相關法（匹配濾波器技術）、自適應多維處理法、基于模型的方法等。

三、數字圖像處理的應用

圖像是人類獲取和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的應用領域必然涉及到人類生活和工作的方方面面，隨著人類活動范圍的不斷擴大，圖像處理的應用領域也將隨之不斷擴大。

1、航天和航空技術方面的應用

數字圖像處理技術在航天和航空技術方面的應用，除了JPL對月球、火星照片的處理之外，另一方面的應用是在飛機遙感和衛星遙感技術中。現在世界各國都在利用陸地衛星所獲取的圖像進行資源調查，災害檢測，資源勘察，農業規劃，城市規劃，我國也陸續開展了以上諸方面的一些實際應用，并獲得了良好的效果。在氣象預報和對太空其它星球研究方面，數字圖像處理技術也發揮了相當大的作用。

2、生物醫學工程方面的應用

數字圖像處理在生物醫學工程方面的應用十分廣泛，而且很有成效。除了一般的CT技術之外，還有一類是對醫用顯微圖像的處理分析，如紅細胞、白細胞分類，染色體分析，癌細胞識別等，此外，在X光肺部圖像增晰、超聲波圖像處理、心電圖分析、立體定向放射治療等醫學診斷方面都廣泛地應用圖像處理技術。

3、通信工程方面的應用

當前通信的主要發展方向是聲音、文字、圖像和數據結合的多媒體通信。具體地講是將電話、電視和計算機以三網合一的方式在數字通信網上傳輸。其中以圖像通信最為復雜和困難，因圖像的數據量十分巨大，如傳送彩色電視信號的速率達100Mbit/s以上，要將這樣高速率的數據實時傳送出去，必須采用編碼技術來壓縮信息的比特量。在一定意義上講，編碼壓縮是這些技術成敗的關鍵。除了已應用較廣泛的熵編碼、DPCM編碼、變換編碼外，目前國內外正在大力開發研究新的編碼方法，如分行編碼、自適應網絡編碼、小波變換圖像壓縮編碼等。

4、工業和工程方面的應用

在工業和工程領域中圖像處理技術有著廣泛的應用，如自動裝配線中檢測零件的質量、并對零件進行分類，印刷電路板疵病檢查，彈性力學照片的應力分析，流體力學圖片的阻力和升力分析，郵政信件的自動分揀，在一些有毒、放射性環境內識別工件及物體的形狀和排列狀態，先進的設計和制造技術中采用工業視覺等等。其中值得一提的是研制具備視覺、聽覺和觸覺功能的智能機器人，將會給工農業生產帶來新的激勵，目前已在工業生產中的噴漆、焊接、裝配中得到有效的利用。

5、軍事公安方面的應用

在軍事方面圖像處理和識別主要用于導彈的精確末制導，各種偵察照片的判讀，具有圖像傳輸、存儲和顯示的軍事自動化指揮系統，飛機、坦克和軍艦模擬訓練系統等；公安業務圖片的判讀分析，指紋識別，人臉鑒別，不完整圖片的復原，以及交通監控、事故分析等。目前已投入運行的高速公路不停車自動收費系統中的車輛和車牌的自動識別都是圖像處理技術成功應用的例子。

6、文化藝術方面的應用

目前這類應用有電視畫面的數字編輯，動畫的制作，電子圖像游戲，紡織工藝品設計，服裝設計與制作，發型設計，文物資料照片的復制和修復，運動員動作分析和評分等等，現在已逐漸形成一門新的藝術——計算機美術。

參考文獻：

[1]孫即祥 圖像壓縮與投影重建 北京：科學出版社；2005.7：第一章：1～2，63～64.

篇5

一、引言

對于數字圖像處理的方法研究主要源于兩個應用：一是為了方便人們分析而對圖像的信息進行必要的改進；二是為了使機器設備能自動理解而對圖像數據信息進行存儲、傳輸和顯示過程[1]。隨著人類生活信息化程度的不斷加深，圖像信息作為包含了大量信息的載體形式越來越體現出其強大的信息包含能力，由此引發的就是對圖像質量的高要求。在實際的應用中，系統獲取的圖像往往不是完美的，常常會受到外界的干擾，例如傳輸過程中的誤差、光照等因素的影響都會導致圖像的質量不高，難以進行更深入的研究和處理，所以需要對其進行處理，便于提取我們感興趣的信息。在數字圖像處理過程中，由于受到成像方法和條件的限制以及外界干擾，數字圖像信號不可避免地要受到噪聲信號的污染。圖像中的研究目標的邊緣、特征等重要的信息常被噪聲信號干擾甚至覆蓋，使原始圖像變得模糊，給圖像的后繼研究和處理，比如邊緣檢測、圖像分割、圖像識別等增加很大難度，因此對圖像進行去噪處理，恢復原始圖像是圖像預處理的重要任務和目標。圖像去噪工作也被稱為圖像濾波或平滑。

二、圖像去噪技術的發展歷史和現狀

（一）圖像噪聲的定義和分類

所謂數字圖像處理就是利用計算機對圖像信息進行加工以滿足人的視覺心理或者應用需求的行為。一幅圖像信息的生成難免或多或少都會伴隨有噪聲的產生。噪聲可以理解為“妨礙人們感覺器官對所接收的信源信息理解的因素”，在理論上可定義為“不可預測，只能用概率統計方法來認識的隨機誤差”[2]。它對圖像信息的采集、輸入以及處理的各個環節和最終的輸出結果都會產生一定的影響，特別是在圖像信息的輸入、采集和傳輸過程中，若輸入時伴隨有較大的噪聲，則必定會對其后的處理過程以及處理結果造成不利的影響。

常見的圖像噪聲分為5種[3]：

（1）加性噪聲：和輸入圖像信號無關，比如信道噪聲；

（2）乘性噪聲：與圖像信號有關，常隨著圖像信號的變化而變化，比如膠片中存在的顆粒噪聲；

（3）量化噪聲：與輸入圖像信號無關，是量化過程中產生的誤差，其大小可以衡量數字圖像與原始圖像的差異，這是數字圖像主要的噪聲源；

（4）椒鹽噪聲：由于圖像切割引起的噪聲，比如白圖像上的黑點噪聲；

（5）高斯噪聲：其概率密度函數服從正態高斯分布的噪聲，包括熱噪聲和散粒噪聲。

（二）去噪技術的發展歷史和現狀

圖像處理的出現始于20世紀50年代。當時的電子計算機已經發展到了一定的水平，人們開始使用計算機來完成簡單的圖形和圖像處理工作。數字圖像處理形成體系，形成一門學科約開始于20世紀60年代初期[4]。早期圖像處理的目的僅僅是為了改善圖像的質量便于提高人的視覺效果。數字圖像處理過程中，輸入的是質量較低的原始圖像，輸出的是改善過后有一定質量的圖像。常用的圖像處理方法有圖像增強、復原、編碼和壓縮。早期由于數字圖像處理領域涉及的數學理論比較淺，在很長的一段時間里，某些在特定條件下的算法的正確性沒能得到很好的證明，使得數字圖像處理研究的發展緩慢。近年來，由于該領域研究者數學功底的不斷加強，同時該領域具有的巨大市場需求也吸引了越來越多的數學工作者的加入，使得該領域得到了前所未有的發展[5]。

三、圖像去噪的典型方法

根據實際圖像的特點，存在的噪聲的頻譜分布規律和其統計特性，人們開發了各種圖像去噪方法，典型的方法有：

（一）均值濾波法（鄰域平均法）

均值濾波法也稱為鄰域平均法，該方法較適于去除通過掃描得到的圖象中的顆粒噪聲，具體做法是將一個像素及其鄰域的所有像素的平均值賦值給輸出圖像相應的像素，以此達到濾波的效果。此方法能較有效地抑制噪聲，算法簡單，運算速度快，但由于平均會引起一定程度的圖像模糊現象，模糊程度與鄰域半徑成正比。

對于均值濾波法引起的圖像模糊現象，可通過選擇合適的鄰域大小、形狀和方向等加以改進。

（二）中值濾波法

中值濾波法是一種常用的基于排序統計理論的非線性平滑濾波法，其工作原理是先以某一像素為中心，確定一個稱為窗口的鄰域（通常為方形），取該窗口中各像素的灰度中間值替換中心像素的灰度值，從而消除孤立的噪聲點，減少圖像的模糊度。中值濾波可以比較有效地濾除圖像中的椒鹽噪聲。該方法既可以去除圖像中的噪聲，又能保護圖像的邊緣信息，而且在實際運算中不需要圖象的統計特性，算法簡單，實時性較好，但對于某些如點、線、尖頂等細節較多的圖象不宜采用中值濾波的方法[6]。

（三）小波去噪

在圖像去噪領域，近年來，越來越多的學者青睞于小波去噪。因為該方法具有良好的多分辨率分析能力和時頻局部特性，并且能夠保留大部分的包含信號的小波系數，因而能較好地保護圖像細節。小波去噪法通常分為三個步驟：先對圖像信號進行小波分解，然后將經過層次分解后的高頻系數進行閾值量化，最后利用二維小波重構圖像信號[7]。

四、圖像去噪技術的發展前景展望

圖像是人們獲取信息和交換信息的主要來源，因此，圖像處理的相關應用必定影響人們生活和工作的方方面面。隨著相關學科的不斷發展，數字圖像處理技術也將得到不斷地提高。圖像去噪這一最早應用于軍事指揮和控制方面的技術，發展至今已成為了許多傳統學科和新興工程領域的結合體[8]，小波去噪法的出現更是使圖像預處理進入了一個新的階段。近年來小波變換與神經網絡技術相結合的去噪方法成為了研究的熱點：小波變換去噪能有效地抑制噪聲，且很好地保留圖像的原始特征，而神經網絡具有良好的自適應機制和自學習能力，兩者相結合的去噪方法必然成為主要的發展趨勢之一。

[參考文獻]

[1]武偉；王宏志.基于雙樹復小波變換與非線性擴散的圖像去噪[J]；長春工業大學學報（自然科學版）；2011年03期

[2]王文；康錫章；王曉東.基于小波域HMT的航空偵察圖像去噪方法[A]；'2003系統仿真技術及其應用學術交流會論文集[C]；2003年

[3]AGersho，BRamaurthi.ImagecodingusingvectorquantizationinProc.IEEEInt.Conf.Acost.Speechsinalpro-cessing.1982.5.430-432

[4]李康；高靜懷；王偉.基于Contourlet域HMT模型的圖像去噪方法研究[A]；全國第二屆信號處理與應用學術會議專刊[C]；2008年

[5]鄧超.基于改進神經網絡的CCD圖像去噪方法研究[A]；武漢（南方九省）電工理論學會第22屆學術年會、河南省電工技術學會年會論文集[C]；2010年

[6]李偉.基于匹配跟蹤和自適應字典的圖像去噪算法研究[D]；華北電力大學（北京）；2010年

篇6

摘要：大學研究型教學思想已成為重要的教學理念之一。本文針對課程特點和學生特征，以研究型教學思想為指導，在遙感數字圖像處理課程中，強調開放意識、問題意識、探究意識和能力培養意識，建構了研究型教學模式，在實踐中取得了較好的教學效果，能夠激發學生學習和研究的興趣，提高學生的動手、動腦能力。

關鍵詞 ：研究型教學；遙感數字圖像處理；教學模式；建構

DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.04.024

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1671—1580（2015）04—0052—02

基金項目：甘肅省自然基金（編號145RJZA163）；甘肅農業大學重點課程建設項目（遙感數字圖像處理）；甘肅農業大學教學研究項目“地理信息科學專業實踐教學模式的改革與實踐”資助。

收稿日期：2014—10—19

作者簡介：吳靜（1973— ），女，四川道孚人。甘肅農業大學資源與環境學院，副教授，博士，研究方向：遙感教學。

李純斌（1972— ），男，湖北長陽人。甘肅農業大學資源與環境學院，副教授，博士，研究方向：3S技術與應用。

付彩菊（1981— ），女，甘肅定西人。甘肅農業大學資源與環境學院，講師，碩士，研究方向：遙感教學。

閆培潔（1985— ），女，甘肅白銀人。甘肅農業大學資源與環境學院，講師，碩士，研究方向：遙感教學。

大學研究型教學以主體教育思想、素質教育思想、創新教育思想為理論指導，注重培養學生可持續發展的能力，如自主能力、創新能力、交往合作能力等，能夠很好地體現現代大學教學的本質，［1］因此，研究型教學思想自美國在20世紀80年代提出以來，得到了包括中國在內的各國教育界的積極響應和發展，取得了矚目的成就，成為高校推崇的教育理念之一。［2］

目前，我國高校的在校學生一般都是“90后”，他們在開放的網絡環境中成長，通過網絡獲取信息的能力較強，更希望在學習中掌握主動權，［3］［4］［5］適合“以學生為主體、以教師為主導”的研究型教學模式。［6］

甘肅農業大學遙感數字圖像處理重點課程建設項目以研究型教學思想為指導，進行了研究型教學模式建構的探索和實踐，并取得了較好的效果。

大學研究型教學的基本特點包括：教學時空的開放性；教學主體的互促性；教學方法、手段的多樣性、靈活性；教學過程的探索性；教學氛圍的民主性；教學評價的綜合性。基于上述理念，筆者結合學生的特點和課程特征，貫穿開放意識、問題意識、探究意識和能力培養意識，［7］在遙感數字圖像處理課程教學實踐中建構研究型教學模式。

一、開放意識

（一）教學時空開放

遙感圖像資料是遙感處理的對象，如何根據需求獲取合適的遙感圖像是本課程的最基本技能，也是對學生首要的素質要求。然而，下載遙感圖像耗時較長，而且必須通過網絡下載，鑒于課堂學時不足，同時學院實驗室機房沒有開通互聯網，所以，我們設計了一個課外實驗：要求學生利用課余時間和網絡資源，下載一景遙感圖像（不限平臺、傳感器、時間、地點等）；說明下載的過程，包括網站信息、數據查詢條件設置、數據下載的方式等。通過這個實驗，達到讓學生掌握下載遙感圖像的流程、了解相關網站的目的。由于該實驗具有一定的挑戰性，而且最后結果明確（是否下載到圖像），學生克服各種阻力完成之后，會有一種成就感。此外，由于實驗中沒有限制平臺、傳感器、時間、地點，結果也不是全班統一的，有的學生下載了學校所在城市的影像，有的下載了家鄉的影像，有的下載了自己向往地點的影像，等等，體現了自己的獨特性。通過教學時空的開放，達到了對實驗條件揚長避短、充分調動學生積極性的效果。

（二）資源開放

1.網絡資源。收集整理各種獲取遙感圖像資料的途徑，讓學生親自去體驗獲取影像資料的過程，使其對不同平臺、不同處理級別、不同價位、不同格式、不同內容的資料有直觀認識，并熟悉網站資源和數據申請流程，及時跟進網站的更新進度，了解業界的最新動態。

2.文獻資源。遙感圖像處理具有一定的不確定性，而且處理方法多樣，因此，在教學過程中，應為學生提供各種相關的期刊文獻供其參考，讓他們不僅自己會操作、與同學探討處理過程和結果，還能看到相關專業領域的學者如何進行遙感圖像處理研究。

（三）課程開放

遙感數字圖像處理與遙感概論、遙感概論教學實習兩門課程內容相關，但各有側重。遙感概論側重介紹遙感相關理論以及遙感圖像處理方法及原理；遙感數字圖像處理課程側重處理的基本操作；遙感概論教學實習則是在具體給定項目中，在所學理論方法指導下，貫穿各種基本操作，實現項目目標。遙感數字圖像處理每一次實驗所培養的技能就像一顆顆打磨好的、散落的珍珠，遙感概論教學實習就像一條線，將每顆珍珠貫穿到一起，形成一條美麗的項鏈。三門課程相互銜接，前后呼應，學習、鞏固、提高，不斷提升學生對遙感學科的理解。

二、問題意識

以問題為導向，在實驗設計中強調利用所學知識和技能解決實際問題，通過每個實驗的設計以及不同實驗之間的相互呼應體現問題意識。

（一）單個實驗要求分兩個層次

每一次實驗對學生提出兩個層次的要求，首先是要求其完成基本操作；在此基礎上，提出任務要求，要求用基本操作解決具體問題，加深對操作的熟悉程度，同時要對此操作的目的和意義有進一步的思考和理解。

綜合兩個層次的練習，不僅能讓學生學會操作，而且能夠明白操作的目的和意義。

（二）各個實驗互動呼應

如綜合“實習一ERDAS視窗操作”和“實習六空間建模”設計一個習題，要求學生利用實習一的作業二的結果作為輸入，運用實習六的操作完成對圖像的分類。這樣一方面可以加深學生對實習一的內容的理解，用更積極、深入的方式激活學生對前面所學實驗的回憶；另一方面還能增強學習的趣味性，激發學生思考的積極性，達到了由實驗六激活實驗一的效果。

期中開設習題課，綜合所學，提出思考題，引導學生想辦法利用所掌握的操作技能，完成思考題，解決問題。

三、探究意識和能力培養意識

將課程與其他相關的專業學習活動聯系起來，學研結合，培養學生的探究意識。指導學生參加學生科研訓練項目（SRTP）、進行畢業設計與畢業論文研究，利用本課程中學到的技能和方法解決一些實際問題，完成圖像的獲取、預處理、增強處理、運算、得出結果和結論的全過程，并用論文的方式進行總結。鼓勵學生參加國際、國內相關內容的比賽，按一定要求和規則完成相應任務。

一般來說，在SRTP、畢業設計和各種比賽中，學生們需要解決的問題比課堂上要多，包括數據的下載、數據的格式、數據的運算、各種不同來源數據之間的協同等，或者是海量數據的處理等各種問題。在解決問題的過程中，往往要求學生查閱大量文獻或者需要在課程教學所用到的平臺或相關軟件平臺的基礎上進行二次開發，達到按需處理數據的目的。這個過程非常鍛煉學生，能使學生在心理素質的培養、學識的積累、處理問題的能力培養等方面獲益良多。

綜上所述，只要根據課程特點采用研究型教學模式，將雙主體意識、開放意識、問題意識、能力培養意識和探究意識貫穿于教學之中，挖掘學生學習的積極性，就能夠使他們學得輕松、快樂。

［

參考文獻］

［1］羅秋明，梁美華，易斌.大學研究型教學理論、方法與模式［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2005.

［2］何云峰.大學“研究性教學”的發展路向及模式建構［J］.中國大學教學，2009（10）.

［3］王曉雪.針對“90后”學生特點的大學英語個性化教學研究［J］.科技信息，2013（10）.

［4］薛晶心.認識90后大學生特征，尋求有效的教學對策［J］.大學（學術版），2011（1）.

篇7

1.1 數字圖象處理的特點

隨著計算機科學的發展與工控程度的提高，圖像處理技術被越來越廣泛的運用。在顆粒檢測識別領域，圖像處理技術有著得天獨厚的優勢。它減少了單純的人工操作量，降低了測量過程中的粗糙性。提供了對復雜細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。實現過程的實時監測和控制。

1.2 煤堆顆粒的圖像識別系統框架

圖像識別系統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完成，圖像處理主要由計算機和相應的系統軟件來完成。框架如圖1。

在煤堆里取樣，用粉碎機磨制好煤粒粗樣后得到煤的顆粒樣本如圖2。然后通過CCD圖像傳感器采集到圖像，lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發表服務,歡迎您的光臨進行數字化處理后存入計算機，獲取煤粒原始圖像。再利用軟件對數字圖像進行相應處理得到相關圖像參數，最后根據所得參數數據分析得出煤粒特性結論。

這里選用CCD傳感器來獲取數字圖像如圖3所示。CCD圖像傳感器是一種特殊的半導體材料又名電荷耦合器[2]。它由大量按矩陣排列的獨立光敏元件構成。可直接將光信號轉換為電信號，然后電信號經放大和模數轉換后，實現圖像的獲取、存儲、傳輸、處理和復現等操作。由CCD攝像設備采集的光學圖像轉成模擬信號經圖像模數轉換器進行數字化后，得到數字圖像交由計算機處理。它最顯著的優點是噪聲低、響應速度快、像素分辨率高等。

1.3 煤堆顆粒圖像的數字化處理

在計算機中利用軟件對原始顆粒圖像（圖4）進行預處理。對于一張圖像來說，往往需要提取目標物，所以先作灰度變換減少圖像噪聲，保證圖像質量。每一副圖像相當于一個矩陣，矩陣的行和列確定圖像中的每一個點，矩陣中的元素值對應該點的灰度級。圖像矩陣中的每個元素就是像素。顆粒本體灰度值與背景圖層灰度值較為均勻，進行灰度變化后效果較好，灰度圖有無明顯的雙峰。灰度變換不足以達到最終效果，需要對圖像作二值化處理。手動改變圖像閾值，顆粒圖像二值化效果發生改變，當觀測圖像變化效果最為理想時停止改變，確定一個最佳的門限閾值。二值化處理后顆粒如圖5。另外也可以選擇自適應閾值分割，但是無法同步觀察變化過程，且計算量相對較大耗時長，無法達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 顆粒的形態描述

從顆粒的形態學切入，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表示。對不規則的礦物顆粒，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。對許多取向混亂的顆粒按一定方向測量平均線度的統計作為當量徑。由于獲取的是顆粒投影圖像，則可按二維投影規則對煤粒度進行定義[3]。

2.2 煤堆顆粒粒度相關參數

顆粒面積的計算，通過對圖像像素點的統計得到。統計獲得顆粒像素的個數后，還需要用一個標準單位來標定。通過比例換算得到目標顆粒實際面積大小。采用逐行掃描的方式對圖像中每一個顆粒進行標號確定單個顆粒參數。這樣每一個目標顆粒的參數都有一個歸屬，不容易產生混亂。

顆粒周長的計算可以通過對二值圖像中目標物的邊緣像素計算獲得。依然可以采用順序逐行掃描的方式對圖像進行掃描。對圖像邊緣像素跟蹤累加，統計像素個數可得周長。因此顆粒的當量直徑可以根據顆粒粒度定義由面積和周長求得。此外還可以利用計算機圖像系統對顆粒進行自定義多方向掃描，獲取每一個方向上的粒徑值再進行平均。用該平均值對粒徑大小作粗估計值，這里并沒有對此種方法加以詳細證明。

這樣就可以根據不同粒徑的顆粒物在顆粒總體中所含的百分比來確定粒度分布。此外還可以根據顆粒粒度來進lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發表服務,歡迎您的光臨行顆粒分級，明確顆粒的層次關系。

3 煤堆顆粒與分形理論

3.1 分形理論的定義

分形理論是時下非常流行的新理論。分形理論的最基本特點是用分形分維的數學工具來描述研究客觀事物。它跳出了一維的線、二維的面、三維的立體乃至四維時空的傳統藩籬[4]，更加接近客觀事物和復雜系統的真實屬性。

3.2 顆粒粒度的分形分析

在顆粒的形態特征中，主要討論了分形分維的方法。把分形維數作為顆粒形態描述的一個重要角度。分形維數在一定程度上體現了顆粒的某些化學物理特性。實際測定分維的辦法有很多，如根據尺度、測度關系、相關函數等。針對顆粒的不同特征可以建立不同的分形模型。對于無規顆粒具有如下分形特征式：

①根據邊緣進行分形分析，顆粒的無歸邊緣曲線可利用盒維數[5]計算得分形維數。與邊緣線相交的正方形個數記為盒子數N（如圖6盒子數為16），盒子大小為k*k，k即盒子的邊長。存在推導關系式：-；D記為分形維數，B為常數。通過推導關系計算擬合數據可得到分形維數D。在對k取值時，k值越小所能取到的盒子數也越多，邊緣分形結果越精確。理論上顆粒邊緣復雜程度越大，分形維數值越大。邊緣分形維數體現顆粒的輪廓曲線特點。這里取了4個不同顆粒樣本進行了圖像處理后，經過計算分別得出4個樣本的分形維數，進行比較。

從表1中可以看出顆粒邊緣分形維數變化不是特別明顯，原因可能與所取的盒子邊長k有關。還需要結合其他形狀參數來進行特征描述。說明僅僅利用顆粒邊緣分形分維作為煤粉顆粒特性標準描述有待改進。

②根據顆粒粒徑分形有關系式：-。是粒徑分布分形維數，R是粒徑大小，為粒徑大于R的顆粒數。同樣可以通過擬合數據計算得到顆粒粒徑分布分形維數。在選取了3組顆粒圖像進行了顆粒粒徑分布分形維數計算后得到相關參數如表2。

從表2來看，粒徑分布分形很大程度上與顆粒數目有關。分形維數是根據統計粒徑R以及對應的顆粒數目N進行擬合后得到的直線斜率。盡可能的選取較多的顆粒圖進行計算，分形維數越準確粒徑分布分形偏差越小。顆粒粒徑與分布分形維數呈負相關關系，粒徑越小分布分形維數越大，粒徑分布隨粒徑減小呈現的分形特征越明顯，反映煤堆顆粒粒徑分布越復雜。

5 結語

對于煤堆顆粒的識別，采用數字圖象處理技術能夠提高識別檢測的速度，同時還可以減小大量人為干預造成的誤差，避免檢測重復性低等缺點。對于煤炭行業提高燃煤利用率和降低污染有著重要的意義。本文主要通過圖像灰度變換、圖像分割等方法對煤粒圖像做處理。同時結合分形理論進行分析，得到煤堆顆粒粒lunwen. 1KEJI AN. COMlunwen. 1KEJI AN. COM提供寫作論文和發表服務,歡迎您的光臨徑分布分形等參數，說明了顆粒分形的可行性并對煤的顆粒分形特征進行描述。但是在粒度形態識別中只是對二維投影圖顆粒粒徑做了說明，還可以從形狀因子等參數考慮，綜合描述顆粒特征。對顆粒分布分形也不完善，需要做進一步研究。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分析之間的關系是下一步探討的方向。

參考文獻

[1] 苗春衛，李玉祥，王克家，等.基于數字圖像處理的煤粉顆粒檢測[J].應用科技，2003（2）：1-3.

篇8

 

引言

隨著科學技術的飛速發展，互聯網的廣泛應用，重要部門(機場、銀行、軍政機關、重點控制地區)的進出需要可靠的身份鑒別。傳統身份識別方式的弊端日益彰顯，根據人體生理特征和行為特征來識別身份的生物特征識別日益興起。人臉識別是計算機模式識別研究領域中一項熱門的研究課題，人臉的面部特征是最自然的、方便的身份辨認手段，易為用戶所接受。隨著計算機技術和數字圖像技術的迅猛發展，人臉自動識別在技術上成為可能。

1圖像預處理

一個典型的人臉識別過程包括三個步驟：人臉檢測、特征提取與人臉識別。在實現過程中，首先要獲取圖像，然后進行人臉模塊檢測。如果檢測到人臉圖像，則進行特征點定位及歸一化處理，特征提取后送入分類器進行識別，最終獲得識別結果。

預處理是人臉識別過程中一個重要環節，其主要目的是消除圖像中的冗余信息，濾除干擾、噪聲，增強有關信息的可檢測性，從而提高識別的可靠性。在預處理階段，對圖像進行優化，盡可能去除或者減小外部環境對預處理圖像的干擾，為后續處理提高質量。

2預處理方法的研究

2.1 直方圖均衡化

直方圖是圖像的最基本的統計特征，它反映的是圖像的灰度值的分布情況。直方圖反映了圖像的明暗分布規律同態濾波，可以通過圖像變換進行直方圖調整，獲得較好的視覺效果。直方圖均衡化是在每個灰度級上都具有相同的象素點數的過程，目的是使圖像在整個灰度值動態變化范圍內分布均勻化，改善圖像的亮度分布狀態，增強圖像的視覺效果。

均衡化處理的步驟為：

（1）對給定的待處理圖像統計其直方圖，求出

（2）根據統計出的直方圖采用累積分布函數做變換，,求變換后的新灰度；

（3）用新灰度代替舊灰度，求出，這一步是近似過程，應根據處理的目的盡量做到合理，同時把灰度值相等或近似的合并到一起。

2.2 灰度拉伸

灰度拉伸又叫對比度拉伸，它是最基本的一種點操作，根據原始圖像中每個像素的灰度值，按照某種映射規則，將其變換為另一種灰度值。通過對原始圖像中每個像素賦一個新的灰度值來達到增強圖像的目的。一般有線性變換（最常用的是按比例線性變換和分段線性變換）和非線性變換（常用對數擴展和指數擴展）。

2.3中值濾波

中值濾波是一種非線性濾波方法，在一定條件下可以克服線性濾波器處理圖像細節模糊的問題，但是對點、線、尖頂等細節較多的圖像，則會引起圖像信息的丟失。中值濾波的基本思想是把局部區域的像素按灰度等級進行排序，取該鄰域中灰度的中值作為當前像素的灰度值。它對濾除脈沖干擾和圖像掃描噪聲非常有效論文范文。

中值濾波的步驟：

（1）將濾波模板在圖像中漫游，并將模板中心與圖中某個像素位置重合；

（2）讀取模板中各對應像素的灰度值；

（3）將這些灰度值從小到大排列；

（4）取這一列數據的中間數據賦給對應模板中心位置的像素；

由以上步驟可以看出，中值濾波對孤立的噪聲像素即椒鹽噪聲、脈沖噪聲具有良好的濾波效果。由于它不是簡單的取均值，所以產生的模糊比較少。

2.4 同態濾波

當光源照射物體時，由于物體各部分的反射，通過視覺和其他感光面形成圖像。因此，圖像生成與光源的照射特性和物體的反射特性有關。

設光源的照度函數為，景物各點的反射系數為，則圖像的亮度函數為。上式表明，圖像各點亮度，決定于照射分量和反射系數的乘積。

同態濾波就是將圖像乘積形式的亮度模型（非可加性），變成可加形式，以便進行濾波增強處理。經過同態濾波后其結果會改變圖像光強度和反射光強度的特性，因此可以做到同時降低圖像動態范圍，又增加對比度的結果。

同態濾波的步驟：

（1） 對亮度函數兩邊作對數變換，再取傅氏變換；

（2） 通過一濾波器；

（3） 對濾波器的輸出取傅氏飯變換，再取指數變換；

選取合適的濾波器，可以適當壓縮照度分量的動態范圍，同時適當提升反射度分量，可以改善圖像對比度，突出物體輪廓。

3 仿真實現

取一幅92*112的人臉圖像，通過matlab函數對其進行直方圖均衡化處理同態濾波，可以得到處理前后的直方圖對比。通過仿真我們可以清楚的看出，均衡化后圖像獲得了較好的視覺效果，圖像變的更加的清楚，圖像中的一些細節也突出了。如圖3-1所示。

圖3-1 處理前后的直方圖對比

對同一副人臉圖像進行灰度拉伸，仿真結果如圖3-2所示。

圖3-2 原始圖像以及灰度拉伸處理后的效果

由兩幅圖像處理前后的效果變化可以看出灰度拉伸后增強了圖像的對比度，使得圖像細節更加的突出。

同樣，對人臉圖像分別進行中值濾波和同態濾波進行預處理，其仿真圖分別如圖3-3和3-4所示。

圖3-3原始圖像與中值濾波后的效果圖

由原始圖像和中值濾波后的圖像對比可以看出，處理之后，人臉圖像中的斑點得到了去除。

圖3-4原始圖像與同態濾波后的效果圖

對圖像進行同態濾波處理之后，由兩幅圖像對比可以看出，圖像對比度得到增強，像素灰度的動態范圍也得到增強。處理之后圖像較暗的地方變得更清楚，圖像中的一些細節也更加突出。

結束語

本文主要針對人臉識別中圖像預處理進行研究，通過圖像預處理的一些方法，如直方圖均衡化、灰度拉伸、中值濾波、同態濾波，對讀入的人臉圖像進行處理。消除圖像中無關的信息，從而使圖像增強，細節突出，進一步改善了圖像質量，為下一步圖像的特征提取、分割、匹配和識別打下可靠的基礎。

參考文獻：

[1]阮秋琦.數字圖像處理學[M].北京: 電子工業出版社, 2000.4

[2]王耀南.計算機圖像處理與識別技術[M]. 北京:高等教育出版社, 2001.6

[3]章毓晉.圖像工程[M].北京: 清華大學出版社, 2001.9

[4]羅良正.數字圖像處理[M].南京: 東南大學出版社, 1999.8

[5]周激流，張曄．人臉識別理論研究進展[J]．計算機輔助設計與圖形學學報．1993，

篇9

 

“數字圖像處理”是為了適應現代裝甲車輛戰場信息獲取與信息處理的要求而開設的一門專業基礎性課程。數字圖像處理技術大量的研究、教學文獻、資料均是以英文形式出現的，直接以原文為信息源來理解相應理論和方法，可以減少因翻譯者的認知偏差而產生的誤解，從而更為準確地把握相關的前沿問題。從對外交流和知識更新的角度看，這門課非常適合雙語教學模式。 

學員成績是衡量雙語教學效果的重要方面之一，然而試卷的難易程度、考試方法、教員評卷的寬嚴程度均會影響學員的成績。教學活動是教學雙方參與的活動，學員是教學活動的最直接的感受者，因而最有資格評價教員的課堂教學效果與質量。筆者從2004年起一直承擔著“數字圖像處理”雙語教學課程建設和授課任務，授課對象是光學專業大三本科學員。在教學中，筆者感到授課對象的英語水平參差不齊，課堂參與程度并不理想。鑒于此，筆者以所授班級全體學員為調查對象，在學期末課程結束后做問卷調查，旨在通過學員對雙語教學的評價，考察雙語教學的實際教學效果，并探求保證教學效果的最佳途徑。 

 

一、對象與方法 

 

此次調查的對象是“數字圖像處理”雙語授課的全體學員，調查采用的問卷是選擇式問卷，主要包含以下6個方面內容：學員通過英語四、六級情況、對雙語教學主要目標的認知、對教材的看法、對課堂教學的適應情況和期望、雙語教學的收獲、影響學員學習效果的因素。為了準確反映學員的真實想法，調查采取不記名問卷方式，統一發放并回收。共發放問卷31份，收回31份，有效問卷31份。 

 

二、結果與分析 

 

1.學員通過英語四、六級情況 

通過四級27人，占87％；通過六級4人，占13％。從外語水平看，學員的外語基礎較好 

2.對雙語教學主要目標的認知 

學員對雙語教學主要目標的認知情況(多選項問題)調查結果顯示，認為“提升外語知識和能力”的占71％，排在首位；其次為“開拓國際視野和意識”的占61％；再次為“提升專業知識和能力”的占58％；最后是“學習外國先進教育理念”的占48％。但是，不同外語水平的學員對雙語教學主要目標的認知情況有所差別，通過四級的學員選“提升外語知識和能力”的人數最多，占74％；而通過六級的學員選“提升專業知識和能力”的人數最多，占75％。可見英語水平越高，對“提升專業知識和能力”的認同度越高。 

3.對教材的看法 

本課程選用的教材是岡薩雷斯的digital imageprocessing，但由于受到課時限制只選取了其中的部分章節作為教學內容。為了便于學員自學，還自編了一本與教學內容同步的詞匯手冊。從調查結果看，認為教材“很難”或“較難”的占58％；認為教材“一般”或“較容易”的占32％。而對于詞匯手冊，74％的學員持肯定態度，認為對學習有一定的幫助。調查中還發現，約10％的學員對教材的難易程度以及詞匯手冊的輔助作用認識比較模糊，選擇了“不好說”一項，這說明他們對本課程所選用的教材和詞匯手冊并不熟悉。造成這種情況的原因可能是：他們對課程本身并不感興趣，或是尚不知如何學習本課程。 

4.對課堂教學的適應情況和期望 

統計結果表明，84％的學員在一開始并不能適應雙語教學模式，然而經過一段時間后均能適應雙語模式。這說明雙語模式對學員來說并不是無法跨越的鴻溝，只要給予一定的鍛煉過程，絕大部分學員都能習慣這種教學模式。但是調查中也有約10％的學員選擇“一直不適應”，這主要集中在僅通過四級的學員中，在已通過六級的學員中并沒有人選此項，可見外語水平越高，雙語模式的適應情況越好。 

在“數字圖像處理”雙語課堂上，課件是必不可少的，它承載了很大信息量，比如重點詞匯、一些不易直觀接受的內容，用課件展示出來，非常有助于學員的理解和記憶。調查發現，94％的學員希望授課的課件為中英文混合形式，然而他們所期望課件的中英文比例差別較大，其中選“中英文各半”的占21％，選“英文為主中文為輔”的占41％，選“中文為主英文為輔”的占38％。這與學員所希望的課堂上的中英文授課語言的比例相類似。這說明在雙語教學中，一味追求全英文授課，很有可能導致學員對雙語教學的不認同，最終影響雙語教學效果。但是，需要注意的是，中英文混合授課時無論以哪種語言為主，都要避免“雙語混合疲勞”現象產生。所謂的“雙語混合疲勞”指的是，為了滿足學員對課堂語言的要求，在課堂上總是混合使用兩種語言，打破了學員的正常思路，導致學員對課程內容無法理解。這樣的授課方式筆者曾經嘗試過，比如在講授某一知識點時，先用英語講一遍之后再用漢語講一遍，發現學員根本無法跟上教學節奏，這主要是由于他們的注意力完全被中英文之間的對應關系牽扯住，從而忽視了對教學內容的理解。同樣，在課件的制作中也要避免“雙語混合疲勞”現象。 

5.雙語教學的收獲 

雙語教學的收獲的調查分兩個方面，專業知識和外語水平。71％的學員認為雙語教學對專業知識有一定的促進作用，而81％的學員認為雙語教學對外語水平有一定的提高作用。可見學員對外語方面收獲的認同程度大于專業知識方面。這恰與學員對雙語教學主要目標的認知相吻合。但是，筆者認為雙語教學的主要目標絕不是語言教學，也不是為了擴展學員在專業領域的外語詞匯量，而應該是以講授專業知識為主線，以系統地掌握一門專業知識為主要目的。為了避免本末倒置，在教學過程中，要重視對學員教學目的的教育；同時，教員在備課授課中，要注重課程前延和后續相關學科知識的銜接，不要讓雙語課程孤立，讓學員能夠將這門課程的專業知識納入自己的專業知識體系。 

6.影響學員學習效果的因素 

調查發現，74％的學員表示“不認識專業英文詞匯”是他們學習本門課程的主要困難。約65％的學員認為“教材參考詞匯表”是學習本門課程有效的輔助措施。這說明在授課中，同步詞匯手冊對學習本門課程非常重要。87％的學員認為“中英文參考資料”對學習本門課程很有效。關于這一點筆者認為，如何給學員提供適當的中英文參考資料需要慎重考慮，資料不宜太多，否則會與教學內容偏離，適得其反。 

 

三、對保證雙語教學效果的建議 

 

對雙語教學效果的評價有多種，如領導評價、專家評價、同行評價、學員評價等。此次調查從學員角度出發，符合以學員為中心的教學模式。針對調查中發現的問題，為保證教學效果，在今后的教學中需要把握以下兩點： 

(1)加強學員雙語教學目的的認知教育，避免學員學習中過分強調語言而忽略專業知識。 

(2)教學內容要深入淺出。教員在授課中，除了對講授內容要了如指掌，做到放得開、收得攏以外，還應洞察學生心理，了解學員對知識的掌握情況。不要只站在教的角度考慮問題，還應從學的立場出發，將要講的內容轉化成學員渴求的知識傳授給學員。 

雙語教學是一項實施成本較高的課程教學，如果沒有好的教學效果，不僅造成人力、物力、財力等資源的浪費，還會對下一步的推進造成不利影響，因此每門雙語教學課程都要重視教學質量。 

 

篇10

Abstract：This paper describes the causes of high-level structure of lateral digital image measurement technology works and its advantages, and outlines how it works, and the actual construction of the horizontal displacement of the dynamic monitoring to prove that this new technologypracticality.

Key words: high-level structure; digital image measurement; horizontal displacement

中圖分類號：O4-34 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

一，引言

數字圖像測量技術是利用照相機、攝像機等對景物或者物體進行拍攝得到序列或者單幀數字圖像，再應用數字圖像處理分析等技術結合各種目標信息的求解和分析算法，對目標結構參數或者運動參數進行測量和估計的理論和技術[1]。近年來正在逐漸被人們所重視，并不斷的在工程變形監測中進行嘗試，現有的圖像測量技術已經基本可實現對目標點的二維位移測量，而且測量精度高，對于大范圍變形的目標也能適用，且使用經濟，這種技術在橋梁變形測量應用較多[2]，目前也逐漸往民用建筑上發展，在鋼結構變形監測也有了一定進展[3]。

二、高層結構側移特性

高層結構在受到外荷載作用，結構在動荷載作用下水平方向的側移隨時間不停變化。隨著結構高度增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與結構高度四次方成正比。因此不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內[4]，否則會產生以下情況：

1，側移變形過大會使人感覺不舒服，影響使用。

2，側向變形過大會使填充墻或建筑裝修出現裂縫或損壞，也會使電梯軌道變形。

3，側向變形過大會使主體結構出現裂縫，甚至損壞。

4，側向變形過大會使結構產生附加內力從而可能引起倒塌，建筑物上豎向荷載在側向變形時會產生附加彎矩，即P-效應。

因此對高層結構的側向變形進行監測是非常有必要的。

三，數字圖像測量技術原理及特點

數字圖像測量技術是基于攝影測量學原理，通過對攝影成像系統拍攝的圖像分析計算，得到被測物體在三維空間中的幾何參數和運動參數。拍攝的影像是空間物體通過成像系統在像平面上的反映，即三維空間物體在像平面上的投影。數字影像每個像素的灰度反映了空間物體表面對應點的光強度，而該點的圖像位置對應了空間物體的表面的幾何位置。并且利用數字影像處理技術和數字影像匹配技術獲得同名像點的坐標，通過軟件自動計算得到對應物點的空間坐標，與初始位置進行比較，即可測量被測目標的變形位移量。通過的攝影測量系統的標定及采用先進的圖像處理算法，能夠實現亞像素級別的測量精度。目前常采用亞像素定位算法，一般情況下精度為0.1-0.5個像素，理想時可達到0.01個像素左右的精度[5]。

具有以下特性：①可瞬間得到被測物體的點位關系，作業方法有較大的靈活性；②采集的圖片信息豐富，顯示物體的客觀變化，對于規則或不規則的物體變形測量都可使用；③可用于物體外形和運動狀態的測定；④測量時，可以不接觸物體，不干擾被測物體的自然狀態；⑤測量圖片利于保存，可隨時進行檢查，分析及對比；⑥基于嚴謹的理論知識和先進的硬件軟件設備，能提供相當高精度和可靠性的測量結果。

四、測量系統

基于數字圖像測量技術的高層結構動態測量系統主要由以下幾個部分組成：一、測量頭，主要由工業相機和鏡頭組成，用于實時采集被測目標圖像；二、PC平臺，帶有自主研發的圖像處理系統，用于獲取測量頭采集的圖像并處理得到實時數據；三、標志板，放置在被測點處，提高被測目標的可視性；四、千兆網線，連接測量頭和PC平臺，傳遞圖像數據。這套測量系統的圖像采集頻率可達30Hz，完全可以滿足高層結構的實時動態測量要求。

五、測量方式

根據建筑結構在外界干擾及自身結構作用下變形位移的特點，通過測量關鍵點在平面內的二維坐標、通過測得得位移變化來描述結構的運動特征。例如高層建筑在外水平荷載作用下，豎直方向的位移非常小，主要是對其水平方向位移進行測量，因此主要任務是獲取結構不同高度在水平面內的二維坐標變化。

在需要監測的關鍵點所在的平面內設置標志板，提高被測目標的可視度。將標志板用人工方式固定在監測點處，保證它能代表監測點的運動姿態，將測量頭利用螺栓固定在不動點，對儀器的姿態不作要求，對準標志板，儀器鏡頭主光軸與標志板平面之間的幾何關系沒有嚴格的要求。坐標系統的標定是通過標志板成像的圖形和自身的幾何尺寸之間的變換將測量頭的像平面坐標歸算到目標所在的坐標系統，經過圖像算法處理，就能得實際的物坐標系結果，即標志板平面上的二維坐標值，得到運動變形量是以儀器架設為基點的數值。測量參數設置、實施及測量數據的獲取可在遠處數據處理平臺上的數據軟件中進行操作處理，可直接獲取實時測量數據及變形曲線。

六、工程實測數據

該樓位于廣州市一住宅小高層，地下為一層地下室，地上為21層，標準層層高為3.3m，結構體系采用框架-剪力墻結構，該工程按7度抗震烈度設防。測量點選在20層一陽臺柱子處，高度為70m。自然條件非常適合測量，對測點進行了2分鐘左右的同步動態測量，對數據進行分析處理，得到測點的側移，換算出頻譜圖。測量得到X、Y方向的位移值和功率譜如下：

圖6-1O點X方向位移時程曲線

圖6-2O點X方向功率譜

圖6-3O點Y方向位移時程曲線

圖6-4O點Y方向位移功率譜圖

七、結論

這套數字圖像測量系統實現了對高層結構的水平位移的實時測量，并得到測量數據結果，測量過程完全可實現數據獲取自動化、圖表和結果輸出的可視化。隨著測量系統的進一步完善，其在結構健康監測領域中應用將更加廣泛參考文獻。

參考文獻：

[1] 張祖勛，張劍清．數字攝影測量學[M ]．武漢：武漢測繪科技大學出版社，1997．

[2] 梁菲.近景攝影測量在橋梁變形監測中的應用，重慶交通大學，碩士學位論文，2010

[3] 于承新，滕永彪等.數字攝影與計算機技術在實時監測結構變形中的應用。濟南大學學報(自然科學版)，2001，3(15)：232-234