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關(guān)鍵詞:圖像監(jiān)控應(yīng)用
烏溪江電廠位于浙西烏溪江流域內(nèi),分上下2個電站,是浙江省電網(wǎng)主力調(diào)峰梯級電廠。
電廠生產(chǎn)基地、辦公大樓設(shè)在衢州市區(qū)內(nèi),距離黃壇口電站16km,距離湖南鎮(zhèn)電站34km。全廠共11臺機組的梯調(diào)中心設(shè)在黃壇口電站內(nèi)。烏溪江電廠設(shè)備多、分布面廣、相距距離遠,運行檢查和保安均極為不便。為適應(yīng)無人值班(少人值守)改革的需求,在實現(xiàn)了計算機監(jiān)控基礎(chǔ)上,又投入運行了遠程圖像監(jiān)視系統(tǒng),大大提高了監(jiān)視控制系統(tǒng)的靈活性,增強電廠的監(jiān)測水平,改善電廠的運行環(huán)境,減輕運行及有關(guān)工作人員的勞動強度,提高了設(shè)備安全和經(jīng)濟運行水平。
1系統(tǒng)特點
(1)采用IP組播和RTP/RTCP技術(shù),多個監(jiān)控終端可同時監(jiān)控一個終端。圖像監(jiān)控主機可自動檢測網(wǎng)絡(luò)流量,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的負荷,自動控制上網(wǎng)圖像數(shù)據(jù)流。在有太多的圖像需要發(fā)送到MIS網(wǎng)上時,可根據(jù)用戶優(yōu)先級調(diào)整圖像數(shù)據(jù)帶寬,并控制圖像數(shù)據(jù)進入同組網(wǎng)絡(luò)的路數(shù),從而避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞。
(2)單向圖像編碼方式采用MPEG-1國際圖像壓縮標(biāo)準,即VCD的圖像壓縮標(biāo)準。其幀率為25幀/s,純圖像數(shù)據(jù)碼流為1.15Mbps,分辨率達到352×288。該編碼方式圖像清晰,色彩豐富,無延時,無動畫感。
(3)雙向圖像編碼方式為H.261國際圖像壓縮標(biāo)準,是一種用于會議電視的圖像壓縮方法,其幀率為25幀/s,純圖像數(shù)據(jù)碼流為384k/s~768k/s,分辨率達到352×288,該壓縮方式圖像清晰,色彩豐富,無動畫感。
(4)音頻編碼方式采用G.711PCM編碼方式,碼流達64k/s,該壓縮方式聲音清晰,無失真。
(5)監(jiān)控終端將編碼后的視頻數(shù)據(jù),通過IP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心或監(jiān)控終端,采用Multicast組波技術(shù)和先進的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù),將MIS網(wǎng)上的圖像監(jiān)控用戶按地址分組,若組內(nèi)沒有用戶調(diào)用某一路圖像,則該路圖像數(shù)據(jù)不會發(fā)到這一組用戶的網(wǎng)絡(luò)上,只發(fā)有人調(diào)用的組,從而大大減少網(wǎng)絡(luò)阻塞的可能性。
(6)由圖像監(jiān)控管理服務(wù)器負責(zé)整個監(jiān)控系統(tǒng)的配置,狀態(tài)管理等,它是整個圖像監(jiān)控系統(tǒng)的交互中心。
(7)采用多級、多路分控方式。利用兩站三地之間均已建立的100MMIS網(wǎng)和光纖2M口高速通道作為視頻信號、音頻信號和控制信號的通訊通道。正常情況下同時在MIS網(wǎng)絡(luò)上通訊有7路圖像。
(8)該系統(tǒng)有三個分控站,六個監(jiān)控站。各個分控站所管轄的監(jiān)控點,近距離的監(jiān)控點視頻信號通過同軸電纜送至其分控站矩陣,而一些距離較遠(距離>1000m)的監(jiān)控點視頻信號由差分傳輸器通過雙絞線差分方式送至其分控站矩陣。湖站新廠房分控站的視頻信號先通過光纜送至湖站控制室,然后通過HUB上100MMIS網(wǎng)。湖站和黃站兩分控站的視頻信號則直接通過HUB上100MMIS網(wǎng)。所有分控站和監(jiān)控站都可以通過本地主機或MIS主機控制前方任何一臺攝像機。所有攝像機云臺、鏡頭和燈光控制都采用RS485控制方式控制。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件配置
(1)視頻監(jiān)控服務(wù)器安裝在梯調(diào)中心,包括有一臺系統(tǒng)管理服務(wù)器和一臺顯示器及相關(guān)設(shè)備。該服務(wù)器除轉(zhuǎn)發(fā)視音頻數(shù)據(jù)外,還完成對整個監(jiān)控系統(tǒng)的管理,如優(yōu)先權(quán)、用戶權(quán)限、日志、控制協(xié)商、報警記錄等等。
(2)在黃壇口梯調(diào)中心和湖南鎮(zhèn)電站共安裝了3個分控中心。主要設(shè)備有:監(jiān)控主機、顯示器、視頻切換矩陣、一臺九畫面分割器、雙向音視頻監(jiān)控套件、網(wǎng)絡(luò)型視頻解碼器、視頻傳輸編碼器、交換式HUB、UPS、圖像監(jiān)視墻等相關(guān)設(shè)備。
(3)各監(jiān)控站設(shè)備利用原MIS主機,裝上相應(yīng)的軟(硬)件,經(jīng)過授權(quán)就可以監(jiān)控各分控站的所有的攝像機。
這次湖黃兩站總共安裝了111臺攝像機(包括前二期工程安裝的),其中湖南鎮(zhèn)電站58臺,黃壇口電站53臺。攝像機安裝地點遍及全廠所有設(shè)備安裝地點。在梯調(diào)中心的電視墻上最多能同時顯示24路不同的實時圖像,在湖站站調(diào)監(jiān)視器上最多能同時顯示10路不同的實時圖像。這一切為運行人員巡回檢查帶來很大的方便,也為運行工作節(jié)省了大量的人力和物力。
3系統(tǒng)功能概述
這套系統(tǒng)包含以下功能:
(1)遙控操作功能。通過梯調(diào)中心或中控室計算機的鼠標(biāo)器即可對所有現(xiàn)場安裝點設(shè)備(包括湖、黃兩站的所有攝像機)進行遙控操作。比如:轉(zhuǎn)動云臺、調(diào)整焦距、變倍長短、打開照明(包括開關(guān)站本身的照明系統(tǒng)和攝像機本身所帶的射燈)等功能。
(2)本地和遠程攝像機切換與控制,遠程燈光控制(黃站對黃站攝像機、湖站對湖站攝像機、黃站對湖站攝像機、湖站老廠對新廠攝像機、湖站對黃站攝像機)。
(3)多級分控功能。系統(tǒng)采用多級、多路分控,系統(tǒng)調(diào)用控制有優(yōu)先級之分。
(4)與MIS系統(tǒng)接口,有關(guān)人員能通過MIS系統(tǒng)的計算機操作控制前端設(shè)備,可進行可視對講,保衛(wèi)部能對部分前端設(shè)備進行監(jiān)視控制。具有多點對一點和一點對多點的監(jiān)視功能,系統(tǒng)具有雙向會議電視功能。能在湖黃兩站之間、湖黃兩站與衢州基地會議室之間進行可視對講;可視對講視音頻同步,且聲音清晰,圖像清楚。
(5)圖像丟失檢測。當(dāng)前端設(shè)備因故障或被盜等原因造成圖像丟失時能在多媒體操作站給出“××部位視頻故障”語音報警,并彈出電子地圖(實際立體圖形),并顯示所在地的位置,以顏色或閃爍指示。
(6)視、音頻切換。每一臺監(jiān)視器(CRT)可觀看任何一路圖像信號。同時,每一臺監(jiān)視器能自動切換圖像、定時、定點掃描功能等。在梯調(diào)中心設(shè)立的八個監(jiān)視器組成電視墻,電視墻畫面具有切換功能,電視墻上任一監(jiān)視器能切換到湖黃兩站任一攝像機圖像。
(7)控制權(quán)協(xié)商功能。當(dāng)不同操作者控制同一攝像機,系統(tǒng)只允許其中一個操作者行使控制權(quán),控制權(quán)在不同操作者之間轉(zhuǎn)移按優(yōu)先級協(xié)商。優(yōu)先級較高者可以接管優(yōu)先級較低者控制權(quán),而僅在低優(yōu)先級終端上給出提示;優(yōu)先級較低者要取得控制權(quán)時,需要取得優(yōu)先級較高者同意;只有后者同意的條件,才能取得攝像機的切換和控制權(quán).
(8)報警自動處理功能:
1)對于重要監(jiān)視點,系統(tǒng)有報警信號(視、音頻)、自動錄像、CRT圖像自動切換并且備份等功能。
2)對報警器發(fā)出的報警信號,在就近崗?fù)ぐl(fā)出警鈴聲,并通過指示燈確定具體報警位置。能自動將其前端攝像機快速跟蹤到報警點,同時在保衛(wèi)部顯示器上快速推出界面,保衛(wèi)部錄像機自動啟動錄像。
3)對于電廠的開關(guān)、閘刀變位信號,能自動將與其相關(guān)的前端攝像機快速跟蹤到相關(guān)的變位點,梯調(diào)和相關(guān)的站調(diào)主機顯示器推出電子地圖,實現(xiàn)報警點閃爍,并能快速便捷進入故障點畫面,同時在梯調(diào)中心電視墻上自動推出相關(guān)變位點畫面。
4)能實現(xiàn)對開關(guān)站部分電氣設(shè)備的發(fā)熱報警自動巡檢,發(fā)現(xiàn)某點過熱能自動報警并彈出電子地圖,實現(xiàn)發(fā)熱點閃爍。
5)水位自動報警功能。對電廠的集水井水位過高,能自動給出報警信號,并在監(jiān)視器上推出實際圖像.
(9)在梯調(diào)中心和湖站中控室的計算機和電視墻上能對圖像實現(xiàn)九畫面分割,九畫面能實現(xiàn)任意組合,可以由湖黃兩站任意攝像機組合成實時畫面。
(10)多層次電子地圖功能:顯示各監(jiān)視點周圍的環(huán)境、設(shè)備、模擬地形圖等信息。比如鼠標(biāo)器觸發(fā)電子地圖中的攝象機圖標(biāo)即可在顯示器上顯示該路圖像。
(11)具有手動本地、遠程錄像及錄像回放和本地、遠程攝像機循環(huán)切換顯示功能。
(12)系統(tǒng)操作、登錄、報警及系統(tǒng)錯誤事件在服務(wù)器上有詳細記錄,通過事件記錄系統(tǒng)管理員對整個工業(yè)電視系統(tǒng)運行情況有全面認識。對任一用戶,系統(tǒng)可以據(jù)生產(chǎn)需要給予或刪除各種權(quán)限,便于系統(tǒng)管理。并且操作人員可對事件進行分類檢索、保存及刪除
(13)系統(tǒng)服務(wù)器具有統(tǒng)一授時功能。
4運行情況
摘要:目前在我國舉行的大型文化活動項目不斷增多,商業(yè)化運作程度也在不斷加深,參與活動的人數(shù)和涉及的經(jīng)濟單位也在增加,從而使存在的風(fēng)險也在增加。如何對大型文化活動項目進行風(fēng)險的識別、防范以及管理,對提高其服務(wù)的質(zhì)量、水平和顧客的滿意度,有著很重要的作用。
關(guān)鍵詞:識別文化目的風(fēng)險風(fēng)險管理項目方法管理
在國外,文化活動被定義為“特殊活動”的一種,是面向所需要的資源和事先界定的目標(biāo)所做的有組織的工作,一種有預(yù)算和時間進度的獨特(因而具有風(fēng)險)事業(yè),具有與項目共同的特點,如明確的目標(biāo)、確定的范圍、一次性、受特定的資源約束等。當(dāng)然也具有自身的特殊性,如內(nèi)容的特殊、支出的集中與失敗的不可挽回且負面影響大等。在20世紀80~90年代,國際上把某些基本活動設(shè)定一個模式,形成了今天我們所熟悉的活動行業(yè),并且還有相應(yīng)的共同體,如國際節(jié)日與活動協(xié)會(InternationalFestivalandEventsAssociation,IFEA)、國際特殊活動協(xié)會(InternationalSpecialEventsSo?鄄ciety,ISES)等。
文化活動項目如果有著良好的組織與運作方式,將會在社會、文化、經(jīng)濟、政治各方面產(chǎn)生積極影響。如從2000年在舟山舉辦的國際沙雕節(jié),就吸引了來自美、歐、日等國的許多沙雕愛好者與藝術(shù)家,更吸引了成千上萬的旅游者,收到了良好的社會效益與經(jīng)濟效益。但是,項目的舉辦并不是事事如人所愿,還有可能產(chǎn)生意想不到的后果,甚至是災(zāi)難性的問題:密云游園會因游人擁擠而發(fā)生的特別重大突發(fā)傷亡事件;“法蘭西巡邏兵”北京飛行表演由于天氣原因被取消;“中國陵川2004年戶外運動邀請賽”因參賽選手死傷而緊急停賽;“2004上海金茂大廈國際跳傘表演”發(fā)生運動員摔傷等,都已經(jīng)成為我們心中的夢魘。所以,如何避免以后再發(fā)生類似的問題,識別出其中的風(fēng)險,并采取相應(yīng)的措施,應(yīng)該提上研究與實踐的日程。
1文化活動項目可能存在的風(fēng)險類型
風(fēng)險就是活動消極的、人們不希望的后果發(fā)生的潛在可能性。人們說所有項目管理都是風(fēng)險管理,文化活動項目也是如此,特定的場地、擁擠的人群、狂歡的氣氛都是風(fēng)險潛在的地方??梢哉f,風(fēng)險存在于文化活動項目的各個部分,具體而言有:①政治文化與宗教民俗風(fēng)險;②商業(yè)運作風(fēng)險。如資源供應(yīng)、資金問題、活動質(zhì)量、新藝術(shù)形式的不明前景等;③管理的風(fēng)險。項目決策不當(dāng)、中途倉促進行各種變更以及變換負責(zé)人,導(dǎo)致項目范圍項目計劃的變更。項目目標(biāo)不明確、缺乏溝通、組織機構(gòu)不當(dāng)、后勤保障管理不當(dāng)?shù)龋虎苓\輸風(fēng)險。運輸、停放和公共交通都存在潛在的風(fēng)險,如運輸中意外事件的發(fā)生,演出設(shè)備在運輸途中可能受損等;⑤健康和安全風(fēng)險。擁擠的觀眾、嘉賓、演藝人員的活動地點,臨時工作人員、志愿者的工作經(jīng)驗不足,數(shù)量少而又年久失修的安全設(shè)施、陡峭的橋梁和復(fù)雜的地形等都是安全風(fēng)險存在的地方;⑥不可抗力風(fēng)險。戰(zhàn)爭、恐怖襲擊、傳染病的爆發(fā)、天氣的突變等;⑦履約風(fēng)險。合作雙方缺乏經(jīng)驗、雙方權(quán)責(zé)不明中可能存在糾紛,因意外事故導(dǎo)致對方不能如期履行合約等;⑧環(huán)境風(fēng)險。工作人員不按照衛(wèi)生環(huán)保的要求,不按環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準執(zhí)行工作、大型活動產(chǎn)生的污水與廢物對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的破壞。
2目前我國文化活動風(fēng)險管理情況
我國文化活動項目的風(fēng)險管理基本處于以經(jīng)驗管理為主的狀態(tài),缺乏先進理論指導(dǎo)。風(fēng)險管理方面的標(biāo)準化文件雖已形成,但主要應(yīng)用在企業(yè)和銀行系統(tǒng)中,在活動項目中運用不多?;顒禹椖抗芾淼牡谝惶讌矔?002年10月第一次出版,包括《國際性大型活動管理》、《項目籌資活動管理》、《大型活動項目管理》等,對活動項目管理有開創(chuàng)之功,但缺乏對風(fēng)險管理的系統(tǒng)研究。政府部門對活動項目的風(fēng)險承擔(dān)主體實行的是“誰審批誰負責(zé)”的制度。整體而言,我國活動行業(yè)在現(xiàn)代風(fēng)險管理思想和技術(shù)的運用上起步較晚,與發(fā)達國家相比,尚有較大的差距,主要體現(xiàn)在以下幾方面:
(1)內(nèi)控體制不健全、風(fēng)險管理組織結(jié)構(gòu)不完善,還沒有形成現(xiàn)代意義上的獨立的風(fēng)險管理部門和管理體系。相對于國際上對活動管理機構(gòu)內(nèi)控體制的要求,還顯得落后。
(2)風(fēng)險量化管理的不足。量化管理和模型化是西方發(fā)達國家風(fēng)險管理技術(shù)上的重要發(fā)展趨勢。目前,我國活動行業(yè)在風(fēng)險量化管理方面還非常薄弱。
(3)管理人才嚴重匱乏?;顒禹椖匡L(fēng)險管理是一門技術(shù)性非常強、非常復(fù)雜的新興管理學(xué)科。要求從事風(fēng)險管理的人員必須具備很高的素質(zhì),經(jīng)受過嚴格的專業(yè)訓(xùn)練,否則將很難理解業(yè)務(wù)和產(chǎn)品的風(fēng)險性質(zhì),更難采取適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險防范措施。
(4)我國中介服務(wù)機構(gòu)不健全,能承辦活動項目,并能有效進行風(fēng)險管理的機構(gòu)不多。
3文化活動項目風(fēng)險應(yīng)對措施
風(fēng)險管理是使活動組織者在風(fēng)險最低的前提下,追求收益最大化;或在收益一定的前提下,追求風(fēng)險最小化。它也是一種機制,通過這種機制我們可以發(fā)現(xiàn)、評估主要的風(fēng)險,然后制訂、實施相應(yīng)的對策,使風(fēng)險控制在所能接受的范圍內(nèi)。風(fēng)險管理是文化活動項目管理的重要組成部分,建立高效的風(fēng)險管理體系是確保活動行業(yè)健康良性發(fā)展的基礎(chǔ)。
3.1風(fēng)險識別與評價
風(fēng)險識別包括確定風(fēng)險來源、風(fēng)險產(chǎn)生的條件、描述其風(fēng)險特征和確定哪些事件有可能影響本項目。進行風(fēng)險識別,首先便是信息源問題,信息源有主觀和客觀兩種:客觀的信息源,包括過去活動項目中記錄的經(jīng)驗和表示當(dāng)前項目進行情況的文件,如WBS計劃分析等;主觀的信息源是基于有經(jīng)驗的專家的經(jīng)驗判斷。風(fēng)險識別方法代表性的有如下七種:
⑴征詢意見法。征詢意見時可采取座談會方式,運用“頭腦風(fēng)暴”,鼓勵參與,阻止批評,漫談項目風(fēng)險,而項目經(jīng)理應(yīng)對此全面的記錄并加以冷靜的思考,綜合的分析,以去粗取精、去偽存真。也可采取專家調(diào)查的方式,但為避免項目經(jīng)理聽到的僅限于一兩個專家的意見的弊端,最好和座談的方式結(jié)合起來。
⑵流程圖法。流程圖方法首先要建立一個工程項目的總流程圖與各分流程圖,它們要來展示項目實施的全部活動。流程圖可用網(wǎng)絡(luò)圖來表示,也可以用WBS(工作分解結(jié)構(gòu))來表示。
⑶現(xiàn)場視察法。在風(fēng)險識別階段,風(fēng)險經(jīng)理對現(xiàn)場的視察非常重要。它能察覺到一些技術(shù)分析所不能預(yù)測到的風(fēng)險。特別是文化演出項目,風(fēng)險經(jīng)理應(yīng)通過直接觀察現(xiàn)場的各種設(shè)施及各種操作,以能夠識別更多、更細致的潛在風(fēng)險。
⑷計算機模擬法。這種方法應(yīng)仔細研究所有選項及其不確定性,而且在不同因素之間的關(guān)系相當(dāng)清楚時,此方法很適應(yīng),但必須有可靠的相關(guān)量化數(shù)據(jù)。對于新建議可能給出誤導(dǎo)性的結(jié)果,且可信度尚不確定,這是它的缺點所在。
⑸回歸分析法。即根據(jù)以往經(jīng)驗的分析來預(yù)測未來,盡管這種方法提示風(fēng)險的絕對量可能比別的方法要少一些,但可以識別其他方法所不能發(fā)現(xiàn)的某些風(fēng)險。
⑹環(huán)境分析法。項目的環(huán)境包括
活動參加者、活動演出者、競爭者、政府管理者。在分析項目環(huán)境時,應(yīng)重點考慮它們相互聯(lián)系的特征和穩(wěn)定性。
運用上述方法進行風(fēng)險識別后,應(yīng)把結(jié)果整理出來,寫成書面文件,為風(fēng)險分析的其余步驟和風(fēng)險管理做準備。風(fēng)險識別的結(jié)果應(yīng)包含以下內(nèi)容:風(fēng)險來源及風(fēng)險產(chǎn)生的條件、風(fēng)險的分類或分組、風(fēng)險癥狀等,如果發(fā)現(xiàn)其做得不夠詳細則應(yīng)進一步完善。同時,要進行對這個項目的風(fēng)險進行風(fēng)險評價,將注意力轉(zhuǎn)向包括項目所有階段的總體風(fēng)險,各風(fēng)險之間的相互影響、相互作用以及對項目的總體影響,項目主體對風(fēng)險的承受能力上來。
3.2風(fēng)險處理對策
一般在活動項目風(fēng)險管理中有四種風(fēng)險處理的對策:風(fēng)險回避、風(fēng)險減輕、風(fēng)險轉(zhuǎn)移、風(fēng)險自留。每一種都有側(cè)重點及各自的優(yōu)劣勢,因而在實際操作中具體采用哪一種方法,取決于項目風(fēng)險的具體形勢。
⑴風(fēng)險回避?;乇苣芟L(fēng)險因素,放棄項目是最徹底的回避風(fēng)險的辦法。但是徹底地放棄也會帶來一些負面效應(yīng),如丟掉了發(fā)展的機會,窒息了項目有關(guān)方面的創(chuàng)造力等。而且,對正在進行的項目實行改變或放棄的處理,一般來說付出的代價是極為高昂的,所以,采取回避策略、最好在項目活動尚未實施時。
⑵風(fēng)險減輕。此策略的目標(biāo)是降低風(fēng)險發(fā)生的可能性或減少后果的不利影響,采用的方法很多,如教育法、程序法等。教育法即對有關(guān)人員進行風(fēng)險和風(fēng)險管理教育,這是很必要的,因為項目管理人員和所有其他有關(guān)各方面的行為不當(dāng)都會構(gòu)成項目風(fēng)險因素。而程序法就是以制度化的方式從事項目活動,以減少不必要的損失。由活動項目管理班子制定的各種管理計劃、方針和監(jiān)督檢查制度一般都反映項目活動的客觀規(guī)律性,違反了這些規(guī)律性,就會犯錯誤。因此,對于規(guī)章制度、項目參與人員都應(yīng)認真的執(zhí)行。此外,還可在項目的組成結(jié)構(gòu)上下功夫,增加可供選用的行動方案數(shù)目,提高項目各組成部分的可靠性,從而減少風(fēng)險發(fā)生的可能性。當(dāng)然這也會相應(yīng)的增加項目的復(fù)雜性與成本,進而也可能增加風(fēng)險。
⑶風(fēng)險轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移風(fēng)險又叫合伙分擔(dān)風(fēng)險,其目的是通過借用合同或協(xié)議,在風(fēng)險事故一旦發(fā)生時將損失的一部分轉(zhuǎn)移到項目以外的第三方身上。值得注意的是,轉(zhuǎn)移風(fēng)險是不能降低風(fēng)險發(fā)生的概率和減少風(fēng)險所導(dǎo)致的總的損失的,采用這種策略所付出的代價大小取決于風(fēng)險大小。當(dāng)項目的資源有限,不能實行減輕和預(yù)防策略,或風(fēng)險發(fā)生頻率不高,但潛在的損失或損害很大時可采用此策略。轉(zhuǎn)移風(fēng)險主要有出售、發(fā)包、開脫責(zé)任合同、保險與擔(dān)保等。
3.3風(fēng)險自留
風(fēng)險自留是由企業(yè)或工程項目自身承擔(dān)風(fēng)險,承擔(dān)方式是以自身的風(fēng)險自留基金來保障,所以,可以把風(fēng)險自留視為一種風(fēng)險的財務(wù)對策。項目風(fēng)險是否自留的判斷準則如下:自留費用低于保險人的附加保費;項目的期望損失低于保險公司的估計;項目有許多風(fēng)險單位;項目的最大潛在損失與最大預(yù)期損失較??;短期內(nèi)項目有承受項目預(yù)期最大損失的能力;費用和損失支付分布于很長的時間里,因而導(dǎo)致很大的機會成本。
參考文獻
Abstract: The teaching content and teaching mode for course of digital image analysis are researched in the paper, education reform measures is implemented from three aspects, the theory teaching, the practice teaching and the related scientific research. Project driven teaching is proposed to cultivate innovative and practice talents, the practice teaching is strengthened and the scientific research is introduced into the teaching process.
Key words: image analysis; teaching mode; teaching reform; project driven
0 引言
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展,圖像分析日益廣泛地應(yīng)用于軍事目標(biāo)識別控制、智能交通、醫(yī)學(xué)圖像重建、社會事務(wù)管理、生物特征識別,以及互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)等諸多領(lǐng)域,越來越多的研究者更加關(guān)注圖像分析領(lǐng)域的研究工作[1-2]。而高等教育要與實際應(yīng)用緊密聯(lián)系,“圖像分析”這門課程在高校電子信息類專業(yè)也有了越來越重要的地位。
圖像分析是用模式識別和人工智能方法對景物進行分析、描述、分類和解釋的技術(shù),又稱景物分析或圖像理解。一般利用數(shù)學(xué)模型并結(jié)合圖像處理的技術(shù)來分析底層特征和上層結(jié)構(gòu),從而提取具有一定智能性的信息。圖像分析側(cè)重于研究圖像的內(nèi)容,包括但不局限于使用圖像處理的各種技術(shù),它更傾向于對圖像內(nèi)容的分析、解釋和識別。
“圖像分析”的教學(xué)目的是使學(xué)生了解和掌握數(shù)字圖像分析的基本概念與主要內(nèi)容,為今后的深入研究和開發(fā)工作打下良好的基礎(chǔ)。其基本教學(xué)內(nèi)容包括圖像增強、圖像分割、圖像復(fù)原、圖像描述、圖像識別等理論和方法。該課程主要闡述數(shù)字圖像分析中的基本概念、基礎(chǔ)理論和常用算法,介紹數(shù)字圖像分析研究中的基本問題以及解決這些問題的原理和實現(xiàn)方法,使學(xué)生能夠編程實現(xiàn)簡單的圖像處理算法,能夠逐漸解決數(shù)字圖像分析領(lǐng)域的實際問題。
“圖像分析”課程屬交叉學(xué)科,其起點高、難度大,既有較強的理論性,又與實踐緊密結(jié)合,目前的教學(xué)現(xiàn)狀表明,學(xué)生對本課程往往入門時就心存畏懼,深入學(xué)習(xí)困難,不管是考試成績還是實踐動手能力都不理想,教學(xué)上存在許多問題。如何引導(dǎo)學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的、轉(zhuǎn)變思想觀念,如何在教學(xué)過程中合理利用多重教學(xué)手段、靈活采用教學(xué)相長的方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,成為教學(xué)中必須解決的難題。
1 課程教學(xué)現(xiàn)狀分析
經(jīng)過對國內(nèi)多所高校的調(diào)研發(fā)現(xiàn),現(xiàn)行的教學(xué)模式存在嚴重的弊端。在目前的圖像分析課程教學(xué)中,教師只是按部就班地按照教學(xué)大綱進行講授,而對于程序運行實現(xiàn)及實際應(yīng)用部分大綱中并沒有嚴格的要求,所以多數(shù)教師也就只講解理論,對程序?qū)崿F(xiàn)則省略掉或是一帶而過。而學(xué)生也只是按部就班地對理論知識進行學(xué)習(xí),沒有結(jié)合相關(guān)的應(yīng)用,所以隨著課程內(nèi)容的深人,學(xué)生會感覺到枯燥乏味,對該課程逐漸失去了興趣。即便是認真學(xué)習(xí)的學(xué)生,也是一直處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)。至于考試,只需要按照教師的授課內(nèi)容認真復(fù)習(xí)就可以拿到優(yōu)異的成績。很多學(xué)生直到他們學(xué)完了該門課程,也沒弄清楚這些圖像處理的方法該如何具體實現(xiàn),而且對于如何應(yīng)用到實際生活和研究當(dāng)中,也是一無所知,更談不上創(chuàng)新能力、實踐能力和綜合能力了。該課程目前的教學(xué)方法大大影響了學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。長此以往,高分低能的現(xiàn)象將會日趨嚴重。因此,圖像分析課程教學(xué)改革迫在眉睫。
2 課程教學(xué)改革措施
2.1 教學(xué)內(nèi)容和方法的改革
圖像分析本身為交叉學(xué)科,與圖像處理、模式識別、信號分析多領(lǐng)域存在密切聯(lián)系,而課程內(nèi)在耦合性并不強,目前還沒有一個完備的課程體系,許多教學(xué)實踐難以組織。一般除了圖像分析課程的基本內(nèi)容,根據(jù)教材豐富程度的不同,可能還包括圖像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、圖像重建、圖像識別、圖像的小波分析,以及圖像的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分析。其內(nèi)容龐雜,難度也偏大,在有限的教學(xué)時間內(nèi)往往難以將全部內(nèi)容講透,傳統(tǒng)的教學(xué)模式只能以理論介紹為主,忽視實現(xiàn)步驟,造成學(xué)生在學(xué)習(xí)時普遍感到過于抽象。故有必要優(yōu)化教學(xué)課程設(shè)置,精簡課程教學(xué)內(nèi)容。課堂講授中,要抓住重點難點進行講解,鼓勵學(xué)生課下自主學(xué)習(xí),有疑問主動討論求教,以此來提高教學(xué)質(zhì)量。
教學(xué)內(nèi)容中不能只有理論知識,還要與圖像分析相關(guān)應(yīng)用軟件結(jié)合起來,如Matlab、Opencv、Image Analyzer等,必要的時候也可以用目前較流行的Photoshop軟件舉例。這樣和軟件結(jié)合起來講解,學(xué)生可以看到實實在在的圖像變化過程,學(xué)習(xí)興趣自然就提高了。而且學(xué)生也比較容易理解圖像分析的基本原理,聽起來也不會覺得枯燥,無形中提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。同時學(xué)生學(xué)會了一門語言,用以實現(xiàn)各種圖像處理過程,為以后的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。
傳統(tǒng)教學(xué)中理論學(xué)時與實驗學(xué)時的分配比例一般為3:1,高校普遍偏重理論教學(xué),而忽視了實驗教學(xué)。理論教學(xué)是一種被動的單向的學(xué)習(xí)模式;而主動性的、互動式的實驗教學(xué)更能調(diào)動學(xué)生的積極性,有利于學(xué)生自主的去發(fā)現(xiàn)問題分析解決問題。因此,要優(yōu)化理論教學(xué)與實驗教學(xué)的課時比例,加大實驗教學(xué)的課時,通過實驗加深對理論基礎(chǔ)的理解。
2.2 強化實驗教學(xué)
選擇圖像分析中最重要的算法作為實驗課教學(xué)的主要內(nèi)容,覆蓋圖像分析中圖像增強、圖像壓縮、圖像分割、形態(tài)學(xué)處理、圖像特征描述等各個重要部分。圖像的讀取和顯示、圖像的直方圖均衡化、圖像的平滑濾波和銳化濾波、快速傅里葉變換、頻域上的高通和低通濾波、Hough 變換、圖像的閾值化、圖像的膨脹、腐蝕和開閉操作、細化算法等實驗完全能包含圖像分析領(lǐng)域理論。
實驗教學(xué)[3]要求學(xué)生提前閱讀課程實驗指導(dǎo)書,了解實驗內(nèi)容,進行初步的設(shè)計分析,自己編寫核心代碼,自行設(shè)計實驗測試用例,預(yù)測實驗結(jié)果。實驗課上認真演示圖像處理的效果,將實驗結(jié)果與預(yù)測結(jié)果相比較,對出現(xiàn)的問題耐心分析和總結(jié),按要求撰寫實驗報告,從而加深對數(shù)字圖像分析概念和方法的理解。引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)到的知識,來解決圖像分析領(lǐng)域簡單的實際應(yīng)用問題,要把課堂上講授的理論知識和現(xiàn)實生活中應(yīng)用的具體例子相結(jié)合,將最新的科研前沿動態(tài)和信息反饋給學(xué)生。
2.3 將科研引入教學(xué)
科研中的圖像分析相關(guān)部分要進人到教學(xué)中,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的基礎(chǔ)上,了解該方向的前沿技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域,這對以后的工作有重要的引導(dǎo)作用,也能夠激發(fā)學(xué)生的探索能力和創(chuàng)新靈感,達到真正的學(xué)以致用。同時形成科研帶動教學(xué),教學(xué)促進科研的良性循環(huán)[4]。
將科研引入教學(xué),開展項目驅(qū)動教學(xué),讓學(xué)生接觸一些具體的項目,在做這些項目時要用到哪些知識點,如何綜合運用它們,都是項目中必須解決的問題。通過項目驅(qū)動教學(xué)的方式,學(xué)生的綜合實踐能力將得到進一步提高。
項目驅(qū)動教學(xué)的關(guān)鍵是項目的選擇和設(shè)計,它的好壞直接影響到教學(xué)的開展。圖像分析項目驅(qū)動教學(xué)的示意圖如圖1所示。由圖1可知,這一互動式的教學(xué)模式重點在于師生的交流反饋,學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,是項目的承擔(dān)者 、實施者,老師在項目中主要起組織引導(dǎo)的作用。在項目驅(qū)動教學(xué)實施中,教師不是直接把知識技能傳遞給學(xué)生,而是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下去選擇“項目”,分析“項目”,并最終完成“項目”。學(xué)生不再盲目的把學(xué)習(xí)當(dāng)任務(wù),而是以項目需求驅(qū)動,有目的、有針對性的學(xué)習(xí),變被動地接受知識為主動地尋求知識。學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新意識在項目實施的過程中不斷強化。
根據(jù)課程的知識層次和內(nèi)容體系把理論學(xué)習(xí)與科研項目相結(jié)合。譬如設(shè)計“車牌識別系統(tǒng)研究[5]”來展開課堂教學(xué),如圖2所示。由圖2可知,“圖像分析”的大部分教學(xué)內(nèi)容都可通過“車牌識別系統(tǒng)研究”這一項目組織起來。以“實施項目”的方式引入有關(guān)概念和主題,展開教學(xué)內(nèi)容深入學(xué)習(xí),將學(xué)生的“被動學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)換為“興趣驅(qū)動”,從而提高教學(xué)效率。
另外,根據(jù)學(xué)校的實驗條件,還可設(shè)計“腦部CT圖像處理”、“運動目標(biāo)檢測研究”、“人臉識別系統(tǒng)”等項目,從而融合圖像分析各方面的知識點。
整個項目的實施分為兩個階段:理論學(xué)習(xí)和項目實施。在理論學(xué)習(xí)階段,可以引入大量應(yīng)用實例,授課時重點闡述諸如醫(yī)學(xué)圖像處理、運動目標(biāo)特征提取、智能視頻監(jiān)控、基于圖像的工業(yè)檢測、圖像壓縮在3G通信技術(shù)中的應(yīng)用等實例。通過對具體項目的講解,讓學(xué)生對項目的理論基礎(chǔ)有初步的了解,而這種將深奧的理論實例化,使學(xué)生易于接受,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對項目的探索激情。在第二階段的項目實施中,將項目分成若干個小組,在教師的指導(dǎo)下,各小組召開會議,分析項目需求,明確項目任務(wù),進行成員分工,確定各分工的職責(zé)及項目實施計劃,在此階段,教師扮演項目顧問的角色,解答小組成員項目實施中遇到的各種問題。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成對項目的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、編碼實現(xiàn)、測試部署的整個過程,達到學(xué)生在完成項目的過程中理解學(xué)科知識、掌握綜合技能的目的。
項目完成之后,需要對項目進行總結(jié)和反饋。各小組提交項目結(jié)題材料,以論文答辯的形式在班上演示各小組項目成果,介紹項目實施過程、成果、優(yōu)勢及不足,總結(jié)項目實施階段的經(jīng)驗教訓(xùn),回答現(xiàn)場提問。在聽取其他小組報告的基礎(chǔ)上自我總結(jié),找出自己的不足,查缺補漏,提高專業(yè)理論基礎(chǔ)及定向分析解決問題的能力。最后,以學(xué)生自評、組內(nèi)成員互評、教師點評的方式來確定每位學(xué)生的最終成績。
關(guān)鍵詞: 法學(xué)基礎(chǔ)理論教育 法律認知科學(xué) 實驗 教學(xué)步驟
法學(xué)基礎(chǔ)理論教育是法學(xué)教育的基石,由于其所涉及的理論問題眾多,與其他人文社會學(xué)科的交叉較多;長期以來,深受哲學(xué)、政治學(xué)、社會學(xué)和歷史學(xué)的影響;最近一二十年又受到了經(jīng)濟學(xué)的重大影響,因此,傳統(tǒng)法學(xué)教育以講授、探討為主,后來受到社會科學(xué)的影響,加入了社會調(diào)查和經(jīng)濟分析演算的模式。但是,法學(xué)教育與自然科學(xué)存在一定交叉,也能進行一些實驗課程,典型就是犯罪學(xué)、偵查學(xué)方面的實驗研究。在法律心理學(xué)方面,不僅能夠進行法律心理學(xué)的社會研究,還能夠進行生理、心理學(xué)方面的實驗研究,典型的就是從事“法律與認知科學(xué)”交叉問題的實驗研究。本文以“法律認知科學(xué)”(法律認知心理)實驗為例,對法律實驗問題進行探討。
法律屬于社會科學(xué),作為法律基本理論的法哲學(xué)問題則既屬于社會科學(xué)問題,又屬于哲學(xué)問題。所以,法哲學(xué)屬于人文社會科學(xué)。法律認知科學(xué)是指運用認知科學(xué)的一些理論和方法對法哲學(xué)的基本問題進行研究;法律認知科學(xué)是運用自然科學(xué)的方法研究人文社科的法哲學(xué)問題,其屬于人文社會科學(xué)與自然科學(xué)的銜接。
與傳統(tǒng)的法哲學(xué)講授、討論的方法不同,法律認知科學(xué)也可以采用實驗的教學(xué)研究方法。但是,法律認知科學(xué)實驗與自然科學(xué)(醫(yī)學(xué)和生物學(xué))實驗有本質(zhì)區(qū)別。一般的醫(yī)學(xué)和生物學(xué)實驗是研究生命體的生理狀況和病變的醫(yī)治問題,而法律認知科學(xué)的實驗則是運用醫(yī)學(xué)或生物學(xué)的手段,研究法律決策中生理心理過程,研究人文社科問題的生理基礎(chǔ)。
法律認知科學(xué)實驗的教學(xué)步驟如下。
一、實驗之前的課程講授
1.相關(guān)法哲學(xué)理論的講授。法哲學(xué)理論的講授,主要是介紹現(xiàn)有的一些法哲學(xué)流派和主要的法哲學(xué)觀點爭議,這為日后提出問題奠定了基礎(chǔ)。法律認知科學(xué)的實驗設(shè)計主要是運用生理實驗解決法哲學(xué)問題或者部門法的主要問題,所以人文社科問題是實驗的目的之所在。很多法律認知科學(xué)的生理實驗流程大同小異,運用的設(shè)備相差無幾,但是其所解決的法哲學(xué)問題卻大相徑庭,所以,相關(guān)的法哲學(xué)理論的基礎(chǔ)必須夯實,否則實驗就是無的放矢。
為了進行“法律認知科學(xué)”的實驗,就必須讓學(xué)生選修“法哲學(xué)”、“西方法律思想史”和各個部分法的法哲學(xué)課程(如“民法哲學(xué)”、“刑法哲學(xué)”、“訴訟法基礎(chǔ)理論”等課程)。為此,我們開設(shè)了“西方法理學(xué)”和“法哲學(xué)”等課程。通過相關(guān)法哲學(xué)課程的講授,并組織學(xué)生對部分重點問題、爭議問題進行詳細分析,提煉出核心爭議之所在,由此設(shè)想日后可以進行實驗的粗略方案。這一點也是體現(xiàn)“認知研究”與“治療研究”之間的區(qū)別,體現(xiàn)我們研究的人文社科的目的指向(而非一般的自然科學(xué)或醫(yī)學(xué)意義)。此外,我們還為法學(xué)碩士生開設(shè)了“神經(jīng)元法學(xué)”和“法律認知科學(xué)”等課程,對此類問題的探討更為專業(yè)、細致。
2.聯(lián)系醫(yī)院的醫(yī)生前來講課。由于課程具有跨學(xué)科性質(zhì),這種課程需要其他學(xué)科的知識。而本學(xué)科的教師雖然具有一定的跨學(xué)科知識背景,但畢竟其主導(dǎo)學(xué)科還是法學(xué)或法理學(xué),在其他學(xué)科方面的學(xué)識顯然不如這個領(lǐng)域的專家。所以,邀請其他學(xué)科的教師或研究人員前來授課就顯得很有必要。而對于法律心理實驗課程而言,這方面主要是請醫(yī)院的醫(yī)生前來上課。這里包含了以下三類,一類是神經(jīng)科專業(yè)的醫(yī)生,其為我們講解腦神經(jīng)系統(tǒng)的相關(guān)知識。部分高學(xué)歷的醫(yī)生由于擁有系統(tǒng)的碩士、博士乃至博士后的教育和科研知識,甚至還可能從事過“認知”領(lǐng)域的生理研究,就能夠從“生理心理學(xué)”的“認知”角度為我們講解實驗設(shè)計的方案、流程等對實驗特別有意義的問題。
3.帶領(lǐng)學(xué)生前往實驗室參觀。由于法學(xué)專業(yè)學(xué)生對工科和醫(yī)科的實驗室一般都比較陌生,如果他們對醫(yī)療設(shè)備或者醫(yī)學(xué)實驗室沒有相關(guān)的認識,就不可能設(shè)計出好的實驗方案,因此,非常有必要讓他們參觀實驗室或者醫(yī)療設(shè)備。在參觀的過程中,由醫(yī)務(wù)和實驗人員進行相關(guān)知識的講解,其中包括儀器、操作流程和儀器軟件的介紹。老師和學(xué)生甚至可以進一步接觸機器,如進入密封的磁共振室,躺入磁共振儀器內(nèi)模擬作為實驗的受試者。這樣,他們能夠親身體會到躺在儀器內(nèi)接受檢查或?qū)嶒炚叩木硾r,設(shè)計出更加切實可行的實驗方案。
從事“法律認知科學(xué)”實驗的儀器設(shè)備與“醫(yī)學(xué)治療和檢查”的實驗設(shè)備雖然相同,但是依舊存在一些差別。如磁共振機器,一般醫(yī)學(xué)治療目的進行的檢查往往只需要運用“1.5T”級別的機器;雖然這種級別的機器也能運用于“法律認知科學(xué)”實驗,但是相關(guān)實驗對儀器的要求往往更高,通常要求是“3.0T”級,此級別儀器在普通醫(yī)學(xué)檢查中的運用就比較少;認知科學(xué)實驗的磁共振儀器甚至使用到高達“12T”級別。
二、帶領(lǐng)學(xué)生進行實驗工作
1.通讀實驗報告。法律認知科學(xué)相關(guān)的實驗論文很多,必須進行大范圍的選題篩選。粗略篩選之后的論文,由任課教師組織學(xué)生進行研讀。研讀的目的有兩個,一是看看研究現(xiàn)狀,知道他人的研究進程、重點、熱點和難點。通過這些研讀,我們就能夠根據(jù)現(xiàn)有的研究進度,選擇尚未研究(發(fā)表的)而又可能比較重要的一些問題,這些問題就是日后實驗選題的大致范圍。
二是參考他們的研究手段、流程,對他們的研究方法進行借鑒?,F(xiàn)在發(fā)表的論文,一般都會大致介紹實驗的流程。然而,學(xué)術(shù)論文畢竟不是實驗報告,其更多側(cè)重于問題的提出、解決和分析,流程的介紹往往比較粗糙。當(dāng)然,部分學(xué)術(shù)論文也有比較詳細的實驗流程,對此類論文的仔細研習(xí),就能對實驗設(shè)計產(chǎn)生比較大的影響。①
2.對主題進行社會科學(xué)的探討。在進行文獻研讀的基礎(chǔ)上,我們能夠得出大致的可能的研究“主題”,這時返回法律社會科學(xué)領(lǐng)域,以法哲學(xué)的視角重新進行審閱,才能更好地獲得“生理心理學(xué)”和“人文社會科學(xué)”之間的自然銜接。在生理自然科學(xué)領(lǐng)域可能可以從事實驗研究的“主題”,還必須獲得“法哲學(xué)”、“法社會科學(xué)”上的意義。因為,有的問題雖然在自然科學(xué)上具有很大的研究價值,然而從人文社會科學(xué)的角度看,其意義可能就會大打折扣(或者意義就不那么直接)。此類論文的價值更多是在“治療性”而非“認知性”。很多人文社會科學(xué)(法哲學(xué))的問題雖然意義重大,但從自然科學(xué)(生理心理學(xué))的角度看,在現(xiàn)階段卻還缺乏研究該問題的“方法”和“設(shè)備”。所以,必須獲得二者的協(xié)調(diào)和平衡。
主題的選定是法律認知科學(xué)實驗的第一個難點。這個難點意指“我們要解決什么主題”,其既涉及“什么主題十分重要”,又指“對該主題的研究到什么程度”,還指“現(xiàn)在已經(jīng)具備研究該主題的手段或方法”。
3.組織實驗設(shè)計。從法律認知科學(xué)實驗的角度看,組織實驗設(shè)計的第一步是設(shè)計實驗方案,這是最重要的一步。設(shè)計何種方案、設(shè)計何種場景、設(shè)計何種問題,以及何種音像、問卷材料,都關(guān)系到實驗結(jié)果的真實與否。這也是法律認知科學(xué)實驗的第二個難點。我們要設(shè)計出一些“場景”或者“問題”,讓受試者在這種環(huán)境下能更真實地思考或者表達情緒,從而得出比較真實的實驗結(jié)果。
西方國家在以往的研究中,存在比較巧妙的實驗設(shè)計,例如對于道德中不公正問題的容忍情況,研究者在最后通牒實驗中,部分受試者拒絕接受不公平的分配方案,這是其情緒化的表現(xiàn)。該實驗設(shè)計如下②:19名(方案接受者,“responder”)接受磁共振掃描,共進行了30輪游戲,對手(方案的提出者,“offer”)部分是人,部分是計算機。每次都涉及10美元的瓜分。對手所提出的方案中,一半是公平的(對半開),剩下的為2次“9比1”,2次“8比2”,1次“7比3”;在這些方案中,方案提出者的分配比例較大,而接受者的比例較小。結(jié)果是,對于公平的方案,方案接受者都接受了;越不公平的方案,則參與者的接受率越低,“7比3方案”至“對半開方案”的所有方案(即“5∶ 5”,“6∶ 4”,“7∶ 3”)都被接受了。在“9比1”和“8比2”兩種方案中,如果“方案提出者是人”,則其方案的接受率低于“方案的提出者是計算機”。這就意味著方案接受者對于不公平方案存有情感性反應(yīng)。這種不公平引發(fā)的腦區(qū)為:兩側(cè)前腦島(bilateral anterior insula)、背外側(cè)前額葉皮層(dorsolateral prefrontal cortex,DLPFC)、前扣帶回(anterior cingulate cortex)。這證明了兩側(cè)前腦島(bilateral anterior insula)厭惡不公平,作為負面情感的腦區(qū),其反映出了對于不公平方案的厭惡。諸如此類實驗設(shè)計非常巧妙,就能夠為我們進行相關(guān)實驗提供設(shè)計上的參考或模仿。
4.進行預(yù)實驗。在實驗設(shè)計之后,有必要進行預(yù)實驗,檢驗實驗的可實施程度。這種預(yù)實驗,可以提升實驗者的信心,也可以作為申請相關(guān)課題的依據(jù)。更為重要的是,預(yù)實驗還可以檢測實驗的可行性,對可能出現(xiàn)的問題或缺陷進行適當(dāng)?shù)男拚?/p>
在預(yù)實驗之后,還必須進行志愿者的招募和篩選。
三、實驗操作
實驗操作是實驗的核心狀態(tài)。法律認知科學(xué)的實驗流程具有自己的特殊性,其與醫(yī)學(xué)實驗相比通常更簡單。其運用的儀器設(shè)備有核磁共振(FMRI)、眼動儀和腦電圖等,其中核磁共振最為典型。該儀器不僅運用于醫(yī)學(xué)治療和研究,現(xiàn)在還廣泛運用于認知科學(xué)的各類研究。核磁共振運用于法律認知科學(xué)的研究,主要優(yōu)點在于其定位非常準確(雖然時間上稍有遲滯)。
由于實驗的磁共振儀器操作是高度專業(yè)化工作(而且機器極為昂貴),只能由專業(yè)的實驗技術(shù)人員進行操作,因此法學(xué)教師和學(xué)生不能從事,在此不做詳細介紹。
四、實驗之后的分析總結(jié)
實驗之后的分析總結(jié)屬于實驗的后期工作,主要是數(shù)據(jù)、圖像分析,以及人文社會科學(xué)分析總結(jié)。
1.數(shù)據(jù)、圖像分析。數(shù)據(jù)分析具有客觀性,需要專業(yè)的實驗工作人員進行數(shù)據(jù)和圖像的分析。法律認知科學(xué)實驗主要運用核磁共振儀器,對于腦區(qū)圖像的要求比較高,還需要比較好的核磁共振配套分析軟件,對此進行精細的分析。此類軟件一般只有磁共振專業(yè)技術(shù)人員才會使用,由他們進行相關(guān)數(shù)據(jù)圖像分析比較科學(xué)。如果涉及大量的數(shù)據(jù)分析和必須建立數(shù)據(jù)模型,則還需要數(shù)學(xué)專業(yè)人士進行相關(guān)的工作。
此外,除了實驗工作人員和數(shù)學(xué)人才外,還需要神經(jīng)科專業(yè)醫(yī)師或者認知神經(jīng)學(xué)專家對此類數(shù)據(jù)和圖像進行“認知神經(jīng)心理”方面的分析。這種分析就是我們后期進行人文社會分析和理論化的基礎(chǔ)。
2.進行相關(guān)的人文社會科學(xué)分析總結(jié)。與前一步工作的科學(xué)性和客觀性相比,對實驗結(jié)果進行人文社會科學(xué)的分析總結(jié)則具有一定的主觀性質(zhì)。我們需要從已有的數(shù)據(jù)和圖像,根據(jù)我們需要解決的人文社科(法哲學(xué))主題進行解讀。這種解讀是人文社科的解讀,是運用實驗數(shù)據(jù)和圖像得出人文社科的結(jié)論。所以,一定的主觀性是原有的實驗設(shè)計思路和人文社科理論基礎(chǔ)的延續(xù)?,F(xiàn)有實驗的理論分析,如道德的情感性實驗,就需要根據(jù)道德哲學(xué)理論進行分析;“先天犯罪人”問題的實驗,這就需要根據(jù)刑法哲學(xué)理論進行相關(guān)探討。
五、注意事項
1.“主題的選定”、“實驗設(shè)計”和“理論性總結(jié)”這三點是整個流程的重中之重。這三點工作如果沒有做好,整個實驗就是失敗的實驗。這三點如果做好了,實驗獲得成功的概率就非常大。
2.法律認知科學(xué)的實驗需要人文社會科學(xué)(法律基礎(chǔ)理論)和醫(yī)學(xué)兩個大領(lǐng)域(兩大領(lǐng)域內(nèi)還有各個小專業(yè))的工作者進行跨學(xué)科的合作,尤其需要強烈的團隊合作精神。因為隨著知識分工越來越精細,知識總量的迅速膨脹,此類合作需要跨越多個傳統(tǒng)學(xué)科。一方面,我們跨越的知識領(lǐng)域非常大,另一方面,在各種細微領(lǐng)域卻依舊要求保持原有的嚴謹性(否則就違背科學(xué)的客觀性)。所以,很難有一個人在多個領(lǐng)域內(nèi)同時保有各個領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)水平。因此,為了在多個學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的合作能夠維系原有各個學(xué)科的嚴密性,我們只能求助于多學(xué)科專業(yè)人士之間的合作。這是完成此類工作的最佳模式,所以我們必須組建緊密團結(jié)的團隊。
注釋:
①在認知科學(xué)領(lǐng)域,例如以下論文:M.R.DELGADO,H.M.LOCKE,V.A.STENGER,J.A.FIEZ.Dorsal striatum responses to reward and punishment:Effects of valence and magnitude manipulations.Cognitive,Affective& Behavioral Neuroscience,2003,3(1):27-38.
②Fiery Cushman,Liane Young,Marc Hauser.The Role of Conscious Reasoning and Intuition in Moral Judgment.PSYCHOLOGICAL SCIENCE,2006,(17):1082-1089.
關(guān)鍵詞:圖像處理,邊緣提取,MATLAB
1、引言
1980年,MATLAB的首創(chuàng)者Cleve Moler博士在New Mexico大學(xué)教線性代數(shù)課程時,看到了用高級語言編程解決工程計算問題的諸多不便,因而構(gòu)思開發(fā)了MATLAB軟件。該軟件主要包括Simulink以及功能各異的工具箱組成,以矩陣運算為基礎(chǔ),把計算、可視化、程序設(shè)計融合到一個簡單易用的交互式工作環(huán)境中??梢詫崿F(xiàn)工程計算、算法研究、符號運算、建模和仿真、原型開發(fā)、數(shù)據(jù)分析和可視化、科學(xué)和工程繪圖、應(yīng)用程序設(shè)計等功能。同時,為幫助科學(xué)研究,還推出一系列幫助科學(xué)分析的工具箱,如圖像處理、信號處理、小波、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及通信等多個不同領(lǐng)域的專用工具箱,極大地方便了不同領(lǐng)域的科學(xué)研究工作。
圖像處理在MATLAB中的應(yīng)用是由一系列支持圖像處理的操作函數(shù)組成,如幾何操作、區(qū)域操作、塊操作、濾波、變換、圖像分割、圖像邊緣提取、圖像增強等,為便于應(yīng)用,在該軟件中形成圖像處理工具包。圖像處理工具包的函數(shù)種類很多:圖像顯示、圖像文件輸入與輸出、幾何操作、像素值統(tǒng)計、圖像分析與增強、圖像濾波、濾波器、圖像變換、圖像類型轉(zhuǎn)換等。該工具包與其它一樣,使用者可以根據(jù)需要自行編寫函數(shù)[1,2]。
2、 圖像邊緣提取理論
2.1 圖像邊緣
圖像邊緣對圖像識別和計算機分析十分有用,邊緣能勾畫出目標(biāo)物體,使觀察者—目了然;邊緣蘊含了豐富的內(nèi)在信息,是圖像識別中重要的圖像特征之一。從本質(zhì)上說,圖像邊緣是圖像局部特性不連續(xù)的反映,它標(biāo)志著一個區(qū)域的終結(jié)和另一個區(qū)域的開始[3]。它存在于目標(biāo)與背景、目標(biāo)與目標(biāo)、區(qū)域與區(qū)域、基元與基元之間,因此它是圖像分割所依賴的重要特征,也是紋理特征的重要信息源和形狀特征的基礎(chǔ),而圖像的紋理形狀特征的提取又常常要依賴于圖像分割。圖像邊緣提取也是圖像匹配的基礎(chǔ),因為它是位置的標(biāo)志,對灰度的變化敏感,可作為匹配的特征點。
2.2圖像邊緣分類
圖像邊緣有方向和幅度兩個特性。根據(jù)圖像的邊緣特性可分為階躍型、房頂型和凸緣型。階躍型邊緣常常對應(yīng)目標(biāo)的深度或反射邊界;而后兩種反映表面法線方向的不連續(xù)。對于階躍型邊緣,二階方向?qū)?shù)在邊緣處呈零交叉;而后兩種,二階方向?qū)?shù)在邊緣處取極值。。
2.3邊緣的提取
為了計算方便起見,通常選擇一階和二階導(dǎo)數(shù)來檢測邊界,利用求導(dǎo)方法可以很方便地檢測到灰度值的不連續(xù)效果。常用的邊緣提取算子[4]如下:
(1)羅伯特(Robert)算子
Robert算子是一種利用局部差分算子尋找邊緣的算子,如圖1。該算子對具有陡峭的低噪聲的圖像效果較好。。
1 0
0 1 0 -1
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)法;radon變換;輪廓提取
中圖分類號:TE60 文獻標(biāo)識碼:A
1 選題背景
隨著經(jīng)濟的發(fā)展許多行業(yè)需要對顆粒品質(zhì)進行檢測,如糧食、化工。然而,作為檢測中至關(guān)重要的顆粒邊緣識別技術(shù)成為了束縛技術(shù)進步的瓶頸。本論文提出將市面上廣泛熱議的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)法與radon變換相結(jié)合的方法來實現(xiàn)顆粒邊緣檢測,達到了較好的效果。
2 基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)與radon變換的輪廓提取
2.1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)
數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)是由賽拉(J· Serra)和導(dǎo)師馬瑟榮,在從事鐵礦核的定量巖石學(xué)分析及預(yù)測其開采價值的研究中提出“擊中/擊不中變換”, 并在理論層面上第一次引入了形態(tài)學(xué)的表達式,建立了顆粒分析方法。其基本思想是用具有一定形態(tài)的結(jié)構(gòu)元素去量度和提取圖像中的對應(yīng)形狀以達到對圖像分析和識別的目的。
數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和所用語言是集合論。它是由一組形態(tài)學(xué)的代數(shù)運算子組成的,它的基本運算有四個:膨脹(或擴張)、腐蝕(或侵蝕)、開啟和閉合。
2.2 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本運算
(1)膨脹:運算符為“?茌”,圖像集合A用結(jié)構(gòu)元素B來膨脹,記作AB。作用是把圖像周圍的背景點合并到物體中,如果兩個物體之間距離比較近,那么膨脹運算可能會使這兩個物體連通在一起,膨脹對填補圖像分割后的空洞很有用。
(2)腐蝕:A用B來腐蝕,作用是消除物體邊界點,腐蝕可以把小于結(jié)構(gòu)元素的物體去除,這樣選取不同大小的結(jié)構(gòu)元素,就可以去掉不同大小的物體。如果兩個物體之間有細小的連通,那么當(dāng)結(jié)構(gòu)元素足夠大時通過腐蝕運算可以將兩個物體分開。利用該操作,可以消除小且無意義的物體。
(3)開啟:使用同一結(jié)構(gòu)元素對圖像先進行腐蝕然后再進行膨脹的運算稱為開啟。利用該運算可以消除小物體,在纖細點處分離物體,平滑較大物體的邊界,但同時不明顯改變原來物體的面積。
(4)閉合:使用同一結(jié)構(gòu)元素對圖像先進行膨脹然后再進行腐蝕的運算稱為閉合。利用該運算可以填充物體內(nèi)細小空洞,連接鄰近物體平滑其邊界,但同時不明顯改變原來物體的面積。
結(jié)語
顯然,相對于邊緣檢測算子法的輪廓提取效果,利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)法與radon變換結(jié)合的方法得到的邊緣檢測效果要好一些,采用該方法進行輪廓提取不但對斷點輪廓進行了較為有效地修復(fù)而且避免了斷點現(xiàn)象,達到了一定效果。
參考文獻
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摘要:目的運用ICM(Image Cytometer)對圖像進行處理和分析,在給出細胞形態(tài)學(xué)參數(shù)的同時對DNA的含量進行定量分析,能有效地協(xié)助醫(yī)生對諸如腫瘤等多種病癥做出診斷。方法以武漢大學(xué)光譜與成像儀器工程技術(shù)研究中心研制的“全自動DNA細胞圖像定量分析儀”(DNAICM)為平臺,對雞血紅細胞和宮頸脫落細胞進行液基薄層制片,用Feulgen染色法染色,對DNAICM上獲取的細胞染色圖像進行扣背底算法處理。結(jié)果 用冷酸解法對兩種細胞進行Feulgen染色后細胞著色較深且均勻;進行扣背底算法處理后的細胞圖像的灰度值方差為0.524,比不進行處理時(0.919)要小。 結(jié)論冷酸解法更適用于雞血紅細胞和宮頸脫落細胞的Feulgen染色;扣背底算法可以有效地減少視場不勻帶來的誤差。
關(guān)鍵詞:DNAICM; DNA定量分析; 扣背底; 積分光密度; DI直方圖; Feulgen染色
Research of DNA Quantitative Cytology Based on Image Processing
Abstract:ObjectiveImage processing and analyzing by use of ICM(Image Cytometer)can be conductive to doctors in tumor diagnoses. MethodsMonolayer of chicken red blood cells and cast-off cervical cells were deposited onto microscopic slides by liquid based sampling preparation. The slides were stained by Feulgen coloration for determination of amount of DNA using an automated DNA imaging cytometer (made by Engineering Research Center of Spectrum & Imaging Instrument, Wuhan University) and cell images obtained were processed by the method of distracting background in image processing.ResultsThe color of two types of cells after cold acidolysis used in Feulgen coloration was deeper and more symmetrical than that after hot acidolysis. The gray scale variance of cell images after disposure of distracting background was smaller than that of no such disposure. ConclusionCold acidolysis was more suitable in Feulgen coloration of chicken red blood cells and castoff cervical cells. Method of distracting background could effectively diminish the asymmetry of the background of cell images.
Key words:DNAICM ; DNA quantitative cytology ; Distracting background; Integral optical density; DI table; Feulgen coloration
20世紀90年代初至今,計算機成本的下降以及性能的大幅度改進、CCD技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展,使得ICM技術(shù)在癌癥早期診斷的細胞DNA定量分析技術(shù)中異軍突起。其原理是醫(yī)學(xué)病理上常用的細胞切片、印片或涂片,經(jīng)固定液固定后用Feulgen染色,利用精密透射光學(xué)顯微鏡、窄帶干涉濾光片、高精度圖像采集系統(tǒng)將細胞DNA的數(shù)字化灰度圖像攝入計算機,通過圖像處理技術(shù)對該細胞DNA圖像灰度形態(tài)進行定量分析,計算出每個細胞的積分光密度(IOD)值,再根據(jù)BeerLambert光吸收定律將單個細胞的IOD值與標(biāo)準定標(biāo)細胞相比后,換算成細胞DNA的絕對質(zhì)量并給出被測細胞的倍體分布及細胞周期(即G0/G1期,S期,G2/M期)等參數(shù)。醫(yī)師借助這些參數(shù)即可作出診斷。此方法簡便、實用而且準確度高,對人體及其它動物腫瘤或癌癥的早期病理分析和診斷研究具有重大參考意義。ICM(Image Cytometer)不僅能對極少量的細胞核作DNA含量和倍體分析,而且可同時測量細胞核的形態(tài)參數(shù)(面積、形態(tài)因子、紋理特征等)并通過圖像處理技術(shù)加以輔助分析。因此ICM及其儀器在國際上逐步在病理診斷學(xué)、細胞生物學(xué)、組織胚胎學(xué)、遺傳免疫學(xué)等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用,已經(jīng)成為DNA定量測量,尤其是腫瘤的細胞學(xué)診斷的一項快速、客觀、有效的重要手段[1,2] 。近幾年來,用DNA倍體分析系統(tǒng)進行宮頸癌及癌前病變的診斷在國外已有大量報道[3~10] 。此外,細胞DNA定量分析診斷方法在北美及歐洲已作為一種常規(guī)臨床檢測方法之一 [11~13]。
1 材料與方法
1.1 材料宮頸脫落細胞樣本取自湖北省武漢市腫瘤醫(yī)院、湖北省黃石市第一醫(yī)院和山東淄博計劃生育研究所,保存于50%的乙醇溶液(細胞保存液)中。雞血紅細胞取自健康公雞的動脈血,加入0.3%~0.4%的檸檬酸鈉抗凝劑,保存于50%的乙醇溶液(細胞保存液)中。
1.2 方法采用液基薄層制片技術(shù),對制作的玻片進行Feulgen染色,再利用全自動DNA細胞圖像定量分析儀完成對細胞圖像的采集、處理和DNA定量分析。
1.2.1 液基薄層制片 在細胞保存液中加入0.1%DTT消化液放在振蕩器上振蕩2 h,然后將消化后的細胞懸液離心5 min(800 r/min),棄上清液后加入50%乙醇分別清洗、離心2次(800 r/min×5 min/次)。然后將用保存液稀釋的細胞混懸液放入細胞涂片離心機甩片5 min,制成薄層細胞學(xué)玻片[14] 。
1.2.2 Feulgen染色 固定液:10%緩沖福爾馬林液(pH 7 .4);酸解液:鹽酸,濃度5mol/L;酸解溫度:25℃(與武漢四五月份室內(nèi)溫度基本接近);酸解時間: 45 min;測量濾色鏡波長:560 nm。染色過程: 涂片空氣干燥1 h,固定液固定1 h;蒸餾水漂洗10 min;5 mol/L HCl,25℃酸解45 min,(溫控水浴);蒸餾水漂洗5 min;與Schiff染液反應(yīng)45 min (25℃);蒸餾水漂洗5 min;自來水沖洗15 min (穩(wěn)水),常規(guī)乙醇脫水,二甲苯透明,樹脂封固[15,16] 。
1.2.3 DNA定量分析 全自動DNA細胞圖像定量分析儀的系統(tǒng)構(gòu)成及分析流程 :武漢大學(xué)光譜與成像儀器工程技術(shù)研究中心自主開發(fā)的全自動DNA細胞圖像定量分析儀硬件系統(tǒng)由Olympus BX41顯微鏡、恒流源、自動上下片系統(tǒng)、精確位移三維平臺(包括載物臺、步進電機、三軸原點定位傳感器、條碼掃描器等)、CCD攝像機、操縱桿、控制器和、計算機等組成(見圖1)。軟件系統(tǒng)自動聚焦、掃描、圖像采集程序(盧國強. ICM分析自動化及應(yīng)用研究.武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文),細胞圖像數(shù)據(jù)庫、細胞特征庫、知識模型庫和智能分析處理程序(張燕. 遺傳算法和支持向量機在DNA細胞圖像分析儀中的應(yīng)用.武漢大學(xué)碩士學(xué)位論文),六大功能模塊構(gòu)成。分析流程如圖2所示。
圖1 全自動DNA細胞圖像定量分析儀硬件構(gòu)成 (略)
圖2 DNA定量分析的流程(略)
扣背底算法 :為了克服光學(xué)傳遞中的不均勻性,我們采集了一幅空視野作為亮場背底圖像,然后在后面采集的細胞圖像中除去這個背底圖像,用這種方法可以有效地減少視場不勻帶來的誤差。全局扣背底為測量細胞圖像分析儀的光均勻度,在玻片上尋找一個空白位置(染色后的背底,一般還會有少量的雜質(zhì))采集一幅背底圖像,背底圖像的灰度分布不均勻(見圖3),其灰度直方圖也不是規(guī)則的單峰,這是與顯微鏡的光路系統(tǒng)直接相關(guān)的,如果不采用軟件系統(tǒng)進行校正,會帶來極大的測量誤差。均勻度指背景光強的灰度標(biāo)準差和變異系數(shù)(coefficient of variation)。它們描述了背景光的均勻性,要求背景圖像的像素點灰度變異系數(shù)小于3%。其公式如下:sd=1
MN∑M
i=1∑N
j=1fij(x,y)-―
f(x,y)21/2
(1)
CV=sd
―
f(x,y)
其中sd為圖像各個像素灰度的標(biāo)準差,fij(χ,y) 為某一個像素點的灰度值(0~255),―
f(x,y)為圖像所有像素灰度的平均值, M,N分別是圖像的長和寬。 cv為圖像各個像素灰度的變異系數(shù)。
圖3 采集的背底圖像 (略)
圖4 背底圖像分割效果圖 (略)
圖5 變異系數(shù)(略)
由圖4可見,由于背底圖像的灰度分布不均勻,二值化后的圖像存在不規(guī)則邊緣(圖中藍色表示背景中灰度值較小的區(qū)域)。圖5中,其直方圖的第1個峰為某處視場進行扣背底后計算的像素點灰度值變異系數(shù)(1.08%),第2個峰為未扣背底計算的變異系數(shù)(3.82%),第3個峰為標(biāo)準規(guī)定的變異系數(shù)最大值(3%)。扣除局部背底的方法與全局扣背底類似。一般是將細胞的外接矩形擴展2個像素,然后在此范圍內(nèi)計算除了細胞的有效像素之外的所有背景像素的灰度平均值,并以此平均值作為平均背底在細胞的每個有效像素中扣除。扣除算法可以用相除或相減(本DNAICM程序中用相除)。由于雞血紅細胞比宮頸脫落細胞小得多,且有的細胞連接較緊密,采用將細胞的外接矩形擴展2個像素的方法會使外擴區(qū)域中包含其他雞血紅細胞的有效像素,從而在計算積分光密度時產(chǎn)生誤差,所以采用外擴1個像素的方法。
2 結(jié)果
2.1 冷酸法Feulgen染色后的效果
20倍鏡下經(jīng)45 min酸解的雞血紅細胞在全自動DNA細胞圖像定量分析儀中采集的圖像如圖6~8所示。由圖可見,細胞邊緣清晰,著色均勻,效果優(yōu)于熱酸法。
圖6 原始細胞圖像(略)
圖7 背底圖像(cv=1.62%)(略)
圖8 全局扣背底后的圖像(略)
2.2 20倍鏡下雞血紅細胞積分光密度直方圖的比較
20倍鏡下經(jīng)45 min酸解的雞血紅細胞(十個視場,共1500個細胞)分別按照下面四種不同的方法進行實驗,并比較實驗結(jié)果(見圖9)。結(jié)果見表1。由表1可以得出:IOD離散程度全局扣背底加局部扣背底時最小。理想的玻片背底是均勻的,但實際上由于經(jīng)Feulgen染色后玻片上殘留染色物質(zhì)的分布不均和照明光源的不均勻性,使得玻片背底實際的灰度分布不均勻。如果不扣除這種不均勻性,在玻片不同位置或者是視場的不同位置測得的相同細胞核的灰度值不同,計算出的IOD值也會受影響。而全局扣背底大體上去除了背景的不均勻性造成的影響。再進行一次局部扣被底,把背景不均勻性的影響再次減小,所以此時得到的IOD的主峰緊密程度最好,離散程度最??;IOD方差各不相同,其中全局扣背底比不全局扣背底所得的方差要小。這也是由于全局扣背底大體上去除了背景的不均勻性造成的影響。
表1 4種扣背底方法的比較(略)
圖9 (略)
(1)全局扣背底、局部扣背底后的細胞IOD直方圖;
(2)全局不扣背底、局部扣背底后細胞IOD直方圖;
(3)全局扣背底、局部扣背底后的細胞IOD直方圖;
(4)全局不扣底、局部不扣背底后的細胞IOD直方圖。
坐標(biāo)系中橫坐標(biāo)表示IOD值,縱坐標(biāo)表示細胞個數(shù)
2.3 宮頸脫落細胞DI(DNA Index,DNA指數(shù))直方圖、散點圖 20倍鏡下的正常人體宮頸細胞和發(fā)生癌變的人體宮頸細胞(全局扣背底、局部扣背底)DI直方圖、散點圖的比較(見圖10)。
圖10 (略)
(1)、(2)正常人體宮頸細胞直方圖和散點圖;(3)、(4)發(fā)生癌變的人體宮頸細胞直方圖和散點圖
直方圖中橫坐標(biāo)表示DI值,縱坐標(biāo)表示細胞個數(shù);散點圖中橫坐標(biāo)表示DI值,縱坐標(biāo)表示細胞核面積
由于宮頸脫落細胞比雞血紅細胞大得多且DNA含量較穩(wěn)定,所以正常人體細胞IOD直方圖中IOD值的離散程度更?。s90%的細胞在主峰的正負10%范圍內(nèi)),DI值的主峰更細,系統(tǒng)測量的結(jié)果更精確。由于發(fā)生癌變的細胞中DNA含量增加,DI值大于2的細胞個數(shù)明顯增多,醫(yī)生可以根據(jù)DI值來判斷細胞的癌變程度并作出診斷。
3 結(jié)論
細胞DNA定量分析對從硬件平臺到軟件算法都有著極為嚴格的要求,以保證定量分析的精度和診斷結(jié)果精確性。DNA定量分析的關(guān)鍵是對細胞的積分光密度和形態(tài)學(xué)參數(shù)(面積、形狀因子等)的準確測量。其中第一步就是要獲取準確、清晰的圖像,這就對細胞制片和染色環(huán)節(jié)提出了嚴格的要求。液基薄層制片技術(shù)的運用,F(xiàn)eulgen染色中冷酸法的選擇保證了所制玻片完全滿足DNA定量分析的需要。在細胞積分光密度和形態(tài)學(xué)參數(shù)測量之前對細胞圖像進行扣背底處理,很好的消除了顯微鏡光路系統(tǒng)帶來的測量誤差,克服了光學(xué)傳遞中的不均勻性,使得細胞積分光密度的測定更加精確。
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論文關(guān)鍵詞:Photoshop,RGB,通道,色階
Photoshop是迄今為止功能最強大,使用最廣泛的圖像處理軟件[1]。然而,在使用Photoshop 對圖像進行處理時,真正懂得通道的人并不多[2]。對基本概念的一知半解,造成了技術(shù)上的斷層,以致某些難點無法突破。本文通過常用的圖像處理方法,對Photoshop通道的本質(zhì)、運算、特殊形式及其應(yīng)用進行探討。
Photoshop軟件的實質(zhì)作用是圖像合成,而合成中最重要的就是螞蟻線的操作!只有正確地使用螞蟻線,才能夠進行精確的合成進行圖像合成。如果沒有精確做出螞蟻線,也就無法做出相應(yīng)的操作或處理。為了記錄螞蟻線范圍,可以通過黑與白的形式將其保存為單獨的圖像,進而制作各種效果。人們將這種獨立并依附于原圖的、用以保存選擇區(qū)域的黑白圖像稱為通道。換言之,通道是圖像處理中最重要的部分。
1 通道的概念及種類
1. 1 原色通道
通道是用來存放圖像信息的地方。Photoshop將圖像的原色數(shù)據(jù)信息分開保存,保存這些原色信息的數(shù)據(jù)帶被稱為原色通道,簡稱為通道[ 3 ]。通道只有在依附于圖像存在時,才能體現(xiàn)其功能小論文。任意的單色灰階圖都可以被視為通道,而一張彩色圖像可以看作三張不同原色圖像的疊加,因此RGB,可以用3~ 4個通道來記錄一張彩色照片,每一個通道記錄一個對應(yīng)原色在彩色圖像上的分布信息,故被稱為原色通道。例如用于顯示器上瀏覽的圖片可以被分解為R、G、B三個原色通道,而需要輸出的圖片(例如海報、雜志封面、包裝紙等)則被分解為C、M、Y 三個原色通道與一個K通道。
1. 2 Alpha通道
Alpha通道是用來存儲選區(qū)信息的,在該通道內(nèi)也只有黑、白、灰三類灰階,其中黑色區(qū)域表示選擇區(qū)域而灰色區(qū)域則是部分被選擇如果把灰色部分轉(zhuǎn)換為選區(qū)在內(nèi)部填充上某一顏色則顯灰度為百分之多少這塊將以百分之多少來顯示Alpha通道可以存在于任何一種色彩模式下。
除Photoshop的文件格式PSD外,GIF與TIFF格式的文件都可以保存Alpha通道。而GIF文件還可以用Alpha通道作圖像的去背景處理。因此,可以利用GIF文件的這一特性制作任意形狀的圖形。
2 Alpha通道的原理
2.1 原理分析
為了說明Alpha通道在創(chuàng)建螞蟻線過程的應(yīng)用,本文將從一張白紙談起。
啟動Photoshop,新建一個300px×300px分辨率為72px/inch,顏色模式為RGB,背景內(nèi)容為“白色”的8位圖像文件。如圖1所示:
圖 1 新建圖像文件窗口
切換進入通道面板,新建一個Alpha通道,新建一個Alpha通道并將其置為當(dāng)前通道,如圖2所示:
圖 2 新建Alpha通道 圖 3 調(diào)出黑色區(qū)域時彈出的警告窗口
按住CTRL鍵,單擊Alpha通道縮略圖(目的時調(diào)出螞蟻線),此時會彈出如圖3所示對話框,從對話框內(nèi)容可以看出,在默認情況下新建的Alpha通道中將以純黑(RGB值分別為0,0,0)。這種情況下彈出未選擇任何像素,表示在純黑色狀態(tài)下,Alpha通道中是不會有任何選區(qū)存在的。
為此,我在Alpha通道中創(chuàng)建了一個規(guī)則矩形選區(qū)(羽化值為0)并在其中填入了純白色(RGB值分別為255,255,255),然后取消選區(qū)(CTRL+D),此時通道面板和圖像如圖4所示:
圖 4 新建Alpha通道 圖 5 調(diào)出黑色區(qū)域時彈出的警告窗口
重復(fù)上面操作,再次按住CTRL,單擊Alpha通道縮略圖,這次未彈出任何對話框,并且可以看到剛才的螞蟻線又重新出現(xiàn)了!如圖5所示。為了驗證這個螞蟻線是不是剛才的螞蟻線,我們可以回到RGB復(fù)合通道,在面板中新建一個圖層,并用一個純色(如紅色RGB,RGB值分別為255,0,0)填充,用吸管工具取色,從顏色面板上可以看出,取樣點的顏色值RGB分別為255,0,0。這說明從Alpha通道中調(diào)出的螞蟻線就是我們剛才創(chuàng)建的螞蟻線!
從以上兩種情況我們可以得出結(jié)論,在Alpha通道中,白色(RGB值分別為255,255,255)將會作為選區(qū)載入,黑色(RGB值分別為255,255,255)將不能作為選區(qū)載入。驗證了這兩種情況還不行,從Photoshop目前所支持的顏色深度來看,8位的顏色深度將表示28=256個灰度色階,即灰度值可以從0-255共256級灰階。所以下面我們就來看不同的灰度值的情況下,在Alpha通道中載入的螞蟻線會是什么情況?
為此,我們在剛才新建的Alpha通道中重新創(chuàng)建一個新選區(qū),并在其中填充深灰(RGB值分別為60,60,60),取消當(dāng)前選區(qū)(CTRL+D)得到如圖6所示的Alpha通道:
圖 6 在Alpha通道中創(chuàng)建選區(qū)并填入深灰色 圖 7 調(diào)出深灰色區(qū)域時彈出的警告窗口
使用同樣的方法,調(diào)出該選區(qū),但不好的情況出現(xiàn)了,當(dāng)我們按住CTRL單擊Alpha通道縮略圖時,彈出了如圖7所示對話框:
從對話框的內(nèi)容不難看出,這個警告和剛才的警告不一樣,剛才是沒有選區(qū),現(xiàn)在選區(qū)不可見,說明現(xiàn)在是有選區(qū)的。為了驗證這一點,按照剛才的方法,我們回到RGB復(fù)合通道,回到圖層面板RGB,新建一個圖層,在其中填入純紅色(RGB值分別為255,0,0),我們發(fā)現(xiàn),填充的紅色并不是顏色面板上的紅,而是很淡的紅,如圖8所示。用顏色取樣器工具取樣,從信息面板上看出這個RGB值是255,222,222。為什么會這樣呢?
圖 8 深灰色選區(qū)填充純紅色 圖 9 調(diào)出深灰色選區(qū)填充后的圖層面板
原因可以從新建的圖層上得到,原來不是顏色淡了,而是圖層1中紅色區(qū)域的透明度太高了,而我們的圖像背景又是白色的,所以得到了如上的RGB值。如圖9所示。
這樣一來,我們馬上就明白了。經(jīng)過多次驗證,我們得出如下結(jié)論:
①在Alpha通道中,如果是純黑色,調(diào)出的螞蟻線是透明度為0%的選區(qū)(相當(dāng)于沒有選區(qū));
②在Alpha通道中,如果是純白色,調(diào)出的螞蟻線將是透明度為100%的選區(qū);
③在Alpha通道中,如果是0-255之間的任意灰階,調(diào)出的螞蟻線將是透明度介于0%-100%的選區(qū);
為了證明我們的結(jié)論,我們又進行了更深入的研究。為此,我們在新建的Alpha通道中填充了不同灰階的四個矩形塊,從上往下其RGB值分別為255,255,255(白色);60,60,60(深灰);128,128,128(中灰);230,230,230(淺灰)。如圖10所示:
圖 10 在Alpha通道中創(chuàng)建的四個矩形塊 圖11 調(diào)出Alpha通道后的螞蟻線
再次調(diào)出此Alpha通道的選區(qū),發(fā)現(xiàn)這次沒有任何警告RGB,但只看到兩個螞蟻線!如圖11所示,根據(jù)上面的分析,我們可以理解,現(xiàn)在雖然只看到兩個螞蟻線,其實是包含有四個選區(qū)的(只是中間兩個灰度較深,螞蟻線不可見而已)。
返回圖層面板,新建一個圖層,同樣使用純紅色(RGB分別為255,0,0)填充選區(qū),結(jié)果出來了,圖像窗口中果然出現(xiàn)了四個矩形塊,如圖12所示,只不過各個矩形塊的顏色飽和度不一樣(上面已經(jīng)分析過原因)。
圖 12 使用純紅色填充后的效果 圖 13 示例圖像文件
2.2 實例說明
經(jīng)過以上分析,我們已經(jīng)知道了Alpha通道的一個作用了,即Alpha通道在Photoshop中一個重要的作用就是用來存儲選區(qū)的小論文。下面我們將通過具體實例來看Alpha通道的這個重要功能。
打開如圖13所示的圖像文件,仔細觀察分析此圖像,它具有如下特點:
①該圖像除婚紗人物外,其余部分是基本上是純黑色;
②該圖像中人物所穿婚紗具有透明特點;
③該圖像中除婚紗外,其余部分(人的身體部分)是不具有透明特點的。
經(jīng)過以上分析,我們就制定了摳取該圖,為下步更換背景的方案。即在原色通道中,查看各分通道,利用其中一個通道(黑白反差比較大)來摳取該圖。經(jīng)過觀察,我們發(fā)現(xiàn)紅通道可以利用,但考慮到不能影響原色通道,所以我們就把紅通道復(fù)制一個,這樣就得到了一個名稱為“紅副本”的通道(其實就是Alpha通道),如圖14所示。仔細觀察發(fā)現(xiàn)其實背景有部分并不是純黑色,根據(jù)上面的通道原理分析可得這樣是不行的,因為黑色背景部分是我們不期望出現(xiàn)的,所以下面就得調(diào)整,這里我們使用了色階命令,該命令可以很好的保護所需的灰階,調(diào)整參數(shù)如圖15所示:
圖 14 復(fù)制紅通道 圖 15 調(diào)整紅通道 副本的色階
單擊“確定”后RGB,我們更換畫筆工具將我們需要的部分(如模特身體)涂成白色(白色將會調(diào)出透明度為100%的選區(qū)),完成后如圖16所示:
圖 16 在紅 副本中部分填充白色 圖 17 摳出圖像后的效果
按住CTRL鍵調(diào)出選區(qū),可以看到很多非常零亂的螞蟻線,根據(jù)通道原理可知,這正是我們想要的結(jié)果。
回到RGB復(fù)合通道(CTRL+~),復(fù)制該螞蟻線內(nèi)的圖像,粘貼到新打開的圖像中,得到如圖17所示的效果,摳圖順利完成。
3結(jié)語
限于篇幅,本文根據(jù)作者多年教學(xué)經(jīng)驗,作此論證。結(jié)果很理想,根據(jù)此原理,我們可以使用Alpha通道制作一些更復(fù)雜的圖像。
總之,Photoshop中的通道就是一幅依附于其他圖像而存在的、單一色相的8位的灰階圖,它用以存儲圖像的顏色信息,也可以用來保存各種選區(qū)?;叶鹊拿靼挡粌H代表了圖像顏色的存在范圍、基色的濃度,更重要的是它代表了色彩的透明程度。通過對通道的編輯可以制作出復(fù)雜的、其他工具根本無法實現(xiàn)的選區(qū)效果。通道就是Photoshop不可缺少的利器,如果在結(jié)合通道能“計算”功能和“應(yīng)用圖像”功能,最終會得到更加精確的螞蟻線,從而制作出更加精確的圖像效果。
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【關(guān)鍵詞】高分辨率;信息提??;;數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)
0 引言
高分辨率衛(wèi)星的發(fā)展促進了高分辨率衛(wèi)星遙感的應(yīng)用,從而使遙感技術(shù)產(chǎn)業(yè)化商業(yè)化。近些年來,發(fā)射的衛(wèi)星越來越多,其中包括Spot-5、IKNOS、Quick Bird等高分辨率遙感衛(wèi)星,從而降低了遙感圖像的價格。遙感涉及到的領(lǐng)域也越來越廣泛,包括城市規(guī)劃、環(huán)境保護、大地地質(zhì)等等。由于礦井開采深度在增加,地表的地質(zhì)狀況也就會隨著發(fā)生變化。而且新建了眾多道路網(wǎng)、水渠等,還有各種塌陷區(qū)煤矸石等的變化,這就造成了現(xiàn)有地形地質(zhì)圖件和其他專題圖的現(xiàn)勢性比較差,存在嚴重的滯后現(xiàn)象。因此,可以根據(jù)已有的地質(zhì)地形基礎(chǔ)圖件,采用有效可行的方法及時對其進行更新,這是十分必要和緊迫的。利用研究方法快速有效的提取房屋信息,研究結(jié)果用于滿足礦區(qū)村莊搬遷所需,可以為礦區(qū)的村莊搬遷以及評估提供數(shù)據(jù)支持。
1 課題依據(jù)的理論和方法
1.1 圖像分割
圖像信息處理中的一項重要的研究內(nèi)容是圖像分割。圖像分割的成果應(yīng)用非常廣泛,包括模式識別、圖像合成、圖像理解、圖像編碼等等。高分辨率圖像與多光譜遙感圖像相比較:具有比較豐富的空間信息,這方面對于認知事物的屬性等具有很大的優(yōu)勢,但是高分辨率的光譜信息卻不是很豐富,而且光譜之間還存在相互影響。假如把像元的特征視看做一種模式,則可以將圖像分割可看成為一個聚類的過程。通過面向?qū)ο筇崛〖夹g(shù)就能減輕以所說的影響。
圖像分割是把圖像分成[1]各種具有各種特性的區(qū)域,并且將感興趣的目標(biāo)提取出來的技術(shù)和過程。圖像分割的目標(biāo)是將圖像分成幾個具有不同屬性的區(qū)域,同一區(qū)域里的像素具有一些相同的性質(zhì)。對于目前的分割方法來說,很多的分割技術(shù)都是基于灰度圖像的,而對于彩色圖像的分割而言,分割的效果就不太好[2]。存在于圖像分割中的普遍一個的問題是數(shù)據(jù)空間的構(gòu)造。為了實用的分類器的構(gòu)建,必須找尋具有某種典型代表意義的一些特征[3]。
圖像分割方法具有很多種,但大部分方法都是通過基于圖像邊界或者區(qū)域的方式進行實現(xiàn)分割[4]的。
1.2 論文使用的算法
城區(qū)城鎮(zhèn)等居民地包括房屋,水泥路面等建筑物,林地、草地等,主要是呈大斑塊狀,輻射狀的道路與之相連通,其內(nèi)部具有一定的紋理特征,具有水泥房頂?shù)募儍粝裨猍5]。而數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法的優(yōu)點是它能夠有效的除去圖像中的包含的小區(qū)域噪聲信息。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)屬于應(yīng)用在模式識別領(lǐng)域和圖像處理領(lǐng)域一種新的方法。它的研究著重點是圖像的幾何結(jié)構(gòu),其基本思想:用一個結(jié)構(gòu)元素探測一幅圖像,從而如果構(gòu)造不同的結(jié)構(gòu)元素就可以實現(xiàn)不同的圖像分析[6]。如果將其中的兩種方法相結(jié)合,即利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法處理的拉氏濾波與腐蝕運算結(jié)合使用的產(chǎn)生的中間結(jié)果圖像或最終的結(jié)果圖像,最后再進行房屋的邊緣信息提取。
1.3 Matlab與結(jié)合的方法
本文利用Matlab與結(jié)合的方法進行房屋信息的提取。
.NET是Microsoft XML Web services平臺。通常的VB/C下與 MATLAB 的混編程過程一般都很復(fù)雜。在VC下混編程方法有:利用mcc使matlab的m文件轉(zhuǎn)化為cpp,c文件或dll可以為VC所調(diào)用;利用matlab的combuilder使m文件做成com組件,可以為VC所調(diào)用;利用matcom, mathworks公司專門為VB開發(fā)了一個com組件,這個組件里面有很多的數(shù)學(xué)函數(shù),利用matlab的combuilder使m文件做成com組件,可以供VB所調(diào)用。
Matlab與相結(jié)合的優(yōu)點是既可以體現(xiàn)Matlab強大的數(shù)據(jù)處理功能又能實現(xiàn)VB的可視化特點,從而達到兩者最優(yōu)的結(jié)合。
2 圖像預(yù)處理
論文采用的數(shù)據(jù)源是2009年11月6日河南某礦區(qū)的QuickBird數(shù)據(jù)影像。該研究區(qū)的房屋概況是:平房占了大部分,另外還有少數(shù)瓦房,平房和瓦房有一層的和二層的。本文的研究方法主要是以該地區(qū)的平房和樓房為例進行的。
3 方法的實現(xiàn)
3.1 圖像分割算法
遙感圖像分割把一幅影像劃分為一組區(qū)域,圖像分割的結(jié)果使得每個區(qū)域的內(nèi)部具有某一類相似性或一致性,而任意相鄰的兩個區(qū)域之間則不能有這類相似性[7]。一般,有兩種原則來進行圖像分割,一是相關(guān)分割技術(shù),一是區(qū)域相關(guān)的分割技術(shù)。利用此方法和其他兩種方法相對比。
從該方法的結(jié)果可以分析出,分割的精度偏低,錯誤率偏高,把本屬于同一類型的房屋分成了不同類型。
3.2 ENVI面向?qū)ο筇卣魈崛?/p>