面向醫(yī)療大數(shù)據(jù)的數(shù)字圖像處理課程建設(shè)的探索

摘?要：在現(xiàn)今醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用與發(fā)展背景下，針對目前大學(xué)高等教育教學(xué)當(dāng)中存在的不足，提出如何建設(shè)《數(shù)字圖像處理》課程的改革思路。結(jié)合《數(shù)字圖像處理》課程的當(dāng)前研究進展、課程目標(biāo)以及實踐探索進行分析，從教學(xué)方案、教學(xué)方式、考核辦法等幾個方面分析。探索《數(shù)字圖像處理》課程的建設(shè)方案，并立足新人工智能專業(yè)以及計算機專業(yè)學(xué)生的特點，基于醫(yī)療大數(shù)據(jù)背景下特征和特點，探索新的《數(shù)字圖像處理》課程建設(shè)模式。最終，本課題實現(xiàn)與大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字圖像處理等技術(shù)的交叉融合，并產(chǎn)生對高校課程改革提供探索及引導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);數(shù)字圖像處理;計算機科學(xué)與技術(shù);課程建設(shè);教育教學(xué)改革

1 緒論

智慧醫(yī)療密切聯(lián)系到民生健康，是當(dāng)代人工智能技術(shù)、電子信息技術(shù)以及數(shù)字醫(yī)療技術(shù)融合的領(lǐng)域，并提高醫(yī)療質(zhì)量[13]。此外，健康也是人類追求的目標(biāo)，是全人類生活、工作和發(fā)展的根基[4]。其次，大數(shù)據(jù)（Big Data）這個術(shù)語，目前已經(jīng)越發(fā)地被關(guān)注。近年來，涉及智慧醫(yī)療領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)目前正在迅速擴大，已經(jīng)成為了醫(yī)療領(lǐng)域的未來發(fā)展方向之一。即便，現(xiàn)在部分地區(qū)的醫(yī)療領(lǐng)域仍然還沒認(rèn)識到醫(yī)療大數(shù)據(jù)增長帶來發(fā)展機遇，但是，隨著社會的發(fā)展以及技術(shù)的進展，人們將越發(fā)認(rèn)識到大數(shù)據(jù)對目前智慧醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)展的重要性[5]。

數(shù)字圖像處理及識別技術(shù)是人工智能中的一個重要分支[6]。目前，為了模擬人類圖像處理與識別活動的計算機程序，人們已經(jīng)提出了各種各樣的圖像處理與模式識別算法，如圖像/圖像模板匹配算法。另一方面，圖像處理中的模式識別（Pattern Recognition），其是一種基于大量圖像信息和數(shù)據(jù)，在專家經(jīng)驗和已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，借助計算機以及數(shù)學(xué)計算等方法對曲線、形狀、數(shù)字、模式、字符格式以及圖形自動完成識別與評價[2][3]。

本文在面向“智慧醫(yī)療”與“人工智能”兩大浪潮背景下，在多學(xué)科交叉融合特征和計算機專業(yè)人才培養(yǎng)在知識、能力與素質(zhì)上的要求，在計算機類專業(yè)的信息技術(shù)類課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革方面開展研究與實踐，擬建設(shè)《數(shù)字圖像處理》課程，將醫(yī)療診斷、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字圖像處理等概念和關(guān)鍵技術(shù)、前沿知識融入《數(shù)字圖像處理》課程體系，培養(yǎng)學(xué)生在智慧醫(yī)療和人工智能新浪潮下的學(xué)習(xí)能力和工程應(yīng)用能力。

2 數(shù)字圖像處理課程建設(shè)措施

本課題擬在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、考核方式等幾方面進行了教學(xué)改革，力圖把《數(shù)字圖像處理》這門課程建設(shè)成具有智能專業(yè)特色、符合計算機專業(yè)科學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的課程。

2.1 教學(xué)內(nèi)容改革

注意到《數(shù)字圖像處理》涉及人工智能技術(shù)、電子信息技術(shù)以及數(shù)字醫(yī)療技術(shù)等多個學(xué)科領(lǐng)域相當(dāng)廣泛的交叉性學(xué)科。同時，且其應(yīng)用遍及工業(yè)生產(chǎn)、機器人視覺、電子通信、智慧醫(yī)療、大數(shù)據(jù)分析與人工智能系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。隨著計算機技術(shù)和人工智能、智慧醫(yī)療、大數(shù)據(jù)等學(xué)科的深入研究和迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理向更高、更加深層次進行發(fā)展。因此，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)介紹數(shù)字圖像處理在醫(yī)療、服務(wù)、工業(yè)中最新發(fā)展的技術(shù)和趨勢。

2.2 教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

在教學(xué)方法上，教師積極采用啟發(fā)式、與實踐相結(jié)合等教學(xué)方法，有效調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的潛能。經(jīng)常性地介紹相關(guān)數(shù)字圖像處理技術(shù)的研究背景，引導(dǎo)學(xué)生去主動地思索。由于《數(shù)字圖像處理》這門課程中，某些知識點是很難用傳統(tǒng)的教學(xué)方式進行口述清楚的，很難直觀形象地表達(dá)出來，需要用到大量的實例圖像/圖形的圖片或程序運行結(jié)果加以說明。為此，課題教學(xué)中采用多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)方式手段結(jié)合起來，發(fā)揮兩種教學(xué)手段各種的優(yōu)勢。

2.3 實踐教學(xué)改革

實踐教學(xué)是理論教學(xué)中不可缺少的一環(huán)。實踐教學(xué)目標(biāo)是要培養(yǎng)出學(xué)生的動手能力、綜合能力和設(shè)計能力，對于學(xué)生的綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)發(fā)揮著重要的作用。根據(jù)《數(shù)字圖像處理》這門課程的特點，將課程實踐分為實驗教學(xué)和綜合課程設(shè)計兩個環(huán)節(jié)。其中最重要的是實驗教學(xué)內(nèi)容的改革。

2.4 考核方式

《數(shù)字圖像處理》課程中，改變考核單一考核方式，擬將采用期末考試和平時作業(yè)、數(shù)字圖像實踐與課程設(shè)計、企業(yè)項目實習(xí)等多種方式結(jié)合，期末考試和家庭作業(yè)以考查圖像處理與識別，以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及模式識別等的基本概念和基礎(chǔ)理論知識為主，成績約占總成績的40%。其中，學(xué)術(shù)報告、企業(yè)項目開發(fā)，課程設(shè)計包括選題、設(shè)計理念、代碼編寫、發(fā)現(xiàn)問題、學(xué)術(shù)展示、匯報答辯等環(huán)節(jié)，占總成績的20%。該考核方式激發(fā)學(xué)生的活力。

3 結(jié)語

本文對面向醫(yī)療大數(shù)據(jù)的計算機類專業(yè)學(xué)生的《數(shù)字圖像處理》課程建設(shè)和改革進行了探索與研究，推進了傳統(tǒng)的教育理念和教育教學(xué)方式方法，使其符合計算機專業(yè)學(xué)生的專業(yè)特點和培養(yǎng)計劃。同時，推進了在醫(yī)療大數(shù)據(jù)與人工智能背景下適應(yīng)新行業(yè)、新業(yè)態(tài)的《數(shù)字圖像處理》課程專業(yè)知識體系，提出了合適的教育教學(xué)模式改革。隨著智慧醫(yī)療、服務(wù)和人工智能行業(yè)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，《數(shù)字圖像處理》這門傳統(tǒng)計算機專業(yè)課程，將會有更多的發(fā)展空間和改革需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張坤華，紀(jì)震.“數(shù)字圖像處理”可視化教學(xué)體系探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2007（01）.

[2]姜珊，雙凱.“數(shù)字圖像處理”課程的實驗教學(xué)改革[J].實驗室研究與探索，2006（05）.

[3]賈永紅.“數(shù)字圖像處理”課程的建設(shè)與教學(xué)改革[J].高等理科教育，2007（01）.

[4]李月.設(shè)計性計算機實驗課中培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣及創(chuàng)新能力[J].鞍山師范學(xué)院學(xué)報，2004（04）.

[5]丁一，夏紅，張慶偉.現(xiàn)代化教學(xué)手段與“工程制圖”教學(xué)[J].重慶大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2002（03）.

[6]CHEN D.，ZHANG Y.，LI S.，Tracking Control of Robot Manipulators with Unknown Models：A JacobianMatrixAdaption Method.IEEE Transactions on Industrial Informatics：2018，14/7，30443053.

作者簡介：陳德潮（1990—），男，漢族，廣東云浮人，博士，副研究員，研究方向：機器人控制、人工智能。