序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇機器視覺基礎(chǔ)知識范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

圖像處理、圖像分析、機器視覺和計算機視覺是彼此緊密關(guān)聯(lián)的學(xué)科，其特點均具有很強的理論性和實踐性。如果在教學(xué)中不重視實踐教學(xué)或?qū)嵺`教學(xué)手段不力，都不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和動手能力的培養(yǎng)。高校教師應(yīng)重視理論教學(xué)的同時，更要重視實踐教學(xué)，關(guān)鍵是要找到強有力的教學(xué)方式和教學(xué)手段，找到恰當?shù)膱D像處理軟件。Matlab科學(xué)計算軟件具有豐富的圖像處理工具箱[1-2]，目前被廣泛1應(yīng)用于圖像處理的教學(xué)中。但是，機器視覺課程具有很強的理論和實踐性，一些功能齊全的機器視覺軟件，如Halcon和Open CV等軟件的出現(xiàn)，為提高這些課程的實踐教學(xué)效果提供了新的手段。本文將探討如何應(yīng)用Halcon軟件改進實驗教學(xué)方式和手段，并結(jié)合實例說明Halcon在機器視覺等課程教學(xué)中的應(yīng)用。

1 機器視覺硬件系統(tǒng)概述

機器視覺系統(tǒng)[3]是基于機器視覺技術(shù)為機器或自動化生產(chǎn)線建立的一套視覺系統(tǒng)，圖1為實驗用機器視覺系統(tǒng)，包含攝像機、照明光源、鏡頭、圖像采集卡和計算機組成。

2 Halcon概述

Halcon 軟件是德國MVtec公司開發(fā)的一套完善的標準的機器視覺算法包[4]，是得到廣泛應(yīng)用的機器視覺集成開發(fā)環(huán)境，提供了1100多種具備突出性能控制器的庫，如圖像的運算、圖像的幾何與數(shù)學(xué)變換、濾波、色彩分析、Blob分析、形態(tài)學(xué)計算分析、3D校正等。Halcon軟件保障與硬件無關(guān)，支持大多數(shù)圖像采集卡及帶有Directshow和IEEE 1394驅(qū)動的采集設(shè)備。

Halcon軟件包含一個功能強大的交互式軟件接口HDevelop，提供一個通用的瀏覽界面，訪問不同的圖像采集設(shè)備，支持Windows、Linux和Solaris運行環(huán)境，為用戶搭建了快速有效的圖像處理程序開發(fā)平臺。它甚至可以從圖像采集設(shè)備中實時捕捉圖像。HDevelop擁有很多數(shù)據(jù)和圖像檢查的圖形工具。它的圖形用戶界面支持多種顯子語言。HDevelop具備語法檢查，語法凸現(xiàn)，函數(shù)參數(shù)的合適取值，后續(xù)操作和替代算子建議，程序調(diào)試，完整的在線幫助等功能。Halcon軟件還可以導(dǎo)出以C++、C#、C、Visual Basic或者VB.NET程序，以嵌入到其他程序中。

3 實驗教學(xué)應(yīng)用實例

在機器視覺等課程的理論教學(xué)中，我們的教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握相關(guān)的理論知識，在機器視覺等課程的實驗教學(xué)階段，我們更要培養(yǎng)學(xué)生的算法編程能力和實踐應(yīng)用能力。利用Halcon軟件的高度交互式編程環(huán)境HDevelop，能編譯和測試視覺處理算法，可以方便查看處理結(jié)果。再者，Halcon軟件自帶許多圖像處理與機器視覺的相關(guān)案例，涵蓋了圖像處理與機器視覺基礎(chǔ)知識的大部分內(nèi)容[4]。我們在教授學(xué)生理論知識的同時，結(jié)合案例的講解，使學(xué)生在掌握理論的同時熟悉實踐過程，進而培養(yǎng)學(xué)生的編程實現(xiàn)能力。因此選擇Halcon軟件作為教學(xué)軟件，成為培養(yǎng)學(xué)生圖像處理和視覺處理算法編程能力和實踐能力的又一重要手段。由于篇幅限制，這里僅以利用Blob分析算法實現(xiàn)車牌識別的實例來說明 Halcon軟件在機器視覺與數(shù)字圖像處理等課程教學(xué)中的應(yīng)用。

Blob分析算法實現(xiàn)車牌定位識別程序如下：

read_image（Image，'lisence'）

fill_interlace（Image，ImageFilled，'odd'）

threshold（ImageFilled，Region，0，90）

connection（Region，ConnectedRegions）

select_shape（ConnectedRegions， SelectedRegions，'width'，'and'，30，70）

select_shape （SelectedRegions，Letters， 'height'，'and'，60，110）

sort_region（Letters，SortRegions，'upper_left'，'true'，'column'）

read_ocr_class_mlp（'Industrial_0-9A-Z.omc'，OCRHandle）

do_ocr_multi_class_mlp（SortRegions，ImageFilled，OCRHandle，Class，Confidence）

area_center（SortRegions，Area，Row， Column）

disp_message（3600，['The result is：']， 'window'，200，150，'yellow'，'false'）

for Index：=0 to 6 by 1

disp_message（3600，Class[Index]， 'window'，200，300+20*Index，'yellow'， 'false'）endfor

上面程序中，利用read_image算子讀入要識別的車牌圖像，命名為Image，如圖2所示；通過fill_interlace算子修改在采集圖像過程中造成的兩個半幅圖像拼接的問題。接著，用threshold算子對圖像進行閾值分割處理，分割出含有車牌的圖像區(qū)域，灰度閾值范圍為0～90；接著用connection算子將選擇出來的區(qū)域進行相聯(lián)，形成相連區(qū)域ConnectedRegions，如圖3所示。處理后的圖像除了車牌區(qū)域使我們的感興趣區(qū)域外，其他的都為干擾區(qū)域，于是用算子select_shape通過限定width和height將車牌區(qū)域選擇出來，如圖4所示。車牌區(qū)域共有7個，從左至右排序后，利用現(xiàn)有Industrial_0～9A～Z字符庫對車牌7個部分進行識別，用到算子do_ocr_multi_class_mlp。識別之后，利用for循環(huán)將結(jié)果用淺黃色字體顯示在窗口中，實驗結(jié)果如圖5所示。

從上面的車牌識別實例可以看出，HDevelop交互編程環(huán)境中的函數(shù)概念清楚，用法明了，應(yīng)用簡單。由于每一個HDevelop算子的各個參數(shù)都可以在編程過程中及時調(diào)整和編輯，這樣我們在實驗過程中對程序進行單步調(diào)試，講解重要算子的選擇、調(diào)試和參數(shù)編輯，讓同學(xué)們看到算法運行的每一個步驟，這樣同學(xué)們就能很快掌握相關(guān)知識點。Halcon具備可實時查看圖像屬性的交互對話框，來查看程序中的參數(shù)設(shè)置，灰度直方圖，特征值柱狀圖，放大鏡和特征檢測等。隨著學(xué)生對HDevelop編寫算法的掌握，后續(xù)的教學(xué)部分可以從HDevelop導(dǎo)出算法代碼并集成到應(yīng)用程序中，例如生成用戶界面等，這樣同學(xué)們就可以開發(fā)機器視覺程序，添加用戶界面，集成調(diào)試生成可執(zhí)行的應(yīng)用程序。

篇(2)

關(guān)鍵詞：光電專業(yè)；光學(xué)元件組裝；實訓(xùn)

1 引言

為適應(yīng)時代及社會發(fā)展的需求，提升自己的競爭實力，對于光電相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說，不僅要具備較扎實的理論基礎(chǔ)，而且要具備相應(yīng)的專業(yè)技能和素養(yǎng)，如掌握光電子器件和光電子信息系統(tǒng)開發(fā)所必需的基本技能和專業(yè)技能。光學(xué)元件是所有光電儀器的基礎(chǔ)[1-2]，針對光學(xué)元件開展的系列檢測會綜合應(yīng)用到工程光學(xué)、物理光學(xué)、信息光學(xué)等基本原理與知識[3-4]。通過開展光學(xué)元件組裝實訓(xùn)，可以訓(xùn)練學(xué)生綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識、綜合應(yīng)用光學(xué)實驗儀器的能力，并提高學(xué)生光學(xué)元件裝配動手能力。為此在光電信息科學(xué)與工程開設(shè)“光學(xué)元件組裝實訓(xùn)”課程具有重要意義[5]。

2 具體實訓(xùn)項目

結(jié)合光電信息專業(yè)的學(xué)科特點，具體開展了以下幾項實訓(xùn)內(nèi)容。

1）光學(xué)元件清潔包裝與光潔度檢測

在日常使用中，光學(xué)元件會接觸灰塵，水和皮膚油脂等污染物。這些污染物增加了光學(xué)表面的散射和對入射光的吸收，這會在光學(xué)表面形成熱點和腐蝕點，造成永久性的損傷。由于光學(xué)元件的材料，尺寸，精度等因素不同，使用正確的處理和清潔方法非常重要。

本實習(xí)工位內(nèi)容涵蓋了光學(xué)元件的拿取、清潔、包裝、光潔度檢驗。實訓(xùn)中，學(xué)生學(xué)習(xí)光學(xué)元件的拿取、清潔、包裝方法及注意事項，并進行操作實習(xí)；在自己動手對待測光學(xué)元件進行清潔后，用三目顯微鏡對光學(xué)元件的光潔度進行檢測，對光學(xué)窗口、透鏡、棱鏡、反射鏡、濾光片、分劃板的光潔度進行檢測與分級，并對給定的光學(xué)元件進行崩邊檢查。

2）光學(xué)元件外形與面型檢測

該實訓(xùn)工位要求學(xué)生了解、學(xué)習(xí)光學(xué)元件外形尺寸檢測的注意事項，學(xué)習(xí)光學(xué)元件圖紙標注外形尺寸的檢測方法，并進行光學(xué)元件檢測操作實習(xí)。實訓(xùn)時采用數(shù)顯游標卡尺，千分尺，高度儀，對光學(xué)透鏡、光學(xué)棱鏡以及光學(xué)窗口的的外形尺寸和面型進行檢測。充分鍛煉學(xué)生的識圖和動手測試能力。

3）光學(xué)元件拋光面形位公差檢測

自準直儀是一種光學(xué)測角儀器它是利用光學(xué)自準直原理來觀測目標位置的變化，廣泛應(yīng)用于直線度和平面度的測量。它和多面棱鏡、標準量塊等配合可以檢測分度機構(gòu)的分度誤差，此外還可以測量零部件的垂直度、平行度等。

“光學(xué)元件拋光面形位公差檢測”實訓(xùn)工位要求學(xué)生學(xué)會光學(xué)自準直儀的使用方法，用自準直儀檢測平面光學(xué)窗口的平行度誤差，對分光棱鏡的分光角度、直角棱鏡90°角、直角光學(xué)元件塔差進行誤差測量。通過該工位的實訓(xùn)練習(xí)，使學(xué)生對前期所學(xué)光學(xué)光路知識得到鞏固，讓學(xué)生在掌握光學(xué)原理的基礎(chǔ)上，鍛煉學(xué)生動手調(diào)試儀器、認真觀察讀數(shù)、并對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理的能力。

4）分光、偏振、衍射光學(xué)元件檢測

光在傳播過程中有不同的振動方向，即光在振動方向上具有偏向性，亦被后來稱為“偏振光”。光在傳播過程中的不同振動方向增加了一個可被控制的自由度，我們可以通過適當?shù)墓饴钒才呕蛘咛厥獠牧稀㈠兡さ裙鈱W(xué)元件進一步將偏振狀態(tài)的改變按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成傳播方向、位相、頻率以及光強的改變，進而分析一些光參量；反之我們通過光強變化和光參量來測量一些特殊光學(xué)元件的分光比和消光比。

本實訓(xùn)工位旨在讓學(xué)生認知常用的光學(xué)分光、偏振光學(xué)元件；學(xué)習(xí)分光元件的分光比檢測，并進行操作實習(xí)；學(xué)習(xí)偏振元件的消光比檢測，并進行操作實習(xí)；以及學(xué)習(xí)光學(xué)元件的衍射現(xiàn)象及衍射效率測試。相關(guān)實驗通過激光器配合激光功率計進行結(jié)果測量。該工位對光電專業(yè)的學(xué)生來講，是對其專業(yè)知識的進一步形象化普及和鞏固，將平時學(xué)生在課堂上和書本上學(xué)到的光學(xué)元件和光學(xué)原理實際展現(xiàn)在眼前手邊，通過觀察和自己動手操作，對這些知識進一步理解。

5）光學(xué)鏡頭組裝

光學(xué)鏡頭是機器視覺系統(tǒng)中必不可少的部件，直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響算法的實現(xiàn)和效果。光學(xué)鏡頭組裝工位主要鍛煉學(xué)生的動手操作和調(diào)節(jié)能力，使學(xué)生在理解光學(xué)鏡頭種類和基本光路原理的前提下，對準直鏡、遠心成像鏡頭以及變倍鏡頭等幾組光學(xué)鏡頭進行動手拆裝，并配合激光器對組裝后的光學(xué)鏡頭進行相應(yīng)的檢測校準及參數(shù)測量。

6）鏡片鍍膜檢測

使用光學(xué)方法測量薄膜厚度有多種方式，例如：棱鏡耦合法、光譜法和橢偏法。本實驗所使用的是光譜法，利用白光干涉的原理測量薄膜厚度，具有設(shè)備成本低，易于搭建光路的優(yōu)點，是目前在線測量薄膜厚度的主流光學(xué)方法之一。

本實訓(xùn)工位要求學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握白光干涉測定薄膜厚度的基本原理，通過使用擬合算法和快速傅立葉變換算法來測量薄膜厚度，測量多種類型濾光片的透射光譜并對其參數(shù)進行計算。

7）原子發(fā)射光譜測量

原子發(fā)射光譜法，是依據(jù)各種元素的原子或離子在熱激發(fā)或電激發(fā)下，發(fā)射特征的電磁輻射，而進行元素的定性與定量分析的方法，是光譜學(xué)各個分支中最為古老的一種，在發(fā)現(xiàn)新元素和推進原子結(jié)構(gòu)理論方面作出過重要貢獻。

本實驗使用光譜管組來觀測多種氣體的原子發(fā)射光譜。光譜管組是一種低氣壓放電管，共包括五支直形光譜管，每支光譜管兩端均裝有電極。實驗時，通過在光譜管的兩端加以高壓，使管內(nèi)的氣體產(chǎn)生輝光放電，發(fā)出一定顏色的光。原子不同，發(fā)射的明線光譜也不同，每種元素的原子都有一定的明線光譜。每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長的光，因此，明線光譜的譜線叫做原子的特征譜線，據(jù)此可對元素進行定性分析。實訓(xùn)時，學(xué)生使用光譜儀對發(fā)射光譜進行采集，通過譜線的條數(shù)、位置、顏色來識別出它是由哪種元素發(fā)出的，并對相應(yīng)光管進行標定。

3總結(jié)

《光學(xué)元件組裝實訓(xùn)》是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)重要獨立實踐課程之一，是一門綜合性的實驗選修課程。教學(xué)目的在于通過課程學(xué)習(xí)及實際動手操作，使學(xué)生能夠識別光學(xué)元件、知道其光學(xué)作用、掌握光學(xué)元件的組裝和調(diào)試等技能，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

課程涉及的學(xué)習(xí)內(nèi)容需要學(xué)生將所學(xué)的理論知識綜合應(yīng)用到實踐操作中，注重理論與實踐相結(jié)合，對學(xué)生的動手操作能力及綜合素質(zhì)將有很大的提升。

參考文獻：

[1]郁道銀，談恒英. 工程光學(xué)[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社，2006.

[2]梁銓廷，劉翠紅. 物理光學(xué)簡明教程[M]. 北京：電子工I出版社，2010.

[3]鄭國經(jīng). 原子發(fā)射光譜分析技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

篇(3)

論文關(guān)鍵詞：通信技術(shù),專業(yè)英語,互動教與學(xué)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，全球技術(shù)的合作日漸緊密，作為一個合格的IT行業(yè)技術(shù)人員，為更好地了解國內(nèi)外電子通信類技術(shù)的前沿動態(tài)，很有必要閱讀英文科技文獻。而在閱讀過程中，涉及到眾多電子通信類專業(yè)詞匯及相關(guān)的英語表達[1]，為此對通信類專業(yè)英語的教與學(xué)提出了嚴格的要求與重大挑戰(zhàn)。目前，國內(nèi)較多高校針對通信專業(yè)開設(shè)了專業(yè)英語課程，但由于課程開設(shè)時間及特點、教材的選取、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、教師傳統(tǒng)的授課方式等影響，收獲的教學(xué)效果往往不容樂觀。一方面，學(xué)生在課堂上表現(xiàn)出疲憊，課堂氣氛不活躍，所學(xué)與實際應(yīng)用脫節(jié)，更不利于學(xué)生繼續(xù)深造；另一方面，難以提高教師的教學(xué)水平，抑制了教學(xué)效果的進一步提升。因此，在傳統(tǒng)教學(xué)方式下，需要探討一種更為有效的教學(xué)模式，更好地提高教與學(xué)質(zhì)量。

本文根據(jù)通信類專業(yè)英語的特點及教學(xué)弊端，基于教學(xué)實踐和信息化技術(shù)[2-3]，探究了一種合理有效的教與學(xué)模式，以更好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強課堂上互動的氛圍，讓教師和學(xué)生共同進步。

1 通信類專業(yè)英語課程特點及教學(xué)弊端

不同的課程各具特點，對于通信類專業(yè)英語亦如此。它銜接了基礎(chǔ)英語和通信專業(yè)知識，既涉及到普通英語的語法表達，又將通信專業(yè)的基礎(chǔ)知識納入到英文表達中，是兩者相互結(jié)合的橋梁[4]。首先，是專業(yè)性，體現(xiàn)在其特殊專業(yè)內(nèi)容和特殊詞匯上。對于基礎(chǔ)英語中的普通詞匯，在通信類專業(yè)英語中呈現(xiàn)出特殊的含義，如bus意為“公共汽車”，但在通信專業(yè)里意為“總線，母線”。第二，是靈活性，體現(xiàn)在其句子的結(jié)構(gòu)和詞性的使用上，常使用長句子、定語從句、被動語句等，且同一詞在不同句子中表現(xiàn)出不同意義。第三，是實踐性，能夠?qū)⒊Ｓ玫耐ㄐ偶夹g(shù)引入專業(yè)英語教材中，并完善該技術(shù)的英文表達。

通信類專業(yè)英語雖然呈現(xiàn)出其獨特的特點，但由于內(nèi)外界各種因素，在教學(xué)過程中往往會呈現(xiàn)出不同程度的弊端[5]?；诮虒W(xué)實踐，所出現(xiàn)的弊端可總結(jié)如下：

1.1 教材內(nèi)容選取的不合適

在較多高校陸續(xù)開設(shè)專業(yè)英語之時，其教學(xué)目標在整個培養(yǎng)體系中所處的地位并未明確，選取的教材內(nèi)容也大徑相同。教材里內(nèi)容僅僅介紹固定的通信基本知識，沒有介紹專業(yè)詞匯學(xué)習(xí)、翻譯的技巧，沒有聯(lián)系當前的科技發(fā)展動態(tài)，也沒有通信技術(shù)的實踐環(huán)節(jié)[6]，難以提升課堂的互動氛圍，學(xué)生的積極性難以提高。

1.2 教學(xué)方式的不合理

在教學(xué)過程中，雖然采用了多媒體教學(xué)，但僅將教材內(nèi)容做成PPT形式，然后將課文加以串講，將相關(guān)詞匯、句子加以翻譯，互動較少，課堂難免顯得枯燥無味，學(xué)生對內(nèi)容的掌握不深刻，學(xué)習(xí)積極性也相應(yīng)降低。機械設(shè)計

1.3 課程的重視程度不夠

不同層次的高校均開設(shè)了該專業(yè)英語課，但其在整個培養(yǎng)體系中所處的地位及教學(xué)目標仍較為模糊，如課程開設(shè)的學(xué)分制、師資力量的投入等，重視程度不夠。在師資方面，教師或是通信的前沿掌握不深，或是英語表達能力的不足，一定程度上降低了教學(xué)的互動效果。

2 通信類專業(yè)英語的“互動教與學(xué)”模式

結(jié)合通信類專業(yè)英語的特點，針對教學(xué)過程中出現(xiàn)的弊端，本文探討了一種“互動教與學(xué)”模式[7]。該教學(xué)模式可以歸納如下幾個方面：

2.1 教學(xué)內(nèi)容的更新

對于目前所用的教材，可以適當進行改編，一方面，反映常用通信技術(shù)的發(fā)展歷程，另一方面，選取IEEE或者Elsevier Science Direct數(shù)據(jù)庫中無線通信、智能安全、機器視覺、光纖通信等熱點科技文獻，亦或當前先進電子產(chǎn)品的說明書，學(xué)生閱讀、翻譯，同時教師可以提出某個問題，鼓勵學(xué)生用英文進行討論總結(jié)。如此，循序漸進地引導(dǎo)學(xué)生了解通信技術(shù)，加以最新的通信前沿，既可以增強互動，激起學(xué)生的興趣，又可以讓學(xué)生在新的應(yīng)用中體驗如何用英文表達。

2.2 教學(xué)方式的改進

根據(jù)授課內(nèi)容，創(chuàng)造合適的情景，將學(xué)生合理分組，發(fā)動學(xué)生課后查詢資料，盡量讓每個學(xué)生都能用英文發(fā)言；教師在傳統(tǒng)PPT講解基礎(chǔ)上，將課件插入圖片、聲音、動畫等，播放國外公開課（如TED、Coursera等）相關(guān)視頻，播放過程中教師提取專業(yè)詞匯，適當加以講解，學(xué)生邊聽邊復(fù)述、翻譯、總結(jié)，讓整個課堂聲情并茂。而對教材里的專業(yè)詞匯和應(yīng)用文撰寫等方面，教師可充分采用目前熱門的微課形式，做成視頻共享給學(xué)生，讓學(xué)生課后學(xué)習(xí)，以提高學(xué)生自覺學(xué)習(xí)的能力。

2.3 注重因材施教和關(guān)注度的提高

目前，專業(yè)英語課程大多采用大班教學(xué)，且學(xué)生的英語基礎(chǔ)水平參差不齊，所以在教學(xué)過程中要適當注意根據(jù)學(xué)生的具體情況加以調(diào)整，特別是在節(jié)選視頻學(xué)習(xí)和情景討論的過程中，要鼓勵英語能力差的同學(xué)積極參與；另外，教師在增加專業(yè)技術(shù)能力的同時，爭取培訓(xùn)機會、自我學(xué)習(xí)等形式提高英語表達能力，以更好地活躍整個課堂的互動氛圍。

3 總結(jié)

針對通信類專業(yè)英語的特點和教學(xué)弊端，探究了一種基于更新教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)方式的“互動教與學(xué)”模式，一方面，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)英文的積極性，深刻掌握專業(yè)詞匯和技術(shù)的英文表達，熟知當前的科技發(fā)展動態(tài)；另一方面，提高教師在專業(yè)知識、教學(xué)技巧上的水平，鍛煉其英語能力，達到教與學(xué)共進。

【參考文獻】

[1]韓凌云，高菲菲.通信專業(yè)英語教學(xué)方法探討[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2008（2）：192-193.

篇(4)

關(guān)鍵詞： 模式識別； 虛擬教學(xué)平臺； 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)； 計算機技術(shù)

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）07-59-03

Abstract： Aiming at the existing problems in the teaching of pattern recognition course， the key issues that should be addressed in designing the virtual teaching platform of pattern recognition course are analyzed with the characteristics of the course，. The platform is constructed by the computer technology and Internet technology. The following functions including the course description， membership management， online learning， project development， online testing and online discussion are provided. The virtual teaching platform greatly expands teaching space， enriches the teaching method and improves teaching efficiency. It provides the teachers and students with a convenient and effective online environment.

Key words： pattern recognition； virtual learning platform； internet technology； computer technology

0 引言

鑒于模式識別技術(shù)的重要性，許多高等院校都將模式識別作為自動化、計算機科學(xué)與技術(shù)、控制理論與工程等相關(guān)專業(yè)研究生的主修課程。該課程理論性強、實踐性突出，與學(xué)科內(nèi)的多層面內(nèi)容相融合，其前沿技術(shù)發(fā)展日新月異，是集理論性、實用性、創(chuàng)新性于一體的綜合性課程[1]。但由于模式識別課程內(nèi)容太多[2-3]，無法在有限的課時內(nèi)全面講授，而基于互聯(lián)網(wǎng)的開放式虛擬教學(xué)平臺為我們解決這一問題提供了有效的途徑。作為傳統(tǒng)教育教學(xué)的有益補充，虛擬教學(xué)平臺可為教師和學(xué)生提供一個具有交互性、共享性、實時性和綜合性的學(xué)習(xí)環(huán)境[4]。本文首先介紹構(gòu)建“模式識別”虛擬教學(xué)平臺的必要性，然后給出該平臺的實現(xiàn)方法及各模塊的功能。該平臺整合了課程的教育教學(xué)資源，強化了教學(xué)過程中“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”的教學(xué)理念，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更好地理解和掌握教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 “模式識別”虛擬教學(xué)平臺建設(shè)的必要性

模式識別是指通過計算機用數(shù)學(xué)技術(shù)方法來研究模式的自動處理和判讀，是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分[1]。對于機器人、機器視覺、信息獲取、語音識別等研究有重要意義，已經(jīng)在軍事、醫(yī)學(xué)、公安、交通管理、天氣預(yù)報等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。我們對廣西某高校模式識別課程的教學(xué)現(xiàn)狀作了一次調(diào)查，師生普遍反映模式識別課程內(nèi)容繁雜、難講、難學(xué)。下面我們從課程本身、教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)三個方面來分析該課程教學(xué)存在的主要問題。

1.1 課程內(nèi)容較多、理論性強

首先，模式識別課程內(nèi)容較多，通常包括貝葉斯決策與估計、特征提取與選擇、分類器設(shè)計與評估、聚類分析、有監(jiān)督、無監(jiān)督以及半監(jiān)督學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、模糊分類等，要在有限課時內(nèi)向?qū)W生講授這些內(nèi)容并使其掌握是很困難的一件事情；其次，模式識別課程涉及的數(shù)學(xué)知識較多，包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計、矩陣論、隨機過程、工程優(yōu)化方法、小樣本統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論、模糊數(shù)學(xué)等，這對學(xué)生的數(shù)學(xué)功底是一個較大的挑戰(zhàn)，同時也使得教學(xué)面臨著尷尬局面：既不能花過多的時間講數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，又要把以這些數(shù)學(xué)知識為基礎(chǔ)的內(nèi)容講清楚；最后，模式識別還是一門實踐性要求較高的課程，要求學(xué)生能運用模式識別相關(guān)理論對實際問題進行分析和抽象建模，并編程實現(xiàn)問題的自動化求解，因此要求學(xué)生具有較強的知識儲備、自學(xué)和動手能力。

1.2 教學(xué)方法單一落后

受長期給本科生授課方式的影響，大部分導(dǎo)師對研究生上課仍然采取“滿堂灌”的形式。他們往往會根據(jù)自己對課程的理解來上課，缺少與學(xué)生的交流，無法站在學(xué)生現(xiàn)有知識水平的基礎(chǔ)上去體會課程的難度，這是其一。其二，有些導(dǎo)師由于缺乏與模式識別相關(guān)的課題研究經(jīng)驗，因此無法結(jié)合自身體會將有些深奧的模式識別公式或理論形象化和實例化，而這往往是學(xué)生喜聞樂見的教學(xué)方式。其三，教學(xué)未能與時俱進，仍采用課堂講授為主的教學(xué)方式，學(xué)生動手實踐少，因此很難將抽象知識和實踐結(jié)合應(yīng)用。

1.3 研究生基礎(chǔ)和學(xué)風(fēng)整體呈下滑趨勢

首先，受擴招和重點大學(xué)競爭的影響，地方高校生源質(zhì)量整體呈下滑趨勢，大部分研究生是通過調(diào)劑錄取的，其中還包括相當數(shù)量的跨專業(yè)的學(xué)生，因此這些學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，特別是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍較差，這給模式識別課程的教學(xué)帶來了很大困難；其次，由于自身基礎(chǔ)較差，研究生對學(xué)好模式識別課程缺乏足夠的信心，在學(xué)習(xí)和科研上缺乏積極性、主動性和刻苦鉆研的動力；最后，研究生的學(xué)習(xí)能力存在差異性，單一的課堂教學(xué)模式難以真正做到因材施教。

因此，有必要對現(xiàn)有教學(xué)模式進行改革，通過利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建虛擬教學(xué)平臺，以此來突破傳統(tǒng)課堂教學(xué)的時空限制，并充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，最終達到在有限時間內(nèi)高質(zhì)量地完成課程教學(xué)之目的。

2 “模式識別”虛擬教學(xué)平臺的研究

通過上一節(jié)的分析不難看出，要構(gòu)建一個切實高效的虛擬教學(xué)平臺，就必須從課程設(shè)計、教師教法和學(xué)生管理三個方面來進行分析和研究。下面是我們對構(gòu)建“模式識別”虛擬教學(xué)平臺的幾點思考。

⑴ 教學(xué)平臺應(yīng)對課程教學(xué)信息資源進行有效整合。由于模式識別內(nèi)容較多，并涉及大量數(shù)學(xué)理論，因此課堂上只能對部分內(nèi)容和理論進行精簡式講解。為了使學(xué)生能對課程信息進行全面了解，虛擬教學(xué)平臺必須提供更為詳實的教學(xué)資料。例如，以電子教案、多媒體課件、教學(xué)視頻及教學(xué)參考資料等形式對課程信息進行共享。學(xué)生可以通過該平臺自主地預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的時空限制，實現(xiàn)課堂教學(xué)的課外延伸，使學(xué)習(xí)過程變得更加方便和靈活。

⑵ 教學(xué)平臺應(yīng)提供在線項目開發(fā)和管理的功能。模式識別是一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程，因此必須培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用模式識別理論去解決實際問題的能力。同時，教學(xué)理論表明基于任務(wù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)方法能有效地激發(fā)和維持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的興趣和動機，并有助于教學(xué)者對學(xué)習(xí)者進行有效管理[5]。為了達到以上目的，我們在構(gòu)建虛擬教學(xué)平臺時提供了在線項目開發(fā)和管理的功能。學(xué)生可以通過平臺自主地完成教師給定的項目任務(wù)，教師也可以及時地掌握學(xué)生完成項目任務(wù)的進度，并給出必要的指導(dǎo)和幫助。

⑶ 教學(xué)平臺應(yīng)提供交互式學(xué)習(xí)的功能。教學(xué)理論和實踐表明，基于自由討論和交流的學(xué)習(xí)方式能有效地提供學(xué)習(xí)效率。然而，受教學(xué)時間的限制，在課堂教學(xué)中組織充分的教學(xué)討論和交流存在一定的現(xiàn)實困難，因此我們以新生代學(xué)生更愿意接受的留言板、郵件系統(tǒng)等形式設(shè)計了交互式學(xué)習(xí)模塊。通過虛擬教學(xué)平臺，學(xué)生之間可就學(xué)習(xí)過程中遇到的各種問題展開討論并及時反饋，教師也可以通過該平臺將教學(xué)心得等信息傳播給學(xué)生，增強教師與學(xué)生之間的交流。

3 “模式識別”虛擬教學(xué)平臺的實現(xiàn)

本文以Dreamweaver作為教學(xué)平臺的開發(fā)環(huán)境，使用JSP技術(shù)，設(shè)計了基于B/S模式的“模式識別”虛擬教學(xué)平臺。該平臺主要由課程介紹、成員管理、在線學(xué)習(xí)、項目開發(fā)、在線測試和在線交流等模塊組成，其功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1 課程介紹模塊

課程介紹模塊主要由課程信息和教學(xué)模式簡介兩部分組成。其中第一部分提供了課程簡介、教學(xué)大綱、教學(xué)計劃、推薦教材等基本教學(xué)信息；第二部分介紹了該課程所倡導(dǎo)的教學(xué)理念、教師所采用的教學(xué)方法及對策、以及學(xué)生應(yīng)該使用的學(xué)習(xí)方法等。

通過該模塊學(xué)生能對模式識別課程的基本情況和教師擬采用的教學(xué)方法有一個通盤了解，從而知道該如何去執(zhí)行和操縱整個學(xué)習(xí)過程，才能獲得最好的教學(xué)效果。

3.2 成員管理模塊

系統(tǒng)的成員主要有教師和學(xué)生。教師信息管理模塊主要提供課程負責(zé)人和主講教師等基本信息的維護及查看功能，并展示教學(xué)團隊所有成員的教學(xué)及科研成果信息。學(xué)生信息管理模塊主要介紹每個學(xué)生的基本信息、所在班級以及所承擔的項目任務(wù)等情況。

通過成員管理模塊學(xué)生對教師的教學(xué)水平和科研能力有了充分了解，教師也可對學(xué)生的知識基礎(chǔ)有所了解，從而有助于制定合理的教學(xué)方案，最終實現(xiàn)師生之間的相互了解和溝通。

3.3 在線學(xué)習(xí)模塊

該模塊有教學(xué)資料管理和在線課程學(xué)習(xí)兩部分。其中教學(xué)資料管理模塊提供了與“模式識別”課程相關(guān)的教學(xué)資料的上傳、刪除等功能，如電子教案、多媒體課件、教學(xué)視頻及教學(xué)參考資料等；在線課程學(xué)習(xí)模塊提供了多媒體課件和教學(xué)視頻的在線播放功能。對多媒體課件的制作，主要使用了Powerpoint、Authorware、Flash等軟件。

該模塊支持學(xué)生在課堂以外進行自主學(xué)習(xí)，通過觀看相關(guān)課堂教學(xué)視頻和課件等方式，達到課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)的目的，有效避免了教學(xué)受到時間、地域約束的影響，使學(xué)習(xí)過程變得更加便捷和靈活。

3.4 項目開發(fā)模塊

項目開發(fā)模塊由項目任務(wù)管理和在線項目開發(fā)兩部分組成。其中第一部分主要負責(zé)項目任務(wù)的編制、介紹、分配以及測試數(shù)據(jù)的上傳和維護，教師用戶可以通過該模塊及時掌握學(xué)生執(zhí)行項目任務(wù)的情況，并給出相應(yīng)指導(dǎo)；第二部分則提供一個基于Matlab語言的“模式識別”課程項目開發(fā)系統(tǒng)，學(xué)生可通過該系統(tǒng)實現(xiàn)項目任務(wù)的在線開發(fā)、程序代碼的上傳和在線測試。常見的項目任務(wù)有手寫數(shù)字識別、人臉識別、指紋識別、虹膜識別、車牌識別等。

項目開發(fā)模塊是我們這個虛擬教學(xué)平臺的一大特色，它的作用是雙重的，既培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用模式識別理論解決實際問題的能力，又便于教師有效地監(jiān)督和管理學(xué)生學(xué)習(xí)。

3.5 在線測試模塊

在線測試由測試題庫管理模塊和在線課程測試模塊組成，其中測試題庫管理提供測試題目的新增、修改、刪除等維護功能。在線測試功能分為章節(jié)測試和在線考試兩大類。章節(jié)測試是對某個章節(jié)的知識掌握情況進行在線測試，在線考試是對整個課程知識點的掌握情況進行綜合測試。考試題型由選擇題、判斷題和實例設(shè)計題所構(gòu)成。學(xué)生點擊開始考試后，系統(tǒng)會根據(jù)測試題庫隨機生成一份考卷，測試完成后系統(tǒng)將測試結(jié)果及參考答案反饋給學(xué)生。

通過這種無紙化考試有助于學(xué)生進行自我檢查，掌握自己的學(xué)習(xí)情況，及時查缺補漏。也有助于教師及時了解教學(xué)效果，并做出相應(yīng)的調(diào)整。

3.6 在線交流模塊

課程論壇為教師和學(xué)生提供討論交流的平臺，學(xué)生可以在這里學(xué)習(xí)過程中遇到的問題、學(xué)習(xí)心得及自己的學(xué)習(xí)資料等，實現(xiàn)一定的資源共享。學(xué)生可以通過在線答疑功能，將學(xué)習(xí)過程中遇到的問題和產(chǎn)生的疑問向老師提問，教師可以以留言的形式對問題進行解答。此外，教師還可以將一些具有普遍性的問題到論壇中，便于學(xué)生參考。

4 結(jié)束語

基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬教學(xué)平臺是一種新型的教學(xué)模式，是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的有益補充，在高校教育中已發(fā)揮越來越重要的作用。本文構(gòu)建了“模式識別”課程的虛擬教學(xué)平臺，學(xué)生可以通過該平臺隨時隨地預(yù)習(xí)、上課、復(fù)習(xí)、討論和開發(fā)項目，這有效地促使學(xué)生進行主動學(xué)習(xí)，讓師生之間的溝通與交互更加方便和靈活。此外，這種教學(xué)模式對于開展個性化教學(xué)，真正實現(xiàn)因材施教，也起到了積極作用。

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