数字图像处理理论教学中应用imagej软件进行演示

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1、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

2、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VisualC++两类。　　Matlab（MatrixLabor

3、atory，矩阵实验室）是美国Mathatlab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

4、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

5、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VisualC++软件作为图像处理课程教学软件的缺点在于：第一，VisualC++的版权问题同样无法解决。第二，与Matlab软件相比，使用VisualC++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

6、理课程使用的教学软件Matlab和VisualC++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atlab软件作为教学语言，学生则必须专门抽出大量时间来学习和熟悉Matlab语言的语法和基本编程结构，这样做势必会挤压本已紧张的数字图像处理课程教学时间，影响学生的学习效果。　　1.ImageJ软件在理论教学环节中的应用　　ImageJ软件自身提供了一系列现成的

7、命令，完成常见图像的显示和操作处理。同时ImageJ软件还允许用户以简单插件的形式来扩充ImageJ的核心功能，这也就是ImageJ软件的可扩展性。　　笔者在数字图像处理课程理论教学环节中应用ImageJ软件，主要是利用ImageJ软件自身提供的一系列现成的命令来演示算法的处理结果。笔者上课选用的教材是高等教育出版社出版的清华大学章毓晋教授编写的《图像处理和分析基础》（第二版）。在数字图像处理课程教学过程中，笔者在理论教学环节介绍了理论部分的公式之后，使用ImageJ的基本处理功能来演示算法效果。　　比如教材第

8、二章第一节的内容是图像变换技术傅里叶变换。笔者介绍了傅里叶变换的具体公式之后，就让学生自己动手选择图像来观察图像的傅里叶变换是个什么样的结果，并观察傅里叶频谱显示结果。启发学生思考自己的处理显示结果与教材上的结果有什么异同？为什么会产生这样的结果？是教材错误还是ImageJ软件变换的结果错误？在学生经过思考之后，告诉学生教材上的显示结果是经过对数变换处理过的显示结果，而他们所得到的结果