黃秀麗

摘 要：本文主要結(jié)合數(shù)字圖像處理的特點，研究出MATLAB在數(shù)字圖像處理當(dāng)中可行的教學(xué)方法，并且舉例說明MATLAB在數(shù)字圖像處理教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：MATLAB；圖像處理；教學(xué)應(yīng)用

圖像處理就是運用計算機(jī)處理圖像的一門學(xué)科，由于圖像處理對學(xué)生能力有著較高的要求。MATLAB可輔助學(xué)生學(xué)習(xí)圖像處理課程，這種語言比較簡潔易懂，也可使不是計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生更好的掌握編程操作，學(xué)會圖像處理課程。通過MATLAB在圖像處理教學(xué)中的應(yīng)用，能夠幫助學(xué)生學(xué)習(xí)圖像處理知識，掌握基本的理論知識與編程方法。

1 MATLAB概述

MATLAB是一種計算機(jī)語言軟件，它的應(yīng)用主要是數(shù)學(xué)計算、算法研究、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化、建模與仿真等方面。不同于一般的編程語言，MATLAB是在使用的時候可定義，不需要經(jīng)過先定義變量然后再進(jìn)行使用，MATLAB分為局部、全局這兩種變量方式，在一般情況下不會進(jìn)行全局變量，因為全局變量蘊含較大的破壞力，一旦使用了全局變量將破壞函數(shù)的封裝。MATLAB的變量數(shù)據(jù)可分為數(shù)值、字符這兩種變量數(shù)據(jù)，這兩種數(shù)據(jù)類型都比較簡單。MATLAB還可對一些要求較高的應(yīng)用開展復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，MATLAB可分為順序、循環(huán)、分支等這三種基本程序流程控制結(jié)構(gòu)，MATLAB有一種最快捷、簡單的使用方法就是直接在命令窗口當(dāng)中輸入執(zhí)行命令，可有效解決一般簡單的問題，在遇到一些復(fù)雜的問題時，只能依靠MATLAB語言編程來進(jìn)行處理。MATLAB可分為不帶參數(shù)的腳本程序以及輸出入?yún)?shù)的函數(shù)程序這兩種執(zhí)行程序。MATLAB功能比較廣泛，其中最值得一提的是它具有很強(qiáng)的繪圖功能。MATLAB在圖像處理中的應(yīng)用是由與其對應(yīng)的MATLAB函數(shù)來完成的，因此在實際應(yīng)用中只要通過正確的函數(shù)輸入?yún)?shù)就可以完成。

2 MATLAB在圖像處理中的應(yīng)用

圖像處理會把數(shù)字化的二維圖像看做是二維矩陣來進(jìn)行運算，于是MATLAB就能夠運用到更多的圖像處理功能。MATLAB中有較多的工具箱，如小波工具箱、數(shù)字信號處理工具箱等，功能還是比較強(qiáng)大的。通過運用這些工具，研究圖像性質(zhì)，圖像處理工具箱與經(jīng)典圖像處理相比，功能更加齊全，除了圖像增強(qiáng)、分割等基本功能以外，MATLAB還可通過調(diào)整簡單函數(shù)完成經(jīng)典圖像處理的功能，其還支持多種圖像文件格式顯示、讀寫，MATLAB語言可用于集成環(huán)境當(dāng)中模擬處理圖像的實驗。MATLAB在圖像處理中的應(yīng)用有圖像處理的基本運算、圖像的時域分析、圖像的變換域處理、圖像的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理等。

3 MATLAB在圖像處理的教學(xué)方法

圖像處理課程主要是學(xué)生通過計算機(jī)來處理圖像信息，其中含有大量的圖像操作，MATLAB圖像處理工具箱是由多種支持圖像處理操作的函數(shù)而組成的。

⑴灰度圖像直方圖的教學(xué)方法。灰度直方圖代表了圖像中每一種灰度級像素，其是一種灰度級的函數(shù)，它表示圖像中多種灰度出現(xiàn)的次數(shù)，灰度直方圖的橫坐標(biāo)表示的是灰度級，而縱坐標(biāo)則表示此種灰度級出現(xiàn)的次數(shù)。如果在教學(xué)時教師只是按照公式演繹給學(xué)生們看，這種教學(xué)模式就顯得有些空洞、單調(diào)，學(xué)生不僅在理解上感覺困難，并且還無法認(rèn)識到理論公式所講的具體內(nèi)容。為了使理論公式變得具體而又直觀，便于學(xué)生理解知識，了解到直方圖和圖像構(gòu)成的關(guān)系，教師運用MATLAB編寫這道程序，將其變?yōu)榭梢暤漠媹D函數(shù)，向?qū)W生演示整套程序操作，一邊演繹一邊講解，對于學(xué)生不大能理解的，可及時的做出反饋。讓學(xué)生認(rèn)識到直方圖、圖像構(gòu)成的意義，對于生成直觀圖有更深層的了解。在學(xué)生掌握了直方圖的理論知識后，再進(jìn)行開展直方圖的教學(xué)活動。這里舉一個例子，例如直方圖均衡化，直方圖均衡化是可以增強(qiáng)灰度的一種算法，主要是將圖像灰度值轉(zhuǎn)化為數(shù)字范圍的新方式，其具體操作就是將最原始的直方圖轉(zhuǎn)化成分布均勻的形式，有利于擴(kuò)大像素灰度值的動態(tài)范圍來達(dá)到增強(qiáng)圖像的效果，與開始的直方圖做出了一個鮮明的對比，有利于學(xué)生更加直觀、具體的了解到直方圖的概念以及生成原理。學(xué)生只有掌握了基本的理論知識，才能夠自己動手完成編程實驗，通過MATLAB在圖像處理教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用，教師只需要簡單的幾句話就可以清楚的向?qū)W生表達(dá)一個復(fù)雜、易于混淆的原理，用直觀的圖像展示出其內(nèi)容生成的程序，讓原本抽象和空洞的內(nèi)容變得具體而又簡潔明了，更加容易讓學(xué)生接受。

⑵閉值分割教學(xué)方法。圖象分割是圖象處理和圖象分析中的過渡，屬于最基礎(chǔ)的計算機(jī)視覺技術(shù)。主要是將圖像空間劃分為有意義的區(qū)域，這是圖像處理課程當(dāng)中的關(guān)鍵內(nèi)容。為了使學(xué)生能夠充分掌握和學(xué)習(xí)到圖像分割知識。在實際圖像處理教學(xué)課堂課堂中，教師首先教導(dǎo)學(xué)生圖像分割的基本理論、基本原理，然后通過MATLAB編程演示給學(xué)生觀看，最后讓學(xué)生動手完成具體的編程操作。通過這樣的一種方式，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到圖像分割的基本理論知識，還能夠讓學(xué)生積極的參與到教學(xué)活動中去，有利于提高學(xué)生對于學(xué)習(xí)的興趣，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想與實踐能力。

綜上所述，由于MATLAB語言比較容易理解，功能強(qiáng)大可讀性高，因此MATLAB在圖像處理教學(xué)中能起到很大的作用，使學(xué)生能夠在生動的、直觀的畫面中，學(xué)習(xí)到處理圖像的知識，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力與實踐能力。

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