电子信息工程课程设计论文

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1专业人才培养与课程设计的方向性

电子信息工程是国内高校中开设数量较多的一个专业，社会对该专业的学生需求量大。如何使电子信息工程的人才培养真正形成特色、让学生能力更强是值得共同思考和探索的问题。结合多年教学实践经验和社会信息反馈，我们认为树立并强化培养方向是电子信息工程专业人才培养的重要问题，让学生明确学习的每门课程有什么用、经历的每个教学环节对其有什么提高、以至于明白毕业后能够干什么。具体到专业方向课程设计而言，其组织实施要以整个专业的培养方向为指导，并最终服务于既定的人才培养方向，这也是专业方向课程设计在教学中能否发挥应有作用的关键。

1．1电子信息工程专业的培养方向初探

电子信息工程专业旨在培养具备扎实的电子技术和信息系统的理论基础知识，知识面宽，实践能力强，能从事电子及信息系统的研究、设计、制造和应用工作，富有创新精神的宽口径高级工程技术人才。知识面宽容易使学生产生困惑，往往形成“什么都学又都学不精”的印象。让学生的学习具有方向感，明白学习的众多课程之间有什么关系，学完之后能够具备什么能力，通过树立培养方向去除学生的这些疑问。从电子信息工程的专业名称及培养目标来看，该专业主要由“电子”和“信息”两方面构成;当然二者是不能简单分开的，但在学生培养过程中可有所侧重，即形成偏重于应用电子类和信息处理类的两大方向。应用电子方向强调学生在硬件方面的能力，通过电路、电子技术、微机原理、单片机、DSP、嵌入式系统、EDA等课程的学习和实践，以电子系统的设计开发为发展方向。信息处理方向则强调算法开发与软件编程能力，以信息处理与信息系统开发为主攻方向，重点课程包括信号与系统、数字信号处理、语言信号处理、数字图像处理、模式识别、计算方法、高级语言编程、数据库等。上述大部分课程都是电子信息工程两个方向的公共课，两个方向是不能截然分开的。

1．2课程设计的方向把握

对于电子信息工程两个不同方向的学生，专业方向课程设计的组织实施是分开进行的，即分成应用电子技术方向课程设计和信息处理方向课程设计，这两类设计课程都安排在学生修完各方向的主干课程之后。课程设计题目的拟定要体现方向性，如应用电子类的题目可设定为小型电子系统的开发设计，如“室温控制系统”、“智能小车”等的设计开发，信息处理类的题目如“语音识别”、“人脸识别”、“车牌检测”等。学生根据个人兴趣和知识结构确定不同的发展方向，选择相应的专业方向课程设计题目。完成各方向的设计题目需要的实验条件是不同的，相应的成果形式、成绩评定方式也不尽相同。

2专业方向课程设计实施实例

电子信息工程信息处理方向注重算法开发与编程实践，主要研究利用信号处理、图像处理与模式识别等信息分析处理手段及编程工具进行相关信息系统的开发设计，专业方向课程设计中常采用图像处理类的设计题目。数字图像处理是电子信息工程的专业课，同时也是一门综合性学科，其内容多、跨度大、覆盖面广，主要学习应用计算机对数字图像进行分析和处理的基本理论、方法。要求学生在掌握有关图像处理和图像分析的基本概念、基础理论、典型方法的基础上，掌握一定的编程实践技能［5－6］。充实设计内容并改进组织形式，通过课程设计促进学生对知识的掌握和应用能力的提高。

2．1图像处理类课程设计的拟定思想

图像处理类课程设计要突出两方面的内容，一是对图像处理基础理论的巩固提高和解决实际问题的能力训练，二是至少熟练掌握一门编程语言、选择适当开发平台实现具体的图像处理算法［7］。为此在题目选择、设计方案制定等方面应考虑以下几个问题。

(1)设计题目的选择。课程设计不同于教学过程中的实验，与之相比要更加突出设计性和综合性;而从工作量和难度上讲低于毕业设计。题目不能太大太难，必须是学生经过认真思考、查阅资料和分组讨论，利用所学知识能给出解决方案或提出思路。设计内容要突出实用性，可以是实际问题的简化。解决问题需要综合应用图像处理多方面的知识点，但要避免图像处理算法的简单叠加，讲究合理应用。

(2)开发平台的选择。针对具体的应用实例可以采用不同的开发平台，如利用普通计算机下的Windows或UNIX平台、利用DSP、FPGA或其他嵌入式开发平台。

(3)编程语言的选择。图像处理中主要的编程语言是VC和Matlab，二者优缺点都非常突出。VC功能强大但要做到熟练使用难度较高，Matlab中有图像处理工具箱、包含了大量可直接调用的图像处理函数，应用简单但程序运行速度偏慢。不同的设计题目可能适于在不同的开发平台下选择不同的编程语言来解决［8］。题目设计时不仅要考虑题目自身的难度，还要兼顾各开发平台及应用不同编程语言的难度差异，比如在Windows下应用Matlab可以选择难度稍大的题目，而使用DSP或VC的设计题目相应要简单一些。

2．2课程设计范例—基于DSP的车牌检测

按照课程设计大纲的要求，考虑到具体设计中的多方面因素，实际教学中设计了多个题目，学生可以根据自身知识水平及兴趣爱好进行选择。现举一个具体实例，借以说明图像处理课程设计的组织管理过程。车牌定位是进行车牌自动识别的前序步骤，定位结果对车牌的识别会产生决定性的影响。设计的主要内容是综合运用所学的图像处理及相关课程的知识，建立基于DSP图像处理综合实验平台的车牌检测定位系统。

(1)设计要求与指导

布置题目，给学生下达课程设计任务书，同时提供课程设计指导书，让学生明确设计题目要解决什么问题、具体完成哪些内容，以及大致的解决思路。该设计题目要求在DSP平台下完成，完成该题目的关键在于两点，即车牌检测方案的制定和DSP平台下的编程［9］。制定车牌检测方案首先要对含有车牌的图像进行分析，找出车牌区域有别于其他区域的特点，然后根据这些特点及所学图像处理知识设计检测方法。为了便于进行车牌检测，通常还需要对图像进行预处理以提高图像质量。要在DSP平台下完成该设计，必须熟悉DSP的开发环境，同时具备较强的编程实践和算法开发能力。与学生进行初步的沟通，使其明确要完成该设计题目，可以从如下几个方面入手。①分析车牌区域的特点及与图像中其他区域的主要差别。②设计车牌定位的实现方案，主要包括图像的预处理(如平滑、锐化、消除光照不均匀等)、车牌边缘提取、干扰区域抑制、牌照搜索与截取等。③利用DSP实验系统编程实现设计方案，处理结果要求实现车牌区域的自动截取。

(2)组织协调与方案制定

承担设计的课题小组选出组长负责课题分工及组员间工作的协调。课题组长选择平时成绩较好、组织协调能力强的同学担任。组员分工以能圆满完成课题任务为原则，兼顾个人特长和兴趣爱好。如动手能力和编程能力强的同学可主要负责DSP平台下图像编程工作，理论知识掌握得比较好的同学可主要负责算法分析与流程设计。当然，分工时也可以考虑有针对性地进行“补短”，通过课程设计促进各方面知识和能力的全面提高。针对车牌检测这一问题，课题小组制定了处理流程。即首先对采集到的车牌图像进行预处理，以降低噪声干扰;然后根据车牌区域的灰度特点选择适当阈值将图像二值化;提取图像边缘，并可利用数学形态学的开闭运算或自定义模板中值滤波进一步去除干扰;牌照区域搜索利用投影法，即通过检测图像向水平和竖直两个方向的投影数据确定车牌区域;最后根据投影检测的结果截取车牌子图像［10］。

(3)算法设计与编程实践

根据处理流程，分工实现各步处理算法开发与代码编程。经过程序调试及对多幅车牌图像的测试改进算法，以逐步提高车牌检测的可靠性和算法执行效率。采集到包含车牌的图像，经过预处理、二值化、边缘检测、投影法定位，最终得到车牌子图像，为后续针对车牌的识别分析等工作做好准备。

(4)设计总结

学生根据自己所做的工作对课程设计进行总结，提交课程设计报告。设计报告重点反映个人所做的工作，交待清楚课题背景和设计内容、方案选择与理论分析、方案实现方式、结果分析以及设计总结等内容。

3结束语

鉴于电子信息工程宽口径的专业特点，划分为应用电子技术和信息处理两个培养方向分开组织专业方向课程设计。从近几年来的实施情况来看，同学们普遍反映逐渐走出了低年级单纯课程学习阶段的迷茫状态，明确了对所学专业和自身特点的认识，更利于有针对性地学习专业技能及定位个人的发展方向。此外，通过专业方向课程设计将重要的基础课和主干专业课程串起来，使学生明白了所学课程的用处，巩固增强了专业知识。因此，充分认识专业方向课程设计在教学过程中的作用，结合电子信息工程的专业特点和人才培养方向做好组织实施的做法值得肯定。在今后的工作中要深化推进该项工作，及时地总结与改进课程设计过程中存在的问题，更好地发挥专业方向课程设计在人才培养方面的独特优势。

作者：滕升华工作单位：山东科技大学信息与电气工程学院