種衍文

摘要：計算機視覺是利用計算機及相關設備來模仿生物視覺的技術，計算機視覺課程的建立對學生的學習和互聯網的發(fā)展有著重要的意義?；诖?，本文將著重探討計算機視覺課程的特點和高校計算機視覺課程教學的創(chuàng)新策略，主要包括教學內容的選取和工程實例的選取，以期為當前計算機視覺課程的教學提供一些指導意見。

關鍵詞：計算機視覺；課程創(chuàng)新；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）20-0118-02

計算機視覺課程是人工智能學科的分支學科，對互聯網技術的發(fā)展有著重要的推進作用。隨著時代的飛速變遷，越來越多的學生對這一領域產生了濃厚的興趣，計算機視覺課程在信息專業(yè)中也開始占據重要的地位。如何讓學生對這門課程保持長久的興趣，如何培養(yǎng)學生的專業(yè)能力和實踐能力，是當前高校應該考慮的問題。經過近幾年的教學實踐后，很多高校已經逐步確定了通過實際應用培養(yǎng)學生興趣的教學方法，在滿足學生對計算機視覺應用需求的同時，加深了學生對理論知識的理解，這已經成為了當前高校計算機視覺課程教學的重要模式。

一、計算機視覺課程的特點

近年來，隨著計算機網絡的飛速發(fā)展，計算機視覺的應用也越來越廣泛，成為了信息相關專業(yè)學生的一門必修課。計算機視覺課程涉及眾多領域，包括人工智能與模式識別、應用數學等，其覆蓋范圍廣，綜合性較強。具體來說，計算機視覺課程有以下幾個特點：一是內容廣泛，理論抽象。計算機視覺是一門新技術，隨著時代的變遷，互聯網新技術的更新日新月異，這就使得課程內容的更新過快，內容廣泛，教師很難在第一時間向學生輸送所有的課程知識。二是計算機視覺課程涉及多個學科領域，并且所涉及的領域知識內容復雜，表達抽象，這對學生的學習來說是一個較大的障礙。三是實踐性強。計算機視覺課程的知識內容來源于各種專業(yè)不同的領域，操作性極強，學生只有在具有一定的工程項目綜合能力后，才能進行計算機視覺應用和操作。

二、計算機視覺與計算機圖形學、數字圖像處理之間的聯系和區(qū)別

1.計算機視覺與計算機圖形學的聯系與區(qū)別。計算機視覺一般輸入的都是圖像或圖像序列，其輸入資料主要來自usb攝像頭或是相機。經過處理后，計算機視覺輸出的是對圖像序列和圖像對應的對真實世界的一種理解，在這一方面，計算機視覺有識別車牌、人臉的作用。而計算機圖形學則是一種對虛擬場景的描述。它一般是由多個多邊性數組組成，每個多邊性有三個頂點，輸出的是二維像素數組。在增強現實的應用中，人們不僅需要用計算機視覺來提高對物體識別和姿態(tài)獲取的效率，還需要用到計算機圖形學對虛擬三維物體的疊加方法。

2.計算機視覺與數字圖像處理的聯系和區(qū)別。首先，計算機視覺與數字圖像處理之間的聯系在于數字圖像處理是計算機視覺處理的基礎，而計算機視覺的研究成果也可以作為數字處理的素材。其次，計算機視覺與數字圖像處理之間的區(qū)別在于圖形是一種純數字化、矢量的單位，而圖像則不僅包括圖形，有時還包括來自現實世界的信號，并且圖形的處理不是一種簡單的堆積，計算機視覺的處理要從圖像中找到一些統(tǒng)計數據和信息，并做進一步的數據分析。

三、高校計算機視覺課程教學的創(chuàng)新策略

1.以工程應用為導向的課程內容。鑒于學習本課程的學生在畢業(yè)之后多數會進入相關工程企業(yè)或者研究院工作，因此，在對學生進行培養(yǎng)時，高校一方面要考慮到學生的知識接受度，另一方面要設置以工程應用為導向的課程內容，幫助學生更好的進入企業(yè)或研究院開展工作。高校在進行計算機視覺課程教學創(chuàng)新時，首先要創(chuàng)新課程教材，摒棄以往枯燥的理論書籍，多選取一些實踐性和應用性強的教材?？紤]到國內教材的滯后性和學生基礎的薄弱性，高校應該選擇以下兩本書作為學生的專用教材：一本是我國著名教授賈云得編纂的《機器學習》，這部教材深刻體現了時代發(fā)展的教學要求，書中不僅詳細講述了計算機視覺中的一些基本知識，包括計算機視覺的基本概念、算法及其應用，還有一些經典的數字圖像處理方法和視覺應用分析，對學生了解基礎知識和實踐內容有著重要的意義；另外一本是國內外十分推崇的計算機視覺著作，它是美國教授Richard Szeliski教授的作品。該書在2010年出版，獲得了眾多業(yè)界人士的好評。Richard Szeliski教授是華盛頓大學的兼職教授，也是微軟研究院交互視覺與多媒體的主任，他對計算機視覺的發(fā)展和未來走向十分清楚，也深刻了解產業(yè)界和大學需要什么樣的計算機視覺課程教材。因此，這本教材面向應用，與當今最新的科技成果緊密相連，綜合論述了計算機視覺在各個領域的發(fā)展，展示了計算機視覺的最新研究成果和未來的發(fā)展趨勢。此外，本書中還有詳細的國外研究案例和更加深入的應用案例，適合學生開展探究性學習。兩本教材都是遵循以工程應用為導向的原則，對學生開放性思維的培養(yǎng)有著重要的意義。

2.面向科技最新成果的課程定位。計算機視覺是一門新技術，科技創(chuàng)新是其發(fā)展的原動力，因此，高校在進行課程安排時，應該將當今計算機視覺領域的重要的科技成果作為計算機課程的基本教學內容。要想以科技最新成果定位計算機視覺課程，高校要做到以下兩個方面：（1）選取涵蓋最新成果的教材?？紤]到不同學生的數字圖像處理基礎不一的問題，學?？梢栽谡n程中補充一些有關數字圖像處理的基礎內容。在選擇教材內容時，計算機視覺課程的內容應該包括數字圖像處理、視覺學習和模式識別這三大部分。數字圖像處理是視覺課程的基礎內容，主要向學生介紹數字圖像處理和計算機視覺所涉及的一些基礎知識，包括圖像的分割和檢測、圖像濾波的處理等。數字圖像處理是整個計算機課程學習的重要基礎內容，其課時可占總課時的二分之一。其次，視覺部分是近幾年來計算機視覺的最新科技成果，內容主要包括攝像機的幾何設定和計算機攝影機的序列處理等。作為最前沿的科技領域，視覺部分將會是該課程后期的重點內容，與實踐作業(yè)緊密結合。而模式識別則更多的是新技術的一種工程應用，學生會更多的涉及到實踐操作，更好的培養(yǎng)學生的實踐能力。（2）強化學生自學和調研能力。課程調研和實踐是信息專業(yè)學生強化能力的重要方法之一，高?？梢栽谡n程項目中引入新技術的探究，在使課程在具有基礎性、研究性的同時，具有一定的前沿性，還能讓學生在第一時間了解到最新的科技成果和互聯網應用技術。在課程調研和實踐中，高校必須要強化學生的自學和調研能力，在調研時給每一個小組安排一位高年級研究生作為指導，每組學生獨立完成任務，高年級研究生只做引導和輔助的作用。學生在自我設置調研程序，查找資料，理解和熟悉相關程序的時候，能夠更加掌握最新科技成果的內容，同時還提高了學生的自學能力和團隊協作能力。

3.工程實踐化的教學形式。工程項目綜合能力是信息專業(yè)的學生必須具備的素質之一，因此在計算機視覺課程的教學過程中，培養(yǎng)學生的工程實踐能力是教學目標之一。高?？梢圆扇∫韵聝煞N方法：（1）選取適當的工程實例。對于信息專業(yè)的學生而言，計算機視覺課程各個獨立的算法和方法較多，彼此沒有過多的聯系。這對學生來說過于抽象，不易理解，因此教師不應當僅僅限于知識的傳授，還應該選取一些適當的工程實例，將知識體系串聯在一起，加深學會對教學內容的理解，從而達到良好的教學效果。例如，在教學過程中，教師可以著重介紹手機制造的例子。手機是現在學生十分熟悉的產品，用手機舉例更加貼近學生的生活，教師可以詳細介紹手機鍵盤和主板的制造過程，并在這一過程中將所學的算法和理論融合進去，加深學生對知識的理解。其次，教師在手機講解時，還可以引導學生思考類似的產品制造，從而引出數碼相機的制造原理，和學生一起探討其制造算法。這種做法不僅可以幫助學生學習，還可以讓學生拓寬思路，發(fā)散思維，不斷創(chuàng)新計算機視覺領域。（2）選擇合適的實際應用。計算機視覺課程是一門實踐性和操作性極強的學科，因此，為了學生更好的學習，教師要將理論工程實踐化，選擇合適的實際應用來提高學生的實踐能力。教師可以安排學生進入手機制造廠房，給學生上一堂別開生面的實踐課，詳細介紹每個制造流程，并向學生不斷拋出與課程有關的問題，引發(fā)學生的思考，比如選擇什么樣的模板匹配法可以更為簡單。學生在不斷的解答和提問中，對學科知識的了解也會逐步加深。其次，高?？梢越ｉT的實訓基地，學生可以在基地里實踐操作，將理論轉化為實物，親自嘗試做出模型，這種做法可以極大地提高學生的實踐能力，使學生更快的將理論轉化為實際。

四、結語

在新形勢下，高校應不斷創(chuàng)新計算機視覺課程的教學模式，并以此展開教學活動，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。將工程應用和科技最新成果結合的教學模式，有利于解決理論和實踐相脫節(jié)的問題，在增強學生學習興趣、提高學生獨立分析能力的同時，還使學生接觸了國際最新的研究成果，拓寬了學生的思路，這對學生未來的發(fā)展有著重要的意義。

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