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計算機視覺課程設(shè)計范文第1篇

關(guān)鍵詞:計算機專業(yè);綜合課程設(shè)計;研究性教學(xué)

隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展,科技進步和創(chuàng)新已經(jīng)作為經(jīng)濟社會發(fā)展的首要推動力量。社會對人才的要求也越來越高,培養(yǎng)懂技術(shù)、會思考、善于解決問題、勇于創(chuàng)新的本科生成為大學(xué)教育的重要目標(biāo)。而作為計算機專業(yè)重要的實踐性環(huán)節(jié)之一的綜合課程設(shè)計,對于學(xué)生完成從學(xué)習(xí)到靈活應(yīng)用知識,完成分析問題、解決問題和創(chuàng)新的飛躍,以及大四畢業(yè)設(shè)計高質(zhì)量的順利完成,都起著承上啟下的重要作用。

1計算機專業(yè)綜合課程設(shè)計的目的

計算機專業(yè)的本科生,通常在二年級和三年級開始綜合課程設(shè)計。綜合課程設(shè)計與傳統(tǒng)的課程實驗或課程設(shè)計培養(yǎng)目標(biāo)不盡相同[1-3],通過綜合課程設(shè)計需要達到以下目標(biāo)。

首先,采用綜合課程設(shè)計來鞏固和加深學(xué)生對相關(guān)課程的基本知識理解和掌握,并拓展知識面,加強工程素質(zhì)培養(yǎng)。雖然很多計算機專業(yè)的課程在開設(shè)過程中,有配套的實驗或課程設(shè)計環(huán)節(jié),但大部分實驗都針對課程較具體的某個環(huán)節(jié)或算法,課程設(shè)計也主要完成本課程的配套綜合實驗[2-3]。而綜合課程設(shè)計,一般是具有一定綜合性的題目,以提高學(xué)生綜合應(yīng)用和獨立設(shè)計能力為目的,所以它會涉及到多個知識點、多門課程或多個領(lǐng)域的綜合應(yīng)用,需要學(xué)生對相關(guān)課程內(nèi)容靈活掌握,并拓展現(xiàn)有的知識面,才能較好解決實際問題。

其次,綜合課程設(shè)計能夠培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計思想與方法、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng),也在一步步解決問題的過程中,樹立了學(xué)生解決問題的自信心。由于課程設(shè)計的綜合性,學(xué)生需要針對問題,仔細考慮解決問題的思路和過程,有計劃地實現(xiàn)每一個細節(jié),從而逐步驗證所提出方法的可行性。同時,在實現(xiàn)的每個細節(jié)過程中,會涉及各種解決問題的工具和算法,而工具的應(yīng)用和算法的實現(xiàn),可以提高學(xué)生的基本技能,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力和基本工程素質(zhì)。

而且,綜合課程設(shè)計的實現(xiàn)過程,可以很好地培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力。這是因為很多問題的復(fù)雜性要求學(xué)生查閱大量資料,進一步鍛煉他們從這些資料中獲取有用信息的能力。同時,在思考和解決問題的過程中,也會涌現(xiàn)很多創(chuàng)新性的想法,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

最后,在學(xué)生實現(xiàn)了既定的綜合課程設(shè)計題目后,課程設(shè)計報告也幫助學(xué)生掌握書寫綜合性文檔的能力。這些為學(xué)生高水平的完成大四畢業(yè)設(shè)計奠定了堅實的基礎(chǔ)。

從以上分析可以看出,綜合課程設(shè)計環(huán)節(jié)對于培養(yǎng)現(xiàn)代的、綜合能力強的、具有創(chuàng)新能力的大學(xué)生非常重要。然而,在實際的大學(xué)綜合課程設(shè)計中,也出現(xiàn)了一些問題。

2計算機專業(yè)課程設(shè)計的幾個問題

當(dāng)前的綜合課程設(shè)計一般由教師提出課程設(shè)計題目,然后學(xué)生被動接受教師的課程設(shè)計題目,并和教師進行簡單的幾次溝通后就開始了課程設(shè)計。目前的課程設(shè)計很多是在課后完成,由于各種原因,教師和學(xué)生的交流時間和次數(shù)很有限。在這一過程中所反映出的問題如下:

首先,教師在課程設(shè)計中要為學(xué)生考慮綜合課程的題目,而這類題目的完成需要學(xué)生經(jīng)過一定的努力才能實現(xiàn)。通常每個教師一次要輔導(dǎo)幾個學(xué)生,每個學(xué)生的題目都不相同,所以教師每年都需花較多時間考慮綜合課程設(shè)計題目。學(xué)生被動接受這些題目,并不一定是他們的興趣和強項。同時,綜合課程設(shè)計題目往往有一定的實用背景,學(xué)生往往缺乏對題目背景的理解,而導(dǎo)致研究方向偏離。

其次,在綜合課程設(shè)計的過程中,學(xué)生所面對的指導(dǎo)教師經(jīng)常都是博士、教授,甚至是博導(dǎo)。很多學(xué)生擔(dān)心教師很忙,或自己問的問題過于簡單,受到教師的批評等,從而缺乏和教師交流的主動性。由于沒有解決問題的正確有效渠道,導(dǎo)致課程設(shè)計的質(zhì)量不高,或根本達不到預(yù)期的目標(biāo)。

最后,在課程設(shè)計完成后,由于每個學(xué)生的研究題目都不相同,學(xué)生之間的工作無法做客觀比較,其工作量和工作完成情況都由指導(dǎo)教師評價,沒有統(tǒng)一的評價指標(biāo),造成學(xué)生最終課程設(shè)計評分不盡客觀。而且每年學(xué)生課程設(shè)計的工作沒有延續(xù)性,后一屆學(xué)生和上一屆學(xué)生課程設(shè)計題目完全不同,即使相同也無法參考上一屆學(xué)生成功或失敗的經(jīng)驗。

針對綜合課程設(shè)計在實踐過程中的這些問題,我們提出基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成的綜合課程設(shè)計新型探究型學(xué)習(xí)環(huán)境,并以教師引導(dǎo)為輔和學(xué)生探究學(xué)習(xí)為主的新型教學(xué)活動。

3計算機專業(yè)課程設(shè)計的探索和實踐

根據(jù)上述綜合課程設(shè)計中的各類問題,結(jié)合作者的研究方向和教學(xué)實際情況,以實例說明綜合課程設(shè)計的新思路。

首先,教師選擇的綜合課程設(shè)計題目應(yīng)具有典型性、代表性,能夠涵蓋相關(guān)課程的眾多知識點,并且代表指導(dǎo)教師的專業(yè)方向,以及反映課程的重要內(nèi)容和學(xué)科方向。由于教師所帶課程一般和自己的專業(yè)方向?qū)?這條一般可以做到。建議一位教師的綜合課程題目選擇3-6個,這些題目在一定時期內(nèi)基本不改變,并在WEB網(wǎng)頁上。所有學(xué)生可以在這些題目中選擇自己感興趣的方向,規(guī)避不同學(xué)生不同題目的傳統(tǒng)方法。例如,指導(dǎo)教師的研究方向為增強現(xiàn)實、計算機視覺和多媒體通訊,主要所帶課程為數(shù)字圖像處理。那么綜合課程設(shè)計題目選擇為:特征檢測和匹配、圖像壓縮算法研究和視頻壓縮算法研究等。這些題目都是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域很經(jīng)典的一些研究方向,同時也處在不斷發(fā)展的過程中,因此,這類題目的研究既有針對性和挑戰(zhàn)性,又有很好的延續(xù)性。

其次,綜合課程設(shè)計題目在網(wǎng)上的同時,指導(dǎo)教師需要對每個題目任務(wù)有一個概要描述,并且給出這項工作的工程意義,以及當(dāng)前這項工作所能達到的效果,從而使學(xué)生從總體上把握題目方向以及實現(xiàn)目標(biāo)。如針對特征檢測和匹配課程設(shè)計題目,需要學(xué)生編寫代碼檢測圖像中的顯著特征,并且完成與其他圖像的特征匹配。同時,這些特征需要是平移、旋轉(zhuǎn)、尺度和亮度不變量。教師提供測試圖像集,學(xué)生實現(xiàn)自己的算法,通過ROC曲線和AUC指標(biāo)評價算法性能,并根據(jù)不同圖像測試結(jié)果對學(xué)生排名。且進一步給出該題目的研究和實現(xiàn)意義,即特征檢測和匹配結(jié)果可以幫助實現(xiàn)圖像拼接、計算基礎(chǔ)矩陣和場景重建等。

第三,指導(dǎo)教師前期對學(xué)生綜合課程設(shè)計的輔導(dǎo),不僅僅是給出題目和題目內(nèi)容概要,更重要的是需給出解決問題的主要思路和方法。這樣使學(xué)生有的放矢,在統(tǒng)一的框架內(nèi),驗證和開發(fā)各種算法。如針對上述特征檢測和匹配綜合課程設(shè)計題目一般需要三個步驟解決問題:(1)特征檢測。通過一定算法的實現(xiàn)能夠識別圖像中顯著的特征點,如利用Harris算法檢測角點。(2)特征描述。有了這些特征點后,需要定義以特征點為中心的局部描述子,這個描述子對平移、旋轉(zhuǎn)、尺度和亮度為不變量,從而可以比較不同圖像之間的描述子,實現(xiàn)特征的匹配。如通過一個小的窗口,利用差的絕對值比較,簡單實現(xiàn)此描述子,能夠檢測平移下的不變量。為了實現(xiàn)更一般情況的不變量描述子,需要定義更完善的描述子,如SIFT。(3)特征匹配。有了每幀圖像的特征描述子,就可以通過它匹配特征點。對于一幀圖像的每個特征,可以在其它圖像中找到對應(yīng)的匹配特征。這一部分主要設(shè)計如何測試不同圖像間的描述子。最簡單的辦法是通過計算描述子之間的距離,最小的距離則為匹配特征點。也可通過距離比方法,使用門限判斷匹配特征點。通過(1)～(3)步,基本給出了解決問題的總體思路框架,學(xué)生可以在這個框架下,使用各種現(xiàn)有的或創(chuàng)新的算法實現(xiàn)特征檢測和匹配。

第四,基于上述解決問題的整體思路框架,為了進一步規(guī)范學(xué)生在大框架下的代碼開發(fā),可以給出整體的代碼框架。指導(dǎo)教師定義框架下的大模塊,規(guī)范調(diào)用接口,并給出類或函數(shù)實現(xiàn)的功能。學(xué)生基于接口和功能要求,提出每個功能模塊的解決思路,甚至一些開創(chuàng)性的算法,并加以實現(xiàn)。這種規(guī)范的代碼框架提高了代碼的可讀性,為其他學(xué)生學(xué)習(xí)不同算法和代碼提供了方便,使整體綜合課程設(shè)計有好的延續(xù)性。

第五,在學(xué)生實現(xiàn)了所有綜合課程設(shè)計題目的算法后,指導(dǎo)教師必須仔細而明確地給出學(xué)生測試結(jié)果的指標(biāo)和方法。這個環(huán)節(jié)對于客觀準確評價學(xué)生工作,鼓勵學(xué)生創(chuàng)新和探究都非常重要。如在特征檢測和匹配中,要求學(xué)生使用指導(dǎo)教師提供的測試圖像集合和測試方法,給出ROC曲線,并計算ROC曲線下的面積和特征的正確匹配率等參數(shù),從而所有學(xué)生都在統(tǒng)一的測試平臺和標(biāo)準下評價算法的優(yōu)缺點,激發(fā)了學(xué)生對新算法探究。同時,要使學(xué)生能夠從感性上觸摸到課題內(nèi)容實質(zhì),有一個較高的研究開發(fā)起點,教師可以在代碼框架下給出最基本的算法實現(xiàn),學(xué)生們學(xué)習(xí)基本的算法,并將開發(fā)出的新算法與最基本的算法比較。

第六,為了鼓勵學(xué)生的探究學(xué)習(xí),凡是提出更好的算法或?qū)崿F(xiàn)增強的功能,可以額外加分。如學(xué)生能夠證明自己的描述子是尺度或仿射不變量,通過統(tǒng)一測試平臺,測試的指標(biāo)好于教師所給出的指標(biāo);在不同圖像的特征匹配中實現(xiàn)了實時匹配等,那么學(xué)生都可以獲得額外的綜合課程設(shè)計加分。

最后,將每年學(xué)生的綜合課程設(shè)計結(jié)果、評測和得分全都在網(wǎng)上,并基于學(xué)生的測試結(jié)果給出綜合成績排名。該措施可以促使大家相互監(jiān)督,有效避免學(xué)生之間的抄襲,也保證了后續(xù)學(xué)生綜合課程設(shè)計的延續(xù)性,并在一定程度上提高了學(xué)生成績評定的客觀性和準確性。

4結(jié)語

實踐證明,基于網(wǎng)絡(luò)的新型綜合課程設(shè)計環(huán)境,以及規(guī)范化和標(biāo)準化的綜合課程設(shè)計框架,可以避免學(xué)生在綜合課程設(shè)計中“孤身奮戰(zhàn)”,學(xué)生不但可以和教師交流,也可以和同項目組的學(xué)生做算法交流,還可以參閱以前學(xué)生的算法和實現(xiàn)結(jié)果,使學(xué)生們站在一個比較高的高度來分析問題和解決問題。這同傳統(tǒng)的被動接受指導(dǎo)教師的綜合課程設(shè)計題目并獨立完成完全不同,即學(xué)生往往因為對研究題目不感興趣,缺乏解決問題的渠道,或沒有一套客觀的結(jié)果評價指標(biāo),從而降低對自己的要求,使總體綜合課程設(shè)計的質(zhì)量不高。

同時,在綜合課程設(shè)計中,教師給出項目的工程背景,學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇適合自己的題目,并依據(jù)工程應(yīng)用背景衍生其它的研究和開發(fā)。比如很多學(xué)生選擇了特征檢測和匹配這個題目,在綜合課程設(shè)計完成后,又主動實現(xiàn)了和此題目相關(guān)的計算機視覺算法,并開發(fā)了相應(yīng)的應(yīng)用程序如全景圖像拼接軟件等。這些不但提高了綜合課程設(shè)計水準,也為畢業(yè)設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。

綜上,通過基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成開放的新型綜合課程設(shè)計探究學(xué)習(xí)環(huán)境,以及為綜合課程設(shè)計題目提供的解決問題框架、代碼框架和統(tǒng)一測試方法,學(xué)生們可以隨時借鑒、參閱已有成果,客觀評價自己算法。同時,也可以進一步掌握科學(xué)分析問題、解決問題的方法和思路,提高自己的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的工作作風(fēng)。最后,此綜合課程設(shè)計的實施方案與當(dāng)前高等教育所提出的研究型教學(xué)思路相吻合,提高了教師的工作效率和學(xué)生綜合課程設(shè)計的質(zhì)量水平。

參考文獻:

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Exploration and Practice on Integrative Course Design for Computer Science Major

SHEN Jie

(School of Computer Science and Engineering, University of Electronic Science and

Technology of China, Chengdu 610054, China)

計算機視覺課程設(shè)計范文第2篇

關(guān)鍵詞：計算機專業(yè)；校企合作；“3+1”；人才培養(yǎng)；實踐教學(xué)

文章編號：1672-5913（2013）03-0108-05

中圖分類號：G642

進入21世紀，隨著我國高等教育規(guī)模的不斷擴大，從1999年到2009年的10年間，我國新建地方性本科院校已達200多所，占全國普通本科院?？偭康?/3。原教育部副部長吳啟迪指出新建本科院校應(yīng)以培養(yǎng)高級應(yīng)用型人才為主，服務(wù)于地方經(jīng)濟建設(shè)和社會進步。新建本科院校由于缺乏辦學(xué)經(jīng)驗，在專業(yè)特色建設(shè)和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方面存在諸多問題。根據(jù)榆林學(xué)院“立足榆林，面向陜西，輻射周邊，為榆林建成陜甘寧蒙晉接壤區(qū)中心城市、國家能源化工基地和陜西現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)基地的‘兩基地、一中心’服務(wù)，著力培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才”的辦學(xué)定位，為滿足服務(wù)地方經(jīng)濟建設(shè)和信息社會對IT人才的需要，榆林學(xué)院信息工程學(xué)院從2005級學(xué)生開始，進行校企合作“3+1”人才培養(yǎng)模式的探索與實踐。

1 改革思路與措施

首先，我們制定切實可行的“3+1”人才培養(yǎng)模式課程教學(xué)體系，基本思想就是把4年的學(xué)習(xí)分成2個階段。第1階段是學(xué)生在大學(xué)前3年完成公共基礎(chǔ)平臺、學(xué)科基礎(chǔ)平臺和專業(yè)基礎(chǔ)（含專業(yè)選修）課程學(xué)習(xí)；第2階段是學(xué)生從大四開始進入企業(yè)實訓(xùn)，結(jié)合企業(yè)項目和開發(fā)平臺學(xué)習(xí)相關(guān)的開發(fā)工具和技術(shù)。其次，企業(yè)負責(zé)幫助學(xué)生進行8門課程的實踐培訓(xùn)，以便與校內(nèi)相應(yīng)課程進行學(xué)分置換，并指定具有工程師以上職稱的技術(shù)人員與校內(nèi)教師共同指導(dǎo)學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計，保證學(xué)生順利畢業(yè)并獲取學(xué)士學(xué)位。這些都有利于提高校外實訓(xùn)效果，全面提高計算機專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)質(zhì)量和就業(yè)率，解決畢業(yè)生就業(yè)問題，具體措施有以下幾個方面。

1）為配合“3+1”人才培養(yǎng)模式的實施，我們對2006版人才培養(yǎng)方案進行修訂，以下稱2009版人才培養(yǎng)方案。公共基礎(chǔ)課程及課時是由國家教育部明確規(guī)定的，因此我們主要對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)類課程、硬件基礎(chǔ)類課程和部分專業(yè)課程進行整合和調(diào)整。把高等數(shù)學(xué)（上、下）、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計的總學(xué)時由26時減至203學(xué)時；把匯編語言、微機原理與接口技術(shù)整合成組成原理與匯編語言，壓縮了92學(xué)時；將大學(xué)物理（上、下）壓縮了32學(xué)時；把電路、模電和數(shù)電3門課程整合為電子技術(shù)基礎(chǔ)，壓縮了98學(xué)時；結(jié)合多位專家的建議，去掉計算機導(dǎo)論及實驗課程，減少了75學(xué)時；對安排有課程設(shè)計的核心課程的課內(nèi)實驗課時也進行壓縮；增加選修課程以滿足學(xué)生興趣的多樣性，有利于學(xué)生對專業(yè)前沿技術(shù)的了解和掌握。修訂后的教學(xué)計劃符合《高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范（試行）》和《高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才專業(yè)能力構(gòu)成與培養(yǎng)》所規(guī)定的專業(yè)核心課程及學(xué)時的要求。

2）積極推進計算機專業(yè)實驗內(nèi)容和實驗?zāi)Ｊ降母母锖蛣?chuàng)新，進行理論、實驗、實訓(xùn)“三位一體”的教學(xué)模式探索與改革，以做到“精理論、重實驗、強實訓(xùn)、會設(shè)計”。通過增加綜合性和設(shè)計性實驗項目，減少驗證性實驗等方式，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、實際動手能力、分析和解決問題能力。在2009版人才培養(yǎng)方案中，實踐學(xué)分占到總學(xué)分的33%。

3）建立穩(wěn)定的校企合作實習(xí)和實訓(xùn)基地。學(xué)校要與實訓(xùn)機構(gòu)共同研究基地建設(shè)規(guī)劃，合理制訂實習(xí)計劃，真正把培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)和綜合能力、提高學(xué)生的就業(yè)競爭力作為首要任務(wù)來考慮。榆林學(xué)院現(xiàn)已與西安軟件服務(wù)外包學(xué)院、西安行知匯元、西安加中、西安達內(nèi)、北京用友軟件學(xué)院、北京渥瑞達等多家實訓(xùn)機構(gòu)簽訂了合作協(xié)議。

4）建立雙師型專業(yè)教學(xué)團隊。學(xué)校利用假期派教師參加各種雙師型教師培訓(xùn)班，或由合作企業(yè)派出具有項目開發(fā)經(jīng)驗的工程師結(jié)合真實案例，有針對性地對榆林學(xué)院教師進行項目開發(fā)類課程的培訓(xùn)及項目實踐指導(dǎo)，提高教師的項目開發(fā)能力。目前，已有7位教師取得相關(guān)機構(gòu)頒發(fā)的雙師型資格培訓(xùn)證書。

2 三級遞進式實踐教學(xué)體系建設(shè)

按照“3+1”人才培養(yǎng)模式的培養(yǎng)目標(biāo)，我們建立了圖1所示從“課內(nèi)實驗-課程設(shè)計-項目實訓(xùn)（含畢業(yè)設(shè)計）”的三級遞進式實踐教學(xué)體系。為保證該實踐教學(xué)體系正常運行，信息工程學(xué)院在2009年新建了Web工程、系統(tǒng)測試與分析、計算機視覺、項目實訓(xùn)4個創(chuàng)新實驗室，由教授或博士擔(dān)任實驗室負責(zé)人，同時成立相應(yīng)的科研團隊，以團隊為單位申請校級科研、教改和橫向課題，在年終獎勵成績突出的科研團隊并給予崗位津貼。此方法極大地激發(fā)了榆林學(xué)院教師的科研熱情，使得榆林學(xué)院申報科研項目數(shù)連續(xù)2年在省、校兩級科研項目申報中名列第一。同時，我們還建立了“主講教師進實驗室，實驗教師進課堂”制度；將理論教學(xué)與實驗教學(xué)緊密結(jié)合，促進課程建設(shè)與改革，也使教師能夠不斷進步和提高。

同時，我們圍繞“能力分解、階梯推進”的課程實驗改革思路和基于階段項目訓(xùn)練的課程體系建設(shè)規(guī)劃，結(jié)合計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程的特點，對專業(yè)課程的實驗環(huán)節(jié)進行重組和系統(tǒng)性規(guī)劃。我們?yōu)轫椖繉嵱?xùn)室購進上海睿亞訓(xùn)IT實踐能力提升平臺（PCIP），該平臺是針對高校教育行業(yè)量身打造的一款涵蓋軟件開發(fā)、軟件測試、電子商務(wù)、嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)等多個軟件領(lǐng)域項目開發(fā)實踐軟件。該平臺不僅可以通過標(biāo)準化的企業(yè)實戰(zhàn)項目案例及系統(tǒng)化的知識體系，為客戶提供完整的理論和實踐體系，還可以模擬企業(yè)實際開發(fā)流程，涵蓋軟件工程的全生命周期，提供從需求分析、基本設(shè)計、詳細設(shè)計到實現(xiàn)、測試的體驗式教育平臺，將軟件行業(yè)的職業(yè)化場景真正引入課程體系和教學(xué)全過程中，依托軟件企業(yè)的真實案例和項目資源庫，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時接受“職業(yè)化”熏陶。圍繞綜合實驗課程案例，對現(xiàn)有課程實驗進行重組，課程設(shè)計的規(guī)劃重點是能把各課程的知識點貫穿統(tǒng)一，為綜合項目實驗服務(wù)。調(diào)整后的課程實驗關(guān)系如圖2所示。

3 實施效果及評價

自2008年5月榆林學(xué)院開始嘗試校企合作“3+1”人才培養(yǎng)模式以來，參與就業(yè)實訓(xùn)的學(xué)生共有170人，占到畢業(yè)生總?cè)藬?shù)的50%。經(jīng)社會和用人單位反饋，這部分學(xué)生的綜合素質(zhì)較高，專業(yè)能力較強。在大學(xué)生就業(yè)市場普遍不景氣的情況下，信息工程學(xué)院畢業(yè)生的就業(yè)率非但沒有下降反而有所提高。畢業(yè)生的就業(yè)范圍主要是各類IT企業(yè)、服務(wù)外包、電子商務(wù)、電子政務(wù)、電信公司、銀行、證券公司等單位，主要分布在北京、上海、天津、廣州、武漢、深圳等13個一線城市和大連、蘇州、貴陽、東莞、昆山等10個二線城市。實訓(xùn)生就業(yè)分析統(tǒng)計如表1所示。

本項目研究結(jié)束之后，我們將總結(jié)經(jīng)驗并完善培養(yǎng)模式，將此培養(yǎng)模式推廣應(yīng)用到信息工程學(xué)院信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)及榆林學(xué)院其他工科專業(yè)的人才培養(yǎng)中。

3.1畢業(yè)生就業(yè)率及就業(yè)質(zhì)量得到提升

在2010年和2011年的畢業(yè)生就業(yè)反饋座談會上，參加“3+1”就業(yè)實訓(xùn)的學(xué)生對教改的感受最深刻，也是教改最大的受益者，他們普遍認同校企合作“3+1”人才培養(yǎng)模式。這主要表現(xiàn)在兩方面：一是就業(yè)面拓寬，學(xué)生經(jīng)過1年的實訓(xùn)已具備了較好的工程素質(zhì)和實際工作能力，因此比較受企業(yè)歡迎，挑選工作單位的余地大，所得薪金也相對較高；二是崗位適應(yīng)能力強，學(xué)生在企業(yè)實訓(xùn)中已了解到在企業(yè)中為人處事的態(tài)度與方法，因此工作后很容易融入企業(yè)文化，有很好的親和力和團隊合作精神，易開展工作，也容易出成績。用人單位與企業(yè)對經(jīng)過“3+1”就業(yè)實訓(xùn)的學(xué)生認可度較高，這些學(xué)生因具有實訓(xùn)經(jīng)歷和生產(chǎn)研發(fā)經(jīng)驗，與同期到企業(yè)工作的其他大學(xué)生相比，角色轉(zhuǎn)換快，動手能力強，工作作風(fēng)硬，肯吃苦，沒有一般大學(xué)生的嬌、驕氣，很容易受到企業(yè)重視，能更快地得到重用和提拔。

3.2該人才培養(yǎng)模式的應(yīng)用推廣

在計算機本科專業(yè)“3+1”人才培養(yǎng)模式3年試點的基礎(chǔ)上，榆林學(xué)院數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)及應(yīng)用數(shù)學(xué)本科專業(yè)的13名學(xué)生在2010年7月也參與到就業(yè)實訓(xùn)中來。該人才培養(yǎng)模式在學(xué)校就業(yè)指導(dǎo)中心的支持下逐步擴展到能源學(xué)院和管理學(xué)院部分專業(yè)，并已得到學(xué)校、教務(wù)處、就業(yè)指導(dǎo)中心等主管部門的肯定。

4 存在的問題與思考

4.1加強雙師型隊伍建設(shè)

參加校企合作“3+1”實訓(xùn)的學(xué)生為什么能找到好的工作？因為他們經(jīng)過1年有針對性的崗位技能訓(xùn)練后，一到公司或企業(yè)就能干活。每個學(xué)生每天學(xué)習(xí)近10小時，其中8個小時在機房寫代碼，真正體現(xiàn)了應(yīng)用型人才培養(yǎng)要遵循“精講多練”的思想。實訓(xùn)機構(gòu)能做到的事情，為何在學(xué)校就做不到呢？我們一直在反思這個問題。除了人才培養(yǎng)方案制訂過程中存在問題之外，還有教師自身問題，缺乏雙師型教師是問題的關(guān)鍵所在。因此，雙師型教師隊伍的建設(shè)迫在眉捷，學(xué)校人事部門應(yīng)出臺相關(guān)政策，除了引進雙師型教師外，還應(yīng)要求青年教師到公司或企業(yè)進行項目開發(fā)，即轉(zhuǎn)型培養(yǎng)。

4.2加快校內(nèi)項目實訓(xùn)平臺建設(shè)

目前，實訓(xùn)機構(gòu)作為學(xué)校和企業(yè)的橋梁，幫助校企實現(xiàn)合作。沒有去實訓(xùn)機構(gòu)參加實訓(xùn)的學(xué)生，即在校學(xué)生，如何按照該模式在校內(nèi)進行培訓(xùn)呢？建立一個企業(yè)化的項目實訓(xùn)仿真平臺是當(dāng)務(wù)之急。學(xué)校建立“虛擬軟件工廠”就是一個很好的實踐，這個平臺既能培養(yǎng)教師的項目管理能力，又能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。通過與培訓(xùn)企業(yè)、軟件外包企業(yè)合作，學(xué)生可以按照外包企業(yè)的軟件開發(fā)標(biāo)準和業(yè)務(wù)流程進行軟件開發(fā)。信息工程學(xué)院在2010年9月，成立了由海歸博士負責(zé)的“項目實訓(xùn)”實驗室，下設(shè)7個項目組團隊，分別是手機開發(fā)部、JAVA開發(fā)部、NET開發(fā)部、PHP開發(fā)部、網(wǎng)頁制作部、圖像聲音研究部、C++開發(fā)部，團隊成員來自全校各專業(yè)。

計算機視覺課程設(shè)計范文第3篇

關(guān)鍵詞:增強現(xiàn)實技術(shù)；藝術(shù)教育；課程設(shè)計；Unity3D

1引言

增強現(xiàn)實（AugmentedReality，AR）技術(shù)作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的延伸，成功地打破了真實世界和虛擬世界之間的壁壘，創(chuàng)造出一個虛實結(jié)合的混合世界。與虛擬現(xiàn)實技術(shù)不同，增強現(xiàn)實技術(shù)可以將虛擬物體和真實場景同時呈現(xiàn)在用戶面前，讓用戶在真實的世界中獲取疊加的虛擬數(shù)字信息，這極大地拓展了人們對真實世界的感知程度[1]。本研究的開展關(guān)注增強現(xiàn)實技術(shù)的特征和優(yōu)勢，通過教學(xué)系統(tǒng)和工具的開發(fā)使用，將增強現(xiàn)實技術(shù)引入高中藝術(shù)課程教學(xué)實踐中來。研究發(fā)現(xiàn)，增強現(xiàn)實技術(shù)在藝術(shù)課程中的應(yīng)用，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、增強教學(xué)效果具有一定的促進作用。

2增強現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展

早在20世紀60年代，世界上第一臺虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)“Sensorama”的問世，激發(fā)了人們探索連接真實世界和虛擬世界的新思潮。30年后，波音公司計算機服務(wù)部的自適應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)研究與開發(fā)項目成功研制一款布線輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過頭戴式顯示設(shè)備，將布線提示信息疊加到機械師視野里的實際操作場景中，引導(dǎo)機械師順利完成布線工作，減少工程失誤[2]。由此，“增強現(xiàn)實”的概念被第一次提出。在隨后的發(fā)展歷程中，越來越多的增強現(xiàn)實產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)在工業(yè)、軍事、醫(yī)療、教育等多個領(lǐng)域，用以拓展人們對真實世界的感知范圍，實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化學(xué)習(xí)效果、增強娛樂體驗等目的。伴隨計算機技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)的革新與發(fā)展，增強現(xiàn)實技術(shù)在不斷地進行提升和完善，增強現(xiàn)實產(chǎn)品的用戶使用體驗也越來越好。增強現(xiàn)實系統(tǒng)的運行平臺，從早期的大型計算機設(shè)備、外接式的攝像模塊、輸入模塊，演變?yōu)榧啥容^高的小型移動設(shè)備，在降低增強現(xiàn)實產(chǎn)品成本的同時，也提高了使用的簡易性。另一方面，增強現(xiàn)實系統(tǒng)的顯示設(shè)備從頭戴式顯示器逐漸轉(zhuǎn)變成為智能眼鏡的形式，再發(fā)展到可以使用智能手機、平板電腦等移動終端進行增強現(xiàn)實場景的顯示，使得增強現(xiàn)實系統(tǒng)的使用越來越生活化、移動化和智能化[3]。

3增強現(xiàn)實技術(shù)的技術(shù)特征

增強現(xiàn)實技術(shù)是一項復(fù)雜的計算機技術(shù)，涉及多媒體技術(shù)、計算機圖形與圖像技術(shù)、人機交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息與通信技術(shù)等多個領(lǐng)域[4]。在使用過程中，跟蹤與定位技術(shù)、成像技術(shù)、交互技術(shù)是支撐增強現(xiàn)實系統(tǒng)正常運作的關(guān)鍵技術(shù)。跟蹤與定位技術(shù)增強現(xiàn)實系統(tǒng)中，怎樣將虛擬的數(shù)字信息準確地疊加到真實場景的畫面中，是一個復(fù)雜但又非常重要的問題。一般而言，增強現(xiàn)實的跟蹤與定位系統(tǒng)需要實時獲取用戶的定位、觀察場景的角度、移動速度和方向等信息，經(jīng)過處理器計算之后，準確地設(shè)定虛擬數(shù)字信息在畫面中渲染的位置、大小、角度和方向，實現(xiàn)真實場景和虛擬物體的完美融合。在增強現(xiàn)實的應(yīng)用中，常使用的跟蹤與定位技術(shù)可分為兩種：一種是依賴于硬件設(shè)備的位置型（Location-based）跟蹤定位技術(shù)，如通過GPS系統(tǒng)、超聲波測距系統(tǒng)、陀螺儀、磁場測距系統(tǒng)等技術(shù)進行定位；一種是依賴于計算機視覺系統(tǒng)的圖像型（Image-based）跟蹤定位技術(shù)，該技術(shù)通過識別真實場景中的特征圖像，標(biāo)定虛擬數(shù)字信息的渲染位置[5]，因此無須借助于其他硬件設(shè)備便可以實現(xiàn)精確定位，是增強現(xiàn)實系統(tǒng)中應(yīng)用最多的跟蹤定位技術(shù)。成像技術(shù)增強現(xiàn)實系統(tǒng)需要根據(jù)跟蹤定位信息進行真實場景和虛擬數(shù)字信息疊加位置的配準，實現(xiàn)虛擬數(shù)字信息在真實場景中的準確渲染[6]。在增強現(xiàn)實應(yīng)用中，虛擬數(shù)字信息的渲染效果需要與真實場景中的物置、環(huán)境因素保持一致，并且能夠支持與用戶之間的自然交互。交互技術(shù)實時交互是增強現(xiàn)實系統(tǒng)的三大特征之一，自然順暢的人機交互方式依賴于不斷革新的傳感器技術(shù)[7]。用戶既可以通過傳統(tǒng)的鼠標(biāo)、鍵盤形式，也可以通過觸摸屏、語音、體感等更為自然的方式，與增強現(xiàn)實系統(tǒng)進行交互。

4基于AR的高中藝術(shù)教育課程設(shè)計與開發(fā)

為了探究增強現(xiàn)實技術(shù)在高中藝術(shù)教育課程中的使用效果，使用Unity3D開發(fā)引擎和增強現(xiàn)實開發(fā)插件，設(shè)計制作適用于Android系統(tǒng)的增強現(xiàn)實教學(xué)工具和3D教學(xué)資源，并且在上海市J區(qū)某高中一年級的藝術(shù)教育課程中進行使用。通過教學(xué)實踐和教學(xué)效果調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該增強現(xiàn)實教學(xué)工具能夠優(yōu)化藝術(shù)作品的展示效果，激發(fā)學(xué)生的觀賞興趣，增強教學(xué)效果。增強現(xiàn)實教學(xué)工具設(shè)計與開發(fā)設(shè)計和開發(fā)基于增強現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)工具應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。整體而言，該系統(tǒng)分為客戶層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層和管理層四個部分。其中，客戶層包括畫面捕捉、虛實場景呈現(xiàn)、人機交互三項功能；應(yīng)用層包括人機交互、三維注冊、數(shù)據(jù)讀寫三項功能；數(shù)據(jù)層包括本地存儲和云存儲兩個部分，實現(xiàn)對應(yīng)用數(shù)據(jù)、用戶信息的儲存；管理層實現(xiàn)對云端數(shù)據(jù)資源的管理操作。根據(jù)教學(xué)設(shè)計的需要，使用Unity3D開發(fā)引擎制作與增強現(xiàn)實教學(xué)工具配套使用的3D教學(xué)資源，通過增強現(xiàn)實系統(tǒng)的管理層界面，將教學(xué)資源保存在云端，供教師和學(xué)生在教學(xué)實踐中下載使用。增強現(xiàn)實教學(xué)工具教學(xué)應(yīng)用選擇上海市J區(qū)某高中一年級作為實驗班級，在藝術(shù)課上開展相關(guān)的教學(xué)實踐活動。教師將一套彩色圖案的小卡片分發(fā)給所有的學(xué)生，在課程講解過程中，根據(jù)需要讓學(xué)生使用安裝增強現(xiàn)實教學(xué)系統(tǒng)的移動智能設(shè)備，拍攝特定的小卡片，觀看3D動畫和3D模型，用以輔助講解藝術(shù)作品的設(shè)計，幫助學(xué)生理解和掌握相關(guān)知識，增強作品展示的觀賞效果。圖2為學(xué)生使用增強現(xiàn)實教學(xué)系統(tǒng)拍攝蝴蝶圖案的小卡片，即可觀看到蝴蝶飛舞的動畫。教學(xué)應(yīng)用反饋課程結(jié)束后，對學(xué)生開展問卷調(diào)查和訪談，以了解學(xué)生對這種新穎的學(xué)習(xí)方式和增強現(xiàn)實教學(xué)系統(tǒng)的使用體驗。結(jié)果表明，絕大部分學(xué)生對增強現(xiàn)實技術(shù)表現(xiàn)出濃厚的興趣，認為這種展示方式比傳統(tǒng)的靜態(tài)圖片或影視更具有觀賞性，并且能夠根據(jù)自己的需求進行反復(fù)觀看學(xué)習(xí)，大大提高了學(xué)習(xí)的自由度，對理解掌握課程所授知識具有一定的促進作用。當(dāng)被問到以后是否愿意使用增強現(xiàn)實教學(xué)工具進行課程學(xué)習(xí)的時候，大部分學(xué)生表示非常愿意使用。另一方面，在訪談過程中也發(fā)現(xiàn)，學(xué)生認為目前的系統(tǒng)在交互方面還存在不足。

5總結(jié)與反思

增強現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用具有巨大潛力，能優(yōu)化教學(xué)材料的呈現(xiàn)效果，激發(fā)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進課堂中師生、生生之間的互動，增強教學(xué)效果。本研究在對增強現(xiàn)實技術(shù)的技術(shù)特征進行分析之后，使用相關(guān)的開發(fā)工具設(shè)計制作一套增強現(xiàn)實教學(xué)系統(tǒng)和3D教學(xué)資源，并且在教學(xué)實踐中取得不錯的效果。但是也意識到該系統(tǒng)還存在一定的不足，具有較大的提升和完善的空間，在今后的研究工作中將致力于設(shè)計開發(fā)出更好的增強現(xiàn)實教學(xué)工具和教學(xué)資源，為中小學(xué)教學(xué)工作提供優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持。

參考文獻

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[2]朱淼良,姚遠,蔣云良.增強現(xiàn)實綜述[J].中國圖象圖形學(xué)報,2004,9(7):767-774.

[3]汪存友,程彤.增強現(xiàn)實教育應(yīng)用產(chǎn)品研究概述[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2016,26(5):95-101.

計算機視覺課程設(shè)計范文第4篇

【關(guān)鍵詞】技指合一 信息化變革 課程體系 數(shù)據(jù)融合

【中圖分類號】G642 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1006－9682（2012）03－0010－03

隨著我軍信息化進程的不斷深入，已經(jīng)逐步建立了信息驅(qū)動的作戰(zhàn)方式。在信息化作戰(zhàn)中，有效地獲取、傳輸、處理、應(yīng)用信息已成為取得戰(zhàn)斗勝利的基本要求。由于我軍信息化的歷史較短，還缺乏對信息從生成到使用的深入理解。我們認為信息化應(yīng)該是分階段完成的，其首要階段是以信息化來改造傳統(tǒng)的作戰(zhàn)流程，使傳統(tǒng)方式更精確、有效；然后在獲取信息使用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，再以信息效益為目標(biāo)來構(gòu)造新的作戰(zhàn)方式，從而進一步提升信息化水平。目前，我們還只是處于信息化的初級階段，獲取廣泛的戰(zhàn)場目標(biāo)信息仍然是首要任務(wù)，急需把精確、全面的戰(zhàn)場信息用于指揮作戰(zhàn)流程中?！秱鞲衅鲾?shù)據(jù)融合》就是在這樣的背景下設(shè)計的研究生課程，該課程面向多傳感器、多目標(biāo)的戰(zhàn)場環(huán)境，用數(shù)據(jù)融合的方法，以形成目標(biāo)的統(tǒng)一狀態(tài)信息為目標(biāo)，為指揮作戰(zhàn)提供基本的信息支持。

隨著通信技術(shù)多年的發(fā)展，戰(zhàn)場信息傳輸問題已大為改善，但是，大量未經(jīng)有效處理的、冗余的傳感器信息不僅耗費寶貴的傳輸資源，所帶來的信息垃圾問題極大地影響了戰(zhàn)場信息系統(tǒng)的效能。有效地信息處理是戰(zhàn)場信息系統(tǒng)形成體系作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵。信息化過程要求向更高的數(shù)據(jù)應(yīng)用層面深入，在此過程中通信是實現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)，有效的信息應(yīng)用則是信息化的目標(biāo)，加速戰(zhàn)斗力生成迫切需要信息處理技術(shù)的快速發(fā)展。目前軍校研究生教育正在向“應(yīng)用型”轉(zhuǎn)變，強調(diào)“技指合一”，《傳感器數(shù)據(jù)融合》課程恰逢其時，用多傳感器信息處理技術(shù)滿足指揮中面臨的數(shù)據(jù)和信息需求?！秱鞲衅鲾?shù)據(jù)融合》不僅是戰(zhàn)場信息處理所必須的技術(shù)，對于通信與抗干擾專業(yè)方向的研究生而言，分布式的信道估計、頻譜感知和認知無線電的核心理論也是屬于傳感器信息處理。傳感器數(shù)據(jù)融合側(cè)重于數(shù)據(jù)處理，強調(diào)多學(xué)科的交叉，幫助學(xué)生建立從數(shù)據(jù)獲取、傳遞、處理的完整流程?，F(xiàn)有教材大多數(shù)局限于雷達數(shù)據(jù)處理或圖像處理等方面，難以引起通信專業(yè)研究生的興趣，所以我們認為，應(yīng)該從各類傳感器數(shù)據(jù)處理中提煉共性的理論問題，將數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的介紹與實際應(yīng)用背景相結(jié)合，使學(xué)生在拓寬研究生數(shù)學(xué)知識面的同時，了解戰(zhàn)場信息處理的需求和戰(zhàn)場信息系統(tǒng)的發(fā)展。

一、課程目的

“課程是由知識、技能及與之相應(yīng)的學(xué)生的活動組成的”。［1］針對戰(zhàn)場信息處理中目標(biāo)對象的狀態(tài)信息獲取，必須利用數(shù)據(jù)融合的方法，完成多傳感器數(shù)據(jù)的互補和去重，為態(tài)勢形成提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。傳感器數(shù)據(jù)融合不僅是戰(zhàn)場態(tài)勢感知和威脅評估的基礎(chǔ)，在物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、認知無線電、通信抗干擾等領(lǐng)域也有廣泛地應(yīng)用。將信息化技術(shù)從通信層面提升到完整包含信息需求、信息采集、信息傳遞和信息處理應(yīng)用的全過程，是信息化變革的需要。研究生教學(xué)中的《傳感器數(shù)據(jù)融合》課程，以統(tǒng)計信號和信息處理原理為基礎(chǔ)，強調(diào)多傳感器獲取戰(zhàn)場信息的信息處理流程。通過《傳感器數(shù)據(jù)融合》課程的學(xué)習(xí)，理解和掌握傳感器數(shù)據(jù)處理的基本理論和方法，對提高研究生學(xué)生適應(yīng)我軍信息化變革的能力具有重要作用。

二、課程設(shè)計理念

課程設(shè)計是指在一定的課程理論或觀念支配下的課程要素的選擇、組織與安排的方法過程。本課程設(shè)計的價值取向以問題為中心，即強調(diào)我軍信息化發(fā)展中的數(shù)據(jù)需求，以具體問題的解決進行課程的組織；針對不同類型傳感器的共性特征選擇內(nèi)容，組織教學(xué)，滿足多種專業(yè)方向的數(shù)據(jù)處理需求。在課程內(nèi)容設(shè)計理念上主要表現(xiàn)為以下幾個方面：①體現(xiàn)我軍信息化需求，在信息化作戰(zhàn)的框架內(nèi)，把傳感器數(shù)據(jù)處理的能力進行具體化，明確傳感器數(shù)據(jù)處理的基本要素和信息流向，提高和加深學(xué)生對信息化的理解。②體現(xiàn)學(xué)科研究前沿，把最新的理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，為學(xué)生提供清晰的理論框架和應(yīng)用背景。教學(xué)內(nèi)容從多年的科研工作中分析、梳理而來，從對我軍信息化過程中需要解決的問題而來。教學(xué)內(nèi)容緊扣傳感器數(shù)據(jù)處理在整個戰(zhàn)場信息閉環(huán)中的層次和作用，緊扣不同軍兵種對信息處理需求的差異。③體現(xiàn)實用性理念，體現(xiàn)“以問題為本”的教學(xué)設(shè)計，體現(xiàn)“以問題為本”的教學(xué)特征，避免理論的空洞化，避免實際問題的神秘化。④體現(xiàn)開放性理念，推行開放的教學(xué)方法，實施開放的考試方法，鼓勵學(xué)生結(jié)合自身的專業(yè)方向，泛化傳感器數(shù)據(jù)處理的共性理論，具有理解和解決本專業(yè)方向具體應(yīng)用問題的能力，甚至可以從中選取畢業(yè)論文的研究題目。

三、課程內(nèi)容

傳感器數(shù)據(jù)融合的理論與技術(shù)在電磁頻譜管理、認知無線電、戰(zhàn)場偵察、傳感網(wǎng)信息處理、數(shù)據(jù)鏈航跡信息處理中有大量實際的應(yīng)用。在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，它們都是面向多傳感器環(huán)境，從目標(biāo)對象的重復(fù)感知信息中提取真實、單一的狀態(tài)信息。目前常用的傳感器類型包括：電、光、聲、壓力、溫度、濃度等，傳感器的輸出數(shù)據(jù)可以是矢量類型、標(biāo)量類型。典型的傳感器有雷達、測向設(shè)備、視頻采集設(shè)備、電磁頻譜測量設(shè)備。在課程教學(xué)過程中，需要提煉出共性的理論內(nèi)容，然后分別對不同傳感器測量類型的數(shù)據(jù)處理流程進行討論，針對不同的傳感器輸出數(shù)據(jù)類型和處理要求，可以梳理出不同的應(yīng)用模型，把它們的數(shù)據(jù)處理過程歸結(jié)為共性理論的應(yīng)用。

1．共性理論的提取與課程內(nèi)容設(shè)計

傳感器的數(shù)據(jù)處理以獲取目標(biāo)的狀態(tài)信息為目的，常用的戰(zhàn)場目標(biāo)狀態(tài)包括位置、速度、加速度等物理量。在單傳感器數(shù)據(jù)處理時，目標(biāo)狀態(tài)的估計以線性濾波器理論為基礎(chǔ)，包括經(jīng)典的維納濾波和基本的Kalman，針對非線性濾波問題，人們又發(fā)展了UKF、粒子濾波等新理論。在多傳感器數(shù)據(jù)處理時，通常以單傳感器的處理結(jié)果為基礎(chǔ)，再用特有的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、誤差補償、狀態(tài)融合等理論完成數(shù)據(jù)的融合，形成統(tǒng)一的目標(biāo)狀態(tài)信息。以數(shù)據(jù)融合的觀點，電磁頻譜管理、認知無線電、戰(zhàn)場偵察、傳感網(wǎng)信息處理等不同的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用，反映的是不同層次的數(shù)據(jù)處理需求。它們在數(shù)據(jù)模型的建立上有所區(qū)別，但從多傳感器處理的角度看，它們擁有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、補償、融合等共同的概念。目標(biāo)的屬性判別是更高層的數(shù)據(jù)處理需求，需要綜合運用高分辨率成像傳感器、多傳感器信息融合和智能信息處理等技術(shù)。從理論基礎(chǔ)和實現(xiàn)過程看，圖像信息的處理需要使用計算機視覺的方法，對目標(biāo)的特征進行建模，但是完成建模和目標(biāo)提取后形成的圖像目標(biāo)數(shù)據(jù)，也可以用濾波理論來完成后續(xù)的處理。所以，圖像傳感器的處理只是濾波共性理論的一個分支。傳感器數(shù)據(jù)融合的共性理論，見圖1。

2．基于共性理論的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用模型

數(shù)學(xué)應(yīng)用泛指應(yīng)用數(shù)學(xué)解決實際問題的所有事情。數(shù)學(xué)模型雖屬于數(shù)學(xué)應(yīng)用的范疇，但更側(cè)重于用數(shù)學(xué)的概念、原理和思維方法描述規(guī)律性的東西。數(shù)學(xué)模型是構(gòu)建數(shù)學(xué)與現(xiàn)實世界的橋梁，它借用數(shù)學(xué)的語言講述現(xiàn)實世界。應(yīng)用性很強的數(shù)學(xué)模型的命名，都依賴于所描述的學(xué)科背景。比如，在生物學(xué)中有種群增長模型；在氣象學(xué)中有大氣環(huán)流模型；在經(jīng)濟學(xué)中有組合投資模型；在社會學(xué)中有信息傳播模型。

數(shù)學(xué)模型的價值往往不是數(shù)學(xué)本身，而是對具體問題所起的作用。人們關(guān)注的并不是模型的數(shù)學(xué)價值，而是實際應(yīng)用價值。在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型和實際應(yīng)用的過程中，必然會從數(shù)學(xué)的角度汲取靈感。數(shù)學(xué)的基本思想，即抽象、推理、模型，為數(shù)學(xué)由現(xiàn)實到數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)內(nèi)部發(fā)展、由數(shù)學(xué)到現(xiàn)實提供了思維功能?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)的特征是符號化、形式化和公理化，其本質(zhì)是為了更好地描述數(shù)學(xué)成果。為了讓學(xué)生理解數(shù)學(xué)理論，幫助學(xué)生建立理論的直觀，在課程內(nèi)容的設(shè)計上還需要反其道而行之：針對符號化對象要講物理背景，針對形式化證明要講直觀，針對公理化邏輯要講歸納。

傳感器數(shù)據(jù)融合是理論結(jié)合實際的典型課程。由于傳感器類型較多，輸出的目標(biāo)測量數(shù)據(jù)類型差異很大，從三維坐標(biāo)值、純方位值、圖像信息到標(biāo)量信息，對它們的處理必定用到不同的數(shù)學(xué)模型。通過對傳感器的分類，針對不同的傳感器類型建立數(shù)據(jù)處理的數(shù)學(xué)模型，相同的測量數(shù)據(jù)類型用相同的數(shù)據(jù)模型進行處理。由于數(shù)學(xué)模型以傳感器類別為建模對象，相似工作原理的傳感器都可以用這種數(shù)學(xué)模型處理。傳感器數(shù)據(jù)處理模型中，要考慮單傳感器處理流程和多傳感器處理流程，它們是共性理論具體的選擇和應(yīng)用。例如，純方位跟蹤模型不僅適用于圖像傳感器、被動聲納和無源探測雷達，也可以用于電磁頻譜感知中的輻射源定位。在純方位跟蹤模型中，以線性方程描述目標(biāo)的狀態(tài)空間，以角度量測方程描述目標(biāo)的量測空間，用線性Kalman濾波器建立基本的單傳感器目標(biāo)狀態(tài)信息跟蹤模型。當(dāng)純方位跟蹤需要多傳感器協(xié)同工作時，要求使用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法計算多傳感器的數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系。以最大似然測度建立量測之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以實現(xiàn)多目標(biāo)純方位跟蹤。在純方位跟蹤模型中，根據(jù)傳感器自身特征和輸出數(shù)據(jù)類型的改變，只需對數(shù)學(xué)模型進行局部微調(diào)，就能滿足實際的需要。

經(jīng)過共性理論的組合和泛化，可以設(shè)計出多種傳感器數(shù)據(jù)處理數(shù)學(xué)模型。這些模型用于指導(dǎo)具體傳感器數(shù)據(jù)的處理。

3．明確課程包含知識點和能力點

《傳感器數(shù)據(jù)融合》是交叉學(xué)科，主要的研究對象是多傳感器環(huán)境下多目標(biāo)數(shù)據(jù)的處理問題，其目的是獲取戰(zhàn)場態(tài)勢計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計理論和最優(yōu)估計方法是本門課程的基本理論和知識點，要求學(xué)生能掌握線性最優(yōu)估計理論，并熟悉常用的非線性估計方法。數(shù)據(jù)融合技術(shù)涉及的理論知識包括模糊數(shù)學(xué)、證據(jù)理論、智能計算、最優(yōu)化計算等。這些理論知識在數(shù)據(jù)融合領(lǐng)域內(nèi)的使用場合相對較窄，可以結(jié)合具體的數(shù)學(xué)模型，作為課程內(nèi)容的補充適當(dāng)講解。

對數(shù)學(xué)模型的理解和應(yīng)用是課程的能力要求。通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生需要掌握多傳感器環(huán)境下的數(shù)據(jù)處理流程；學(xué)會用分布式和網(wǎng)絡(luò)化的觀點來看待數(shù)據(jù)處理問題；要理解多傳感器數(shù)據(jù)處理特有技術(shù)難題的產(chǎn)生原因，并掌握基本的多傳感器數(shù)據(jù)處理方法。由于傳感器的類型較多，不要求學(xué)生對每種傳感器的數(shù)據(jù)處理都有深入理解，但要求他們能結(jié)合自身專業(yè)特點，熟悉一種數(shù)學(xué)模型的具體應(yīng)用實例。

四、課程教學(xué)中應(yīng)把握的問題

1．創(chuàng)新教學(xué)方法與手段

主要教學(xué)方法有互動式教學(xué)法、案例分析教學(xué)法、情景模擬教法等。由于課程對象是研究生，應(yīng)充分發(fā)掘?qū)W生的自身能動性，把課程知識與他們的專業(yè)方向相結(jié)合，使抽象的理論和數(shù)學(xué)模型與他們有直觀感受的專業(yè)背景相結(jié)合，使數(shù)據(jù)融合的概念在他們的專業(yè)領(lǐng)域中找到堅實的立足點。這不但有利于學(xué)生理解數(shù)據(jù)融合的思想，還對今后他們獨立應(yīng)用數(shù)據(jù)融合的方法解決實際問題大有益處。所以，在教學(xué)法的選擇上應(yīng)該以互動法和案例分析法為主，鼓勵學(xué)生自己準備課堂發(fā)言，積極發(fā)掘自己專業(yè)方向內(nèi)的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用，在獨立思考中熟悉數(shù)據(jù)融合的基本理論和模型。

2．研究性教學(xué)

研究性教學(xué)是教學(xué)與研究相結(jié)合、以研究為基礎(chǔ)的教學(xué)模式。［2］ 要求教育者激勵、引導(dǎo)和幫助學(xué)生去主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，并在這樣的探究過程中獲取知識、訓(xùn)練技能、培養(yǎng)能力，特別是培養(yǎng)創(chuàng)新能力。［3］研究性教學(xué)主要是通過課程教學(xué)實現(xiàn)教學(xué)和科研的結(jié)合，在教學(xué)科研結(jié)合的氛圍中加強師生互動。［4］因此，研究性教學(xué)既是一種教學(xué)理念，也是一種教學(xué)模式。作為一種教學(xué)理念，認為知識不是被動吸收的，而是由認知主體主動獲取的，學(xué)習(xí)過程是學(xué)生主動建構(gòu)的過程。在《傳感器數(shù)據(jù)融合》課程學(xué)習(xí)中，以問題為牽引，啟發(fā)學(xué)生尋找解決問題的思路和方法，從問題的最終解決來理解理論知識，對理論知識有更進一步的直觀感受。

3．課程編制問題

課程編制是課程管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它包括對課程在培養(yǎng)計劃中的地位、課程學(xué)習(xí)的目的和考核方式等多方面的設(shè)計。由于傳感器數(shù)據(jù)融合是交叉學(xué)科，涉及傳感器物理原理、統(tǒng)計與估計理論、指揮控制流程等方面，是通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、傳感器設(shè)計等多個學(xué)科的綜合應(yīng)用。在設(shè)計課程內(nèi)容時要充分考慮先修課程，不但要求學(xué)生具有概率論和數(shù)理統(tǒng)計的基本知識，還最好了解一種傳感器的工作原理。對傳感器的了解是理解本課程中數(shù)學(xué)模型的重要條件。

多元化構(gòu)成的課程考核。傳感器數(shù)據(jù)融合是應(yīng)用型的課程，其目標(biāo)是拓展研究生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，提高數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和戰(zhàn)場信息系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計能力。在課程考核時，以學(xué)生的專業(yè)背景為依托，盡量從其專業(yè)知識中發(fā)掘興趣點，允許文獻綜述和課程論文的方式對本專業(yè)中的數(shù)據(jù)融合處理進行總結(jié)。同時，應(yīng)該鼓勵學(xué)生動手實踐，把數(shù)據(jù)融合的理論知識和模型進行仿真實驗。盡管編程實踐會帶來較大的工作量，但它對理解理論知識帶來的好處是無與倫比的。

五、總 結(jié)

多傳感器數(shù)據(jù)處理是我軍信息化過程中出現(xiàn)的新課題。為了培養(yǎng)合格的信息化人才，我們對《傳感器數(shù)據(jù)融合》課程在人才培養(yǎng)體系內(nèi)的地位和教學(xué)內(nèi)容進行了設(shè)計。通過課程的學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生理解傳感器數(shù)據(jù)處理流程和基本方法，其目的是為了更好地理解信息化技術(shù)，從而推進信息化建設(shè)快速、平穩(wěn)發(fā)展。

參考文獻

1 鐘啟泉.現(xiàn)代課程論［M］.上海：上海教育出版社，1989

2 夏錦文.研究性教學(xué)的理論內(nèi)涵與實踐要求［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2009（2）