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第1篇：計算機視覺課程設計范文

人才培養是高校的一項核心任務，國家教育“十二五”規劃綱要第七章（高等教育）第十九條中明確指出要提高人才培養質量，牢固確立人才培養在高校工作中的中心地位，著力培養信念執著、品德優良、知識豐富、本領過硬的高素質專門人才和拔尖創新人才，強化實踐教學環節Ⅲ。然而，社會仍存在“畢業生難找對口工作，用人單位難找優秀人才”的現象。麥可思研究院獨家撰寫、社會科學文獻出版社正式出版的《2012年中國大學生就業報告》中提出，計算機科學與技術專業連續兩年成為本科就業紅牌警告專業。究其原因，并非社會不需要大量的計算機專業人才，而是一些高校計算機專業的人才培養模式不夠合理，重基礎理論，輕實踐操作；強調知識學習，忽視開拓創新，最終導致畢業生與企業的需求存在很大差距，造成用人單位與學生無法有效對接的尷尬局面。

1 “DIY”培養理念的含義

計算機專業實踐性要求非常強，高等學校的計算機教育不僅要讓學生掌握扎實的理論基礎，還要培養他們的開發能力和創新意識，尤其是較高的專業技能和創新能力。杭州電子科技大學計算機學院提出“DIY”（Do It Yourself）的培養理念，強調學生在教學過程中的主體地位，鼓勵學生從做中學，重視學生在教學和實踐過程中動手能力和創造能力的提高，在教學中始終貫穿“興趣驅動一實踐貫通一強化能力”這條主線，鍛煉學生的自我學習能力；指導教師則根據知識更新、學術發展和社會需要的情況，對教學工作進行改進，以適應情況變化。“DIY”培養理念改變了傳統的“教師講、學生聽”模式，一切以學生為中心，充分調動他們的積極性和主動性，學生也在不斷的實踐中提升了自身能力。

2 “DIY”特色人才培養模式改革方案

2.1 重建課程體系，緊跟專業前沿

計算機行業發展迅速，知識更新節奏快，學生往往對流行的技術倍感興趣。如果一直沿用陳舊的課程體系，與專業前沿技術脫節，那么人才培養將成為空話，因此應結合社會經濟發展對人才的需求，對課程體系進行系統規劃，對現有課程體系中不適應時展的部分進行大力改革，聘請國內外著名計算機教育專家為顧問，以科研一線教師、教學骨干為核心，成立課程體系建設專家組，負責課程體系的制訂與改革；選派教師參加國內外重要教學研討會，如教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會組織的系列教學改革研討會，吸收國內外計算機教育一流高校及優秀地方高校的成功經驗，結合省情、校情對培養計劃及各課程的教學內容進行了修訂，大力建設課程體系與配套教材；在現有經典課程的基礎上，融合專業發展趨勢與最新前沿技術，推出具有時代特征、教學與應用協調的課程群。

針對計算機科學與技術專業學生好“軟”怕“硬”、選課隨意性大、不能形成完整的知識體系等切實問題，杭州電子科技大學計算機學院在課程體系上進行改革創新：從基礎課抓起，通過“DIY”教學手段，逐步培養和提高學生的學習興趣，將計算機新技術和新方法納入新課程體系建設，逐步形成“1個平臺、3個層次、4個方向”的立體化課程體系。

1）1個平臺。

以計算機基礎課程（包括公共基礎課和專業基礎課）為平臺，學生通過基礎課程學習掌握專業必需的基礎知識，對重要的專業基礎課如數據結構、操作系統、計算機網絡等均分別設置至少2周的課程設計，培養學生分析問題、解決問題和動手實踐的能力，為后續課程打下堅實基礎。

2）3個層次。

按照由淺入深、從基礎到應用的培養思路，將課程設置為“3個層次”的課程群，即基礎應用性課程、專業能力性課程、專業創新性課程。通過這些課程的教學，培養學生的基本技能、新技術應用能力、實際開發能力與綜合創新能力，同時結合當前計算機技術熱點，將前沿技術相關課程納入培養計劃，開設Android操作系統原理及應用開發、多核編程技術、無線傳感器網絡操作系統與NesC編程論、物聯網與Web服務、腦機接口系統概論等多門新課程，使學生能接觸到更多的前沿和熱點技術。

3）4個方向。

在專業課程設置上分為4個方向，分別是嵌入式系統、物聯網技術及應用、計算機視覺、認知與計算。學生學完基礎課程之后，可以依據自己的興趣愛好選擇相應的專業方向進行系統學習，從而避免沒有目標、胡亂選課的現象通過這種“菜單式”模塊化專業方向的學習，學生對該專業相關知識有了全面、系統的了解和掌握，提高了就業競爭力，同時也為繼續學習和研究指明了方向。

（1）嵌入式系統，著重培養嵌入式系統的開發和設計能力。

（2）物聯網技術及應用，學習物聯網工程與技術方面的基本理論和基本知識，接受從事開發與應用物聯網技術的基本訓練，著重培養開發、應用與管理物聯網系統的能力。

（3）計算機視覺，著重培養智能視覺處理能力以及嵌入式視覺開發和設計能力。

（4）認知與計算，著重培養人工智能應用領域的軟硬結合的高級復合型人才。

2.2 提供先進平臺，加強實踐教學

實踐環節由校內實踐與校外實踐兩個力一面有機組成。校內實踐包括課程設計、工程訓練與畢業設計等環節，校外實踐鼓勵學生到院企共建的實訓基地完成工程設計、畢業設計和實訓實習等。

1）依據“DIY”理念，構建先進的實踐教學平臺，實現隨時隨地學習。

首先，程序設計類基礎課程依托自主研發的在線學習與測評系統（HD Online Judge），該系統全天候地向全球免費開放，能實時評判和反饋學生提交的作業，按照一定規則根據作業完成情況自動排名，以營造競爭性的學習氛圍，“DIY”contest功能允許學生創建自己的在線比賽這種“課內課外緊密結合、學習競賽互為促進”的教學模式廣受學生歡迎，2011年注冊用戶提交量逾180萬次，超過國內所有高校的同類系統，極大地提高了杭州電子科技大學計算機學院學生的程序設計能力。

其次，在專業培養中突出硬件特色，對于計算機組成原理、系統可編程單片機等課程實驗，研制多種靈活的、高性價比的學習板（如 Startkit），鼓勵學生將實驗帶回宿舍，以彌補實驗室教學的不足，實現隨時 隨地學習。

最后對于軟件實訓類課程，搭建一個基于云計算技術的實訓平臺，主要用于軟件工程和項目的實踐環節，學生可以利用各種終端設備（包括手機等）在異地運行大型軟件，進行大型軟件項目的分析、設計與實現。

這些先進的實踐平臺打破了時間和空間的限制，使得學生可以利用課余時間做實驗，隨時隨地進行協同開發，大大提高了實踐能力和創新能力。

2）利用地區優勢，加強校企合作，打造校外實訓基地。

在計算機行業發展的新形勢下，學生直接參與企業實訓能夠快速提升自身能力，為此杭州電子科技大學計算機學院與Sun公司、阿里巴巴、天堂軟件、浙大網新等15家高新企業共建實訓基地，與美國WinRiver公司聯合建立Vxworks聯合實驗室與培訓中心、與美國Google公司聯合建立谷歌Android實驗室，重點培養學生的工程實踐能力與團隊協作能力。此外，還開設若干校企合作課程，如與英特爾公司合作，將其先進的嵌入式技術融入原有的嵌入式課程體系中，利用公司提供的軟硬件條件幫助學生掌握基于英特爾凌動TM嵌入式平臺的研發技能，為培養出具有競爭實力、掌握先進技術、滿足時展需求的人才打下良好基礎。

2.3 實施創新工程，鼓勵參與競賽

1）推行創新性實驗項目，實行創新能力學分制度。

鼓勵學生進實驗室，盡早參與教師的科研項目，設立本科生創新計劃項目，以立項并給予經費支持的形式鼓勵學生參加科技創新活動，這些措施可以為各類學科競賽奠定廣泛的基礎。教師應鼓勵有一定實踐和項目經驗的學生自發組團，參與各類省級、國家級創新項目，在學生之間形成“你追我趕”的良好氛圍，在項目的帶動下促進學生提升整體能力。

杭州電子科技大學計算機學院2010年起將創新能力學分納入人才培養體系，推出《創新能力學分實施細則》。本科生參加院系及校級以上的一系列具有創新性的活動，包括科學研究、技術開發、發明創造、學科競賽、撰寫學術論文等，若取得標志性的科技成果、獲得各類資格等級證書或競賽獎勵，均可得到一定的創新能力學分。

2）構建各類競賽體系，引導激勵多管齊下。

作為創新教育的重要內容，大學生科技競賽對于激發學生學習興趣，培養學生創新思維、創新能力、團隊協作精神，提高分析和解決問題的能力有著極為重要的作用，因此科技競賽是創新型人才培養的有效手段。杭州電子科技大學計算機學院以科技競賽為抓手，建立各種競賽組織、集訓、選拔的長效機制，開設與競賽配套的全校性任選課，組建ACM協會、電腦硬件協會，擴大競賽的影響面，激發學生學以致用的興趣，提高學生的綜合素質，帶動整個專業人才培養良性發展。

根據各項競賽激勵政策，對獲得國家和省級各類學科競賽等級的學生給予成績、學分和物質3種獎勵，對指導教師給予績效獎勵和課時補貼，調動廣大師生的參與熱情，在全院范圍內形成師生共同備戰、積極參賽的良好氛圍。

2.4 嚴把教學環節，保障教學質量

教學過程管理是創新應用型人才培養的保障。杭州電子科技大學計算機學院引入IS09000質量管理體系標準，借鑒其過程化管理、按要素評估的思想，建立了一套完善的計算機專業教學質量控制和保障體系，形成了組織機構健全、職責分工明確、教學目標清晰、考核手段健全、過程管理嚴格、檔案記錄詳實、定期總結講評的專業管理模式，實現了教學管理從經驗型向科學化的轉變。

1）教學質量環節控制。

教學質量環節控制通過3個方面實現：制訂嚴格的教學質量標準，如開課制度、新教師培養制度、教學事故認定制度等，每門課程均按照課程大綱規定作業批改量、自學課時數、答疑次數，重視實踐教學環節的指導和考核；每門課程的考試成績按照平時成績、期中成績和期終成績綜合給出；期末由教師上交學生成績冊、課程小結表和試卷分析表并由教務部門做好收集整理工作。

2）教學質量過程控制。

除了教務處的相關規定外，作為過程控制的相關制度必不可少，包括設立教學督察與指導制度，按課程領域對所有課程進行動態跟蹤，在新教師的崗前培訓、課程組教學研討、專業班主任配備等方面均有相關的教學管理文件。在畢業設計從開題到答辯結束的全過程，學院學術委員會均參與指導、審核、檢查，指導教師負責每個學生的畢業設計整體質量，各答辯小組負責論文評閱、系統驗收和演講答辯打分，保證畢業調設計質量。

3）教學評估檢查控制。

通過社會評價、教師之間互評、督導小組不定期檢查、學評教4個方面綜合展開，多方面完善教學質量評價體系，體現全面、公平、公正的原則。

4）質量信息反饋控制。

杭州電子科技大學計算機學院為了提升教學質量，定期調查學生、家長以及用人單位對學院教學工作的滿意度，尤其對于用人單位，學院通常會請企業對畢業生進行評價并給出建議，然后采用一些企業提出的培養方案，提高學生的就業競爭力。

3 改革成效

杭州電子科技大學計算機學院依據創新教育的理念大膽探索，扎實推進計算機專業“DIY”特色人才培養模式改革，取得了顯著成果。

（1）改革成果受益面廣、影響力大，已經輻射到全省眾多高校，起到了顯著的示范作用。計算機基礎課實驗教學中心是國家級10個計算機實驗教學示范中心之一；計算機基礎課程教學團隊為國家級教學團隊；計算機科學與技術專業成為國家特色專業，現又成為教育部專業綜合改革試點工程項目；計算機組成原理為國家級精品課程，獲得2項國家級教學成果獎和5項省級教學成果獎。

（2）學生在ACM程序設計、電子設計、數學建模、智能汽車等各類學科競賽中屢獲佳績2011年院代表隊成功進入ACM國際大學生程序設計大賽全球總決賽，與哈佛、麻省理工、斯坦福等國際一流學校的學生同場競技，并且憑借全場最快解出E題的優異表現獲得UPE單項獎；在國際大學生程序設計競賽亞洲區預選賽（第34屆、35屆）中獲得各類獎項72個；在2009年全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽中獲得4項二等獎；2010年英特爾杯大學生電子設計競賽嵌入式系統專題邀請賽中獲得3項全國二等獎：在2010年浙江省第五屆大學生電子商務競賽中獲得1項二等獎；在2010年浙江省大學生電子設計競賽中獲得3項二等獎；在2011年全國大學生“挑 戰杯”學術科技作品競賽中獲得3項個國三等獎，17項省級獎；省新苗計劃立項10項

（3）畢業生具有扎實肯干的工作作風和持續創新的能力，就業率連年達到97%以上。畢業生被眾多知名IT企業錄用，如阿里巴巴、百度、網易、騰訊、華為、華三、思科、網訊等，有著廣闊的發展空間。杭州電子科技大學榮獲“全國普通高等學校畢業生就業工作先進集體50強”稱號

4 結語

第2篇：計算機視覺課程設計范文

關鍵詞：計算機學科；軟件學院；克萊門森大學；中國科學技術大學

文章編號：1672-5913（2013）18-0073-05

中圖分類號：G642

0 引言

為促進國家新型軟件工程的成長，教育部在中國內地37所大學建立國家示范性軟件學院。軟件學院的建立對國家經濟結構戰略性調整起到了重要的促進作用，其辦學模式、管理體制和運行機制也是我國高等教育改革和創新的一種有益嘗試。張堯學院士曾指出：“軟件學院是一個連接學校與產業的開放式平臺”，軟件學院應“以市場需求為導向，培養具有國際競爭能力的多層次實用型人才”。

克萊門森大學創建于1898年，位于美國南卡羅來納州的同名城市，是一所歷史悠久的公立大學，2011年U.S.News&World Report的排名為全美公立大學25名。中國科學技術大學軟件學院（以下簡稱科大軟院）每年會聘請克萊門森大學的教授進行授課，軟件學院的教師也可前往克萊門森大學進修，同時學院的優秀學生可申請赴克萊門森大學攻讀碩士及博士學位。筆者于2012年1～7月在該校計算機學院進行了為期半年的訪問學習，體驗和學習了克萊門森大學在教學、管理和科研方面的優點和先進經驗，在軟件學院課程建設、人才培養方面進行了一些思考與探索。

1 克萊門森大學計算機學院教育體系

1.1 培養方案

克萊門森大學的計算機學院分為3個專業：計算機科學（Computer Science）、可視計算（Visual Computing）和人本計算（Human-CenteredComputing）。這3個專業中，計算機科學覆蓋的領域包括計算理論、算法、軟件工程、網絡基礎設施、計算機系統；可視計算的重點是計算機圖形學、可視化、計算機視覺和圖像處理、電子游戲設計、特效和動畫藝術；人本計算則是一個較新的領域，專注于如何使用計算技術更好地影響社會。

克萊門森大學計算機學院的碩士研究生學位專業方向分為計算機應用、計算基礎、圖形學和可視化、交互式計算、軟件工程以及系統和實現。碩士學位分為學分學位和論文學位。學分學位要求學生完成10門（30學分）認可課程的學習，為完善學生知識體系，每個專業方向的學生除了完成專業必修課之外，必須選修其他專業的一門必修課，且GPA不低于3.0。論文學位則適用于對研究感興趣的學生，除獲得足夠的學分外，還要求學生原創性地完成具有創新性的項目，研究成果在期刊或者會議上發表，同時論文需通過院指導委員會的答辯。

克萊門森大學的學期分為秋季學期（8月底～12月底）、春季學期（1月初～5月初）以及可以自由選修的暑期小學期。2012年度Clemson計算機學院在春季和秋季學期分別開設了50門左右的課程，包括計算機語言、操作系統、算法、編譯、網絡、圖形學、GPU、虛擬現實、軟件工程、數據挖掘、生物信息等多個領域。從課程編號即可了解課程的適用范圍。課程從100～999編號，其中，100-499為本科課程，以教師講解為主，主要是理論和基礎課程，都有相應配套的實驗課；500～699為高年級本科生和低年級研究生課程；700～799則是碩士研究生課程；800及以后則適用于博士生，偏向研究，授課特點是教師提出研究問題，學生課后實踐，上課討論；900之后的為Seminar講座課程，一般由教師和學生對自己的研究課題進行講解。

1.2 授課特點

筆者在克萊門森大學旁聽了操作系統設計、面向對象程序設計、計算機編程語言翻譯、算法設計與分析等多門課程，其中體會最深刻的是克萊門森大學計算機學院在授課中體現的理論聯系實際、強調動手能力的特點。這點也在和赴美學習的科大軟院的學生交流時得到印證，也是美國工程教育回歸工程、服務社會的一個例子。

克萊門森大學的授課非常注重學生的實際動手實踐。教師課堂上的理論講解與課后的作業及項目要求結合緊密，充分體現學以致用。以計算機編程語言翻譯課程為例，課堂上教師的講授從詞法分析、語法分析到代碼生成和優化，逐步實現編譯器的各項功能，在課程最后實現一個完整的編譯器。面向對象程序設計課程的目標是介紹C++語言，教師基于SGL圖形庫，在課堂上由簡到難，一步步完成一個游戲的設計。課堂上，教師主要進行代碼編寫和演示，在發現和解決問題的過程中引入傳參、指針和引用等重要的概念。在計算機圖形學課程中，不同于國內大量的公式和算法的鋪陳，學生在了解基本概念后，馬上開始學習使用程序實現一些簡單的圖形，然后不斷編程實現圖形，進行色彩、形狀等方面的美化。在課程的后半段學習使用瑪雅這樣的大型軟件。最終學生可以設計出以假亂真、媲美動畫電影的圖片。

克萊門森大學授課的另一個優點是課程內容變化和更新快。計算機行業發展迅速，知識更新快，相應地，授課內容也需要隨之調整。在筆者旁聽的幾門課程中，教師基本沒有指定教材，而是給出參考資料或查詢網址。在操作系統設計課程中，教師要求學生在硬件設備上實現操作系統，課程主要內容便是相應的代碼設計，隨著軟硬件的發展和更新，每年的具體實現都不相同。另外，不少教師所承擔的課程與他們的研究領域密切相關，科研和教學結合得比較緊密，可以自行組織授課材料。以算法導論課程為例，授課教師本人的研究方向是算法，上課所用的教材也是教師自己編寫，且隨著研究進展和深入不斷更新。

最后在旁聽過程印象深刻的是大多數的課程中課堂氣氛極為活躍。因為國內外文化的差異，學生習慣于隨時舉手打斷教師的授課進行提問，教師也會隨時停下，詢問學生是否有不解之處。教師還會在教授新內容之前，對學生在課后任務中遇到的問題進行講解。師生關系融洽的另一表現是課堂上允許適當的飲食，有教師也會帶上自己做的甜點分發給學生。嚴格的成績管理和寬松的氛圍相輔相成，帶來更好的教學效果。

1.3 程管理和考核

克萊門森大學的教學非常注重過程管理，課程考核嚴格，學生的最終成績取決于期中和期末考試成績、課程項目、到課率、課堂測試成績以及作業成績等多方面。嚴格的考核制度的另一個體現便是課程難度大。在克萊門森大學，碩士研究生1個學期一般只能完成3～4門課程。

不同于國內的研究生課程主要由期末考試成績決定，克萊門森大學計算機學院在授課過程中基本每月都有課堂測試，每次的考試成績都會影響到最終得分。因此學生在1個學期4個月中，基本時刻處于緊張狀態，在每一階段都需要掌握好相應的知識點，而不是靠考前突擊。

另一個影響成績的主要因素是課程項目。課程項目一般從課程早期便開始，要求代碼量大，實用價值高，因此難度也很大。課程項目通常設立若干時間節點，若過了提交的截止時間，該段的成績便記為0分。

教師還通過提供office hour進一步加強對學生的管理。部分課程的教師要求學生在指定的時間段進行當面交流，還會針對課程內容和學生的作業及項目進行提問。這種做法一方面可以有效甄別學生是否獨立完成作業以及學生對課程的掌握程度，另一方面可以檢查授課效果，對教師的授課也起到促進作用。

另外，和很多西方大學一樣，克萊門森大學強調對學生溝通能力和表達能力的培養。如課程項目的最終檢查方式是由項目組成員進行演講和匯報，每人分別對自己的工作進行介紹，教師和其他學生可以隨時打斷，提出問題。小組合作以及匯報演講可以鍛煉學生的表達和組織能力、分工協作能力以及增強團隊精神。

1.4 科研情況

在大學高等學府中，科研和教學相互促進，相輔相成。積極開展科研活動不僅可以提高教師本身能力和教學水平，同時可以通過引導學生參與，提高學生的學習興趣和科研能力。

克萊門森大學計算機學院學術氛圍濃厚，學院下設20個實驗室項目組。計算機學院基本每周都有其他大學的教授前來作學術報告，進行交流。筆者參加過的幾場，幾乎每次都座無虛席。學術交流對于了解業內的最新進展、拓展思路、促進個人研究都很有幫助。

在促進學生科研方面，除帶領本校學生進行科研外，克萊門森大學會提供暑期的學生交流崗位，由教師提供崗位和研究經費，供外校學生申請。在暑期科研交流結束之際，學生負責將自己的工作制成海報，每人在自己的海報前，向全院的教師和學生做展示。聽取了部分學生的匯報后發現，很多學生在暑期中完成的工作量大，質量高，而且具有來源于應用、服務應用的特點。同時，學生思路開放，涉及多領域合作，橫跨化學、生物基因、氣象科學計算等眾多應用領域。

2 對中國科技大學軟件學院教育改進的啟示

中國的軟件學院經過10年的發展，在培養學生人數、學生就業率、實驗室和實習基地建設以及企業對學生滿意度等各方面都取得了很大的進步。

科大軟院是國家教育部和國家計委首批批準建立的示范性軟件學院之一，秉承中科大優良的教風和學風，一方面依托學校現有的基礎及專業師資力量和教學資源進行辦學；另一方面，聘請海內外著名企業和大學的專家、教授授課，課程設置與國際接軌，課程內容面向軟件市場和企業需求，強化實踐教學。學院一直致力于不斷提高教學質量，為了適應教育國際化的需要，學院與美國克萊門森大學合作，創立了碩士聯合培養項目，旨在培養一批具有高技術和英語水平，滿足IT業界需求的高素質人才。

科大軟院在培養懂技術、熟練進行外語溝通，以及具有國際化的思維方式和團隊協作能力的人才上做出了不懈的努力。在課程設置方面非常注重教育的國際化，借鑒了國外著名大學的課程設計，并隨著軟件行業的發展和行業人才需要不斷優化課程設置和教學內容。學院的外語教學受到重視，英語教學改革方面已經取得了一定的成績。科大軟院每年都能輸送多名學生前往日本富士施樂公司等國外公司實習。但不可否認，和國內相比，美國的教育體系在課程安排和師資力量等方面都有較大優勢。軟件學院教育是一個較新的嘗試，軟件學院也需要學習和吸取已有的先進經驗，不斷提升教育水平和國際化程度。從Clemson大學計算機系的教學中，國內軟件學院可以從中汲取經驗，從以下幾方面進行改進：

（1）嚴格教學，規范課程管理。國內部分課程考察存在盲點，考核體系不完善，導致學生平常松懈、考前突擊，依靠死記硬背得高分。與國外的教育相比，國內學生在知識掌握程度、實踐和動手方面的能力亟須提高。通過加強對課程的過程管理，包括增加作業、實驗、測驗等對課程成績的影響比重，有效檢測學生的真實水平和能力，促進學生認真學習。規范考核系統的一個挑戰是國外的課程課堂規模一般較小，教師可以和每個學生進行足夠的交流。例如克萊門森大學的計算機課程大多數都是小班授課，1個班級一般在20人左右，Seminar課程的人數則更少。但充分的師生交流在國內實行起來就困難得多，軟件學院教師需要在教學過程中不斷摸索，不斷提高課程設計，完善檢查機制，平衡選課人數，以達到最優授課效果。

（2）開展課程改革，強調因材施教。軟件學院當前招生的明顯特點是學生人數多、跨專業背景，教育機制是1年理論課學習、1年企業實踐。學生只有1年在校時間，要在獲得足夠學分的情況下提高學習質量，對于教師的課程內容安排和課程設計方面提出了較高的要求。在學生背景知識和水平差別較大的情況下，教師要能夠找到平衡點，積極聽取其他教師和學生的意見，不斷改進教學水平。同時需要規范課程大綱，詳細介紹課程內容，保證學生在選課之前了解課程難度和深度，選擇適合自己專業和能力的課程。

（3）強調溝通和交流能力的培養，全面提高學生“軟實力”。筆者在參加克萊門森的課程項目答辯時發現，國內學生的英語演講和表達能力仍然存在一定程度的欠缺。計算機從業人員，除了專業技能和知識等硬技能之外，交流和合作等“軟技能”非常重要，國外不少大學（如普渡大學的理工學院）都會設置包括寫作和演講、團隊合作、語言文化等文科類模塊，全面培養學生的能力。國內在這方面則有所不足，學生在專業技能方面可能已經達到一定的水平，但在交流、論文、演講等方面存在較大的短板，不利于學生的長期發展。譬如，數據挖掘課程的最后答辯中，中國學生的項目完成情況并非不好，但臺上的表達能力和演講效果比美國、甚至印度學生存在很大差距。語言表達和溝通能力是立足社會的最基本能力，良好的團隊協作精神、國際化的思維方式更是企業看重的能力。軟件學院在課程整體設置、課程設計中應該將軟實力的培養作為目標。

（4）推動教師科研工作，積極開展校企項目合作。與克萊門森大學計算機學院相比較，科大軟院的專職教師相對年輕，參與科研活動還不夠，科研能力還有待增強，在科研促進教學，教學輔助科研，帶領學生科研等各方面還需要進一步探索。同時，為了更好地適應軟件學院學生的培養目標，教師應該具有更多的實際項目經驗，學院應積極支持和鼓勵教師和企業開展項目合作。

3 結語

了解和借鑒國外大學的培養制度和經驗，可以促進和改善國內教育的發展，同時也需要結合我國教育的實情和學生的特點，因材施教。我國軟件學院學生眾多，教學資源相對緊張，學生背景不同，全面提高教學水平，提高學生能力存在著不少困難。他山之石，可以攻玉，如何把國外大學先進的教育理念和方法融入到我國教育的培養體系中，借鑒他山之玉，積極促進我國教育的國際化進程，是需要我們不斷探討和研究的問題。

參考文獻：

[1]張堯學，吳愛華，關于我國信息化教育的幾點看法[J]，計算機教育，2008（5）：3-7

第3篇：計算機視覺課程設計范文

在長期的實驗教學實踐中，浙江師范大學教育技術學實驗室與全國大多數師范院校一樣，從無到有，從小到大，從常規媒體到多媒體，從黑板到網絡，再從真情實景到虛擬現實，教育技術學實驗室的建立和發展走過了一條健康成長的道路，先后投資一千多萬元，改造了常規媒體實驗室，新建了多媒體實驗室，是我國師范院校規模最大、項目最全、設施最完善的教育技術學專業實驗室之一。目前，這些實驗室分別為全校各學科本科生、教育技術專業本科生、研究生、教育碩士、函授生、繼續教育教師等開設200余個實驗項目。這些實驗除了教育技術學專業實驗課程，還包括全校教育技術學公共課的實驗教學，全省基礎教育師資的函授、進修、培訓等各類繼續教育活動的實驗教學，并為基礎教育教學改革和學生課外活動提供指導和相關服務。

1 實驗室建設

1.1 實驗室的建設原則

（1）實驗內容追求綜合性、新穎性、示范性及學生的參與性；

（2）實驗對象追求真實、有直接的應用背景；

（3）實驗室建設目標是面向不同層次的基礎型實驗、提高型實驗、研究創新型實驗；

（4）實驗項目的開設密切結合教育技術學的學科建設，突出本校、本學科特色。

各實驗室按照新的實驗體系設置，力求做到科學與規范，打破了按課程設立實驗室的傳統做法。

1.2 實驗內容

針對實驗教學的一般規律和教育技術學科的基本特點，實驗內容劃分為三個層次：

（1）基本實驗，或稱基本共性實驗。由各門實驗課程規定所必須完成的基礎技能訓練內容，要求每個學生都必須熟練掌握。它是整個實驗室所開設實驗的主體，占所開設實驗全部內容的60％以上，如全校公共課《現代教育技術》課程實驗中的“常規媒體使用”以及“課件制作”就屬于基本實驗。

（2）提高型實驗。這是供學生進行選做的實驗，主要包括那些綜合性、設計性和應用性較強的實驗內容。旨在因材施教，提高學生的學習熱情并從中發現人才。這類實驗除一些課程內的實驗外，還有大量由學生自主申請的實驗項目，如學生畢業論文、課程設計以及為參加各類競賽需要進行的實驗項目。

（3）研究創新型實驗。是為優秀學生開設的高層次的加深部分實驗，由導師推薦或學生科研社團提出申請，由實驗室給予安排進行實驗、科研或開發。這類實驗主要集中在學生參與教師的研究課題以及學生申請的學校社團課題。每學期由實驗教師及實驗技術人員申請設立的十幾項實驗室技術開發項目屬于此類實驗。

在完成實驗教學任務的同時，我們還承擔了社會和學校的其它工作。例如，對全校中青年教師進行的多媒體課件輪訓，對全校師生的微軟授權培訓與考試（與微軟中國公司合作）（2000-2002）共培訓600余人次，通過考試獲得微軟證書337人次，為學校電視臺每周的校園新聞等欄目的拍攝與制作提供設備共享，浙江省首屆和第二屆大學生多媒體作品設計競賽，全省中小學校園網絡管理講習班，全省中小學教師多媒體課件制作培訓班，全省電教系統現代教育技術研究生課程班，全省小教自考實踐性環節培訓、考試，教育類課程教學網站開發，自考多媒體課件開發，與金華市電視臺合作制作的周末版欄目，《現代教育技術》網絡課程開發等。同時還依托校園寬帶網，開發建設了“浙江教師遠程教育”網站、“現代教育技術中心”網站和“教育類公共課教學”網站，為全省參加繼續教育的教師、全校學生提供課程網絡輔助教學，目前上網課程已有十門，同時提供各類資源庫、課程視頻點播等教育信息。

1.3 實驗室的建設情況

中國的教育技術學大都脫胎于物理學。在最早的教育技術學（那時稱之為電化教育）實驗中，以電子線路、電視機、錄音機為主，然后逐漸開展了攝錄像實驗、攝影實驗和幻燈投影實驗。1989年，第一次東南八省（市）（現在已經擴大為十一省（市））師范院校電化教育系主任會議在華南師范大學舉行。在討論了電化教育的辦學方向、培養目標、課程設置的同時，提出了如何建立電化教育實驗室問題。當時的專業實驗室包括幻燈、投影（后來改名為光學媒體）實驗室、攝影實驗室（包括暗室）、廣播錄音教學（后來改名為電聲媒體）實驗室、攝錄編（又稱教育電視）實驗室和語言（音）實驗室。教育技術學科課程設置不斷完善以及社會對教育技術的需求不斷增強，作為一門以技術在教育中的運用為核心內容的學科，教育技術學實驗室的建立亦隨著現代教育技術的不斷發展而發展。目前浙江師范大學現代教育技術學實驗室建設情況如下各表所示：

類型

實驗室名稱

作用或實驗課程名稱

常

規

媒

體

實

驗

室

常規媒體實驗室

現代教育技術公共課光學投影媒體實驗、視聽媒體實驗，專業課光學投影媒體教學實驗、現代教學媒體的原理與維修

電聲實驗室

模擬電路實驗、數字電路實驗、教育電聲系統實驗

非線性音頻編輯實驗室

電視教材編導與制作配音實驗、其他專題片、記錄片、教學片配音

數字實驗室

數字攝影實驗、電視教材編導與制作實驗（數字）、特技動畫實驗

布光實驗室

室內攝影、攝像實驗

電視編輯實驗室

攝像機實驗、電視教材編導與制作實驗（模擬）

電視演播室

承擔全校閉路電視系統的室內節目、新聞節目、訪談節目的拍攝與制作；承擔遠程教學節目、學術講座以及教學活動的拍攝與制作；教育技術學專業學生參觀、學習、實習

電視播控室

接收衛星電視節目并向全校發送有線電視節目，雙向閉路電視系統提供互動教學與節目點播

轉貼于 類型

實驗室名稱

作用或實驗課程名稱

多

媒

體

實

驗

室

平面設計實驗室

特技動畫、平面設計、電腦美術、平面廣告設計、電腦動畫設計、字體設計與創意、電視廣告

網絡實驗室

網絡教育概論、網絡技術、網絡基礎、組網、WEB/FTP服務、計算機網絡通訊等

計算機多媒體實驗室（1）

數字攝影圖片處理、教育統計SPSS軟件應用、課件制作、多媒體技術、計算機程序設計

計算機多媒體實驗室（2）

計算機網絡與應用（通識課） Internet及網絡教育應用（通識課）INTERNET網絡資源學習

計算機多媒體實驗室（3）

計算機音樂制作、多媒體課件制作、現代教育技術公共課、教育軟件制作

類型

實驗室名稱

作用或實驗課程名稱

其

他

實

驗

室

微格教學實驗室

師范生專業教學技能訓練、實習前微格教學訓練、新教師教學試講

遠程教育實驗室

多媒體教學及實時交互教學

數字化信息資料室

為全校師生提供教學過程中常用的數字化資源和計算機軟件

實驗教學研究室

師生進行創新型實驗研究

虛擬現實實驗室

虛擬現實創作工具的使用、網絡虛擬課堂的構建、虛擬實驗系統的構建

智能技術實驗室

先進人工智能和智能信息處理的基本原理、基本方法研究；與人工智能相關的應用技術和系統集成技術研究，包括新一代互聯網技術、人機（計算機）交互技術、虛擬現實、計算機視覺、專用集成電路自動化設計、分布式智能系統技術等

由上表所示表明，目前現代教育技術學實驗室正隨著學科的發展逐步完善了多媒體、虛擬現實、智能技術等實驗室的建設。

2 實驗室管理

在實驗室管理上我們的原則是：為教學服務的、為學生學習服務，努力創造條件24小時對學生開放。只有在學生過多、實驗室（機器、儀器）供不應求情況下才設訂時間表，在規定的時間內對規定的學生開放。一個實驗室的使用率是衡量其作用和效率的重要指標。要最大限度的發揮其在教學中的作用，使其真正為教學服務，就要堅持對學生開放。因此，合理安排教學計劃內、外實驗使用實驗室的時間段，盡量擠出較多的時間開放實驗室。對于學生課題、社團活動、興趣小組等需用實驗設備或實驗室，只要有利于學生的能力培養，實驗室盡一切努力提供實驗條件，簡化實驗室審批手續，根據學生需求、某課程實驗教學的性質，采取不同的管理模式。

2.1 主講教師管理模式

教育技術學課程的多樣性使得其教學方法發生了巨大變化。多媒體實驗室有時變成了多媒體教室，教師可以帶領學生邊講邊練。還有一些課程要進行教學實踐、教學設計，鞏固課堂教學效果，提高學生的動手能力。在任課教師的指導下，通過這樣的實驗更有利于教學質量的提高。

2.2 實驗教師管理模式

目前，除了教育技術學專業的實驗課，全校教育技術學公共課以及部分培訓性課程全部由實驗室管理人員承擔。從儀器設備的準備到管理維修，從實驗教學內容到實驗方法，我們建立了一整套的規章制度。既讓學生放開手腳，大膽實驗，又嚴格管理，強調愛護儀器設備。特別是貴重物品，如攝像機、照相機等，一定要有嚴格的檢查制度。

2.3 研究生管理模式

在目前情況下，我們還不能為每一位研究生提供一臺計算機。但是，如果將實驗室作為研究生學習室可以一舉兩得：研究生在實驗室里研究生可以有固定的計算機。除了本科生上課實驗以外，大多數時間研究生使用管理實驗室，同時承擔實驗室的日常管理和一般性維修。這樣一來，既不用配備專職實驗室管理人員，又給研究生提供了學習、實踐的機會。特別優秀的研究生還可以承擔一部分實驗教學任務，得到了極大的鍛煉。

2.4 本科生管理模式

這一管理模式由實驗技術人員指導、組織學生管理員加學生助理員組成。由實驗技術人員負責技術及總體管理，由學生管理員負責具體設備維護及管理，助理員協助管理，且各類人員崗位職責明確。這種管理模式不但解決了工作量超時問題，培養了一批學生管理和技術能手，同時還給學生提供一個勤工儉學的場所。因此，每學期招聘管理員時，報名學生都很踴躍，經過幾年鍛煉。各方面能力出色的學生管理員，畢業后近一半留在學校，其余的也在各自的崗位上很快成為業務熟練的骨干力量。

2.5 計算機智能管理模式

在三個多媒體實驗室，我們采用了先進的計算機實時管理手段、電視監控系統對整個實驗室進行無人值守開放式實驗管理，學生可以在校內任何地方，通過校園網絡對示范中心所有的實驗項目進行預約、登錄或查詢。實驗室中所有計算機設備均可根據管理系統中的實驗計劃自動開機或關機，并對用戶上機情況進行自動登記。計費系統我們使用的是北京泰利德科技有限公司的射頻卡機房自動管理系統，其不依賴于任何硬件，采用底層登陸技術，與操作系統無關，安全性好，維護量小。

浙江師大現代教育技術實驗室邊建設邊使用，目前已經在實驗教學、項目研究與開發、校內外師資培訓、多媒體設計競賽等方面做了大量工作，取得了良好的社會效益。在2003年召開的東南十一省（市））師范院校教育技術系主任會議上，來自全國各地的80多名專家學者參觀了我們的實驗室并給予了高度評價。

【參考文獻】

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[3] 趙時亮．虛擬實驗：從思想實驗到虛擬現實[J]．科學技術與辯證法 1999，(6)：21—25．

第4篇：計算機視覺課程設計范文

關鍵詞：圖像分割； 參數活動輪廓； 幾何活動輪廓； 能量泛函； 蛇模型

中圖分類號：TP3914 文獻標識碼：A文章編號：2095-2163（2013）02-0082-04

0引言

蛇（Snake）模型，即活動輪廓模型（Active Contour Model），一度曾被國內學者譯成主動輪廓模型，最早由Kass等人提出，能利用圖像高層信息能量泛函來解決圖像分割問題，2000年左右引入國內。國內，較早關注此模型的有哈工大李培華教授，當時將國外最新的蛇模型技術進行了綜述[1]。文中闡述了Snake的數學模型，提到了Snake的算法實現，主要有計算復雜度為O（nm3）的Amimi動態規劃法，和算法復雜度為O （nm） 的Williams的貪婪算法。接著又介紹了Snake的改進模型，如Cohen的氣球模型，Storvik的基于貝葉斯概率統計的Snake模型，及用于運動跟蹤的可變形模板（Deformable Templates）模型。另外一位長期深入研究Snake模型、且造詣深厚的學者是美籍華人徐成陽，首先提出了GVF-Snake模型[2]。該模型在圖像分割或輪廓提取時，能雙向驅動初始曲線的演化，使其進入圖像的深凹輪廓，同時，在更大程度上降低了對初始化曲線位置需有嚴格限制的要求。

早期的Snake模型在圖像分割或輪廓提取時，因驅動外力不夠，要求初始化曲線須設定在圖像真實輪廓的附近，否則較難收斂于圖像真實輪廓，得不到較好分割效果。

在此期間，國內則少有學者開展Snake研究，可見的發表成果為：周彥博結合變分法處理醫學圖像，成功提取紅細胞。賈春光結合遺傳算法研究MR圖像，提取大腦皮層外輪廓和左腦室，但并未取得滿意效果[1]。

國內其他學者，鑒于Snake方法的新穎，于2001年左右對Snake算法進行了系統研究，課題多會涉及國家自然基金項目。研究活動多是集中于對Snake算法的各種改進，并得到改進的GVF-snake模型，再后來，即是采用水平集方法，所得研究成果多為幾何活動輪廓模型。

在Snake模型的研究期間內，因多種原因所致，如學術名詞的翻譯等，Snake模型，曾被冠以多種名稱，如蛇模型[1]、Snake算法[3]、主動輪廓模型[1，4]、活動輪廓模型[5，6]、幾何主動輪廓模型[4，7]、可變形模板Snake模型[1，5] 、基于角點的Snake模型[8]，隨著研究的進一步深入，又出現了結合區域信息、邊界信息的改進的新蛇模型，但這些新數學模型已經與當年Kass的原始Snake有較大區別，本文依然將其歸納為蛇模型家族。為了統一起見，將蛇模型分為參數式活動輪廓模型、幾何式活動輪廓模型、融合其他信息的混合蛇模型。

（1）基于參數的經典蛇模型有Snake；Balloon-Snake；距離勢能Snake；GVF-Snake；GGVF-Snake；虛擬電場Snake（Virtual Electric Field），簡稱VEF；改進的虛擬電場Snake（External Force Using Vector Field Convolution）簡稱VFC。

（2）幾何式蛇模型。采用水平集方法，包括了測地線蛇模型（Geodesic Active Contour Model） 簡稱GAC；測地線活動區域模型（Geodesic Active Region），簡稱GAR；分段常數模型（Chan-Vese）簡稱C-V；此外，還有雙向Chan-Vese。第2期王成杰：基于蛇模型圖像分割研究綜述智能計算機與應用第3卷

（3）混合蛇。兩種模型結合的Snake，融合了邊界或區域信息，由此得到了對Snake改進后的新方法，如，2006年，Lie等人提出了基于區域的二值水平集。Tai提出了基于邊界的二值水平集。2007年，尚巖峰提出自適應的Balloon-GVF Snake。此后一些學者，又結合其他方法，研究了參數蛇模型進行多目標分割的算法，此算法打破了參數蛇模型不能解決拓撲結構變化的問題。還另有一批學者，結合邊界信息，通過演化曲線方式，實現了水平集。

1Snake模型的思想

圖像分割（Image Segemention）可將給定的圖像分割成一系列感興趣的區域，因而是圖像分析、圖像理解的基礎。

Marr的傳統視覺將信息處理分為底層視覺、中層視覺和高層視覺三個階段，只是底層視覺是無法利用高層信息。而Kass提出的Snake模型，將圖像的灰度信息、梯度信息等特征當做能量，先驗知識如目標的大致情況也可等同為能量，并以其為基礎，設計一個可供高層視覺選擇的能量函數[2]（具體的能量函數可參見朱國普的博士論文），用以處理低層視覺中的圖像分割問題。該模型的實現原理為：

在待分割的圖像中放置一條自由曲線，曲線自身具有內部能量，能約束自身的形狀，能抗拉伸，抗彎曲，圖像的外部能量，能驅動曲線運動，在內外能量形成的內、外力場綜合作用下，曲線達到能量最小化，收斂于圖像的顯著特征或局部極值處，達到圖像分割的目的。

由此可知，Snake模型的突出優點是：

（1）突破了由Marr提出的傳統視覺理論局限，為計算機視覺理論引入了新的思維思路。圖像分割中，有效地利用了圖像高層信息，并對底層視覺信息的加工進行指導和修正，為信息處理提供了更多的方便。其處理方法與人類的視覺系統已存在更多的類似。

（2）可將圖像數據、初始估計、目標輪廓及先驗知識集成于同一個特征提取過程中。一旦啟動初始化，將能自主地收斂于能量極小值狀態，且無需人工干預，就能捕捉到連續、完整的目標輪廓。

當然，該模型也有一些缺點：

（1）分割結果對于初始曲線的選定位置非常敏感。

（2）因外力不足，曲線通常不能被驅動到深凹圖像的內部。

（3）原始的蛇模型無法控制曲線拓撲結構的自適應變化。因而需要對蛇模型進行改進。

改進的模型分為兩組，一組是參數蛇，另一組是幾何蛇。針對模型的缺點，從4個方向實行改進。分別是：

（1）對初始化曲線條件的研究。

（2）對力場改進，如雙向驅動、進入深凹圖像開展輪廓提取的研究。

（3）弱邊界、抗噪處理；

（4）針對拓撲結構變化，自適應控制曲線演化，完成復雜目標圖像的分割。

具體來說，參數蛇研究成果多集中在（1）、（2）、（3）方向，尤其是方向（3）對力場持續改進，雙向驅動的改進；幾何蛇執行處理卻在（1）、（2）、（4）方向，且最好的成果輸出體現于方向（4）中。

另外，以時間為維度參數可得，研究的早期時候，參數蛇因GVF-Snake的提出而廣受眾多研究者的推崇青睞；現今，因幾何蛇快速數值算法的實現，幾何蛇已成為研究的重心。而今后，蛇模型改進除了需要結合邊緣、結合區域、還需與其他的分割方法相結合，才能取得更大的進展和更大的新突破。

2典型改進蛇模型特性分析

因為Snake模型天然的優越性，其應用所及已經相應拓展到圖像分割、目標識別、行為分析、視頻跟蹤、三維醫學重建等領域。同時也因其局限性，眾多學者也在對其進行不斷的改進。

21參數蛇模型

（1）Balloon-Snake。由Cohen提出，修改了Snake外力項，增加了一項氣球力，該力驅動勢頭強勁，有利于深入圖像的深凹部位，且能跨越小的圖像噪聲點，弱邊界或殘損邊界，而不致出現收斂。因此，對于存在邊界空隙、邊界破損的圖像，就需要根據收斂結果，人工設置迭代次數。鑒于氣球力每次只能單向驅動，因此，氣球模型的初始曲線設置，必須設定于圖像的內部或外部，一定不能與圖像有所交叉，否則不能進行正確分割。Cohen還給出了距離勢能力函數，此模型也是用于增加Snake外力，其結果是使得初始曲線可以位于待割圖像周圍、可以位于待割圖像交叉，但其力度并不到位，因而無法收斂到圖像的深凹處。

（2）GVF-Snake。由徐成陽提出，其提出的梯度向量流GVF是一個比較優秀的力場，可以雙向驅動，而對初始曲線放置的要求也不再那么嚴格，既能放置在待割圖像周圍、也可以與待割圖像交叉，還能深入凹形圖像的極低處，而且也能分割弱邊界的情況。但是對于極個別圖像驅動到深凹處能力仍然偏弱，因此，又提出了GGVF模型，使得推進深凹處問題得以滿意解決。

在以上研究基礎上，又經過多次實驗進一步發現，GVF-Snake及其改進模型并非每次設定初始位置都能得到正確分割。而且對于同一幅圖像，放置相同的初始曲線，一種GVF力場解決不了，但是換一種改進的力場就能實現正確分割了，這一原因直到2002年才得以完整揭示。Yu等人指出，向量場，即外力場中存在一些臨界點會對分割產生重要影響[2]。若要進行正確的圖像分割， He等人已經提出了正確分割的充要條件：初始曲線需要包含并且只能包含待割圖像內的所有節點。

隨著研究的不斷推進，后續許多改進Snake模型（如VEF、VFC） 所提取的輪廓已經更加貼近圖像真實邊界，且對弱邊界、抗躁等都具有較高的魯棒性，但卻仍然未能完全解決曲線的初始化問題。參數蛇已經成功應用于醫學圖像的交互式分割，但若要實現自動化分割則需要尋求一種新的方法。

2.2幾何蛇模型

（1）測地線活動輪廓模型 （Geodesic Active Contour Model，簡稱GAC），是最早的幾何蛇。這類模型是以目標邊緣信息作為主要驅動力來引導分割曲線的運動，即可歸結為是基于邊緣的分割。該模型的特點是：邊界強度小或者沒有邊界的地方，變形曲線運動速度很快，而邊界強度較大的地方，變形曲線速度較慢甚至停止。當目標邊緣不明顯或者存在縫隙情況下，此方法將會出現邊緣泄露現象。

（2）測地線活動區域模型（Geodesic Active Region，簡稱GAR）是Paragios結合了基于邊界的測地線模型和朱付平的區域競爭模型的優點而研發提出的基于區域特征幾何蛇模型。該模型解決了初期的測地線幾何蛇初始曲線魯棒性不足的問題。

（3）分段常數C-V模型。假定圖像只有目標和背景兩部分，在分割圖像的同時，還能對圖像實現增強去噪，而對無明顯邊緣的目標分割也能取得良好效果；但也存在缺點，就是計算量大，且不易實現。

總地來說，幾何蛇的輪廓曲線演化只是基于法向量和曲率等，而與曲線的參數表示無關， 并且通過采用水平集方法加以實現，由此突破了拉格朗日系統框架的限定，因而能自適應地處理拓撲結構的變化，對弱邊界、斷裂邊界的處理能力，數值穩定性良好，也就更加利于由二維向三維分割領域的推廣。其改進模型則能簡捷、有效輕松地進行多目標分割，同時亦獲得了更佳的抗噪效果。

在幾何蛇的研究早階階段，因算法復雜度高達O（n3），計算量太過龐大，研究者的關注度也更多地聚焦于參數蛇方面。另外，早期的幾何蛇也與balloon-snake模型相仿，其與目標邊界不能存有交集，否則將無法得到正確分割結果。

在此之后，研究者們因參數蛇的力場雖有改進，卻仍無法解決復雜目標的分割，繼而加強了對水平集方法的探索和研發，對幾何蛇提出了快速數值算法，分別為窄帶法、針對Eikonal方程的快速行進法和快速掃描法。其中，快速行進法的算法時間復雜度為O（NlogN），快速掃描法復雜度為O（N）。此外，Li等人還提出了一種不需要重新初始化符號距離函數的方法，其算法復雜度為O（N）。

2.3其他研究

何寧以聯立偏微分方程為出發點，提到簡單曲線、曲線曲率等數學問題[9-10]，并推證得出連續Snake曲線收斂原理，再將連續的曲線借助離散化方法進行了處理，提出了離散化Snake算法，為深入理解貪婪算法提供了數學基礎，同時也有利于學者對Snake原理的清晰解讀。除此之外，更多學者又結合了其他方法進行的算法改進，限于篇幅，這里不再一一列舉。

3應用領域

31Snake算法在圖像分割領域的應用

蛇模型適于對背景灰度不均勻的醫學圖像，纖維圖像進行分割，并提取運動物體的輪廓。其中的參數蛇適宜于交互式醫學圖像分割，而幾何蛇則適用于復雜多目標下醫學圖像自適應分割。

2003年，南理工王洪元博士利用二階段的貪婪算法[11]實現了心臟左心室的分割。2005年，一軍大的楊誼博士，使用改進的DP-Snake，成功提取了血細胞[12]。2006年，復旦大學張俊華結合邊緣檢測GVF模型，進行了低對比度的超聲圖像分割[6]。2007年，哈工大的朱國普博士改進了球模型，提出了GVF-balloon Snake模型[13]，能雙向運動，提取復雜目標，完成了人肺CT圖的分割。2007年，南理工王元全提出了改進的GVF模型，完成了左右心室的分割，同時也提高了精準度[14]。2009年，復旦大學利用幾何蛇模型，完成了冠狀動脈的分割、二尖瓣的分割[4]。中科大的博士編制了改進幾何蛇，完成了腹部肝臟CT圖像的分割[7]。2010年，東華大學的韓海海碩士利用融合聚類算法和GVF-Snake模型[15] ，去除了纖維毛刺，并準確提取纖維圖像的輪廓

32Snake模型在其他方面的應用

蛇模型甫經提出，就已經應用于運動跟蹤，比如，體育實況轉播時的運動跟蹤，也可用于人臉面部的活動跟蹤，如嘴或眼的運動。

值得一提的是，參數蛇的算法實現也已成功地引入到教學中。已有很多著名高校的教師，在結合自己科研方向的基礎上，將一些相對成熟、且先進的技術，融入本科教學。已有實踐表明，在北大、北師大中，參數蛇已率先進入了教學，或作為一周編程課的課程設計，或成為大三、大四專業實踐的訓練案例。而由于案例表現的趣味性、綜合性和系統性，將使得學生獨立研究能力得到更進一步的強化。另外，在探索Snake算法時，為學生文獻查閱、算法設計的能力提供了充分訓練機會，而學生的科研素養和參與課題的能力也將達到更高水準，學生在這樣的科研探討氛圍中也必將獲益良多。

4結束語

Snake模型將圖像分割、數學泛函分析、能量問題集于一身，俟其問世，就有數目可觀的學者從多個角度對其特性展開了不同研究，并在不同學科的知識啟發和影響下，對蛇模型進行了改進。其類型分析如下。

（1）參數蛇模型：目標函數簡單，運算迅速而高效，通過添加能量項，多種先驗知識可以靈活嵌入能量函數中，在交互式的圖像分割中應用最廣，而對出現有拓撲變化的目標分割卻不占優勢。但憑借其先驗知識嵌入的靈活性，應用仍在不斷拓展。多目標分割的探索也在進行中。

（2）幾何蛇模型：在高維空間內進行輪廓演化，可以解決大變形，拓撲有變化的問題，計算穩定性高，但計算效率偏低，且表達式復雜，先驗知識在輪廓演化方程中的表達不靈活。當目標變形很小時，一般并不采用幾何蛇模型。即便如此，幾何蛇在復雜背景下分割、多目標分割、抗噪、防邊界泄漏等問題的處理方面保持優勢擅場。目前，研究已從單項水平集向非參多水平集圖像分割方向演變。

近年來，持續的拓展研究使蛇模型在圖像分割領域占得了一席之地，尤其是在醫學圖像領域。利用Snake模型處理遙感圖像、彩色圖像的分割，也只是出于起步階段，需要將Snake算法與其它分割算法結合。而其他算法則包括比如結合分水嶺算法、種子填充算法和向量法等。可以預期的是，其發展前景必將十分廣闊。

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