何映彤

（廣東省廣州市番禺區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東廣州 511400）

目前全球首款利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖像處理軟件Luminar AI，可以從數(shù)字圖像中提取基本信息，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景、人像智能識(shí)別與編輯，智能摳圖與替換素材等功能。教學(xué)中在原有的Photoshop軟件教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上，結(jié)合利用人工智能技術(shù)支持的Luminar AI軟件，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整、圖像精準(zhǔn)識(shí)別與處理，優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)方法，提高圖像處理質(zhì)量。借助引入人工智能技術(shù)的圖像處理進(jìn)行教學(xué)，可以?xún)?yōu)化專(zhuān)業(yè)的局限性、簡(jiǎn)化操作的復(fù)雜性和克服思維的片面性。讓圖像處理應(yīng)用更簡(jiǎn)潔、更實(shí)用、更科學(xué)。

一、人工智能技術(shù)下圖像處理原理及目標(biāo)探究

人工智能（Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI）技術(shù)在圖像處理中的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)科學(xué)方向的重要研究領(lǐng)域，涉及圖像的分類(lèi)、識(shí)別模式、過(guò)濾、壓縮、強(qiáng)化、恢復(fù)、變換等過(guò)程技術(shù)。人工智能算法包括遺傳算法、蟻群算法、模擬退火算法和粒子群算法等，在圖像邊緣檢測(cè)、圖像分割、圖像識(shí)別、圖像匹配、圖像分類(lèi)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用[1]。在軟件中通過(guò)采用人工智能算法進(jìn)行計(jì)算機(jī)視角的圖像識(shí)別，以像素矩陣為單位提取圖像數(shù)字信息后轉(zhuǎn)為二維數(shù)組（即數(shù)字信號(hào)），獲取數(shù)字信息后通過(guò)自動(dòng)選擇合適的算法進(jìn)行智能檢索，匹配相似代碼，設(shè)置最優(yōu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度智能圖像處理技術(shù)，從原需人為手動(dòng)操作的復(fù)雜圖像處理過(guò)程轉(zhuǎn)為“一鍵生成”高效簡(jiǎn)單化操作。目前，我國(guó)的計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)備技術(shù)相對(duì)比較落后，當(dāng)識(shí)別復(fù)雜的圖像時(shí)，任務(wù)量較大，計(jì)算機(jī)運(yùn)行處理速度跟不上，無(wú)法及時(shí)地識(shí)別處理圖像，降低了識(shí)別精度和效率[2]。現(xiàn)階段的研究成果較國(guó)外具發(fā)達(dá)計(jì)算機(jī)水平的軟硬件開(kāi)發(fā)成果少，還需繼續(xù)深造，提高計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)備科研能力，向多元化、多維化、智能化的可持續(xù)發(fā)展前進(jìn)。

伴隨大數(shù)據(jù)與云計(jì)算的開(kāi)發(fā)、5G時(shí)代與全媒體的融合，人工智能的浪潮一幕接一幕，人工智能的總體技術(shù)目標(biāo)將在科技創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)民生、國(guó)家安全等領(lǐng)域下構(gòu)建智能體系，面向互聯(lián)網(wǎng)智能搜索、人機(jī)智能協(xié)作、工業(yè)4.0等技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)有積極進(jìn)展和新的發(fā)展突破，向人類(lèi)智力水平靠近。在圖像處理方面，因媒介傳播的廣泛性與多樣性、數(shù)據(jù)值的分散性與多變性，其技術(shù)發(fā)展會(huì)朝向開(kāi)發(fā)新專(zhuān)業(yè)理論與芯片技術(shù)、完善原有人工智能算法并發(fā)掘更多的智能算法、增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸吞吐量的傳輸與利用、新途徑神經(jīng)形態(tài)計(jì)算與深度學(xué)習(xí)等目標(biāo)發(fā)展，同時(shí)將融入更多情感因素，能依據(jù)個(gè)人喜好、要求更改識(shí)別效果；從二維圖像轉(zhuǎn)向三維甚至多維度的識(shí)別，從中提取更多有價(jià)值的信息，提高效率，提升精度，保證質(zhì)量；甚至可以通過(guò)人工智能技術(shù)改變?nèi)藗兊纳?、生產(chǎn)方式。

二、人工智能技術(shù)下圖像處理教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前，圖像處理教學(xué)中，主要依托教材開(kāi)展教學(xué)，但隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，原有的教材內(nèi)容中，雖然內(nèi)容豐富，但大多數(shù)方法較為簡(jiǎn)單，沒(méi)有體現(xiàn)出人工智能技術(shù)在圖像處理教學(xué)中的應(yīng)用滲透，這需要教師在教學(xué)活動(dòng)中要結(jié)合人工智能技術(shù)發(fā)展的情況融入教學(xué)活動(dòng)中來(lái)。盡管教師在教學(xué)中能夠?qū)烧咧g進(jìn)行融合，但由于教材的缺乏，導(dǎo)致教師缺乏教學(xué)依據(jù)，無(wú)法很好地把握人工智能技術(shù)與圖像處理教學(xué)之間的融合程度。另一方面依托教材進(jìn)行教學(xué)在講授各教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中，各章節(jié)之間的相關(guān)性不大，一般情況下教材中的每一個(gè)章節(jié)對(duì)應(yīng)著圖像處理領(lǐng)域的大課題，教師在教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)當(dāng)基于人工智能技術(shù)將這些知識(shí)內(nèi)容整合起來(lái)。但在整合的過(guò)程中造成知識(shí)體量越來(lái)越龐大，學(xué)生僅靠課堂教學(xué)一點(diǎn)時(shí)間很難清楚透徹地理解知識(shí)，因此，也無(wú)法系統(tǒng)地理解所學(xué)的內(nèi)容，這極大地增強(qiáng)了教學(xué)的難度。

圖像處理教學(xué)中不僅有理論知識(shí)，還存在實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容作為理論教學(xué)的重要輔助手段，實(shí)踐的目的主要增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。在實(shí)踐性?xún)?nèi)容教學(xué)中，通過(guò)對(duì)內(nèi)容的合理設(shè)計(jì)，能夠讓學(xué)生結(jié)合課堂中學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，掌握?qǐng)D像處理的基本技巧。另一方面，實(shí)踐性?xún)?nèi)容教學(xué)中融入合理的資源和可視化的圖像處理結(jié)果，可以幫助學(xué)生直觀地觀察圖像處理的實(shí)際效果，并且增強(qiáng)教學(xué)的直觀性，這樣不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能夠降低學(xué)習(xí)難度。但實(shí)際上，大多數(shù)教師在教學(xué)中只注重學(xué)生對(duì)實(shí)踐性教學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)理論知識(shí)一筆帶過(guò)，這導(dǎo)致學(xué)生只會(huì)按部就班地進(jìn)行實(shí)踐操作，其理論原理難以理解；也有一些教師在教學(xué)中沒(méi)有很好地統(tǒng)一理論知識(shí)與實(shí)踐性教學(xué)知識(shí)之間的關(guān)系，只注重其原理的講解，忽視了學(xué)生的實(shí)操訓(xùn)練，沒(méi)有體現(xiàn)教學(xué)的實(shí)踐性。

三、人工智能技術(shù)下圖像處理教學(xué)的應(yīng)用

面對(duì)當(dāng)今迅速發(fā)展的全矩陣數(shù)字內(nèi)容的多元化應(yīng)用場(chǎng)景，教學(xué)對(duì)象難以將傳統(tǒng)的圖像處理課程中學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。在信息化圖像處理教學(xué)中融合人工智能技術(shù)，需要新的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)、新的教學(xué)方法和智能化的實(shí)際操作。在傳統(tǒng)的圖像處理課程當(dāng)中，教學(xué)對(duì)象需利用Photoshop軟件進(jìn)行圖像處理操作，對(duì)軟件中的專(zhuān)業(yè)名詞存在理解困難、對(duì)相近模式的應(yīng)用存在選擇困難、對(duì)參數(shù)的設(shè)置存在操作困難。在圖像處理的信息化課堂中引入Luminar AI軟件可以進(jìn)行一鍵生成的可視化教學(xué)，解決傳統(tǒng)教學(xué)中存在的不足。

（一）Luminar AI軟件的基本功能及操作

Luminar AI軟件能智能精確識(shí)別人像、物體、環(huán)境結(jié)構(gòu)等，其無(wú)需遮罩、蒙版、設(shè)置通道等復(fù)雜操作可實(shí)現(xiàn)如下功能：

1.為場(chǎng)景添加具有3D深度與清晰度的不同大氣效果，如霧、陰霾、蒸汽、細(xì)雨等；

2.在圖像錯(cuò)綜復(fù)雜的細(xì)節(jié)中可以一鍵替換天空，如黎明、黃昏、晚霞、晴空、多云等，并能實(shí)現(xiàn)AI自動(dòng)增強(qiáng)畫(huà)面細(xì)節(jié)與質(zhì)感；

3.利用人工智能算法進(jìn)行人像識(shí)別，對(duì)不同輪廓、年齡、色調(diào)的人臉、虹膜、牙齒、皮膚和身體部分精準(zhǔn)識(shí)別，模仿高品質(zhì)鏡頭進(jìn)行編輯處理；

4.智能算法中融合了圖像黃金法則，對(duì)顏色深度、明亮對(duì)比度、色彩飽和度等一鍵調(diào)色板進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)潤(rùn)色，同時(shí)會(huì)對(duì)圖像畸變進(jìn)行矯正處理；

5.在項(xiàng)目面板，可以左右拖動(dòng)預(yù)覽線(xiàn)實(shí)時(shí)直觀查看修正前和修正后效果。

Luminar AI軟件界面非常簡(jiǎn)潔，打開(kāi)軟件后，有“目錄”“編輯”“模板”“導(dǎo)出”四大部分組成。用戶(hù)在目錄面板中選擇需要處理的圖片進(jìn)行導(dǎo)入，軟件將通過(guò)人工智能技術(shù)對(duì)導(dǎo)入的素材實(shí)時(shí)識(shí)別并提取圖像信息；進(jìn)入模板面板有基本功能、特寫(xiě)、風(fēng)景、大自然、畫(huà)像、微距攝影、電影、生活方式、天線(xiàn)等類(lèi)別可供選擇，根據(jù)自己的風(fēng)格選擇合適的模板進(jìn)行自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整；點(diǎn)擊切換至編輯面板，工具類(lèi)別中有基本功能、創(chuàng)意、畫(huà)像以及專(zhuān)業(yè)功能四大類(lèi)，其中基本功能類(lèi)別中有構(gòu)圖、光效、顏色等在內(nèi)的11項(xiàng)，創(chuàng)意類(lèi)別中有包括替換天空、太陽(yáng)光線(xiàn)、輝光等在內(nèi)的11項(xiàng)，畫(huà)像類(lèi)別中有人臉、皮膚、身體和高色調(diào)4項(xiàng)，專(zhuān)業(yè)功能類(lèi)別中則有光學(xué)、超強(qiáng)對(duì)比、色彩和諧、加亮加深和仿制工具5項(xiàng)，分別左右拖動(dòng)分類(lèi)下的滑動(dòng)條可以進(jìn)行圖像精細(xì)修改；在導(dǎo)出面板中，提供的輸出格式有JPEG、PNG、TIFF和Photoshop等格式，可根據(jù)需要調(diào)整圖像尺寸大小與圖像質(zhì)量。Luminar AI軟件還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)制用戶(hù)設(shè)置調(diào)節(jié)好的參數(shù)，批處理應(yīng)用到其他相冊(cè)當(dāng)中，十分的方便。

（二）Luminar AI軟件的教學(xué)探究

傳統(tǒng)的圖像處理教學(xué)過(guò)程中利用專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)的Photoshop軟件進(jìn)行教學(xué)，其專(zhuān)業(yè)理論性偏重，對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的教授最少需要一個(gè)學(xué)期才能進(jìn)入進(jìn)階實(shí)戰(zhàn)階段。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，更難去學(xué)習(xí)、理解其中的相關(guān)原理。經(jīng)過(guò)實(shí)踐研究得出，在原有Photoshop軟件教學(xué)案例實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，增加Luminar AI軟件使用，通過(guò)人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)案例教學(xué)，具有可觀的可行性。學(xué)期中以一周4課時(shí)的圖像處理課程為例，在教學(xué)學(xué)時(shí)安排中可先對(duì)Luminar AI軟件分配4-8學(xué)時(shí)后再安排Photoshop軟件的教學(xué)。因Luminar AI軟件中不需理解任何參數(shù)的“傻瓜式”操作，教學(xué)對(duì)象在沒(méi)有任何專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)或教師教授的情況下也能靈活使用，類(lèi)似于國(guó)內(nèi)的美圖秀秀。教學(xué)對(duì)象在從界面簡(jiǎn)單的Luminar AI軟件到界面復(fù)雜的Photoshop軟件的學(xué)習(xí)中，不僅對(duì)專(zhuān)業(yè)理論的獲取還是在專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)的練習(xí)中都更容易理解、接受。在Luminar AI軟件的教學(xué)中，要求教師在備課過(guò)程中需要找出多種經(jīng)典素材，同時(shí)可以利用信息化教學(xué)平臺(tái)收集教學(xué)對(duì)象的拍攝作品形成素材庫(kù)。在課堂教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)對(duì)象在處理自己、他人及教師的作品時(shí)，更能激發(fā)其對(duì)本學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣及對(duì)人工智能跨學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，也可把原需復(fù)雜操作的步驟簡(jiǎn)單化，一氣呵成。再對(duì)Photoshop軟件進(jìn)行教學(xué)，從軟件的基本理論知識(shí)到基本功能操作，再深入遮罩、蒙版、通道等功能的學(xué)習(xí)，并修訂原有的圖像處理實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)，在實(shí)訓(xùn)案例中對(duì)Photoshop軟件的應(yīng)用基礎(chǔ)上可增加Luminar AI軟件的使用，同時(shí)可以在圖像處理課程設(shè)計(jì)中增加更多關(guān)于人工智能技術(shù)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)作品的高質(zhì)量呈現(xiàn)效果，更有利于教學(xué)對(duì)象在日后的圖片處理中能根據(jù)需要自主選擇合適的軟件進(jìn)行圖像處理。

（三）人工智能圖像處理教學(xué)中教學(xué)對(duì)象創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究

經(jīng)結(jié)合問(wèn)卷調(diào)查法、作業(yè)統(tǒng)計(jì)分析法、課堂觀察法，結(jié)合與計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、動(dòng)漫與游戲?qū)I(yè)、美術(shù)基礎(chǔ)公共課老師進(jìn)行教學(xué)訪(fǎng)談，歸納發(fā)現(xiàn)，教師作為圖像處理教學(xué)的主要承擔(dān)者，其專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)及業(yè)務(wù)能力直接關(guān)系到圖像處理課程的信息化教學(xué)改革，提高教師在人工智能技術(shù)下的圖像處理能力，能熟練掌握軟件的功能與操作，能在課堂上以新理念新技術(shù)培養(yǎng)教學(xué)對(duì)象對(duì)圖像處理的新思路新辦法。教學(xué)對(duì)象在實(shí)際操作過(guò)程中會(huì)積極思考并發(fā)散思維，對(duì)素材進(jìn)行判斷，在替換天空、人像美化、場(chǎng)景美化、色調(diào)處理、光影處理的操作中會(huì)選擇Luminar AI軟件進(jìn)行圖像處理，如果圖片效果要進(jìn)一步精修會(huì)在Photoshop軟件中進(jìn)一步完善，這樣不僅能保證圖片處理質(zhì)量，還能創(chuàng)作出更完美的作品，一改傳統(tǒng)依葫蘆畫(huà)瓢的學(xué)習(xí)方式。在教學(xué)過(guò)程中Luminar AI軟件和Photoshop軟件的結(jié)合，可以大大提高課堂的效率，增加師生交流學(xué)習(xí)的時(shí)間，把原需復(fù)雜操作的時(shí)間節(jié)省下來(lái)，讓教學(xué)對(duì)象進(jìn)行更多自主創(chuàng)新的創(chuàng)作，培養(yǎng)教學(xué)對(duì)象在新的理論知識(shí)中獲取新思想、新方法和新創(chuàng)作的能力。

（四）增強(qiáng)人工智能圖像處理知識(shí)體系的構(gòu)建

圖像處理技術(shù)是多門(mén)技術(shù)的綜合，也是不同領(lǐng)域知識(shí)相結(jié)合的結(jié)果。人工智能技術(shù)的引入，更是在此基礎(chǔ)上融入了新的知識(shí)內(nèi)容，更需要學(xué)生進(jìn)行深入的研究與探討。在教學(xué)實(shí)踐中，首先可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在這一過(guò)程中融入相應(yīng)的教學(xué)資源，使學(xué)生了解Luminar AI軟件的發(fā)展現(xiàn)狀和軟件的基本知識(shí)，借助這樣的方法，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生增強(qiáng)探索的積極性和主動(dòng)性。其次，在教學(xué)活動(dòng)中可以根據(jù)章節(jié)知識(shí)的內(nèi)容與Luminar AI進(jìn)行深度地融合，通過(guò)這樣幫助學(xué)生進(jìn)一步完善知識(shí)體系。在教學(xué)實(shí)踐中可以先讓學(xué)生了解目前人工智能技術(shù)在圖像處理的應(yīng)用情況，讓學(xué)生對(duì)人工智能知識(shí)有基本的了解并產(chǎn)生興趣，然后將本章節(jié)的知識(shí)內(nèi)容與Luminar AI軟件進(jìn)行深度結(jié)合，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)人工智能圖像處理有全面而系統(tǒng)的掌握，實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)在圖像處理領(lǐng)域的有效擴(kuò)展延伸。

（五）人工智能技術(shù)在圖像處理中的展望

基于人工智能技術(shù)的圖像處理教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生探討AI圖像處理未來(lái)的一些研究方向，如人工智能圖像處理軟件在未來(lái)的趨勢(shì)會(huì)存在多個(gè)云數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)調(diào)用云優(yōu)化軟件性能，而每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中會(huì)存有不同場(chǎng)景的素材。在AI圖像處理軟件中導(dǎo)入圖像后，會(huì)智能識(shí)別辨析出圖像上的關(guān)鍵信息，如人臉表情、文本文字、大氣環(huán)境等，隨即會(huì)從龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中精準(zhǔn)定位到匹配的素材，提供相應(yīng)的貼圖、文字樣式、色調(diào)調(diào)整等模板。與此同時(shí)，軟件甚至還會(huì)記錄用戶(hù)行為，形成用戶(hù)畫(huà)像，優(yōu)化軟件界面及其操作等等。在教學(xué)過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)積極聯(lián)系生活，聯(lián)系行業(yè)和領(lǐng)域的發(fā)展，為學(xué)生帶來(lái)最前沿的技術(shù)和最前沿的課題，讓學(xué)生嘗試探討、解決這些問(wèn)題。解決問(wèn)題時(shí)讓學(xué)生通過(guò)合作的方式，運(yùn)用自己已有的知識(shí)，開(kāi)展跨學(xué)科的合作學(xué)習(xí)探究，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)更多人工智能技術(shù)知識(shí)，發(fā)展自身的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力，展現(xiàn)AI圖像處理技術(shù)這一學(xué)科的教育價(jià)值。

四、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)對(duì)Luminar AI軟件與Photoshop軟件在圖像處理教學(xué)的界定探究，對(duì)人工智能技術(shù)下圖像處理軟件的優(yōu)勢(shì)發(fā)掘及其教學(xué)可行性的分析，得出利用以人工智能作為技術(shù)支持的圖像處理軟件可以打破傳統(tǒng)圖像處理單一教學(xué)模式的束縛，擴(kuò)展課堂容量，有助于調(diào)動(dòng)教學(xué)對(duì)象學(xué)習(xí)圖像處理與跨界學(xué)習(xí)（人工智能）的積極性。Luminar AI軟件的延伸性和選擇性，可以提高課堂教學(xué)效率和教學(xué)對(duì)象學(xué)習(xí)效率，讓教學(xué)對(duì)象更好地發(fā)散思維，建立知識(shí)架構(gòu)，通過(guò)自主學(xué)習(xí)不斷地選擇、嘗試、實(shí)踐中積累知識(shí)儲(chǔ)備，有助于教師把握教學(xué)對(duì)象的學(xué)習(xí)情況，把握教學(xué)節(jié)奏?？偠灾?，在教育3.0時(shí)代，教師應(yīng)積極接受新的事物、新的技術(shù)和新的教學(xué)手法，在信息化課程改革中選擇適宜教學(xué)對(duì)象的教學(xué)方法，給教學(xué)對(duì)象搭建能展示自我的平臺(tái)，從各方面提高教學(xué)對(duì)象的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)全能型人才。