摘要：本文分析探讨了图像检测技术课程的特点及存在的问题。针对以上现状，以实践教学为基础对本课程改革进行了研究。采用虚拟仪器技术，基于LabVIEW软件平台，要求学生对采集系统及处理算法进行编程设计，并在课堂上实现算法的直观演示。采取以上课程改革措施，对于提高学生学习兴趣、培养创新型人才，提高课程质量具有重要意义。

　　关键词：实践教学 图像检测技术 课程改革

　　虚拟仪器是在以计算机为核心的硬件平台上，通过配置I/O接口设备，将采集到的信号送往计算机，利用计算机显示器来模拟传统仪器的控制面板，通过用户编写不同测试功能的程序对采集到的信号分析、处理并显示[1]。

　　从实践教学出发，将虚拟仪器技术应用于图像检测技术的教学实践中,充分利用虚拟仪器技术的用户界面直观、友好、容易操作,通过相关的软件实现不同的信号拾取、分析系统和其他分析功能的扩展等特点[2],为课程的教学改革提供新的思路。

　　基于实践教学的课程改革，打破了传统的教育模式，培养学生扎实的理论基础,较强的实践动手能力,吃苦奉献精神和创新进取精神，提高课程教学效果与质量。

　　1 课程特点及存在问题

　　《图像检测技术》是一门多学科交叉、理论性和实践性都很强的综合性课程，课程着重讲述图像检测及处理的基本方法，知识点丰富，包括图像的采集，图像的去噪、增强、校正处理方法，图像的分割及分析，工程应用等。该课程的内容繁琐，算法及数学公式多，在理论学习中具有很强的抽象性。因此对教师课堂讲授和学生学习的难度都较大。针对目前授课现状分析，该课程特点及主要存在的问题如下：

　　3.1教学要求高

　　本课程涉及的范围广，包括图像的采集、图像的处理、图像的显示及应用，需要用到的基础知识点和专业知识点多，要求较强的专业技能。学习该课程需要有扎实的数字基础、信号处理基础、光学基础、计算机基础、图像传感器基础等。因此课程的教学要求较高，需要学生先修《高等数学》、《线性代数》、《工程光学》、《数字信号处理》、《微机原理及应用》、《图像传感器原理及应用》等课程，打好扎实的数学及专业基础。

　　3.2 涉及算法多，理解抽象

　　本课程着重介绍图像的处理，包含图像的去噪、增强、校正、分割及分析等，每种处理方法又包含了各种算法，因此涉及的算法非常多，且常常以数学表达式来讲述算法的实现原理。而且由于图像信号是以二维数据的形式采集，在处理时需要分别对行、列数据进行运算处理，因此包含的数学公式复杂而且多。

　　对学生来说，看见一堆数学公式往往觉得晦涩难懂，难以理解透彻算法的实质。要理解透彻图像检测的算法，需要对处理前后图像的变化有个直观的认识。

　　本课程传统的教学模式，通过讲解算法的公式来说明图像的处理方法，处理前后图像的对比常常以一两幅图片，以灌输方式讲解给学生。学生往往对图像处理的方法觉得比较抽象，对处理后的效果一般只能有个浅显的认识，从而难以理解透彻处理的目的和意义。

　　2 虚拟仪器及LabVIEW软件平台

　　虚拟仪器是现代测控技术、计算机技术和电子仪器结合渗透的产物，它以软件取代传统的电子仪器，突破系统仪器在数据的表达、分析、处理、传输、存储等方面的限制。

　　不同仪器的实际功能通过不同的程序来实现，软件是虚拟仪器的核心，仪器的功能由用户在软件平台上编程实现[3]。信号的分析、计算、统计和结果显示等繁杂的工作都交由系统的软件处理。图形化编程语言Labview即实验室虚拟仪器集成环境，又被称为 G 语言，是美国国家仪器公司的软件产品。Labview 内置信号采集、测量分析与数据显示功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，从简单的仪器控制、数据采集到过程控制和工业自动化系统，因此Labview 得到广泛的应用[4]。

　　LabVIEW提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能[5]。用户界面直观、友好、容易操作，通过相关的软件即可实现不同的信号拾取、分析系统和其他分析功能的扩展。利用LabVIEW编程设计，可实现图像的采集、处理及显示功能。

　　3 课程教学改革措施

　　针对课程的特点及目前存在的问题，基于实践教学，将虚拟仪器技术引入课堂。应用虚拟仪器技术，利用LabVIEW软件平台图形化效果好、与用户交互容易、图像采集、处理。显示编程过程易上手等特点，对“图像检测技术”课程实行改革，提出了课程改革的基本思路。

　　3.1采集系统设计

　　为了便于学生对图像采集知识的学习，包括对图像传感器工作时序，视频信号与微机的接口原理等内容，利用虚拟仪器技术，以编程实践的方式来达到学习目的。本课程利用虚拟仪器系统，利用NI公司的采集卡，在LabVIEW软件平台上编写采集时序控制及驱动程序，实现对图像传感器的图像采集。

　　在课堂上，可通过采集演示实验，使学生能直观观察到图像采集的过程。从而可以吸引学生注意力，提高学习热情，对图像采集的方法，图像传感器工作的时序体会深刻。在时间允许的情况下，也可以让学生自行编程设计驱动时序及采集时序，通过动手做来学习并理解图像采集的设计。从而在实践中达到学习目的。

　　3.2算法编程设计

　　利用虚拟仪器技术，基于LabVIEW软件平台将图像检测的各种算法以软件方式编程设计出来，设计一个图像处理系统。该系统具有较好的人机交互界面，通过工具栏能够选择各种算法，并能显示出处理前后的图像，以作对比。

　　在授课过程中，对学生进行分组，提供一些设计题目。要求学生利用课余时间，以小组为单位选题，小组内分工合作，完成设计题目。设计题目可以要求学生通过LabVIEW软件进行图像处理源代码的修改补充，或自主编程实现一些较为简单的算法。鼓励学生自己动手编程实现各种算法设计，调试程序，为学生提供自己创造的空间。

　　通过学生自己查资料，动手编程，既可对课上学习内容的复习巩固，又能够促进学生课外自学，加深学生印象，在编程过程中理解各种算法的实质及算法的实现过程。可以培养学生强烈的创新欲望、创新意识,组织学生的创新行为,鼓励学生去发现问题、解决问题。

　　3.3算法直观演示

　　为了便于学生学习,课堂中应针对特定图像采用相应处理方法。应用LabVIEW软件进行算法编程，随时运行一下算法程序并动态演示运行效果。让学生看清算法设计流程及编程调试过程，以便用来增强学生对抽象的理论原理与实际仿真效果相结合的理解力。将处理前后的图像进行对比分析, 通过不同算法处理后显示图像的不同可以对照各种算法之间处理的区别，体会各种算法的优缺点，最后从理论上分析总结该方法的工作机理及应用场合或条件。

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