5.1图像处理基础教学设计

《图像处理基础》教学设计

一、设计思想

虽然学生对图像处理很感兴趣，但对于图像处理的基本概念知之甚少，如分辨率、位图和矢量图、颜色、图形与图像、文件格式等抽象的知识模糊不清，也疲于学习，所以将概念具体化、形象化是这堂课的目标之一。因此在内容的处理上可运用“对比教学”法，从学生的实际出发，从学生的兴趣出发，以具体的“图像”为事实依据，让学生不断地对比学习，不断地将抽象的问题逐步消化。根据教学内容，选用合适的图像素材，对比不同分辨率的不同效果以及不同格式的图像文件的大小及效果。

二、教材分析

1、要求了解图像处理的基本知识，加深对像素、分辨率等概念的理解。

2、学习图像的基本知识，才能了解图像的本质，也是图像处理和编辑的基础，也为后面的学习奠定基础。

三、学情分析

学生对图像有一定的感性认识，但对图像的实质并不了解。教学中可以通过实例加深学生对图像基本概念的了解。位图和矢量图、像素、分辨率等概念是学生学习的难点。

四、教学目标

(1) 了解数字图像的基本原理； 知识与技能 (2) 了解图像与图形的区别； (3) 了解获取和保存图像的常用方法； (4) 了解常见的图像格式，学会用软件转换图像格式。 运用“对比教学”法，从学生的实际出发，从学生的兴趣出发，过程与方法 以具体的“图像”为事实依据，让学生不断地对比学习、体验活动，对比不同分辨率的不同效果以及不同格式的图像文件的大小及效果，不断地将抽象的问题逐步消化。 情感态度与 价值观 激发学生的求知欲望和解决实际问题的成就感；培养学生勤于思考能力，动手操作能力，主动构建知识能力，激发学生学习热情。 五、重点难点

(1) 了解数字图像的基本原理； 教学重点 (2) 了解获取图像的常见方法，建立分类保存文件的习惯； (3) 了解常见图片格式，并能利用软件进行格式转换和保存。 (1) 理解数字图像的基本原理； 教学难点 (2) 理解图像与图形的区别； (3) 图像压缩问题。 六、教学策略与手段

采用任务驱动法、对比教学法、合作探究法引导学生参与思考，上机实践，化抽象为具体，有效地突出重点，突破难点。

七、课前准备

1、精选图像素材，准备不同格式的图像文件，不同分辨率的图像文件，并对几张图片作特殊处理。

2、准备拓展提高的阅读材料，如计算位图文件大小，供学有余力的学生学习。 八、教学过程 （一）引入

随着计算机技术的发展，多媒体计算机技术的成熟，图像处理技术在社会中扮演着越来越重要的角色，其应用领域十分广阔，涉及照片处理，电脑插画与绘画，平面设计、动画制作等多项领域。学习图像处理技术首先必须了解数字图像的基本原理和基础知识，理解数字图像构成的基本单位、原理、位图与矢量图的区别，常见的数字图像格式，为后续学习打基础。

呈现学习目标：

(1) 了解数字图像的基本原理(2) 了解图像与图形的区别(3) 了解获取和保存图像的常用方法(4) 了解常见的图像格式，学会用软件转换图像格式

（二）对比教学，任务驱动

1、位图与矢量图的区别（涉及位图、矢量图、像素、分辨率等概念）

任务：首先，学生打开一副图片，放大，再放大??观察有什么现象（学生也可在教师引导下截屏，在PS中放大，再放大??观察现象）。接着学生在Word或PPT中插入“剪贴画”（wmf文件），放大，再放大??观察现象。

两者有什么不同？

通过对比操作，学生得出结论：前者放大后变模糊，分割成了一个个小方块；后者没有变模糊，反而越来越清晰。

教师边引导边课件展示：在计算机中，“图画”分为“图像”和“图形”。图像指的是“位图”，图形指的是“矢量图”。位图是由许多像小方块一样的“像素（pixels）”组成的，放大后变模糊；矢量图用矢量表示图的轮廓，用数学公式描述图形元素的形状和大小，对矢量图进行放大、旋转、拉伸都不会变形。

你们觉得这两张图像哪张是位图，哪张是矢量图呢？

学生通过比较很自然地判断出结果。教师可乘机设问：那位图中的一个个小方块又是什么呢？边引导边讲解像素和分辨率的概念，（可用马赛克、十字绣等例子，引导学生建立“图像单位”的概念。然后引向数字图像中的像素概念。可增加体验活动：PS中，“滤镜”—“像素化”—“马赛克”。）同时课件展示，供学生阅读：（1）像素——位图图像中像小方块一样的彩色的点，是描述图像的最小单位，在图像中以行和列的形式排列。如1024×768的图像，在水平方向上每行有1024个像素，在垂直方向中每列有768个像素。（2）分辨率——单位长度（或面积）上的像素数。描述分辨率的单位有ppi（像素每英寸）、dpi（点每英寸）等，前者用于显示领域，后者用于打印领域。1英寸约等于2.54厘米。如300x300ppi分辨率，表示水平方向与垂直方向上每英寸长度上的像素数都是300，也可表示为一平方英寸内有9万个像素。

（在课堂中教师可以通过展示不同密度的十字绣，马赛克拼贴艺术等，或建议学生观察生活中的高清和非高清电视画面，比对街头电子大屏和高清电视的画面清晰度，通过对比，让学生感受到，如果像素多图像画面更加细腻，图像细节信息更多。）

体验活动1：可让学生利用PS软件，在教师指导下查看图像的分辨率，修改，并观看效果，当分辨率小到一定程度时，甚至可以让学生数一数，水平和垂直方向上各有多少像素，让学生用这种体验的方式来了解分辨率。

增加体验活动2：PS中，“滤镜”——“纹理”——“马赛克拼贴”。 小结：(阅读)位图与矢量图比较

类型 组成 点阵像素 可以制作出色彩丰富的图像，逼真地图 表现自然界的景象 较大 真，同时文件容量Photoshop、画图等 优点 只要有足够多的不同色彩的像素，就缺点 缩放和旋转容易失常用制作工具 矢量图 数学 文件容量较小，在进行放大、缩小或向量 旋转等操作时，图像不会失真 不易制作色彩变化Flash、CorelDraw等 太多的图像 （设计意图：让学生通过图图比较的实践操作，仔细观察，从而得出位图与矢量图的本质区别及概念，并粗略了解了像素和分辨率的概念。）

2、分辨率与图像的关系

任务：教师提供两张内容相同的图片（但分辨率不同），学生了解两图像的分辨率、存储容量分别是多少？（查看其属性）分别把这两张图像作为桌面背景，拉伸，观察有什么不同，说明了什么？

通过对比操作，得出结论：颜色相同的两位图，分辨率越高，图像越清晰，所占存储空间越大（课件展示）。

（设计意图：通过对相同颜色不同分辨率的两图像比较操作，得出分辨率是影响图像质量的重要要素之一。）

3、图片的格式及其转换

任务：常见的格式bmp、jpeg、tiff、gif（学生知道多少?）。教师讲解有损、无损压缩与不压缩的区别。教师提供相同内容的不同格式的文件（注意扩展名）。

体验活动：指导学生利用Photoshop软件，截屏（掌握多种方法）粘贴至画布中，并保存成不同格式的图像，进行文件大小和效果的比对。（以便今后合理选用图像格式。）

提示：图像格式转换也可用Windows自带的“画图”程序或安装“格式工厂”、AcdSee等软件处理。

（阅读）拓展学习：JPEG格式是目前网络上最流行的图像格式，是可以把文件压缩到最小的格式，在 Photoshop软件中以JPEG格式储存时，提供13级压缩级别，以0-12级表示。其中0级压缩比最高，图像品质最差。即使采用细节几乎无损的10 级质量保存时，压缩比也可达 5:1。以BMP格式保存时得到4.28MB图像文件，在采用JPG格式保存时，其文件仅为178KB，压缩比达到24:1。经过多次比较，采用第8级压缩为存储空间与图像质量兼得的最佳比例。（来自“百度百科”）

体验活动：如右图，PS中保存为JPG格式时提供的图像品质选项（PS中体验有损压缩）。

（设计意图：通过观察扩展名，了解图像主要有哪些格式，通过扩展名和容量的对比，了解图像的各种不同格式及图像压缩的一些概念和操作。）

4、(阅读，学有余力的学生学习)拓展提高

由图像分辨率和图像的色彩深度可决定图像的文件大小。

图像分辨率是指数字化图像的大小，即：用水平的像素点和垂直的像素点来表示和存储一幅图像。

色彩深度是指位图所能达到的最大颜色数。

例：长和宽分别为1024像素和768像素的24位色彩深度的图像，需要1024*768*24/8字节存储文件（约为2.25MB，数据量很大，往往采取压缩技术来减少存储空间开销）。

体验活动：“画图”程序或PS中制作bmp图像，查看bmp图像的属性，计算大小。 5、图片的获取与管理

活动方案1：学生总结获取数字图像的方法。（创作、数码拍照、扫描仪扫描、截屏、下载??其中扫描照片操作性不强）

活动方案2：教师指导学生从网络途径获取图像资料。例如教师给出主题，给出图片大小，下载数量，格式等要求。并要求学生对获取的图像进行重命名或分类归入不同文件夹。（选择操作）

（三）课堂检测（以检测的形式做小结）

1、在计算机中，“图画”分为“图像”和“图形”。图像指的是“位图”，图形指的是“矢量图”。

2、位图由一个个带颜色的“小点”组成。这些“小点”叫作“像素”，是组成位图的最小单位。

3、Windows中标准图像文件格式是BMP格式，其特点是不压缩，画质好，文件比较大。

4、数字图像格式较多，图像质量、大小各不相同。下列图像格式中，压缩率非常高、图像质量较好的是(②)。

①BMP ②JPEG ③TIFF ④GIF

5、（√）相机中的图片传输到计算机中的方法有数据线连接相机传输，或用读卡器读取相机存储卡。

6、下列有关位图的说法，正确的是(①③④)。

①位图尺寸用“分辨率”表示。分辨率指位图中像素个数。

②在计算机中将位图放得很大后，不会出现“马赛克”现象。 ③位图由一个个带颜色的“小点”组成。

④分辨率越高，图像像素点越多，放大时越不容易出现马赛克。 7、下列有关矢量图的说法，正确的是(①②③)。

①只记录画面信息的关键点和颜色，以及图形类型，输出画面时才进行图形绘制。

②矢量图更适合制作规则形状的图形，如标志等。 ③缺点是层次不够丰富，表现力有限。

④矢量图的最大优点是图形可以无限放大，不失真，文件信息量相对较大。 8、老照片多是纸质版，要转成数字图像再利用，可用(③④)的方法。 ①截屏 ②录制 ③扫描 ④翻拍

9、按自己的经验说明，获取图片素材的常见方法以及优缺点。 九、教学反思

这一课时理论性内容多、强且都很抽象，如何化抽象为形象，如何穿插操作来进一步理解理论概念，如何合理安排时间，如何保持学生的学习兴趣是这堂课最大的难点。这一节课我精选图像，以“图”为事实依据，通过学生体验活动，得出图像的基本知识，从而构建知识，得到了较好的教学效果，学生投入了较高的学习热情，并在课后与老师探讨一些图像处理的其他内容，并准备回家安装格式工厂、Acdsee、Photoshop等软件。

②在计算机中将位图放得很大后，不会出现“马赛克”现象。 ③位图由一个个带颜色的“小点”组成。

④分辨率越高，图像像素点越多，放大时越不容易出现马赛克。 7、下列有关矢量图的说法，正确的是(①②③)。

①只记录画面信息的关键点和颜色，以及图形类型，输出画面时才进行图形绘制。

②矢量图更适合制作规则形状的图形，如标志等。 ③缺点是层次不够丰富，表现力有限。

④矢量图的最大优点是图形可以无限放大，不失真，文件信息量相对较大。 8、老照片多是纸质版，要转成数字图像再利用，可用(③④)的方法。 ①截屏 ②录制 ③扫描 ④翻拍

9、按自己的经验说明，获取图片素材的常见方法以及优缺点。 九、教学反思

这一课时理论性内容多、强且都很抽象，如何化抽象为形象，如何穿插操作来进一步理解理论概念，如何合理安排时间，如何保持学生的学习兴趣是这堂课最大的难点。这一节课我精选图像，以“图”为事实依据，通过学生体验活动，得出图像的基本知识，从而构建知识，得到了较好的教学效果，学生投入了较高的学习热情，并在课后与老师探讨一些图像处理的其他内容，并准备回家安装格式工厂、Acdsee、Photoshop等软件。

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