武汉理工大学丨线上一流课程《数字图像处理》

※ 线上一流课程

《数字图像处理》

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课程简介

《数字图像处理》是通过计算机处理所获取视觉信息的技术。主要内容包括人类视觉感知系统、图像获取与数字化、图像基本运算、图像变换、图像增强、图像复原、图像压缩编码、图像分割、彩色图像处理、图像表示与描述等原理和技术方法。数字图像处理技术广泛应用于航空航天、通信工程、工业工程、生物医学、军事公安、生活娱乐等领域。

我校信息工程学院从1998年起开设《数字图像处理》课程，该课程是为电子信息工程类专业学生开设的一门特色选修课程。课程在爱课程中国大学MOOC上建立了在线开放课程，2020年被教育部认定为国家级一流在线课程。通过该课程的学习，使学生掌握数字图像处理的原理和方法，并能使用编程工具设计和实现图像处理算法，培养学生算法研究、分析问题、解决问题的能力和工程实践的能力，为今后从事计算机视觉、人工智能相关领域的研究开发工作和进一步学习打下良好基础。

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团队简介

《数字图像处理》教学团队由6名教师组成，其中教授3人、副教授2人、讲师1人，均具有博士学位。教学团队教学与科研并重，积极开展教学改革和科学研究，成果丰硕。

在教学方面，教学团队主编《数字图像处理及MATLAB实现》（第1-3版）和《数字图像处理及MATLAB实现-学习与实验指导》。近5年，教学团队主持湖北省省级教研项目2项、校级重点教研项目1项，发表教研论文3篇。团队教师主持完成的“图像处理教学与科研共建模式创新研究”项目于2017年获得我校教学成果奖一等奖。团队教师于2020年参加我校教学创新大赛获得一等奖。团队教师与陕西维视智造科技股份公司申报获批2020年第二批产学研合作协同育人项目立项。

在科研方面，近5年，团队老师主持获批国家自然科学基金面上项目2项、湖北省自然科学基金1项、企业合作项目20多项；发表学术论文40多篇，其中发表在国内外权威SCI和EI收录期刊论文10多篇；团队教师参与完成的项目获得中国商业联合会科学技术奖一等奖。

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课程特色

1. 将思政元素融入教学的全过程

将知识学习、能力培养、与价值引领等要求进行有机融合，形成“知识+能力+价值引领”的教学体系，使学生了解数字图像处理的国内外发展动态，不断学习新思想、新技术、新应用，主动学习、自主探究，增强学生科技报国、发展我国新一代信息技术的使命感和责任感，使学生形成科学方法、辩证思维和精益求精的工程态度，具有广阔视野和终身学习能力。

2. 开设贴近实际工程应用场景的实验课

通过引进“机器视觉算法研究实验平台”这类硬件和软件相结合的实验设备，开发面向实际应用的从图像采集到图像处理的综合性设计性实验项目，比如图像采集与图像变换、图像增强、图像压缩、车牌检测与识别等，使学生能够将所学的理论知识应用于实际项目的综合开发，提升实验课教学的效果，培养学生解决实际图像处理问题的综合应用能力。

3. 基于问题的学习，科研成果转化教学问题

课程组老师将申请的国家自然科学基金、行业研究项目、企业合作项目等的研究成果转化为教学案例问题，通过研究式教学，使学生体验知识再创造。

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创新成果

通过开展线上与线下相结合的混合教学和课程思政，以学生为中心，增强了学生的责任担当意识，学生学习的主动性和自主学习能力显著增强。具体表现在能够自觉地进行线上课程学习，完成单元测验、作业，按照要求进行作业互评，按照要求阅读课外资料，对问题进行深入探究，参与线上课程讨论和线下课堂讨论。从线上课程讨论区和课堂的情况看，参与讨论人数和频次明显增多。

通过在实验平台上完成从图像采集到图像处理、识别的综合性实验，比如车牌检测和识别，同学们工程应用能力明显提高。

通过期末基于项目考核的完成、案例学习、新技术的学习和参加课外科研活动，同学们系统性思维、创新能力提高，解决实际复杂问题的能力增强。

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应用示范

1. 课程在本校应用情况

我校信息工程学院2016级有395名学生参加2019年MOOC第2次开课学习，2017级有365名学生参加2020年MOOC第3次开课学习。通过教学改革创新，教学质量显著提高。课程结束进行的问卷调查结果显示，学生对课程教学的认可度高，教学方法稳定有效。

2. 课程在其他高校和社会学习者中应用共享情况

在中国大学MOOC2019年第2次线上开课选课人数为9609人，选课学生来自哈工大、电子科大、华中科大、北京理工等国内外170多所高校。2020年第3次线上开课选课人数达到11862人，选课学生来自哈工大、华中科大、电子科大、南京邮大等国内外190多所高校。国内有安徽理工大学、湖南文理学院、广东技术师范学院等30多所院校选用本课程组主编的教材和我们的国家级一流在线课程，或以该课程的同步、异步SPOC课程进行教学。

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建设计划

今后5年，团队将在爱课程中国大学MOOC平台每年开设1期“数字图像处理”课程教学，面向本校电子信息工程类本科生、其他高校学生和社会学习者，提供包括单元测验、作业、网上答疑、主题讨论、期末考试等全套服务。我校电信类学生的课程教学以线上和线下相结合的方式进行混合教学，实现以学生为中心的学习。

为了适应新工科和不同层次学习者的需要，该课程还将进行如下改革：

1. 注重理论基础知识学习，注重价值引领。在教学中，理清知识的逻辑关系，加强学生对原理的理解和探究。坚持立德树人，进一步强化学生的使命责任担当，培养学生终身学习、适应时代要求的关键能力。

2. 引入新知识、新技术、新领域。引入以“数字图像处理”为基础的计算机视觉、图像识别、虚拟现实、增强现实、视觉问答、深度学习、人工智能等新一代信息技术，激发学生的学习兴趣。

3. 以“数字图像处理+”为基础，拓宽应用领域。比如智能制造、缺陷智能检测与分类、智能交通、智能航运、智慧城市、无人驾驶、无人船、智能机器人等，在课程资源和教学中引入相关应用案例，为同学们参与相关项目打好基础。