DSP数字图像取反课程设计

DSP数字图像取反课程设计（精选4篇）

DSP数字图像取反课程设计 篇1

2012级专业综合实践”

报 告

报告题目 ：DSP数字图像取反课程设计 学 院 ：电气信息学院 作 者 ：曾翔

联系方式 ：*** 辅导老师 ：曹玉英

完成日期 ： 2016年 01月 12日1

“通信工程

目录

目录....................................................................................................................错误！未定义书签。

设计目的..............................................................................................................................................2

设计要求..............................................................................................................................................2

设计方案描述......................................................................................................................................2

设计原理..............................................................................................................................................2

实验步骤..............................................................................................................................................3

硬件原理图..........................................................................................................................................4

程序流程图..........................................................................................................................................5

源程序..................................................................................................................................................5

运行结果..............................................................................................................................................6

心得体会..............................................................................................................................................6

参考文献..............................................................................................................................................7

数字图像取反

一、设计目的

1、通过课程设计，使综合运用DSP技术课程和其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题的能力得到提高，并使其所学知识得到进一步巩固、深化和发展

2、通过课程设计初步培养学生对工程设计的独立工作能力，学习设计的一般方法。通过课程设计树立正确的设计思想，提高分析问题、解决问题的能力

3、通过课程设计训练学生的设计基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准与规范等。

二、设计要求

1、通过本课程设计对CCS软件有更进一步的了解，充分掌握DSP的设计思想，加深对TMS320C55XDSP的理解与使用，熟悉DSP的编程语言。

2、编写程序，在TMS320C5509上实现，能从计算机上读取图片。

3、按时参加课程设计指导，定期汇报课程设计进展情况。

4、广泛收集相关技术资料, 按时完成课程设计任务，认真、正确地书写课程设计报告。

三、设计方案的描述

本系统的硬件组成框图如图1 所示.虚线框内是DSP信号处理实验板, 其余为外围输入输出设备.其中电源部分采用LT1767EMS8-5开关电源芯片产生5V 电压, 然后通过三个低功耗正向电压调节器分别产生系统内部需要的电压.复位电路保证当DSP 出现故障时, 产生复位信号使整个系统复位重新启动.本系统扩充1M Byte SRAM 和1M Byte FLASH 作为外部存储器, 其中SRAM 用于存储处理前后以及处理过程中的视频和音频数据, FLASH 用于存储系统的监控程序, 系统通电后, DSP从FLASH 中加载监控程序, 系统加载引导结束后, 由监控程序负责切换为SRAM 作为外部存储器.软件部分主要包括PC 端应用程序和图像处理实验程序.PC 端应用程序提供用户接口和程序的调试环境.用户在PC 端CCS开发环境下完成DSP程序的编辑、编译、链接、调试, 并通过JTAG 接口仿真器将out文件下载到实验箱的DSP芯片上执行.在PC 端和DSP图像处理实验箱之间定义了一系列的交互命令, 使得整个实验过程均通过PC 端进行控制, 如通信端口选择、参数配置、实验过程的管理等.DSP图像处理系统程序在系统的DSP芯片上运行, 其主要功能是完成图像数据采集、存储和处理, 并将处理好的图像数据传送到PC 端.每个处理模块项目对应一套独立的图像处理程序, 其中包括DSP图像处理实验板监控程序和对应的图像处理算法实验程序, 其中用户可对图像处理算法处理程序进行二次开发.四、设计原理

设输入图像为f(x, y),反色后的图像为g(x, y), 那么图像反色的方法为： g(x,y)255f(x,y)

五、实验步骤

1）打开CCS，选择 C5410 Device Simulator 环境。

2）打开工程：在 [Project] 菜单中选择 [Open] 选项，然后在打开的对话框中打开----fanse image912.pjt。

3）编译链接：;或在 [Project] 菜单中选择 [Rebuild All] 选项。

下面点击左边工具条中的图标在弹出的窗口中手动改变DROM原始“0”值

改为“1”(双击DROM行即可)如下图

4）载入程序：选择 [File] 菜单中的[Load Program] 选项，在打开的对话框中打开----fanse Debug imag912.out。

5）将待处理的位图文件（如lena.bmp）复制到文件夹----fanse Debug中。

6）运行程序：；根据output window中的提示在弹出的对话框中输入待处理的文件名（如 lena.bmp）；

然后会在output window 中出现 ”zz” 说明处理成功并自动结束运行。选择view->graph->image„。设置对话框中的参数:（注：按下图中数值改变）

7）点击“OK”查看结果;或打开----fanse Debug lena.bmp 位图文件，查看运行结果。

六、硬件原理图

七、程序流程图

八、源程序

主要程序

#include “stdio.h” extern unsigned char *i_img;extern unsigned char *o_img;extern unsigned char *shadow_buf;extern unsigned int palette_size;extern unsigned long img_row,img_col,line_size;main(){ char filename[40];printf(“Please input BMPimage filename[*.bmp]:n”);scanf(“%s”,filename);ReadBMPHeadInfo(filename);printf(“openedn”);

i_img =(unsigned char *)alloc_mem(img_row*line_size);load_data(filename,i_img);o_img =(unsigned char *)alloc_mem(img_row*line_size);FanSe(i_img,o_img,line_size,img_row);save_data(filename,o_img);free(i_img);free(o_img);printf(“zzn”);}

九、运行结果

下面左图为待处理的原图，右图为反色后的图像。

十、心得体会

本次DSP课程设计的题目是数字图像取反。通过本次课程设计，CCS有了更深的了解。本次设计所使用的CCS软件以前做实验的时候使用过，但是不是很熟悉。首先我将书本上的相关知识进行了了解，然后又查阅了一些相关的资料，从而确定了设计方案。有了设计方案后，还要使用仿真软件进行仿真。通过阅读老师给的软件帮助文件，逐渐了解软件的操作方法。然后再按照书上给的例子，自己使用软件进行模仿，熟悉软件的操作方法及各模块的作用。在课程设计的过程中也遇到很多的困难，如对CCS系统的不熟悉，实验系统参数设置合理等这些问题，自己查阅资料大部分都得到解决。通过这次课程设计对DSP课程的认识也得到了加深，通过学习能对生活中的一些软件的认识不再是停留在它的外观，而是有了科学的理解等等。在今后的学习中我们更应该注重理论与实践的结合，努力加强自己的综合素质培养。

通过这次的课程设计让我对DSP原理及应用这门课程的认识也得到了加深，初学课程是感觉摸不着头脑，面对陌生的名词感觉这就是非常难的课程，但随着学习的深入感觉到原来 7

这是一门都么有趣的课程，通过学习能对生活中的一些设备的认识不再是停留在它的外观，而是有了科学的理解。通过这次课设，我对以前学过的知识也进行了巩固，加深了理解，提高了应用的能力，而且也提高了我的发现、分析、解决问题的能力。我充分认识体会到学习理论知识固然重要,但在你学完了之后，你不在实践中运用你所学的知识，我想学是白学了，过一段时间后，你可能什么都记不起来了，或许在学的时候心里有一个概念，认为这个知识我曾经学得不错,我现在怎么想不起来了，一心想依赖课本和网络；如果我们用实践来学习知识，你会努力地去搜索你想要需要的东西，即使是过了一段时间后，你也会记得你曾经对这点不明白认真地查阅过,所以你不容易忘记。

最后，衷心地感谢老师帮我处理了一些解决不了的问题，还要感谢在我思维陷入困境时给予我指点的同学，谢谢大家。

十一、参考文献

DSP数字图像取反课程设计 篇2

1系统硬件设计

选用TMS320VC5410DSP芯片作为系统主处理器,CPLD为协处理器。该嵌入式系统能完成视频图像信号的采集、处理、压缩编码、存储等一系列功能。构建的图像处理系统由主处理器TMS320C5410DSP、1片256 K×16 bit Flash、2片4 M×16 bit SDRAM、外部存储器接口EMIF(External Memory Interface)和其他通用外设接口,如RS-232、音频接口等组成。另外采集模块主要由视频解码A/D芯片、采集和显示时序控制芯片Isp LSI2064CPLD等[2]组成。系统结构原理如图1所示。

(1)CCD摄像头用来采集模拟视频图像数据。

(2)视频解码A/D芯片Philips SAA7113将模拟视频电视信号(本系统PAL制)数字化。输出为符合CCIR.601标准的数字视频码流。

(3)FIFO AL422B作为A/D与VC5416DSP之间的数据缓冲,使A/D的转换速度与DSP读取A/D数据的速度匹配。

(4)TMS320C5410 DSP为主处理器,实现对视频数据的压缩编码处理。在存储FIFO、存储SDRAM和压缩码流输出SDRAM采用DMA方式进行数据传输,可以提高数据传输的速率。

(5)CPLD采用Laitiice公司的Isp LSI2064VE为系统协处理器,作为视频A/D对FIFO进行写操作,DSP对FIFO进行读操作的时序控制。

(6)Flash采用芯片256 K×16 bit的AM29LV400B,用于DSP上电或复位后的程序加载。

(7)SDRAM作为DSP的片外扩展存储器,用于存储A/D的图像数据、中间过程的部分数据以及压缩后的图像数据。选用了4片ISSI公司的4 M×16 bit SDRAM芯片IS42S16400,构成了一个8 M×32 bit的外部存储器。

1.1图像采集与存储关键问题与解诀方法

本设计中解码CCD摄像头的模拟视频信号采用专用的模拟视频信号解码器SAA71113。SAA71113视频解码器是双通道模拟预处理电路、自动钳位和增益控制电路、时钟产生电路、数字多标准解码器、亮度/对比度/饱和度控制电路、彩色空间矩阵的组合,是一款功能完善的视频处理器。SAA71113只需要单一的3.3 V电源供电,与DSP的I/O电压一致。SAA71113A接收CVBS(复合视频)或S-video模拟视频输入,可以自动将PAL、SE-CAM、NTSC模式的彩色视频信号解码为CCIR-60l/656兼容的彩色数字分量值,器件功能通过I2C接口控制。这样图像采集过程可以全部在后台完成,基本上不需要CPU的干预,可以节约大量的CPU时间。但是这样设计有一个难点:由模拟视频信号解码得出的数字视频信号数据量非常大,而且由于是实时视频信号,所以数据输出速率也非常高,但是DSP外部存储器接口的读出速率却比较慢。为了解决这个问题,本设计采取高速FIFO对数据进行暂存以缓解速度上的差异,即采用FIFO来暂存10行图像数据,视频解码器直接向FIFO中写入图像数据。当FIFO中写入了10行图像数据后,由CPLD向DSP发出中断INT0请求;同时,DSP接到中断请求后,启动DMA方式将10行图像数据从FIFO中读入到其外部SDRAM中存放。这样在采集的同时,DSP就可以读取已采集的10行数据,而不必等待一帧图像数据采集完成,从而提高了DSP的处理效率。CPLD主要控制解码器向FIFO中写入数据以及DSP从FIFO中读出数据。系统可以采集到一帧图像的尺寸为640(点/行)×480(行),从SA71113输出的是42:2的Ycr Cb数据格式,一个像素用2个字节表示,一个字节表示Y,另一个字节为Cb和Cr,总的数据量为640×480×2=600 KB。对于亮度信号,每个像素Y占1B,一行共640 B,用640个存储单元存储一行的Y数据。对于色度信号Cb,一行共640点,每两个像素共用一个色度信号Cb,占1 B,共320 B,用320个字节单元存放一行的数据。对于色度信号Cr,存储格式与Cb一样。这样一帧图像数据需要的的缓冲区大小为:640×480+320×480×2=600 KB。因此系统中对此扩展了8 M×32 bit的SDRAM,而且用了具有3 Mbit缓冲的FIFO[3,5]。

2 JPEG压缩编码流程与优化实现

JPEG压缩编码主要由图像数据分块、DCT变换、量化、Huffman编码4个步骤[4]。先将原始Ycb Cr空间的二维图像分成8×8的数据块,然后将各数据块按从左到右、从上到下的顺序分别进行DCT变换、量化、“之”字型(Zig-Zag)扫描和Huffman编码(量化和Huffman编码分别需要量化表和Huffman表的支持),其中DCT变换是JPEG算法的关键部分。

DCT变换的快慢决定了整个JPEG算法的速度。8×8数据块的DCT计算有直接计算法和行列法两大类,但直接计算法较复杂,占用更多的DSP资源,因此一般使用行列法,将8×8数据块的DCT计算转换为16次一维8点DCT计算,只要提高一维DCT的运算速度就可以提高二维DCT的运算速度。本文应用一种基于DSP乘法累加单元的DCT快速算法,DSP都具有乘法累加/减单元,能在单周期内完成1次乘法运算和1次累加运算[4]。VC5410DSP具有多条乘法累加指令,其中2条双操作数乘法累加指令如表1所列。

表1中2条指令都能在单周期内完成读出2个操作数、2个操作数相乘及乘法运算结果,与源累加器相加后送给目的累加器不同的是,第二条指令能将加法结果四舍五入后再送给目的累加器,可见这2条指令的功能非常强大。引入DCT计算,将大大简化程序的复杂度,并减少DCT的时间。

(1)二维DCT正变换

二维DCT正变换的公式如下(8×8):

将以上二维变换分解为一系列一维变换(行,列)进行计算。即:

则,8点一维序列xi(0≤i≤7)的DCT定义:

假设:

由上式展开与合并,得DCT的输出:

从上述表达式可以看出,Y0~Y7都是乘法累加运算,而S0~S7可由x0~x7经过蝶形运算得到。因此将DCT算法分成两级运算,即第一级蝶形运算,第二级乘法累加运算,减少了运算级数,也就减少了中间数据的存、取时间。这样利用DSP的专用指令乘累加运算大大优化了DCT算法[4,5]。

(2)8点DCT的DSP实现

第一级运算包括4个蝶形运算,每个蝶形运算包括1次加法运算和1次减法运算,可以采用DSP的双字加减法指令。例如计算(x0+x7)、(x0-x7)、(x1+x6)及(x1-x6)的程序段,需要如下5条指令:

故4个蝶形运算共需要10条指令。

计算一个DCT系数需要4次乘法累加运算和1次存储操作,共5条指令,被乘数是蝶形运算结果,乘数是已知常数(事先计算好系数并存放在DSP的内部存储器中)。乘法累加运算的程序段如下:

其中,AR4、AR5分别指向被乘数和乘数,累加器B事先被清零,因此,第二级运算共需要40条指令,计算一个8点DCT要50条指令,实际编程时还要加几条辅助指令,最后以54条指令和非常简洁的程序结构实现了8点DCT[4,5,6,7]。

本文以上述算法和流程为基础,设计了基于DSP实现JPEG的编码算法,并进行了优化。与基于ASIC的方法相比,本方案具有通用性强、灵活高效的特点。图2(CCS界面显示)为采集的640×480×16 bit的本人彩色视频头像进行JPEG标准压缩后复原的图像,相应的压缩编码指标在表2中列出。

从上面的结果可以看出,整个压缩系统基本上可以实现对视频图像压缩编码。对本算法进行适当修改,可以应用到数码相机、手机等多种嵌入式系统中。同时,该压缩系统可以通过PCI总线控制,将压缩后的码流通过JPEG文件的形式传输给PC机。另外,该压缩系统可以成为一个通用的视频图像采集压缩处理平台,在该平台上可以实现JPEG2000、H.264、MPEG-4等多种视频压缩。

摘要：一种基于高速数字信号处理器TMS320VC5410DSP和CPLD的图像采集、压缩系统,分析了系统设计时的各个关键技术环节,介绍了JPEG图像编码算法的DSP的实现,讨论了图像编码中DCT变换的实现和优化,利用DSP的乘法累加指令和双字加/减法指令快速实现DCT。

关键词：DSP,JPEG,DCT变换

参考文献

[1]PENNEBAKER W B,MITCH1L J L.JPEG still image data compression standard.VNR115fifth Avenue,New York,NY10003,1993.

[2]刘政,叶汉民.CPLD在DSP多分辩率图像采集系统中的应用[J].微计算机信息,2007(29).

[3]冯琪,裴海龙.视频采集与实时传输系统的软件实现方法研究[J].计算机应用研究,2005(7).

[4]齐美彬.基于DSP的视频图象压缩系统的研究.合肥工业大学硕士学位论文,2001.

[5]王元中,胡瑞繁.整数DCT变换中变换基的通用生成算法[J].中国图像图形学报,2008(6).

[6]鲁昌华,石洪源.基于FPGA+DSP的实时图像处理平台的设计与实现[J].电子技术应用,2007(12).

DSP数字图像取反课程设计 篇3

关键词：平面设计；数字图像；安全；模块开发

一、引言

随着大数据时代的来临，数字图像已成为信息的重要表现形式。由于数字图像在互联网上使用的便捷性大大超过了传统模拟形式的信息内容，其应用的广度和深度还在不断增加。然而，数字图像在给人们生活和工作带来便利的同时，也面临着严重的安全威胁。这些威胁主要包括数字图像隐秘信息的非法传播，数字图像内容的非授权篡改和伪造，导致系统混乱，以至造成各种负面影响。因此如何保护图像内容安全已成为一个亟待解决的问题。

二、研究背景及意义

在数字技术飞速发展的今天，数字图像以其易于获取、处理与存储等优势，已成为人们传递信息、感知世界的重要方式，广泛应用于工业、医学、军事和航天航空等国民经济的各个领域，实现了信息存取、发布与传播的“数字化”与“网络化”。然而，科学技术自诞生之日起就是一把双刃剑，这种便利又使任何人都能轻而易举地复制、修改、传播有版权的数字图像内容，甚至非法用作商业或政治用途。例如，2010 年“人与水”国际摄影大赛参赛作品《千里寻水》就因剽窃兰州某报社摄影记者任世琛拍摄的《旱区的孩子》中的一幅而被取消获奖资格。类似种种，出现在报纸、期刊、杂志及网络上的侵权伪造图片屡见不鲜，这不仅给版权所有者带来巨大的经济损失，而且彻底颠覆了人们“眼见为实”的传统观念。因此，面对盗版侵权与内容篡改的巨大冲击，在高校平面设计课程中加入数字图像内容安全模块对于实现数字图像的版权保护与内容认证具有重要的理论意义与应用价值。

三、国内外研究现状

数字图像隐密技术（Steganography），是指将信息隐藏于数字图像之中并应用于保密通信等领域的技术。与密码术（Cryptography）不同，隐密技术将秘密信息经过伪装后混迹于海量的日常数据而不被察觉，为保密通信提供了一种新的安全范式，是信息隐藏领域的一个重要分支。自1997 年Barton设计了第一个无损信息隐藏方法以来，无损信息隐藏的研究引起了研究者们的浓厚兴趣。一种基于模256 加运算的嵌入方法率先被提了出来。随后，Fridrich提出等通过压缩位平面将水印嵌入到宿主图像中。Tian则提出了基于差值扩展的方法，该方法又被进一步改进以追求更高的图像质量和嵌入容量。上述方法都曾取得了较好的性能，但它们均是在假设传输环境理想即无噪声污染的情况下设计的，不能抵抗噪声和有损图像压缩的攻击，难以数字媒体日新月异发展的需要。目前。国外主要是根据水印嵌入模型的不同，现有方法可以分为两类：第一类是基于直方图旋转的方法。第二类是基于直方图分布约束的方法。

我国在无损信息隐藏方面的研究也紧跟国际步伐，取得了丰硕的研究成果。如哈尔滨工业大学的牛夏牧教授等将无损信息隐藏用于二维矢量图的内容保护；同济大学的宣国荣教授等提出了一种基于整数小波直方图间隙的方法，它通过在小波系数直方图中不断形成间隙的方式来进行水印嵌入。上海大学的王朔中教授与张新鹏教授等提出了基于差值平移的可见无损信息隐藏方法。华南理工大学的胡永健教授等利用稀疏位置图的思路来提高差值扩展方法的容量等。为高校平面设计课程开设数字图像安全模块奠定了坚实的基础。

四、平面设计课程中数字图像安全模块开发

（一）开发原则

1.科学性原则。遵循高校教育规律和学生认知规律，课程模块内容选择科学、方法运用合理，符合高校的培养目标，模块测试题库内容设计要涵盖所涉课程的基本技能，突出课程核心技能的考核。在深入调研的基础上，课程模块开发可以着重选取切入点来规划与设计。

2.发展性原则。课程模块设计能反映技术进步和经济社会发展趋势，体现职业岗位和高校教育的发展趋势，有利于平面设计专业与产业的有效对接。

3.可行性原则。课程模块设计要符合目前高校平面设计行业的相应技术和装备实际，符合高校相关专业实际，具有较强的可操作性。尤其要注意在教学模块设计中，所选案例、项目等必须来源于企业现场或生活中的真实项目。

4.规范性原则。课程模块设计涉及的技术要求和专业术语符合国家标准或技术规范，符合法律法规和有关文件要求。文字表达准确规范，层次清晰，逻辑严密，文本格式和内容符合规定的要求。

（二）开发内容

数字图像安全模块开发应根据现有条件，结合职业岗位的需求和高校教育的特点，将开发内容拟定为课基于直方图的图像安全检测教学子模块与基于运动模糊的图像取证教学子模块。

1.开发基于直方图的图像安全检测教学子模块

数字水印技术普遍被用来作为所有权证据，内容认证以及版权鉴定。而打印—扫描过程通常用于图像的复制和传播。由于安全问题的日益严重，护照、身份证、驾驶证等的文档认证变得越来越重要。经过处理后的图像通常会发生旋转、缩放、平移和剪切（RSTC）变化，而且它的像素值也发生了很大的改变。当前的多比特数据隐藏方案利用了数字半调过程的特性，但是对于抵抗打印扫描失真和裁剪缝纫联合攻击效果不是很好。所以数字图像安全模块很有必要开发基于直方图的图像安全检测教学子模块。

2.开发基于运动模糊的图像取证教学子模块

数字取证技术最近的进步已经引进了许多新技术用来检测图像的伪造。这些包括检测克隆的技术、拼接、重取样产品、颜色滤波器阵列相差、照相机传感器噪声模式干扰、色差、以及光源的不一致性。即使在一些情况下面有很好的效果，这些技术中的一些仅仅应用于有相对高质量的图像。然而，取证分析经常面对着在分辨率或压缩率上的低质量的图像。同样的，取证工具的需要是特别应用于检测低质量图像的篡改，由于低质量的图像经常摧毁了任何统计上的能够用来检测篡改的产物。目前，广泛利用的相片处理软件使得蓄意地处理图像非常的容易。图像拼接技术就是其中一种篡改方法。所以，数字图像安全模块有必要开发基于运动模糊的图像取证教学子模块。

五、结语

随着大数据时代的数字图像技术的飞速的发展，数字图像的安全问题也已成为日益严重的现实问题。近年来，无论官方还是民间机构，都对数字图像的安全存储、保密传输、真伪验证等问题高度重视。本文试论了在高校平面设计课程中开发数字图像安全教学模块，提出了开发基于直方图的图像安全检测教学子模块与运动模糊差的图像取证教学子模块必要性。希望能为高校课程教学改革提供一些有益的参考。

DSP数字图像取反课程设计 篇4

关键词：地理信息系统；遥感数字图像处理；教学改革

作者简介：刘春国（1973-），男，河南上蔡人，河南理工大学测绘与国土信息工程学院，讲师；卢晓峰（1981-），女，河南洛阳人，河南理工大学测绘与国土信息工程学院，讲师。（河南焦作454000）

基金项目：本文系河南理工大学教育教学改革研究项目（项目编号：2008JG035）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）10-0081-02

当前，遥感已经或正在走向全面应用阶段。国际遥感应用发展的实用化、业务化、产业化、精细化特征明显，但我国遥感应用水平还不高，根本原因是基础研究薄弱，缺乏多学科人才共同努力。[1]培养一大批经过系统知识培训、熟练掌握遥感科学理论和应用技能的地理信息科学人才，满足社会对地理遥感信息高技术人才的迫切需求，是高等教育的责任所在。

1998年教育部新增地理信息系统本科专业后，我国GIS教育发展形势空前活跃。经过10余年的教学实践和探索，逐步形成了比较稳定的GIS专业课程体系与课程设置方案。[2-5]遥感系列课程（遥感物理与技术、遥感数字图像处理、遥感地学分析与应用）成为GIS专业课程体系中的重要模块，说明GIS学科建设的负责人已认识到培养掌握遥感技术的GIS人才的重要性。遥感数字图像处理是遥感过程的重要一环。充分利用各种图像处理算法从遥感数据中获取各种生物物理参数和土地覆被/利用信息，可以为自然和人文生态系统的空间分布式模型提供输入参数，在遥感技术应用中占有十分重要的地位。近几年河南理工大学（以下简称“我校”）GIS专业开设了“遥感数字图像处理”课程。围绕如何提高“遥感数字图像处理”课程教学质量，笔者从革新课程体系、协同教学、优化教学内容、丰富实践教学手段等方面进行了一系列探索。

一、革新遥感课程体系，突出“遥感数字图像处理”课程地位

随着遥感技术及其应用的迅速发展，很多专业开设了“遥感原理与应用”课程，内容分为三大模块：遥感基础、遥感图像处理及分析方法和遥感专题应用。这种课程设置模式比较适合早期GIS专业遥感课程教学或选修遥感科学技术的某些专业，对于当前GIS专业遥感教学则存在明显缺点。主要问题是对“遥感数字图像处理”教学重视程度不够，对数字图像处理在整个遥感过程中的重要性体现不足，与遥感地理信息系统融合集成的一体化趋势不相适应，与国民经济各部门遥感业务日益普及的态势不相适应，与社会信息化深入发展的状况不相适应。人才培养滞后于社会需要，不能满足对高素质地理遥感科技人才的需求。

我校GIS专业总结多年遥感课程教学实践经验，革新了遥感课程体系，设置了“遥感概论”、“遥感数字图像处理”、“遥感应用分析”、“遥感数字图像处理实验”等遥感相关课程，规划了遥感系列课程的主体教学内容。“遥感概论”要求学生掌握遥感及其应用的基本科学工程背景知识，重点内容是电磁波与地表物质相互作用的基本原理、遥感数据采集、传输和成像机理，从可见光-近红外、热红外、微波（主动方式和被动方式）波谱段介绍遥感信息的获取特点和技术发展，适当涉及大气遥感、海洋遥感等应用领域和典型案例。“遥感数字图像处理”要求学生掌握基于数字图像处理方法获取地球资源有用信息的科学与技术。由于学科交叉融合，数字图像处理方法众多，新理论、新方法不断推出，课程重点主要着眼于图像处理基本知识和遥感图像处理常用算法，对一些探索性、前沿性和跨学科的内容从原理上予以概括介绍，如图像亚像元分类、模糊分类和面向对象图像处理等等。“遥感应用分析”采用理论、方法和实例相结合，选择不同遥感应用领域的典型案例介绍，培养学生遥感专题分析技能，深化学生对于遥感科学技术应用现状和广阔前景的认识。“遥感数字图像处理实验”课程着眼于培养学生图像处理技能，巩固和深化理论课程教学内容，提高动手能力和理论联系实际解决问题的能力。

我校GIS遥感系列课程设置方案把“遥感数字图像处理”与“遥感数字图像处理实验”单独设课，提升课程地位，加大课程学时，强化实践技能训练，对提高“遥感数字图像处理”课程的教学成效很有益处。这种课程设置模式有助于培养GIS专业学生采用图像分析方法解决遥感应用问题的能力，比较契合我国GIS专业本科教育遥感课程设置的发展态势。

二、培育遥感系列课程教学群体，分工协作提高“遥感数字图像处理”课程教学质量

GIS专业遥感系列课程设置要求具备一定规模的师资力量。遥感是多学科的综合，交叉性强，研究方法不断补充和更新，课程教学内容丰富。遥感系列课程的设置决定了课程之间存在密切的内部联系。要提高“遥感数字图像处理”课程教学质量，必须打破教师个人单兵作战的惯常做法，加强与相关课程教师之间的协调和交流。培育组建了承担遥感系列课程教学任务的教学群体。遥感课程教学组围绕课程建设，整合优化课程体系，充实更新教学内容，保证了课程之间教学内容的连贯性和相关性。课程教学组成员互相学习、借鉴、交流，协同规划各课程教学环节的教学要求和学时分布，课程内容更加先进，课程结构更加协调，教学方法更加有效，教学手段更加丰富，实践教学得以充实，教学科研联系更加密切。遥感课程教学组的建立和协作对提高“遥感数字图像处理”课程教学质量起了明显的作用。

三、汇聚国内外优秀教材成果，整合优化教学内容体系

教学内容和课程体系涉及高等教育人才培养的模式，决定了高等学校人才培养的规格，在很大程度决定了人才培养的质量和水平。[6]教学中适度引进世界著名高校的名牌课程教材和教学参考用书，是高等教育国际化的重要举措。[7]遥感课程教学组重视遥感数字图像处理课程教材和教学内容建设，收集了国内近些年出版的如戴昌达、章孝灿、汤国安、韦玉春、朱述龙等编写的遥感数字图像处理教材教参，注意引用吸收国外著名高校的遥感图像处理相关教材教参，参考了John R. Jensen、John A. Richards、Robert A. Schowengerdt、Jay Gao、John R. Schott、Brandt Tso等人的遥感数字图像处理著作，认真研讨不同教材特点及其开课对象，针对遥感数字图像处理理论性强、概念抽象、方法多样、实践性强的特点，根据教学对象和课程学时，按照系统性和前瞻性结合、理论与应用结合的要求，制订了教学主体内容。课程内容分为11个部分：图像基本知识、遥感图像成像过程与数据特征、遥感图像辐射校正、遥感图像几何变换与校正、遥感图像增强、遥感图像变换、遥感图像分割、遥感图像融合、遥感图像分类、数字变化检测、遥感图像应用处理。优化后的课程教学内容注意了与“遥感概论”、“遥感应用分析”等课程内容的有机衔接。对于与“遥感概论”课程有重叠的内容只做简单回顾，如遥感成像过程、机理与数据特征，以少数典型应用案例揭示遥感数字图像处理方法在遥感应用分析中的作用和地位；避免与先开课程内容重复，为后续课程做适度铺垫。数字图像处理方法多样，课程重点介绍常用算法，使学生能掌握数字图像处理原理，夯实基础。对一些发展中的、前沿性的算法着重介绍算法的思想和原理，教导学生注重算法但不应局限于具體算法，培养学生发散思维、学习能力和创新思维。教学中适当区分遥感数字图像系统处理和应用处理的差别。

四、重视实践教学，多手段丰富实践教学内容

实践教学是创新人才培养中的重要环节，对于培养学生专业技能和理论实践结合能力、激发学生的创新思维和探索精神、提升科研能力，有着重要意义。GIS专业“遥感数字图像处理”教学高度重视实践教学环节，从课程体系设置、实验课程内容设计、实验室开放项目、毕业设计、大学生科研训练计划和教师科研课题等几个方面为学生提供多样化的实践途径，丰富了实践教学体系。

从课程设置体系上，“遥感数字图像处理”单独设课，紧密联系课程理论教学内容附设6个单元的基础验证性课堂实验（见表1），增强学生对各种遥感图像处理算法及其效果的感性认识。“遥感数字图像处理”实验课程单独设课，结合“遥感数字图像处理”课程和“遥感应用分析”课程知识，设置综合设计型实验6个模块，培养和提高学生对知识与技能的综合运用、自主学习的能力。

积极利用各种平台，提供实践课题，培养学生创新能力。我校为了培养大学生的创新能力和实践能力，促进实验室开放，设置了实验室开放基金。在实验室开放基金平台支持下，设计了一些探索研究型实验课题，鼓励学生组团选择实验课题、查阅文献、拟定实验方案、实施实验过程、撰写实验论文。大学生科研训练计划和本科毕业设计（论文）也是培养本科生创新能力的平台。在实施学校大学生科研训练计划的年度，遥感课程组每年设计几个遥感应用分析研究小课题，供学生参与大学生科研训练，并从科研课题中提炼一些问题作为大学生毕业设计选题，引导学生参与到教师科研课题中。学生通过参与实验室开放基金课题、大学生科研训练计划项目和教师科研课题，检验了专业知识，培养了探索精神、创造思维和合作能力。

五、结束语

本文总结了我校遥感课程教学组围绕GIS专业“遥感数字图像处理”课程教学实施的一系列教学改革措施。这些措施已经取得较好的成效，有不少GIS学生积极参与校实验室开放基金项目、大学生科研训练计划项目和教师科研项目，每年GIS专业有近1/3的学生选择与遥感图像处理及遥感应用分析有關的毕业设计题目。人才培养是项长期复杂的系统工程，需要从师资、设备、教学等一系列软硬件教学条件上予以保障。

参考文献：

[1]李小文.定量遥感的发展与创新[J].河南大学学报(自然科学版),2005,(4):49-56.

[2]秦其明.中国高校GIS专业核心课程设置问题的探讨[J].地理信息世界,2003,(4):1-7.

[3]钱乐祥.GIS专业课程体系改革思路与实践[J].高等理科教育,2006,(6):95-98.

[4]谈树成,刘恒,夏既胜,等.关于地理信息系统(GIS)本科专业课程设置的思考[J].高等理科教育,2008,(4):47-50.

[5]李天文,王林刚,李庚泽,等.地理信息系统专业课程体系建设研究[J].中国大学教学,2011,(1)3-5.

[6]周远清.精品课程教材建设是教学改革和教学创新的重大举措[J].中国高教研究,2003,(1):12-29.

[7]于琳.大学生离外文原版教材有多远[J].中国大学教学,2001,(2):37.

（责任编辑：宋秀丽）