从学生的创新设计看到的

1、从学生的创新设计看到的陈怀琛 通信学院宁奔同学做的设计“用MATLAB玩QQ找茬”是一个不错的设计，他既利用了线性代数的原理，又消化了MATLAB的有关函数，应用于解决实际问题。所谓“找茬”，就是在两幅非常相似的图片之间，找到他们的不同点。大可用于态动军事目标的识别，小可用于幼儿智力开发的教育。用图像相减白化处理的方法可以通过计算机把两个图像的不同处表示为白色。这固然不是一个多深多难的问题，但是学生是在一、二年级之间的暑假完成了这个工作，他至少初步使用了两种语言：MATLAB和V-B。他把线性代数作为面向应用的一个数学工具，在基础学习阶段就联系到它的专业应用，使得学习有了明确的目的，自觉地而不

2、是被迫地、创新地而不是照背地、理论联系实际地进行学习，这些正是我们课程改革要追求的目标。可以说，用过去几十年中线性代数的传统的纯理论教学方法，不可能出现这样的学生和这样的结果，所以这个新生事物值得我们大力提倡，并且要很好总结它产生的条件，予以推广。1. 线性代数课程内容必须面向专业、面向应用，不仅是抽象的理论说教，在教材中就提供学生大量的应用实例，提供他们基本的现代化计算工具MATLAB，有了理论联系实际的教材和大纲，才能培养出有创新思维能力的学生；2. 教师自身要有线性代数应用的扎实知识，并对课程改革充满热情。担任宁奔所在班的教师是通院的李静博士，她的专业是图像处理。这次是她第一次担任线性代

3、数课程，她兢兢业业地参加了课程改革的全部活动，并完成了项目组对教师的三条基本要求：(1)做了20多道计算机题;(2)提供了本专业中三个以上的矩阵应用实例并对学生进行了介绍; (3)对本学期课程实施情况进行了认真的总结；使得教师本身的思维是活跃的、创新的。3. 学生在课内课外的实践条件要有必要的保证，例如大学生科协的活动，在更多学生参与课改后最好让学生自身具有计算机等，宁奔同学在他的项目说明文档中从学生角度对课改工作提出的一些建议值得重视。我们不打算在这里对整个课改工作进行总结，主要是摊出实际材料，供大家共同探讨研究，以期在未来出现更多类似的优秀学生和教学成果。 “用MATLAB玩QQ找茬”说明

4、文档通信工程学院08级学生 宁奔在上线性代数课时，老师给我们介绍了MATLAB在图像处理方面的应用，把线性代数的理论知识和实际生活应用又一次紧密的联系了起来。在我被MATLAB强大功能吸引的同时，自己也想借助它做一点事情。其实知识就是这样，学了会用才是真正学会了，把知识变成实际价值才是教育的真正目的。由于这次MATLAB改革的机会，我萌生了用MATLAB玩QQ找茬的想法，通过查阅资料，做成了这个“用MATLAB玩QQ找茬”的程序。一、MATLAB程序所涉及到的函数及相关线性代数知识1、 imreadIMREAD Read image from graphics file.该函数仅用来将图片数据

5、读取至MATLAB工作空间。我是用RGB方式读取，所以图像在工作空间中应是R-G-B三维矩阵。2、 imabsdiffIMABSDIFF Compute absolute difference of two images.该函数用来比较两幅图片的不同，其实我认为应是两矩阵相减并取绝对值，即 abs(A-B)。这样相同的颜色想减为0（黑色），不同的地方大于0，为其它颜色。这样两幅图片不同处就被对比出来了。3、 im2bwIM2BW Convert image to binary image by thresholding.该函数用来对比较后的矩阵进行二值化处理，使得原图中相同部分为0（黑色），不

6、同部分为1（白色）。它的目的是为了更明显地显示出原图中的不同处。4、 im2uint8IM2UINT8 Convert image to eight-bit unsigned integers.VB部分的流程图该函数对图像数据进行格式转换，以便处理。5、 catCAT Concatenate arrays.该函数用来将被二值化处理后的1维矩阵连接成三维矩阵，以便将它与变暗后的原图相加。6、 imshowIMSHOW Display image.该函数用来显示经过处理的矩阵（不同处为白色、相同处明显变暗，如左图）。二、MATLAB程序运行步骤程序运行大体分为三个步骤：图像输入、数据处理、图像输出

7、。1、 图像输入分别读取两幅图片数据，按R-G-B三维矩阵形式保存至工作空间。之所以选择RGB形式，原因有3点。（1）、简化VB编程。因为我对VB截图后保存为bmp图像比较熟悉，而bmp图像实际上是RGB形式存储的，选择用MATLAB的RGB形式读取会使VB编程简单。（2）、增强颜色表现力。如果仅是用灰度或二值化模式，将严重减小颜色范围，显示效果将大打折扣，对应用造成非常不利的影响。（3）、简化MATLAB编程。RGB格式相对于YUV等其它较高级的格式显得非常容易理解和接受。对于这种简单的应用，对RGB图像处理会显得非常方便，可以简化MATLAB的编程。2、数据处理处理部分主要进行3步（1）、

8、对比。用imabsdiff()函数找出两幅原图的不同。因为已经有成形的函数，所以不必自己再重写形同“abs(A-B)”功能的语句。（2）、二值化。因为即使经过对比，有些不同的颜色因为RGB数值相差无几，导致显示的效果不明显，有时还会和原图混淆，所以需要进行二值化处理，将阈值调整至一较小值，使得所有不同的像素与相同的图像彻底区别开来。（3）、计算结果。将二值化后的矩阵cat()成3维矩阵（相当于R-G-B矩阵），同时再将原图矩阵（imread()出的矩阵）/2，相当于降低了亮度。把两结果相加，结果就是在变暗的原图上以白色显示出“茬”了，效果十分明显。3、图像输出该部分将最后处理所得的矩阵用imshow()函数显示出来。三、以下是一些我和一些同学关于这次课改的意见1、 希望增加些上机时间，并在最后布置大作业，大作业要题目应趋于实际应用，不必太难。2、 应注重培养学生学习兴趣，可以在首堂课