Ch07鄰域運算數字圖像處理南京大學Ch07鄰域運算數字圖像處理南京大學Ch07鄰域運算數字圖像處理南京大學數字圖像處理第七章鄰域運算CH7鄰域運算一、引言二、平滑三、中值濾波四、邊緣檢測五、細化上機實習作為教師研究方法的敘事研究,在20世紀80年代運用于教育領域,它是在對教育科學化追求反思的背景下應運而生的,隨后成為一種趨勢,并于90年代在我國流行推廣。敘事研究是教師實現專業發展的有效途徑和方法之一。我國的外語教學總體上存在耗費多,而效益低的問題[1]。為了解決此問題,外語教師需要思考研究,以科研促教學,提高教學質量。雖然外語教學是一種特殊的教學活動,有其特殊性,但又有一般教育學和心理學的特點,因此敘事研究也適合外語教師。一、外語教學中敘事研究的內涵“教育敘事研究是以故事為手段,通過對過去事件的發生、現在的影響以及未來的期待來建構教育生活的意義。”[2]從敘述的主體來看,敘事研究可分為兩類:一是“敘事的行動研究”,二是“敘事的人類學研究”[3]。本文所說的敘事研究屬于第一種,即“行動研究”。更具體地說,敘事研究就是指通過記敘文本的方式,教師敘說教學活動中個人化的教育經驗和問題解決,或者是講述教學問題解決過程中涉及的一系列教學事件。教師通過敘述反思自己的教學實踐,從而達到改善教學的目的。外語教學中的敘事研究是一種“敘事的行動研究”,外語教師同時充當外語教學研究的“述說者”和“記述者”,敘述的對象是自己的教育實踐或某些教育問題[3]。外語教師做研究就是在講教育故事,它要求外語教師采取合理有效的方式解決教學中發生的問題,然后再將自己怎樣遇到并如何解決該問題的整個教學過程敘述出來。“寫”外語教育故事的根本目的是通過“寫”自己的外語教育故事來反思自己的教學思想和教學行為。通過這種反思,外語教師內隱的教育理念和教學行為將發生變化。因此,外語教師“記述”教育事件實際上就成為轉變教學觀念和改變教學行為的一種行動方式。也就是說,在寫作教育故事之前,外語教師已經改變了自己的教學行動。外語教師在積累了大量的教育故事后,可以把經驗升華為外語教育理論。二、外語教學中敘事研究的意義外語教學中的敘事研究是研究外語教師生活中的故事,是外語教師日常教育生活中有意義的經歷事件,敘事研究的目標是以敘事的方式反思并改變外語教師的日常教育生活。在敘事中外語教師必須對自己的教學生活、教育理念等等進行反思,因此,無論對外語教師、對學生,還是對學校乃至社會來說都是具有重大的意義。首先,敘事研究能夠促使外語教師學習并樹立先進的教育思想或教學理念。教育思想或教學理念,是指教師關于教育的理想、觀點、認識、看法等,它與教學行動是緊密相連的,并滲透于教師的教育活動中,指導著教師的行動,影響著教師職業的穩健發展[4]。教師的教育思想或理念先進與否直接影響著教師在教育活動中的具體做法。敘事研究是一種反思性研究,教師在敘事中反思。由于教師的反思總是從某種教學理念的角度來反思自己的教學行為,教師個人的教學理念和教學行為將經由這種反思而發生轉變。例如:如果外語教師不了解以學習者為中心的教學理念,他們就無法從該角度實施反思,只有學習掌握了以學生為中心的教學理念,才會從學生為中心的教學理念去反思自己的教學行為和教學問題,在反思的過程體現自己的理念,進而通過敘事研究改變自己的教學理念和行為。其次,敘事研究有助于解決外語教學中的實際問題,進行有效教學。教育敘事是有選擇地記敘教育情境中發生的真實事件,這些事件往往令人振奮、激動,或令人不安、悔恨等,這類事件通常表現為某種矛盾和問題,一般都是具有研究價值的[5]。外語教學的對象是學生,無論采用何種教學方法,衡量教學成敗的關鍵最終取決于學生的外語學習效果,即最終結果必須體現在外語學習主體上。外語學習主體的生理和認知因素(如:年齡、智力、語言潛能和認知風格),還有學習者的情感因素(如:動機態度和個性),學習策略都會影響外語學習。另外教師自身的專業知識和教學能力等也會影響外語學習。諸多因素決定了教師在外語教學中遇到的問題是多種多樣的。外語教師在寫教育故事前需要針對具體問題采取行動,否則就會無事可敘。因此,敘事研究無疑是外語教師發現問題和解決問題的一種有效方式。最后,敘事研究改變了外語教師的身份,促使教學與科研共同發展。在進行敘事研究過程中,教師不再僅僅是知識的傳授者或教改的被動接受者。當教師以研究者的身份進行外語教學時,就會注意收集故事材料,增強對教學問題的敏銳度,并積極思考問題,努力尋求合理的解決辦法;對教學的看法、態度、行為方式就會發生相應的改變;就會對教育教學重新理解和改進,對教學規律及其本質產生更加深刻的認識[5]。通過教育敘事,教師能生成更加合理的外語教學觀點和態度,從經驗中學習,處理將面臨的外語教學現象和問題。同時,敘事研究使外語教師轉變成“研究型教師”,不但有利于真正提高教學技能和改進教學方法,而且也有助于外語教師的科研意識和科研能力的增強,提高外語教師的科研水平,反過來更好地促進外語教學。三、外語教學中如何進行敘事研究近年來外語教育界都在呼吁深化外語教學改革,倡導教師不但要研究如何教,更要研究學生如何學。敘事研究的最大意義就在于能使外語教師成為研究的主體,使教師可以參與教學研究,使教師有話可說,有事可寫,以科研促教學。外語教師的敘事研究并非是人人都能做的事,需要進行培訓,掌握一定的方法和步驟。1.勤于學習在撰寫“教育故事”之前,教師需要學習外語教學理論。教育敘事研究是教師對真實教育事件的再現,這種再現是以某些教育學理論為前提基礎,對來自于教學實踐的原材料進行選擇和提煉,在再現中進行反思和研究。[6]學習Krashen的監控學習理論能夠使外語教師了解i+1輸入假設以及外語學習和習得的關系;學習交際語言教學論有助于外語教師應用交際教學法培養學生的交際能力;學習自主學習理論能讓外語教師知道如何培養學生的自主學習能力。學習這些從西方引進的二語習得理論,能促使外語教師在中國外語教育環境中發現問題,引發思考和創造,可以提高外語教師的洞察力和分析力,可以轉變他們的思想和理念。因此,外語教師掌握一定的外語教學理論,對更好地開展教育敘事研究是必需的。2.善于發現問題并付諸行動對于開展敘事研究,外語教師要學會善于發現問題,并敏于行事。上面已提到,教師的敘事是一種行動方式,在寫作教育故事之前,老師已經改變了自己的教學活動。如果教師不改變自己的教育教學實踐,不改變自己的教學習慣和教學行為,教師的“敘說”就可能成為比較困難的事情。而教師講教育故事并不是記流水賬,而是要探究一些有價值有意義的教育現象和問題。這就需要外語教師具有敏銳的觀察力,才能找到真正有價值的教學問題。隨后探究該問題,并采取措施去解決問題。也就是說外語教師進行敘述之前必須先改變自己的教學實踐行為,否則在敘述時外語教師們仍會感到無話可說,無事可敘。3.撰寫外語教學故事在進行教育敘事時,外語教師可遵循一般教育學的原則。根據劉良華,主要包括以下幾點[2]:第一,外語教學敘事包括一個或幾個真實教學事件,可以是某個教學問題和教學沖突,敘述必須具有情節性和可讀性。第二,每個外語教學敘事所講述的教學事件必須有代表性,體現教育故事背后的相關教學理念,有較強的說服力。教學敘事可以反映教師解決教學事件之后獲得的某種教學效果(如自主教學模式下的學習效果),也可以反映教師忽視了教學事件之后產生的某種教學遺憾(如忽視對學生的策略培訓所產生的悔恨、師資水平造成的遺憾等)。第三,在敘述教學事件時,盡可能地描寫教師自己在處理教學事件發生時的心理狀態,促使教師在反思某個具體的教育事件時凸顯或轉變自己的外語教育理論以及外語教育信仰。最后,教學敘事必須有一個貫穿全文的主題,它可以是成功學習者,多媒體教學或者學習策略培訓等。外語教學中的敘事研究是一種教育行動研究方法,外語教師通過講故事來反思自己的教學思想和教學行為,以改進日常的外語教學實踐生活。在外語教學深化改革的背景下,敘事研究是外語教師轉變教學理念和教學行為的突破口,對有效教學和提高教育質量具有重大的作用,而且還有助于改變外語教師的身份,促進教學和科研協同發展。外語教師在進行敘事研究時,需要勤于學習、善于發現問題并付諸行動、并學會撰寫教育故事,才能保證有事可敘,使教育敘事研究得以順利開展。外語教師的敘事研究不但可以促進外語教師自身專業的發展,而且還可能會推動我國的外語教學理論研究。JuniormiddleschoolsportsteachingpresentsituationandreformmeasuresHeXiao-ying【Abstract】Ontheproblemsexistinginthejuniormiddleschoolsportsteachingpresentsituationofthedisadvantagesofphysicalexaminationandstudentsconstitutionofreducedyearbyyear，hascarriedonthediscussionanalysis，andputforwardthecorrespondingcountermeasuresfortheexistingproblems，inordertoimprovethejuniormiddleschoolsportsteaching，sportsteachingworktendtobemorereasonable，promotetheimprovementofstudents'physicalhealthlevel.隨著科學技術的迅猛發展和經濟的全球化，人類社會的物質文化生活水平從整體上有了很大提高，人類的許多疾病得到了根治，健康狀況大為改善。但是，現代生產和生活方式造成的體力活動減少和心理壓力增大，對人類健康構成了日益嚴重的威脅。聯合國世界衛生組織曾對健康下了這樣的定義：“健康不僅僅是沒有疾病，而且是在身體、心理和社會發展方面都保持完美的狀態。”人類比以往任何時候都更加關注自己的健康狀況和生活質量。由于國民的健康對國家的發展、社會的進步和個人的幸福都至關重要，而體育課程又是增進國民健康的重要途徑，因此世界各國都高度重視體育課程的改革。過去的幾年，體育與健康教學的改革在取得一定成果的同時，也誘使體育與健康工作走了不少彎路，其根本原因就是缺乏對學校體育和體育與健康教學現狀、本質的正確了解。1.學校體育的現狀及其存在的問題學校體育作為全面發展教育的一個重要組成部分，在理論與實踐上越來越受到家長及學生的關注和重視。但是。由于歷史的、傳統的和主觀的原因，人們對這個問題的認識程度深淺不一，對學校體育的本質觀、目的觀、價值觀和質量觀的認識，目前仍還處在較低水平的社會意識層次上。1.1體育教育實際地位沒有得到實際提高長期以來，由于受傳統觀念的影響，學校體育的實際地位仍然沒有提高到應有的位置。“重文輕體”的傳統觀念在某些領導的頭腦中始終沒有消除，他們不重視體育教學工作，對體育教師的工作成果不能給以正確的評價，調查表明77.80%的領導不能深入課堂聽課。另外，體育教師在不同程度上受到歧視，在福利待遇、評定職稱、評優評先、獎金、分房等問題上不一視同仁的現象仍然存在，72.22%的體育教師認為學校不能把他們與其他教師同等對待。這種做法嚴重傷害了體育教師的心靈，極大地挫傷了體育教師的工作積極性。1.2教學觀念亟待轉變體育教學改革雖然在全方位進行，但不少教學改革者在實踐中卻只熱衷于操作層面上外在課程形式的改革，過分追求一種表面上的熱鬧、活躍，學生內在情感和學習動機并沒有真正被激活。其根本原因，就是許多中學體育教師教學觀念沒有根本轉變。為什么沒有轉變？并不是體育教師不想轉變，不能轉變。原因可能有，一是現實社會中，在長期教育實踐中忽視或輕視體育的行為、觀念、思想沒有得到根本轉變；二是目前中小學體育教師的工作量太大，除常規的體育課堂教學外還有大量的課外工作，如早操、課間操、課外體育活動及學校運動隊的訓練等；三是缺少改革的理論導向和具體指導，同時上級教研部門給教師的教改指示大多是口號式指示，如“發展學生個性”、“培養學生創新精神”、“培養學生體育實踐能力”等。2.解決現實問題的對策2.1建立和諧的師生關系，讓學生喜歡體育體育教師作為教育者和組織者，體育教師的一言一行都會對學生產生一定的影響，這種影響將直接關系到課堂教學的效果以及學生的身心成長。可見情感是維護和協調師生雙邊活動的紐帶和橋梁，是教學活動的靈魂。因此，只有師生情感融洽，才能建立起和諧的師生關系，學生才能“親其師，信其道。”要獲得這種情感氛圍，關鍵在于教師。教師的情感不但影響自身的教學活動，而且隨之直接感染著每個學生，教師良好地情感能喚起學生的情感共鳴，從而更好的完成教學任務。因此，在體育教學中，要求教師不斷提高自身的道德認識水平，關心愛護學生，建立和諧的師生關系。使學生在情感的驅使下，自覺地完成各項教學任務，達到學生喜歡上體育課的目的。2.2創新教法、激發興趣，讓學生樂學活學受傳統習慣的影響，體育教師在上課中一般采用“四部分”的結構模式：開始部分―準備部分―基本部分―結束部分。這種教學結果單調，不利于培養學生的體育興趣。要活躍課堂氣氛、培養學生濃厚的學習興趣，在教學過程中，體育教師只有靈活運用教學手段，不斷改革創新教法，尋求更適合學生心理和生理特征的教法進行教學，才能更好地調動學生內在的學習積極性，創造和諧的課堂氣氛。教學方法的選擇，既要符合教材特點和學生實際，又要新穎有趣、易難適度、富于變化，使教學氣氛輕松愉快，使學生樂學、活學。如在準備運動中，運用簡單輕松的游戲或器械操等作為課的開始，可以激發學生的興趣，使他們積極主動參與，從而使學生盡快進入到運動狀態之中。2.3因材施教，分層遞進，讓學生學有所得因材施教，分層遞進，是體現學生主體作用的有效途徑。快樂體育十分重視教學過程中學生的主體地位。在學生當中，確實存在著運動水平和從事體育學習的興趣與動機、追求目標、個性心理、學習方式方法等差異。教師只有最大限度地掌握學生的實際情況，因材施教，積極引導學生參加體育活動，才能取得良好的教學效果。如在跨欄跑的練習中，不同小組的學生所跨的欄高和欄距都各不相同。技能強、速度快的學生調高欄高和增加欄距，滿足他們強烈的學習愿望，技能稍差、速度稍慢的學生降低欄高和縮短欄距，讓他們也都能在三步過欄。又如在200M跑的練習中，要求學生按A、B、C三組的順序分別在第五、三、一跑道上跑。這樣，讓素質好、技能強的學生跑外道增加距離和難度，提高要求；讓體質和技能稍差的學生跑內道縮短距離，降低要求，使大家幾乎同時完成練習任務。通過這樣的分層教學，讓不同層次的學生都能完成自身能夠完成的練習內容。同時給予每個學生更多的發展機會和施展才能的空間，充分發揮和挖掘學生的個性潛能，調動他們的積極性。2.4教學內容搭配得當，讓學生輕松愉快地完成任務眾所周知，學生對事物感到新穎而又無知時，最能激起求知欲，對符合本人運動水平的活動容易產生興趣。因此，教材內容的搭配要適合學生的年級水平特點。教材難度過小，不能引起學生的學習興趣，教材難度過大，會減低學生的學習興趣。在同一活動中，常因學生的素質和技能上的差異而造成不同的結果，致使他們產生的學習興趣的程度不一。教學內容與學生學習積極性有密切的聯系，符合學生年齡特征，富有游戲性和競賽性的教材能激發學生學習的積極性。因此，教師在教材內容的搭配、分析教材和確定教學目標時應考慮的以下四點：1.教材內容的搭配、要以大綱為主，結合本校實際，由淺入深、由易到難。同時強調教材的合理性、科學性和創新有趣性。2.從教材的選擇到挖掘教材的內涵，不只考慮具體教材的動作本身，而是考慮教材背后具有的特性和內涵。3.教材分析，充分認識和理解教材縱向銜接、橫向聯系和知識的系統性、層次性。4.教學目標的確定是建立在對教材分析、學生情況分析和具體實際的基礎上，強調合理性、具體性、可操作性。事實證明，快樂教育教學模式是以最佳的教學手段來培養學生濃厚的學習興趣、激發學生學習的熱情、調動學生鍛煉身體的積極性。使整個教學過程充滿快樂、喜悅、和諧的情感氛圍。既讓學生喜歡學、樂于學，又讓他們知道學習的目的和意義，自覺地參加體育鍛煉，充分發展學生的個性，培養學生良好的思想道德品質。這是體育教育藝術的最高境界，也是成功教育的必經之路。Ch07鄰域運算數字圖像處理南京大學Ch07鄰域運算數字圖像1數字圖像處理第七章鄰域運算數字圖像處理2CH7鄰域運算一、引言二、平滑三、中值濾波四、邊緣檢測五、細化上機實習CH7鄰域運算一、引言1引言1）鄰域運算定義 輸出圖像中每個像素是由對應的輸入像素及其一個鄰域內的像素共同決定時的圖像運算。 通常鄰域是遠比圖像尺寸小的一規則形狀。如下面情況中，一個點的鄰域定義為以該點為中心的一個圓內部或邊界上點的集合。

鄰域運算與點運算一起構成最基本、最重要的圖像處理方法。1引言1）鄰域運算鄰域運算與點運算一起構成最基本、最重要的點+的鄰域點+的鄰域1引言點+的鄰域點+的鄰域1引言1引言舉例另一種表達$進一步閱讀：Gonzalez,p91.1引言舉例$進一步閱讀：Gonzalez,p91.1引言2）相關與卷積信號與系統分析中基本運算相關與卷積，在實際圖像處理中都表現為鄰域運算。兩個連續函數f(x)和g(x)的相關記作：兩個連續函數f(x)和g(x)的卷積定義為：1引言2）相關與卷積1引言3）模板（template，filtermask）的相關與卷積運算給定圖像f(x,y)大小N*N，模板T(i,j)大小m*m（m為奇數）。常用的相關運算定義為：使模板中心T((m-1)/2,(m-1)/2)與f(x,y)對應。

1引言3）模板（template，filtermask）演示演示1引言相關運算1引言相關運算1引言卷積運算定義為：1引言卷積運算定義為：1引言4）相關與卷積的物理含義相關運算是將模板當權重矩陣作加權平均；而卷積先沿縱軸翻轉，再沿橫軸翻轉后再加權平均。如果模板是對稱的，那么相關與卷積運算結果完全相同。鄰域運算實際上就是卷積和相關運算，用信號分析的觀點就是濾波。1引言4）相關與卷積的物理含義2平滑圖像平滑的目的是消除或盡量減少噪聲的影響，改善圖像的質量。假設在假定加性噪聲是隨機獨立分布的條件下，利用鄰域的平均或加權平均可以有效的抑制噪聲干擾。從信號分析的觀點圖像平滑本質上低通濾波。將信號的低頻部分通過，而阻截高頻的噪聲信號。問題往往圖像邊緣也處于高頻部分。2平滑圖像平滑的目的2平滑1）鄰域平均（矩形鄰域和圓形鄰域）注意：大卷積模板可以加大濾波程度，但也會導致圖像細節的損失。2平滑1）鄰域平均（矩形鄰域和圓形鄰域）2平滑有高斯噪聲的朱家角風光無噪聲朱家角風光2平滑有高斯噪聲的朱家角風光無噪聲朱家角風光2平滑通過T3鄰域平均后的朱家角風光通過T5鄰域平均后的朱家角風光2平滑通過T3鄰域平均后的朱家角風光通過T5鄰域平均后的朱2平滑2）高斯濾波（GaussianFilters）采用高斯函數作為加權函數。原因一：二維高斯函數具有旋轉對稱性，保證濾波時各方向平滑程度相同；原因二：離中心點越遠權值越小。確保邊緣細節不被模糊。

2平滑2）高斯濾波（GaussianFilters）2平滑設計離散高斯濾波器的方法：設定σ2和n，確定高斯模板權值。如σ2=2和n=5：[i,j]-2-1012-20.1050.2870.1350.2870.105-10.2870.6060.7790.6060.28700.1350.77910.7790.13510.2870.6060.7790.6060.28720.1050.2870.1350.2870.1052平滑設計離散高斯濾波器的方法：[i,j]-2-1012-2平滑整數化和歸一化后得：[i,j]-2-1012-212321-1246420367631246422123212平滑整數化和歸一化后得：[i,j]-2-1012-2122平滑經過高斯濾波后的朱家角風光通過T5鄰域平均后的朱家角風光2平滑經過高斯濾波后的朱家角風光通過T5鄰域平均后的朱家角3中值濾波1）什么是中值濾波與加權平均方式的平滑濾波不同，中值濾波用一個含有奇數點的滑動窗口，將鄰域中的像素按灰度級排序，取其中間值為輸出像素。2）中值濾波的要素中值濾波的效果取決于兩個要素：鄰域的空間范圍和中值計算中涉及的像素數。（當空間范圍較大時，一般只用某個稀疏矩陣做計算）。3）中值濾波的優點中值濾波能夠在抑制隨機噪聲的同時不使邊緣模糊。但對于線、尖頂等細節多的圖像不宜采用中值濾波。3中值濾波1）什么是中值濾波3中值濾波例有椒鹽噪聲的朱家角風光用3*3的濾波窗口對上圖做二維中值濾波3中值濾波例有椒鹽噪聲的朱家角風光用3*3的濾波窗口對上圖4邊緣檢測1）什么是邊緣檢測邊緣是指圖像中灰度發生急劇變化的區域。圖像灰度的變化可以用圖像的梯度反映。邊緣檢測：求連續圖像f(x,y)梯度的局部最大值和方向。$進一步閱讀：Gonzalez,p463.4邊緣檢測1）什么是邊緣檢測$進一步閱讀：Gonzalez4邊緣檢測4邊緣檢測4邊緣檢測梯度最大值及其方向4邊緣檢測梯度最大值及其方向4邊緣檢測最簡單的梯度近似計算為：4邊緣檢測最簡單的梯度近似計算為：4邊緣檢測2）梯度算子在離散情況下常用梯度算子來檢測邊緣，給定圖像f(m,n)在兩個正交方向H1和H2上的梯度φ1(m,n)和φ2(m,n)如下：則邊緣的強度和方向由下式給出：4邊緣檢測2）梯度算子4邊緣檢測3）常用邊緣檢測算子Roberts算子：其卷積模板分別是：Roberts算子特點是邊緣定位準，對噪聲敏感。

4邊緣檢測3）常用邊緣檢測算子4邊緣檢測Prewitt算子：采用3x3模板。Prewitt算子：平均、微分對噪聲有抑制作用。4邊緣檢測Prewitt算子：采用3x3模板。4邊緣檢測Sobel算子：與Prewitt算子類似，采用了加權。IsotropicSobel算子：Sobel算子在實際中最常用。4邊緣檢測Sobel算子：與Prewitt算子類似，采用了4邊緣檢測4邊緣檢測4邊緣檢測Lenna的Sobel邊界4邊緣檢測Lenna的Sobel邊界4邊緣檢測Lenna的Prewitt邊界4邊緣檢測Lenna的Prewitt邊界4邊緣檢測Lenna的Roberts邊界4邊緣檢測Lenna的Roberts邊界4邊緣檢測4）邊緣檢測算法的基本步驟（1）濾波。邊緣檢測主要基于導數計算，但受噪聲影響。但濾波器在降低噪聲的同時也導致邊緣強度的損失。（2）增強。增強算法將鄰域中灰度有顯著變化的點突出顯示。一般通過計算梯度幅值完成。（3）檢測。但在有些圖像中梯度幅值較大的并不是邊緣點。最簡單的邊緣檢測是梯度幅值閾值判定。（4）定位。精確確定邊緣的位置。4邊緣檢測4）邊緣檢測算法的基本步驟4邊緣檢測4邊緣檢測4邊緣檢測5）二階算子（拉普拉斯算子）

直方圖法梯度閾值法二階過零點法4邊緣檢測5）二階算子（拉普拉斯算子） 直方圖法梯度閾值法4邊緣檢測一階導數的局部最大值對應著二階導數的零交叉點（Zerocrossing）。這樣通過求圖像的二階導數的零交叉點就能找到精確邊緣點。在二維空間，對應二階導數算子有拉普拉斯算子。4邊緣檢測一階導數的局部最大值對應著二階導數的零交叉點（Z4邊緣檢測是不依賴邊緣方向的二階微分算子，是一個標量而不是一個向量，具有旋轉不變性即各向同性的性質。

4邊緣檢測是不依賴邊緣方向的二階微分算子，是一個標量而不是4邊緣檢測用卷積模板表示為：

注意：與梯度算子的不同,只需要一個卷積模板4邊緣檢測用卷積模板表示為：注意：與梯度算子的不同,只需4邊緣檢測

例：在下列圖像中，判斷一階差分梯度算子和Laplacian算子的區別。圖中…處表示1，其他為0。 其中一階差分梯度算子采用4邊緣檢測 例：在下列圖像中，判斷一階差分梯度算子和Lap4邊緣檢測4邊緣檢測4邊緣檢測A圖中對孤立的點，輸出的是一個擴大略帶模糊的點和線。B圖和C圖中對線的端點和線，輸出的是加粗了的端點和線。D中對階躍線，輸出的只有一條線。對梯度運算，梯度算子的灰度保持不變。而對拉氏算子，孤立點增加4倍，端點增加3倍，線增加2倍，界線不變。拉氏算子在實際應用中對噪聲敏感。因此在實際中通常不直接使用。4邊緣檢測A圖中對孤立的點，輸出的是一個擴大略帶模糊的點和4邊緣檢測6）過零點檢測：Marr算子（LoG算法）（1）基本原理A)對有噪聲信號，先濾波B)再對g(x)求一階或二階導數以檢測邊緣點

4邊緣檢測6）過零點檢測：Marr算子（LoG算法）4邊緣檢測因此下面兩步驟在數學上是等價的：求圖像與濾波器的卷積，再求卷積的拉氏變換。求濾波器的拉氏變換，再求與圖像的卷積。C)濾波器h(x)應滿足以下條件4邊緣檢測因此下面兩步驟在數學上是等價的：4邊緣檢測4邊緣檢測4邊緣檢測（2）Marr邊緣檢測算法step1:平滑濾波器采用高斯濾波器；step2:邊緣增強用二階導數（二維拉普拉斯函數）；step3:邊緣檢測判據是二階導數零交叉點；step4:采用線性插值的方法估計邊緣的位置。因為采用Laplacian算子，故有LoG（LaplacianofGaussian）濾波器。4邊緣檢測（2）Marr邊緣檢測算法4邊緣檢測離散拉普拉斯高斯模板（5*5，delta=2）4邊緣檢測4邊緣檢測（3）為符合人類視覺生理，用DoG逼近DifferenceofGaussian4邊緣檢測（3）為符合人類視覺生理，用DoG逼近Diffe4邊緣檢測（4）Marr過零點檢測的優缺點過零點（Zero-crossing）的檢測所依賴的范圍與參數delta有關，但邊緣位置與delta的選擇無關，若只關心全局性的邊緣可以選取比較大的鄰域(如delta=4時，鄰域接近40個像素寬)來獲取明顯的邊緣。過度平滑形狀，例如會丟失角點；傾向產生環行邊緣。為什么？請思考。4邊緣檢測（4）Marr過零點檢測的優缺點為什么？請思考。4邊緣檢測Marr邊緣Delta=24邊緣檢測Marr邊緣Delta=24邊緣檢測Marr邊緣delta=44邊緣檢測Marr邊緣delta=44邊緣檢測7）Canny邊緣檢測——最優的階梯型邊緣檢測算法（1）基本原理圖像邊緣檢測必須滿足兩個條件：一能有效地抑制噪聲；二必須盡量精確確定邊緣的位置。根據對信噪比與定位乘積進行測度，得到最優化逼近算子。這就是Canny邊緣檢測算子。類似與Marr（LoG）邊緣檢測方法，也屬于先平滑后求導數的方法。

4邊緣檢測7）Canny邊緣檢測——最優的階梯型邊緣檢測算4邊緣檢測（2）Canny邊緣檢測算法step1:用高斯濾波器平滑圖像；step2:用一階偏導的有限差分來計算梯度的幅值和方向；step3:對梯度幅值進行非極大值抑制；step4:用雙閾值算法檢測和連接邊緣。step1:高斯平滑函數：

4邊緣檢測（2）Canny邊緣檢測算法4邊緣檢測step2:一階差分卷積模板：4邊緣檢測step2:一階差分卷積模板：4邊緣檢測step3:非極大值抑制僅僅得到全局的梯度并不足以確定邊緣，因此為確定邊緣，必須保留局部梯度最大的點，而抑制非極大值。（non-maximasuppression,NMS）解決方法：利用梯度的方向。

123847654邊緣檢測step3:非極大值抑制123847654邊緣檢測四個扇區的標號為0到3，對應3*3鄰域的四種可能組合。在每一點上，鄰域的中心像素M與沿著梯度線的兩個像素相比。如果M的梯度值不比沿梯度線的兩個相鄰像素梯度值大，則令M=0。即：

4邊緣檢測四個扇區的標號為0到3，對應3*3鄰域的四種可能4邊緣檢測step4:閾值化減少假邊緣段數量的典型方法是對N[i，j]使用一個閾值。將低于閾值的所有值賦零值。但問題是如何選取閾值？解決方法：雙閾值算法。在T1中收取邊緣，將T2中所有間隙連接起來。4邊緣檢測step4:閾值化4邊緣檢測Canny邊緣Tao=24邊緣檢測Canny邊緣4邊緣檢測Canny邊緣Tao=44邊緣檢測Canny邊緣4邊緣檢測邊緣檢測的小結評價邊緣檢測器性能的測度（1）假邊緣概率；（2）丟失邊緣概率；（3）邊緣方向角估計誤差；（4）邊緣估計值到真邊緣的距離平方均值；（5）畸變邊緣和其他諸如角點和結點的誤差范圍。4邊緣檢測邊緣檢測的小結5細化1）什么是細化？2）一些基本概念3）細化的要求4）細化算法5細化1）什么是細化？5細化1）什么是細化（thinning）細化是一種二值圖像處理運算。可以把二值圖像區域縮成線條，以逼近區域的中心線。細化的目的是減少圖像成分，只留下區域最基本的信息，以便進一步分析和處理。細化一般用于文本分析預處理階段。5細化1）什么是細化（thinning）5細化5細化5細化2）基本概念（1）近鄰4鄰點（4-neighbors）：如果兩個像素有公共邊界，則稱它們互為4鄰點。8鄰點（8-neighbors）：如果兩個像素至少共享一個頂角，則稱它們互為8鄰點。（2）連通一個像素與它的4鄰點是4連通（4-connected）關系；一個像素與它的8鄰點是8連通（8-connected）關系；5細化2）基本概念5細化（3）路徑從像素0到像素n的路徑是指一個像素序列，0,1,…,k,…,n，其中k與k+1像素互為鄰點。如果鄰點關系是4連通的，則是4路徑；如果鄰點關系是8連通的，則是8路徑；（4）前景圖像中值為1的全部像素的集合稱為前景(foreground)，用S來表示。5細化（3）路徑5細化5細化5細化（5）連通性已知像素，如果存在一條p到q的路徑，且路徑上全部像素都包含在S中，則稱p與q是連通的。連通性具有：自反性、互換性和傳遞性。（6）連通成分一個像素集合，如果集合中每一個像素與其他像素連通，則稱該集合是連通成分（connectedcomponent）。（7）簡單邊界點S中的一個邊界點P，如果其鄰域中只有一個連通成分，則P是簡單邊界點。5細化（5）連通性5細化判斷下圖中哪些是簡單邊界點？A不是B是C是D是E不是0110110010000110P10P10P10P00P01000101100011105細化判斷下圖中哪些是簡單邊界點？A不是B是C是D是E不是5細化3）細化要求（1）連通區域必須細化成連通線結構；（2）細化結果至少是8連通的；（3）保留終止線的位置；（4）細化結果應該近似于中軸線；（5）由細化引起的附加突刺應該是最小的。5細化3）細化要求5細化4）細化算法在至少3x3鄰域內檢查圖像前景中的每一個像素，迭代削去簡單邊界點，直至區域被細化成一條線。算法描述：對于每一個像素，如果A)沒有上鄰點（下鄰點、左鄰點、右鄰點）；B)不是孤立點或孤立線；C)去除該像素點不會斷開連通區域，則刪除該像素點；D)重復這一步驟直到沒有像素點可以去除。

有條件限制5細化4）細化算法有條件限制5細化每次細化分4步（不去除只有一個鄰點），具體過程如下：(1）八連通下北向邊界點（n=0,p=1）可刪除條件上式排除下面5種情況：nwnnewpeswsse01001001P10PP0P00P001105細化每次細化分4步（不去除只有一個鄰點），具體過程如下：5細化001101P10PP0P00P0100100110010P00P0P0P00P011001（2）八連通下的南向邊界點（s=0,p=1）可刪除條件：（3）八連通下的西向邊界點（w=0,p=1）可刪除條件：5細化001101P10PP0P00P01001001105細化（4）八連通下的東向邊界點（e=0,p=1）可刪除條件：排除了下面5種情況：101100P0P0P00P00P0101105細化（4）八連通下的東向邊界點（e=0,p=1）可刪除要點小結1、鄰域運算、相關、卷積、濾波等概念以及相互關系。2、平滑問題的描述，鄰域平均和高斯濾波的解決方法。3、中值濾波與鄰域平均和高斯濾波的區別。4、什么是邊緣檢測及基本步驟。5、常用邊緣檢測算子和相互間區別。要點小結1、鄰域運算、相關、卷積、濾波等概念以及相互關系。要點小結6、邊緣檢測中的二階算子（拉普拉斯算子）7、邊緣檢測的Marr算子：基本原理、步驟和優缺點8、邊緣檢測的Canny算子：基本原理、步驟和主要算法思想9、細化的概念、原理和算法。要點小結6、邊緣檢測中的二階算子（拉普拉斯算子）習題1、一幅8*8的圖像f(i,j)其灰度值由下列函數給出，用3*3中值濾波器作用于該圖像上，求輸出圖像。注意保持邊界像素灰度不變。03060901201501802103003060901201501806030030609012015090603003060901201209060300306090150120906030030601801501209060300302101801501209060300習題1、一幅8*8的圖像f(i,j)其灰度值由下列函數給出，習題

00306090120150003030609012015015030303030609012012060603030306090909090603030306060120120906030303030150150120906030300015012090603000習題00306090上機實習題1、用MATLAB軟件產生一個被高斯噪聲污染的lenna圖像，使用T3、T5、高斯濾波、中值濾波進行處理，并觀察處理后圖像效果。2、使用Sobel算子、Prewitt算子和Roberts算子進行lenna圖像的邊緣檢測，對這幅圖像加上噪聲后重新進行邊緣檢測。觀察各算子的不同，以及邊緣是否在正確的位置。3、在MATLAB中用editedge命令，閱讀edge.m文件的源代碼，分析每一條語句的作用，并寫出程序流程圖。4、用Matlab實現Marr邊緣檢測器，并作用于lenna圖像和lenna的噪聲圖像，比較Marr算子與Sobel算子的不同。5、用繪圖軟件寫一個漢字（注意筆畫要粗），然后寫一個細化程序細化這個漢字。6、實習四（必做）。作業截止日期2009年4月23日。上機實習題1、用MATLAB軟件產生一個被高斯噪聲污染的le謝謝你的閱讀知識就是財富豐富你的人生71、既然我已經踏上這條道路，那么，任何東西都不應妨礙我沿著這條路走下去。——康德

72、家庭成為快樂的種子在外也不致成為障礙物但在旅行之際卻是夜間的伴侶。——西塞羅

73、堅持意志偉大的事業需要始終不渝的精神。——伏爾泰

74、路漫漫其修道遠，吾將上下而求索。——屈原

75、內外相應，言行相稱。——韓非謝謝你的閱讀知識就是財富71、既然我已經踏上這條道路，那么，80Ch07鄰域運算數字圖像處理南京大學Ch07鄰域運算數字圖像處理南京大學Ch07鄰域運算數字圖像處理南京大學數字圖像處理第七章鄰域運算CH7鄰域運算一、引言二、平滑三、中值濾波四、邊緣檢測五、細化上機實習作為教師研究方法的敘事研究,在20世紀80年代運用于教育領域,它是在對教育科學化追求反思的背景下應運而生的,隨后成為一種趨勢,并于90年代在我國流行推廣。敘事研究是教師實現專業發展的有效途徑和方法之一。我國的外語教學總體上存在耗費多,而效益低的問題[1]。為了解決此問題,外語教師需要思考研究,以科研促教學,提高教學質量。雖然外語教學是一種特殊的教學活動,有其特殊性,但又有一般教育學和心理學的特點,因此敘事研究也適合外語教師。一、外語教學中敘事研究的內涵“教育敘事研究是以故事為手段,通過對過去事件的發生、現在的影響以及未來的期待來建構教育生活的意義。”[2]從敘述的主體來看,敘事研究可分為兩類:一是“敘事的行動研究”,二是“敘事的人類學研究”[3]。本文所說的敘事研究屬于第一種,即“行動研究”。更具體地說,敘事研究就是指通過記敘文本的方式,教師敘說教學活動中個人化的教育經驗和問題解決,或者是講述教學問題解決過程中涉及的一系列教學事件。教師通過敘述反思自己的教學實踐,從而達到改善教學的目的。外語教學中的敘事研究是一種“敘事的行動研究”,外語教師同時充當外語教學研究的“述說者”和“記述者”,敘述的對象是自己的教育實踐或某些教育問題[3]。外語教師做研究就是在講教育故事,它要求外語教師采取合理有效的方式解決教學中發生的問題,然后再將自己怎樣遇到并如何解決該問題的整個教學過程敘述出來。“寫”外語教育故事的根本目的是通過“寫”自己的外語教育故事來反思自己的教學思想和教學行為。通過這種反思,外語教師內隱的教育理念和教學行為將發生變化。因此,外語教師“記述”教育事件實際上就成為轉變教學觀念和改變教學行為的一種行動方式。也就是說,在寫作教育故事之前,外語教師已經改變了自己的教學行動。外語教師在積累了大量的教育故事后,可以把經驗升華為外語教育理論。二、外語教學中敘事研究的意義外語教學中的敘事研究是研究外語教師生活中的故事,是外語教師日常教育生活中有意義的經歷事件,敘事研究的目標是以敘事的方式反思并改變外語教師的日常教育生活。在敘事中外語教師必須對自己的教學生活、教育理念等等進行反思,因此,無論對外語教師、對學生,還是對學校乃至社會來說都是具有重大的意義。首先,敘事研究能夠促使外語教師學習并樹立先進的教育思想或教學理念。教育思想或教學理念,是指教師關于教育的理想、觀點、認識、看法等,它與教學行動是緊密相連的,并滲透于教師的教育活動中,指導著教師的行動,影響著教師職業的穩健發展[4]。教師的教育思想或理念先進與否直接影響著教師在教育活動中的具體做法。敘事研究是一種反思性研究,教師在敘事中反思。由于教師的反思總是從某種教學理念的角度來反思自己的教學行為,教師個人的教學理念和教學行為將經由這種反思而發生轉變。例如:如果外語教師不了解以學習者為中心的教學理念,他們就無法從該角度實施反思,只有學習掌握了以學生為中心的教學理念,才會從學生為中心的教學理念去反思自己的教學行為和教學問題,在反思的過程體現自己的理念,進而通過敘事研究改變自己的教學理念和行為。其次,敘事研究有助于解決外語教學中的實際問題,進行有效教學。教育敘事是有選擇地記敘教育情境中發生的真實事件,這些事件往往令人振奮、激動,或令人不安、悔恨等,這類事件通常表現為某種矛盾和問題,一般都是具有研究價值的[5]。外語教學的對象是學生,無論采用何種教學方法,衡量教學成敗的關鍵最終取決于學生的外語學習效果,即最終結果必須體現在外語學習主體上。外語學習主體的生理和認知因素(如:年齡、智力、語言潛能和認知風格),還有學習者的情感因素(如:動機態度和個性),學習策略都會影響外語學習。另外教師自身的專業知識和教學能力等也會影響外語學習。諸多因素決定了教師在外語教學中遇到的問題是多種多樣的。外語教師在寫教育故事前需要針對具體問題采取行動,否則就會無事可敘。因此,敘事研究無疑是外語教師發現問題和解決問題的一種有效方式。最后,敘事研究改變了外語教師的身份,促使教學與科研共同發展。在進行敘事研究過程中,教師不再僅僅是知識的傳授者或教改的被動接受者。當教師以研究者的身份進行外語教學時,就會注意收集故事材料,增強對教學問題的敏銳度,并積極思考問題,努力尋求合理的解決辦法;對教學的看法、態度、行為方式就會發生相應的改變;就會對教育教學重新理解和改進,對教學規律及其本質產生更加深刻的認識[5]。通過教育敘事,教師能生成更加合理的外語教學觀點和態度,從經驗中學習,處理將面臨的外語教學現象和問題。同時,敘事研究使外語教師轉變成“研究型教師”,不但有利于真正提高教學技能和改進教學方法,而且也有助于外語教師的科研意識和科研能力的增強,提高外語教師的科研水平,反過來更好地促進外語教學。三、外語教學中如何進行敘事研究近年來外語教育界都在呼吁深化外語教學改革,倡導教師不但要研究如何教,更要研究學生如何學。敘事研究的最大意義就在于能使外語教師成為研究的主體,使教師可以參與教學研究,使教師有話可說,有事可寫,以科研促教學。外語教師的敘事研究并非是人人都能做的事,需要進行培訓,掌握一定的方法和步驟。1.勤于學習在撰寫“教育故事”之前,教師需要學習外語教學理論。教育敘事研究是教師對真實教育事件的再現,這種再現是以某些教育學理論為前提基礎,對來自于教學實踐的原材料進行選擇和提煉,在再現中進行反思和研究。[6]學習Krashen的監控學習理論能夠使外語教師了解i+1輸入假設以及外語學習和習得的關系;學習交際語言教學論有助于外語教師應用交際教學法培養學生的交際能力;學習自主學習理論能讓外語教師知道如何培養學生的自主學習能力。學習這些從西方引進的二語習得理論,能促使外語教師在中國外語教育環境中發現問題,引發思考和創造,可以提高外語教師的洞察力和分析力,可以轉變他們的思想和理念。因此,外語教師掌握一定的外語教學理論,對更好地開展教育敘事研究是必需的。2.善于發現問題并付諸行動對于開展敘事研究,外語教師要學會善于發現問題,并敏于行事。上面已提到,教師的敘事是一種行動方式,在寫作教育故事之前,老師已經改變了自己的教學活動。如果教師不改變自己的教育教學實踐,不改變自己的教學習慣和教學行為,教師的“敘說”就可能成為比較困難的事情。而教師講教育故事并不是記流水賬,而是要探究一些有價值有意義的教育現象和問題。這就需要外語教師具有敏銳的觀察力,才能找到真正有價值的教學問題。隨后探究該問題,并采取措施去解決問題。也就是說外語教師進行敘述之前必須先改變自己的教學實踐行為,否則在敘述時外語教師們仍會感到無話可說,無事可敘。3.撰寫外語教學故事在進行教育敘事時,外語教師可遵循一般教育學的原則。根據劉良華,主要包括以下幾點[2]:第一,外語教學敘事包括一個或幾個真實教學事件,可以是某個教學問題和教學沖突,敘述必須具有情節性和可讀性。第二,每個外語教學敘事所講述的教學事件必須有代表性,體現教育故事背后的相關教學理念,有較強的說服力。教學敘事可以反映教師解決教學事件之后獲得的某種教學效果(如自主教學模式下的學習效果),也可以反映教師忽視了教學事件之后產生的某種教學遺憾(如忽視對學生的策略培訓所產生的悔恨、師資水平造成的遺憾等)。第三,在敘述教學事件時,盡可能地描寫教師自己在處理教學事件發生時的心理狀態,促使教師在反思某個具體的教育事件時凸顯或轉變自己的外語教育理論以及外語教育信仰。最后,教學敘事必須有一個貫穿全文的主題,它可以是成功學習者,多媒體教學或者學習策略培訓等。外語教學中的敘事研究是一種教育行動研究方法,外語教師通過講故事來反思自己的教學思想和教學行為,以改進日常的外語教學實踐生活。在外語教學深化改革的背景下,敘事研究是外語教師轉變教學理念和教學行為的突破口,對有效教學和提高教育質量具有重大的作用,而且還有助于改變外語教師的身份,促進教學和科研協同發展。外語教師在進行敘事研究時,需要勤于學習、善于發現問題并付諸行動、并學會撰寫教育故事,才能保證有事可敘,使教育敘事研究得以順利開展。外語教師的敘事研究不但可以促進外語教師自身專業的發展,而且還可能會推動我國的外語教學理論研究。JuniormiddleschoolsportsteachingpresentsituationandreformmeasuresHeXiao-ying【Abstract】Ontheproblemsexistinginthejuniormiddleschoolsportsteachingpresentsituationofthedisadvantagesofphysicalexaminationandstudentsconstitutionofreducedyearbyyear，hascarriedonthediscussionanalysis，andputforwardthecorrespondingcountermeasuresfortheexistingproblems，inordertoimprovethejuniormiddleschoolsportsteaching，sportsteachingworktendtobemorereasonable，promotetheimprovementofstudents'physicalhealthlevel.隨著科學技術的迅猛發展和經濟的全球化，人類社會的物質文化生活水平從整體上有了很大提高，人類的許多疾病得到了根治，健康狀況大為改善。但是，現代生產和生活方式造成的體力活動減少和心理壓力增大，對人類健康構成了日益嚴重的威脅。聯合國世界衛生組織曾對健康下了這樣的定義：“健康不僅僅是沒有疾病，而且是在身體、心理和社會發展方面都保持完美的狀態。”人類比以往任何時候都更加關注自己的健康狀況和生活質量。由于國民的健康對國家的發展、社會的進步和個人的幸福都至關重要，而體育課程又是增進國民健康的重要途徑，因此世界各國都高度重視體育課程的改革。過去的幾年，體育與健康教學的改革在取得一定成果的同時，也誘使體育與健康工作走了不少彎路，其根本原因就是缺乏對學校體育和體育與健康教學現狀、本質的正確了解。1.學校體育的現狀及其存在的問題學校體育作為全面發展教育的一個重要組成部分，在理論與實踐上越來越受到家長及學生的關注和重視。但是。由于歷史的、傳統的和主觀的原因，人們對這個問題的認識程度深淺不一，對學校體育的本質觀、目的觀、價值觀和質量觀的認識，目前仍還處在較低水平的社會意識層次上。1.1體育教育實際地位沒有得到實際提高長期以來，由于受傳統觀念的影響，學校體育的實際地位仍然沒有提高到應有的位置。“重文輕體”的傳統觀念在某些領導的頭腦中始終沒有消除，他們不重視體育教學工作，對體育教師的工作成果不能給以正確的評價，調查表明77.80%的領導不能深入課堂聽課。另外，體育教師在不同程度上受到歧視，在福利待遇、評定職稱、評優評先、獎金、分房等問題上不一視同仁的現象仍然存在，72.22%的體育教師認為學校不能把他們與其他教師同等對待。這種做法嚴重傷害了體育教師的心靈，極大地挫傷了體育教師的工作積極性。1.2教學觀念亟待轉變體育教學改革雖然在全方位進行，但不少教學改革者在實踐中卻只熱衷于操作層面上外在課程形式的改革，過分追求一種表面上的熱鬧、活躍，學生內在情感和學習動機并沒有真正被激活。其根本原因，就是許多中學體育教師教學觀念沒有根本轉變。為什么沒有轉變？并不是體育教師不想轉變，不能轉變。原因可能有，一是現實社會中，在長期教育實踐中忽視或輕視體育的行為、觀念、思想沒有得到根本轉變；二是目前中小學體育教師的工作量太大，除常規的體育課堂教學外還有大量的課外工作，如早操、課間操、課外體育活動及學校運動隊的訓練等；三是缺少改革的理論導向和具體指導，同時上級教研部門給教師的教改指示大多是口號式指示，如“發展學生個性”、“培養學生創新精神”、“培養學生體育實踐能力”等。2.解決現實問題的對策2.1建立和諧的師生關系，讓學生喜歡體育體育教師作為教育者和組織者，體育教師的一言一行都會對學生產生一定的影響，這種影響將直接關系到課堂教學的效果以及學生的身心成長。可見情感是維護和協調師生雙邊活動的紐帶和橋梁，是教學活動的靈魂。因此，只有師生情感融洽，才能建立起和諧的師生關系，學生才能“親其師，信其道。”要獲得這種情感氛圍，關鍵在于教師。教師的情感不但影響自身的教學活動，而且隨之直接感染著每個學生，教師良好地情感能喚起學生的情感共鳴，從而更好的完成教學任務。因此，在體育教學中，要求教師不斷提高自身的道德認識水平，關心愛護學生，建立和諧的師生關系。使學生在情感的驅使下，自覺地完成各項教學任務，達到學生喜歡上體育課的目的。2.2創新教法、激發興趣，讓學生樂學活學受傳統習慣的影響，體育教師在上課中一般采用“四部分”的結構模式：開始部分―準備部分―基本部分―結束部分。這種教學結果單調，不利于培養學生的體育興趣。要活躍課堂氣氛、培養學生濃厚的學習興趣，在教學過程中，體育教師只有靈活運用教學手段，不斷改革創新教法，尋求更適合學生心理和生理特征的教法進行教學，才能更好地調動學生內在的學習積極性，創造和諧的課堂氣氛。教學方法的選擇，既要符合教材特點和學生實際，又要新穎有趣、易難適度、富于變化，使教學氣氛輕松愉快，使學生樂學、活學。如在準備運動中，運用簡單輕松的游戲或器械操等作為課的開始，可以激發學生的興趣，使他們積極主動參與，從而使學生盡快進入到運動狀態之中。2.3因材施教，分層遞進，讓學生學有所得因材施教，分層遞進，是體現學生主體作用的有效途徑。快樂體育十分重視教學過程中學生的主體地位。在學生當中，確實存在著運動水平和從事體育學習的興趣與動機、追求目標、個性心理、學習方式方法等差異。教師只有最大限度地掌握學生的實際情況，因材施教，積極引導學生參加體育活動，才能取得良好的教學效果。如在跨欄跑的練習中，不同小組的學生所跨的欄高和欄距都各不相同。技能強、速度快的學生調高欄高和增加欄距，滿足他們強烈的學習愿望，技能稍差、速度稍慢的學生降低欄高和縮短欄距，讓他們也都能在三步過欄。又如在200M跑的練習中，要求學生按A、B、C三組的順序分別在第五、三、一跑道上跑。這樣，讓素質好、技能強的學生跑外道增加距離和難度，提高要求；讓體質和技能稍差的學生跑內道縮短距離，降低要求，使大家幾乎同時完成練習任務。通過這樣的分層教學，讓不同層次的學生都能完成自身能夠完成的練習內容。同時給予每個學生更多的發展機會和施展才能的空間，充分發揮和挖掘學生的個性潛能，調動他們的積極性。2.4教學內容搭配得當，讓學生輕松愉快地完成任務眾所周知，學生對事物感到新穎而又無知時，最能激起求知欲，對符合本人運動水平的活動容易產生興趣。因此，教材內容的搭配要適合學生的年級水平特點。教材難度過小，不能引起學生的學習興趣，教材難度過大，會減低學生的學習興趣。在同一活動中，常因學生的素質和技能上的差異而造成不同的結果，致使他們產生的學習興趣的程度不一。教學內容與學生學習積極性有密切的聯系，符合學生年齡特征，富有游戲性和競賽性的教材能激發學生學習的積極性。因此，教師在教材內容的搭配、分析教材和確定教學目標時應考慮的以下四點：1.教材內容的搭配、要以大綱為主，結合本校實際，由淺入深、由易到難。同時強調教材的合理性、科學性和創新有趣性。2.從教材的選擇到挖掘教材的內涵，不只考慮具體教材的動作本身，而是考慮教材背后具有的特性和內涵。3.教材分析，充分認識和理解教材縱向銜接、橫向聯系和知識的系統性、層次性。4.教學目標的確定是建立在對教材分析、學生情況分析和具體實際的基礎上，強調合理性、具體性、可操作性。事實證明，快樂教育教學模式是以最佳的教學手段來培養學生濃厚的學習興趣、激發學生學習的熱情、調動學生鍛煉身體的積極性。使整個教學過程充滿快樂、喜悅、和諧的情感氛圍。既讓學生喜歡學、樂于學，又讓他們知道學習的目的和意義，自覺地參加體育鍛煉，充分發展學生的個性，培養學生良好的思想道德品質。這是體育教育藝術的最高境界，也是成功教育的必經之路。Ch07鄰域運算數字圖像處理南京大學Ch07鄰域運算數字圖像81數字圖像處理第七章鄰域運算數字圖像處理82CH7鄰域運算一、引言二、平滑三、中值濾波四、邊緣檢測五、細化上機實習CH7鄰域運算一、引言1引言1）鄰域運算定義 輸出圖像中每個像素是由對應的輸入像素及其一個鄰域內的像素共同決定時的圖像運算。 通常鄰域是遠比圖像尺寸小的一規則形狀。如下面情況中，一個點的鄰域定義為以該點為中心的一個圓內部或邊界上點的集合。

鄰域運算與點運算一起構成最基本、最重要的圖像處理方法。1引言1）鄰域運算鄰域運算與點運算一起構成最基本、最重要的點+的鄰域點+的鄰域1引言點+的鄰域點+的鄰域1引言1引言舉例另一種表達$進一步閱讀：Gonzalez,p91.1引言舉例$進一步閱讀：Gonzalez,p91.1引言2）相關與卷積信號與系統分析中基本運算相關與卷積，在實際圖像處理中都表現為鄰域運算。兩個連續函數f(x)和g(x)的相關記作：兩個連續函數f(x)和g(x)的卷積定義為：1引言2）相關與卷積1引言3）模板（template，filtermask）的相關與卷積運算給定圖像f(x,y)大小N*N，模板T(i,j)大小m*m（m為奇數）。常用的相關運算定義為：使模板中心T((m-1)/2,(m-1)/2)與f(x,y)對應。

1引言3）模板（template，filtermask）演示演示1引言相關運算1引言相關運算1引言卷積運算定義為：1引言卷積運算定義為：1引言4）相關與卷積的物理含義相關運算是將模板當權重矩陣作加權平均；而卷積先沿縱軸翻轉，再沿橫軸翻轉后再加權平均。如果模板是對稱的，那么相關與卷積運算結果完全相同。鄰域運算實際上就是卷積和相關運算，用信號分析的觀點就是濾波。1引言4）相關與卷積的物理含義2平滑圖像平滑的目的是消除或盡量減少噪聲的影響，改善圖像的質量。假設在假定加性噪聲是隨機獨立分布的條件下，利用鄰域的平均或加權平均可以有效的抑制噪聲干擾。從信號分析的觀點圖像平滑本質上低通濾波。將信號的低頻部分通過，而阻截高頻的噪聲信號。問題往往圖像邊緣也處于高頻部分。2平滑圖像平滑的目的2平滑1）鄰域平均（矩形鄰域和圓形鄰域）注意：大卷積模板可以加大濾波程度，但也會導致圖像細節的損失。2平滑1）鄰域平均（矩形鄰域和圓形鄰域）2平滑有高斯噪聲的朱家角風光無噪聲朱家角風光2平滑有高斯噪聲的朱家角風光無噪聲朱家角風光2平滑通過T3鄰域平均后的朱家角風光通過T5鄰域平均后的朱家角風光2平滑通過T3鄰域平均后的朱家角風光通過T5鄰域平均后的朱2平滑2）高斯濾波（GaussianFilters）采用高斯函數作為加權函數。原因一：二維高斯函數具有旋轉對稱性，保證濾波時各方向平滑程度相同；原因二：離中心點越遠權值越小。確保邊緣細節不被模糊。

2平滑2）高斯濾波（GaussianFilters）2平滑設計離散高斯濾波器的方法：設定σ2和n，確定高斯模板權值。如σ2=2和n=5：[i,j]-2-1012-20.1050.2870.1350.2870.105-10.2870.6060.7790.6060.28700.1350.77910.7790.13510.2870.6060.7790.6060.28720.1050.2870.1350.2870.1052平滑設計離散高斯濾波器的方法：[i,j]-2-1012-2平滑整數化和歸一化后得：[i,j]-2-1012-212321-1246420367631246422123212平滑整數化和歸一化后得：[i,j]-2-1012-2122平滑經過高斯濾波后的朱家角風光通過T5鄰域平均后的朱家角風光2平滑經過高斯濾波后的朱家角風光通過T5鄰域平均后的朱家角3中值濾波1）什么是中值濾波與加權平均方式的平滑濾波不同，中值濾波用一個含有奇數點的滑動窗口，將鄰域中的像素按灰度級排序，取其中間值為輸出像素。2）中值濾波的要素中值濾波的效果取決于兩個要素：鄰域的空間范圍和中值計算中涉及的像素數。（當空間范圍較大時，一般只用某個稀疏矩陣做計算）。3）中值濾波的優點中值濾波能夠在抑制隨機噪聲的同時不使邊緣模糊。但對于線、尖頂等細節多的圖像不宜采用中值濾波。3中值濾波1）什么是中值濾波3中值濾波例有椒鹽噪聲的朱家角風光用3*3的濾波窗口對上圖做二維中值濾波3中值濾波例有椒鹽噪聲的朱家角風光用3*3的濾波窗口對上圖4邊緣檢測1）什么是邊緣檢測邊緣是指圖像中灰度發生急劇變化的區域。圖像灰度的變化可以用圖像的梯度反映。邊緣檢測：求連續圖像f(x,y)梯度的局部最大值和方向。$進一步閱讀：Gonzalez,p463.4邊緣檢測1）什么是邊緣檢測$進一步閱讀：Gonzalez4邊緣檢測4邊緣檢測4邊緣檢測梯度最大值及其方向4邊緣檢測梯度最大值及其方向4邊緣檢測最簡單的梯度近似計算為：4邊緣檢測最簡單的梯度近似計算為：4邊緣檢測2）梯度算子在離散情況下常用梯度算子來檢測邊緣，給定圖像f(m,n)在兩個正交方向H1和H2上的梯度φ1(m,n)和φ2(m,n)如下：則邊緣的強度和方向由下式給出：4邊緣檢測2）梯度算子4邊緣檢測3）常用邊緣檢測算子Roberts算子：其卷積模板分別是：Roberts算子特點是邊緣定位準，對噪聲敏感。

4邊緣檢測3）常用邊緣檢測算子4邊緣檢測Prewitt算子：采用3x3模板。Prewitt算子：平均、微分對噪聲有抑制作用。4邊緣檢測Prewitt算子：采用3x3模板。4邊緣檢測Sobel算子：與Prewitt算子類似，采用了加權。IsotropicSobel算子：Sobel算子在實際中最常用。4邊緣檢測Sobel算子：與Prewitt算子類似，采用了4邊緣檢測4邊緣檢測4邊緣檢測Lenna的Sobel邊界4邊緣檢測Lenna的Sobel邊界4邊緣檢測Lenna的Prewitt邊界4邊緣檢測Lenna的Prewitt邊界4邊緣檢測Lenna的Roberts邊界4邊緣檢測Lenna的Roberts邊界4邊緣檢測4）邊緣檢測算法的基本步驟（1）濾波。邊緣檢測主要基于導數計算，但受噪聲影響。但濾波器在降低噪聲的同時也導致邊緣強度的損失。（2）增強。增強算法將鄰域中灰度有顯著變化的點突出顯示。一般通過計算梯度幅值完成。（3）檢測。但在有些圖像中梯度幅值較大的并不是邊緣點。最簡單的邊緣檢測是梯度幅值閾值判定。（4）定位。精確確定邊緣的位置。4邊緣檢測4）邊緣檢測算法的基本步驟4邊緣檢測4邊緣檢測4邊緣檢測5）二階算子（拉普拉斯算子）

直方圖法梯度閾值法二階過零點法4邊緣檢測5）二階算子（拉普拉斯算子） 直方圖法梯度閾值法4邊緣檢測一階導數的局部最大值對應著二階導數的零交叉點（Zerocrossing）。這樣通過求圖像的二階導數的零交叉點就能找到精確邊緣點。在二維空間，對應二階導數算子有拉普拉斯算子。4邊緣檢測一階導數的局部最大值對應著二階導數的零交叉點（Z4邊緣檢測是不依賴邊緣方向的二階微分算子，是一個標量而不是一個向量，具有旋轉不變性即各向同性的性質。

4邊緣檢測是不依賴邊緣方向的二階微分算子，是一個標量而不是4邊緣檢測用卷積模板表示為：

注意：與梯度算子的不同,只需要一個卷積模板4邊緣檢測用卷積模板表示為：注意：與梯度算子的不同,只需4邊緣檢測

例：在下列圖像中，判斷一階差分梯度算子和Laplacian算子的區別。圖中…處表示1，其他為0。 其中一階差分梯度算子采用4邊緣檢測 例：在下列圖像中，判斷一階差分梯度算子和Lap4邊緣檢測4邊緣檢測4邊緣檢測A圖中對孤立的點，輸出的是一個擴大略帶模糊的點和線。B圖和C圖中對