数字媒体技术专业是一个技术与艺术交叉的新兴专业。首先分析了技术和艺术复合型课程在数字媒体技术专业中的重要性，并就为数字媒体技术专业开设“数字图像分析与艺术化处理”课程进行了探讨，重点就课程教学内容、实践教学、教学方法与手段、师资队伍建设等进行了探索和研究，也对遇到的困难和问题进行讨论，希望借此能够对这门课程的完善和提高有所裨益。
图像处理 图像分析 艺术化 数字媒体技术
一、前言
浙江理工大学数字媒体技术专业旨在培养德、智、体、美全面发展，具有良好的科学艺术素养，系统地掌握数字媒体设计、制作、处理的理论知识和专业技能，精通数字媒体核心技术，具有新媒体艺术创作能力以及面向网络的、新型数字媒体综合开发能力，能够在国家机关、高等院校、电视台、电影厂、广告公司、游戏制作公司和大中型企业等从事数字媒体设计制作、兼通艺术和技术的复合型的高级人才。
“数字图像分析与艺术化处理”是一门在对传统的“数字图像处理”课程内容进行调整的基础上，针对数字媒体技术专业新开设的专业课，该课程主要讲述利用计算机对数字图像进行分析和处理的方法和技术，强调生成不同艺术效果的处理方法。
本文首先对传统“数字图像处理”课程的特点进行了分析，并结合数字媒体技术专业的需求进行了分析，提出了开设“数字图像分析与艺术化处理”课程的必要性；然后就“数字图像分析与艺术化处理”课程的课程内容、实践教学、教学方法与手段、师资队伍建设进行了讨论；也对目前存在的问题进行了分析；最后总结我们的经验与不足。
二、开设“数字图像分析与艺术化处理”课程的必要性
从教学内容上，近年来《数字图像处理》已经形成以数字图像基础、图像增强、图像复原、彩色图像处理、图像编码、形态学处理、图像分割和对象表示与描述为基本教学内容的一门信息类专业课程。而且，随着新技术在图像处理中的广泛使用，诸如小波变换、遗传算法、神经网络等新内容不断增加到课程体系中。但涉及艺术化处理的内容较少，目前，讲述图像艺术化处理的教材或者参考书基本都是讲述如何使用图像处理软件Photoshop进行制作的，而基本没有讲述对图像进行艺术化处理的理论和方法的。对旨在培养艺术和技术相结合复合型人才的数字媒体技术专业，图像作为一种重要的媒体形式，学习对图像进行艺术化处理的理论和方法是必要的，也是十分有益的。
那么，开设这门课程是否可行呢？虽然目前还没有一本数字图形艺术和处理的教材，但针对数字图像进行艺术化处理，已经有了大量的研究，特别是在图像学领域，艺术绘制的研究更是硕果累累《艺术化绘制的图形学原理与方法》一书对相关工作进行了全面地归纳总结。图形学艺术花绘制的结果基本都是以图像的形式表现出来。所以，从教学内容取材上，是完全没有问题的。
三、课程的总体设计
根据数字媒体技术专业的特点，考虑到课时的限制。“数字图像分析与艺术化处理”课程的教学内容分为以下8讲：
第1讲为数字图像基本概念和图像编程，主要介绍图像概念、图像感知、获取、采样、量化，图像的基本类型和主要文件格式，以及对BMP文件的读写和DIB类介绍。
第2讲为图像信号处理基本理论，讲述几种常用变换及其应用，包括傅立叶变换、离散余弦变换、小波变换和雷登变换。
第3讲是图像特征提取，主要讲颜色、形状、纹理等特征的描述、提取及分析。
第4讲为图像处理基本操作，讲述空域和变换域图像增强，二值图像和灰度图像的形态学处理。
第5讲为图像的分割、恢复与合成，讲述基于像素、区域和辩解的分割及所属；图像降质的数学模型，以及滤波法、代数法、非线性法等恢复方法；图像的合成算法。
第6讲为彩色图像处理，讲述彩色基础、彩色模型及相互转换、伪彩色变换、颜色转移。
第7讲为数字图像的艺术化处理，讲述基于像素级运算的艺术化效果生成，基于笔画绘制的艺术技法模拟，直接借鉴参考图像中的色彩搭配和纹理效果的艺术化绘制，基于绘图样例的艺术化绘制模拟。
第8讲为图像特征降维及其应用，讲述线性和非线性降维的方法和应用。
四、实践教学的设计
“数字图像分析与艺术化处理”课程具有涉及的知识面广、理论较深澳、内容不断丰富等特点。对这样一门涉及技术与艺术，既强调处理方法的理论性，又强调实践结果的艺术性的课程。仅凭教师的课堂讲述是远远不够的，必须辅以足够的实践锻炼，让学生巩固所学理论，锻炼实际动手能力，激发学习兴趣，提高综合利用所学理论，进行设计开发和研究创新的能力。
在设计图像处理实践环节时，一方面，要保留有代表性的经典内容，同时考虑到近年来彩色图像已得到广泛应用，增加彩色图像处理的内容，以满足社会发展的需求；另一方面，针对图像的艺术化处理，设计相应的实验内容，实验结果的直观艺术效果中能有效弥补理论的枯燥乏味，提高学生的学习兴趣。
根据实践内容的不同，我们把实验分为以下四种类型：基本型、设计型、创新型和综合型。基本型实验，主要是通过实验对基本理论进行实现，加深学生对基本理论的理解；设计型实验，要求学生对所学理论进行简单应用；创新型实验主要是通过学生自由分组，通过教师提示，大脑风暴等多种形式，让学生进行创新思维，不要求实验结果的完美性，关键在于创新和创意。综合型实验，要求学生完成运用多种图像分析处理理论和方法，完成一项具体的任务。而且这门课程需要进行实践的内容较多，为了解决实验内容多与学时有限之间的矛盾，我校在设计该课程的实践环节时，采用实践作业、课内上机实验、大作业和课程设计四种实践形式。考虑到学生后续学习工作的实用性和实验的效率，在实验环境和开发工具的选择上，我校采用C++和Matlab作为主要实践教学语言，在实验类型、实践形式和开发环境之间的具体操作如下：
基本型实验，安排一次课内实验，主要是如何利用C++进行数字图像的读写及直方图统计，以便学生熟悉BMP图像的格式，掌握BMP图像文件的读写，并进行像素数据的处理，为后续实验打下基础。另外，要求学生通过实践作业的形式，学习使用Matlab进行图像读取等基本操作。其他基本型实验主要以实践作业的形式进行，建议学生使用Matlab完成。
设计型实验，主要使用C++作为开发语言，安排三次课内实验，分别是图像增强、图像的特效显示、图像的艺术化处理。图像增强选择空域图像增强、变换域图像增强；图像的特效显示可以实现图像的渐隐、图像的伪彩色处理等；图像的艺术化效果可以完成Laplican素描、马赛克效果艺术化绘制。
创新型实验，以大作业的形式布置，学生自由结合成小组，可以从参考题目中选择之一进行，也可以自己确定所作内容。如在线图像艺术化处理系统、图像艺术化显示系统等。
综合型实验，以课程设计的形式完成。要求学生完成一个简单的图像处理系统，或者图像应用系统，但必须包含图像分析、艺术化处理的内容。
五、教学方法与手段
根据“数字图像分析与艺术化处理”课程的特点、数字媒体技术专业的学生的所学课程的特点，我们在常规教学教学方法和手段的基础上，还采用了下面的教学方法和手段：
1.技术与艺术相结合、操作和理论相结合。由于学过艺术类的课程，如《色彩构成》、《绘画基础》、《平面形态设计》等；并对Photoshop和Flash等软件的使用较熟悉。所以在讲述色彩相关的内容时，对于学生熟悉的内容，简单带过；对于图像处理分析的多数理论，Photoshop中都有对应的操作，可以将理论和操作相结合。
2.先修后续课程间广泛结合。由于“数字图像分析与艺术化处理”涉及计算机、艺术、信号等多个领域的知识，广泛应用于虚拟现实、网络媒体、生物医学、工业、国防等多个方面，先修和后续课程较多。同时，增加了课程的难度，同时也可以充分利用先修和后续课程之间的联系，进行课程内容的整合、实践环节的综合。我们在先修课程面向对象程序设计和可视化编程中，以图像处理为例子进行讲述，有了图像的编程基础，在“数字图像分析与艺术化处理”课程中，实验课就更容易开展。在于后续课程衔接方面，在讲到图像特征提取时，利用“数字摄影”课程的照片，结合“虚拟现实技术”课中的全景漫游图片的拼接进行讲解，不但把这些课程的内容有机的结合起来，而其可以提高学生的兴趣，达到学有所用的目的。
3.传统教学手段与现代教学手段相结合。“数字图像分析与艺术化处理”这门课，内容多，知识面广，实践性强，可时少。在讲授时，充分利用多媒体课件节省板书时间；利用视频，展示处理过程和效果，更直观；利用网络交互式图像分析处理平台，提高学生动手的积极性，便于老师和学生就实践环节进行沟通。
当然，在教学中，我们也遇到了一些问题。首先，是教材，目前还没有完全合适的教材可供选用，所以只能使用自编讲义。其次，传统的图像处理理论多针对灰度图像进行处理，如何把图像处理理论更好地应用到彩色图像的处理中。第三，对于图像的艺术效果的评价，涉及到人的主观因素，如何客观地进行分析，还需要更多的研究成果予以支撑。
六、教学队伍建设
“数字图像分析与艺术化处理”这门课，横跨技术和艺术。而同时精通数字图像分析和处理理论，又具有较好艺术功底的老师十分难得。在实践中，我们采用校内与艺术设计学院联合教学，校外积极引进具有艺术背景的教师参与到该课程的教学中来，同时针对现有教师，组织先修后续课程的任课教师，组成教师团队，进行综合教学。
七、总结
本文基于数字媒体技术专业的培养目标，分析传统的“数字图像处理”课程对于数字媒体技术专业的不足；结合学校开课实际，就数字媒体技术专业开设“数字图像分析与艺术化处理”课程进行了探讨，希望能够对数字媒体技术专业技术和艺术复合型课程的教学和建设有所促进。
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本文系浙江理工大学2009年度重点课程建设项目“《数字图像分析与艺术化处理》重点课程建设（项目编号:ZDKC0905）”的阶段成果；教学改革浙江理工大学2009年教学改革基金项目“《数字媒体传播基础》实践教学改革”(项目编号：QN0908)阶段性成果。