導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇計(jì)算機(jī)視覺(jué)案例，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1、金融云案例——吳江農(nóng)村商業(yè)銀行

背景介紹：

“在金融市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈的吳江，要贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，逼得我們要么第一，要么唯一。”吳江農(nóng)商行董事長(zhǎng)陸玉根曾深有感觸地說(shuō)。吳江農(nóng)村商業(yè)銀行是中國(guó)銀監(jiān)會(huì)成立以來(lái)全國(guó)第一家改制組建的股份制農(nóng)村商業(yè)銀行。吳江農(nóng)村商業(yè)銀行近年來(lái)專(zhuān)注“三農(nóng)”、服務(wù)“三農(nóng)”，以總資產(chǎn)超560億元居全市15家銀行之首，被稱(chēng)為“吳江人自己的銀行”；在蘇北、安徽、湖北等地的13家分支機(jī)構(gòu)正成為助推欠發(fā)達(dá)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的生力軍，因而也被譽(yù)為農(nóng)村金融的“吳江現(xiàn)象”。

像吳江農(nóng)村商業(yè)銀行這樣的區(qū)域銀行在中國(guó)不在少數(shù)。作為與實(shí)體經(jīng)濟(jì)接觸最為緊密的金融觸角，他們擔(dān)負(fù)著將資金血液輸送到小微企業(yè)部門(mén)的重要職責(zé)。這些中小銀行運(yùn)營(yíng)成本高企的問(wèn)題很突出。其中，IT成本居高不下是重要原因。這也制約了金融支持實(shí)體經(jīng)濟(jì)的能力。有測(cè)算指出，在某些銀行貸款類(lèi)業(yè)務(wù)中，包括IT在內(nèi)的操作成本已經(jīng)達(dá)到中小金融機(jī)構(gòu)資金成本的10倍以上，這客觀上造成了小微企業(yè)客戶(hù)的融資難、融資貴。

建設(shè)方案：

通過(guò)阿里云的解決方案，吳江農(nóng)商行構(gòu)建了一個(gè)資源共享、集中管理、動(dòng)態(tài)管控的智慧IT基礎(chǔ)架構(gòu)。

在架構(gòu)上，通過(guò)專(zhuān)線接入服務(wù)實(shí)現(xiàn)支付寶、阿里云、吳江農(nóng)商行的互連互通，使金融業(yè)務(wù)運(yùn)行在相對(duì)安全封閉的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，在業(yè)務(wù)連續(xù)性上，通過(guò)在青島建立災(zāi)備中心，實(shí)現(xiàn)與杭州生產(chǎn)中心應(yīng)用級(jí)災(zāi)備，底層數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，一旦發(fā)生故障，隨時(shí)可以接管業(yè)務(wù)。

為保障本中心的高可用，可通過(guò)SLB構(gòu)建應(yīng)用池，將流量分發(fā)到不同VM上，在業(yè)務(wù)高峰期，彈性拓展和升級(jí)應(yīng)用池。另外，阿里云的云盾附加服務(wù)可以進(jìn)行應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全護(hù)航。

價(jià)值所在：

據(jù)銀監(jiān)會(huì)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)擁有2000多家區(qū)域銀行，持卡用戶(hù)在2-3億間，由于規(guī)模、成本、技術(shù)等因素，多數(shù)銀行尚未提供提供互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)。

2012年中國(guó)網(wǎng)絡(luò)零售市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1.3萬(wàn)億，用戶(hù)消費(fèi)購(gòu)買(mǎi)習(xí)慣發(fā)生了巨大變化，需要銀行擁抱互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)型。阿里云具備快速交付、靈活擴(kuò)展、成本極低、安全可靠等優(yōu)勢(shì)，可以幫助吳江農(nóng)商行實(shí)現(xiàn)與支付寶的快速對(duì)接，為其卡用戶(hù)增加便利的網(wǎng)絡(luò)支付渠道，增強(qiáng)了卡用戶(hù)活躍度和粘性。

作為第一批使用阿里云的銀行，不僅在業(yè)務(wù)模式上有所創(chuàng)新，而且在IT技術(shù)上也保持與時(shí)俱進(jìn)。通過(guò)推出快捷支付，向用戶(hù)提供了更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，使他們有了更好的消費(fèi)和支付體驗(yàn)，同時(shí)，開(kāi)發(fā)和IT成本也有了極大的降低，避免了硬件重復(fù)建設(shè)和運(yùn)維難度，而且云計(jì)算的彈性?xún)?yōu)勢(shì)可以幫銀行從容應(yīng)對(duì)IT架構(gòu)的挑戰(zhàn)。

2、政務(wù)云案例——山東東營(yíng)黃河三角洲云計(jì)算中心

背景介紹：

山東省東營(yíng)市地處國(guó)家“十一五”計(jì)劃著力打造的黃河三角洲“高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)”核心地帶，擁有豐富的石油資源和生態(tài)資源，發(fā)展目標(biāo)是努力把東營(yíng)市打造成“數(shù)字之城，石油之城，生態(tài)之城”。如何推動(dòng)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)當(dāng)?shù)厥彤a(chǎn)業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)發(fā)展，包括當(dāng)?shù)氐恼?wù)轉(zhuǎn)型等，一直是東營(yíng)市政府關(guān)注的問(wèn)題。當(dāng)今時(shí)代，科技引領(lǐng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在東營(yíng)市建設(shè)高端產(chǎn)業(yè)區(qū)和軟件園區(qū)對(duì)黃河三角洲開(kāi)發(fā)建設(shè)將發(fā)揮重要的示范、帶動(dòng)和輻射作用。

為推動(dòng)高端產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的快速發(fā)展，東營(yíng)市積極推進(jìn)軟件園區(qū)的建設(shè)，以信息服務(wù)為主導(dǎo)力量，同時(shí)優(yōu)化整合技術(shù)、人力資源等產(chǎn)業(yè)，聚集國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)資源，引進(jìn)和培育信息服務(wù)業(yè)的知名企業(yè)，以東營(yíng)軟件園為中心，逐步形成黃河三角洲多軟件園協(xié)作的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，資源共亨，從而建立各個(gè)區(qū)域的多園區(qū)的協(xié)作開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用的互相促進(jìn)與發(fā)展，建立省市級(jí)的軟件發(fā)展聯(lián)盟，形成一個(gè)以軟件園為中心的信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展環(huán)境。

隨著東營(yíng)軟件園的建設(shè)和發(fā)展，將會(huì)有大量的軟件外包企業(yè)進(jìn)駐，這些企業(yè)的規(guī)模雖然各不相同，但往往有共同需求，若不能得到統(tǒng)一的資源調(diào)配或規(guī)劃，勢(shì)必影響到相關(guān)企業(yè)的開(kāi)發(fā)測(cè)試成本、效率和管理等相關(guān)工作，進(jìn)而會(huì)影響到整個(gè)園區(qū)的整體發(fā)展。因此軟件園的建設(shè)必須考慮到軟件外包企業(yè)的共性需求。這些需求主要集中在以下方面，

(1)降低開(kāi)發(fā)環(huán)境的軟件購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)成本，需要可利用的、靈活的、動(dòng)態(tài)的和安全的研發(fā)測(cè)試環(huán)境。

(2)保障測(cè)試環(huán)境資源，加強(qiáng)測(cè)試規(guī)范化和統(tǒng)一管理。

(3)共享、協(xié)同和創(chuàng)新的環(huán)境需求，需要建立共享、協(xié)同和創(chuàng)新的平臺(tái)，打破以往項(xiàng)目獨(dú)立和企業(yè)獨(dú)立造成的溝通和協(xié)作壁壘，實(shí)現(xiàn)園區(qū)的所有企業(yè)之間成果分享、技術(shù)協(xié)作、共同創(chuàng)新。

建設(shè)方案：

由于黃河三角洲云計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)不僅要為東營(yíng)軟件園企業(yè)提供軟件升發(fā)測(cè)試服務(wù)，也是東營(yíng)市的軟件發(fā)展的核心計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，在未來(lái)還將作為黃河三角洲區(qū)域的公共服務(wù)平臺(tái)，成為拉動(dòng)黃河三角洲的先進(jìn)技術(shù)的推動(dòng)力，因此，方案建設(shè)內(nèi)容是在建立云計(jì)算架構(gòu)的同時(shí)建立云計(jì)算中心平臺(tái)，再依據(jù)項(xiàng)目分期建設(shè)的原則，先建立一個(gè)基于云計(jì)算架構(gòu)的開(kāi)發(fā)測(cè)試公共服務(wù)平臺(tái)。其中云計(jì)算中心平臺(tái)還要為將來(lái)更多的服務(wù)平臺(tái)建立可擴(kuò)展的基礎(chǔ)。

黃河三角洲云計(jì)算中心平臺(tái)：黃河三角洲云計(jì)算中心平臺(tái)是開(kāi)發(fā)測(cè)試服務(wù)平臺(tái)和未來(lái)的各種電子政務(wù)、數(shù)字化城市、公共醫(yī)療、企業(yè)OA服務(wù)等應(yīng)用服務(wù)的部署平臺(tái)；還可作為山東省內(nèi)各個(gè)計(jì)算中心的上級(jí)管理、監(jiān)控、調(diào)度和軟件資產(chǎn)管理節(jié)點(diǎn)，完成全省運(yùn)算能力、IT資產(chǎn)等資源的統(tǒng)一調(diào)度和統(tǒng)一管理，真正實(shí)現(xiàn)全省信息資源的共享。其主要功能包括以下幾項(xiàng)。

作為本地信息基礎(chǔ)架構(gòu)資源池，承載軟件交付平臺(tái)、本地管理系統(tǒng)和內(nèi)外網(wǎng)統(tǒng)一門(mén)戶(hù)等。

未來(lái)作為黃河三角洲內(nèi)各個(gè)云計(jì)算中心的上級(jí)管理節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、調(diào)度節(jié)點(diǎn)和軟件資產(chǎn)管理節(jié)點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)全省一盤(pán)棋。黃河三角洲云計(jì)算管理中心可以對(duì)其區(qū)域內(nèi)的閑置軟件資產(chǎn)進(jìn)行臨時(shí)的租借調(diào)用，并且在使用完畢后釋放對(duì)此軟件資產(chǎn)的占用。

提供計(jì)算能力的全省共享能力。軟件企業(yè)的工作是周期性的，在特定的周期內(nèi)將對(duì)計(jì)算能力有著很大的需求，例如性能測(cè)試階段，所以實(shí)現(xiàn)計(jì)算能力的全省共享是非常有必要的。

開(kāi)發(fā)測(cè)試公共服務(wù)平臺(tái)：開(kāi)發(fā)測(cè)試公共服務(wù)平臺(tái)的目的是建設(shè)一套符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的軟件應(yīng)用交付平臺(tái)。此平臺(tái)一方面可以為企業(yè)和園區(qū)提供軟件設(shè)計(jì)、編程和測(cè)試的實(shí)際操作平臺(tái)；另一方面，將成為對(duì)外統(tǒng)一的軟件服務(wù)界面，在東營(yíng)軟件園的管理下，完成各個(gè)軟件園區(qū)企業(yè)之間的協(xié)作開(kāi)發(fā)，使遍布在山東省和各個(gè)地市的軟件園區(qū)有機(jī)地結(jié)合在一起，著力打造軟件開(kāi)發(fā)的航母。

價(jià)值所在：

2010年8月，東營(yíng)黃河三角洲云計(jì)算中心己經(jīng)實(shí)施完成后正式上線，在此基礎(chǔ)上，東營(yíng)市還將進(jìn)一步加快公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，以吸引國(guó)內(nèi)外知名外包企業(yè)在東營(yíng)軟件園建立分包中心和承接基地，全面提升軟件園的服務(wù)功能和承載能力，將有力地推動(dòng)?xùn)|營(yíng)當(dāng)?shù)剀浖胺?wù)外包產(chǎn)業(yè)的提升與發(fā)展，從而帶動(dòng)整個(gè)黃河三角洲的開(kāi)發(fā)建設(shè)，進(jìn)而構(gòu)建起基地化、集群化、生態(tài)化的區(qū)域發(fā)展格局，成為環(huán)渤海最具活力的高端產(chǎn)業(yè)板。

東營(yíng)市副市長(zhǎng)李金昆指出：“黃河三角洲開(kāi)發(fā)建設(shè)的國(guó)家策略為東營(yíng)帶來(lái)了新機(jī)遇，同時(shí)也對(duì)信息化建設(shè)提出了更新、更高的要求。作為黃三角高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)的主戰(zhàn)場(chǎng)，東營(yíng)市與IBM合作的黃河三角洲云計(jì)算中心是東營(yíng)探索創(chuàng)新途徑、向服務(wù)型政府轉(zhuǎn)型、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)和諧發(fā)展的積極嘗試。IBM所提出的‘智慧城市’正是力圖實(shí)現(xiàn)并不斷完善的新城市愿景，東營(yíng)期待在云計(jì)算的助力下建立起真正的“數(shù)字之城”。

3、教育云案例——北京工業(yè)大學(xué)科教云

背景介紹：

北京工業(yè)大學(xué)創(chuàng)建于1960年，是一所以工為主，理工、經(jīng)管和文法相結(jié)合的多科性市屬重點(diǎn)大學(xué)。1981年成為國(guó)家教育部批準(zhǔn)的第一批碩士學(xué)位授予單位，1985年成為博士學(xué)位授予單位。1996年12月，學(xué)校通過(guò)了國(guó)家“211工程”預(yù)審，正式跨入國(guó)家21世紀(jì)重點(diǎn)建設(shè)的百所大學(xué)的行列。高性能計(jì)算平臺(tái)，作為北京工業(yè)大學(xué)校園網(wǎng)格的基礎(chǔ)設(shè)施，是北京工業(yè)大學(xué)“211工程”、“十一五”規(guī)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。對(duì)于北京工業(yè)大學(xué)來(lái)說(shuō)，建立高性能計(jì)算平臺(tái)，并不僅僅是搭建一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)這么簡(jiǎn)單，學(xué)校的目標(biāo)是建立一個(gè)高水平、低成本的公共服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和數(shù)據(jù)資源的有效共享，給用戶(hù)提供方便、有效的服務(wù)，將高性能計(jì)算送到校園用戶(hù)的桌面上，成為學(xué)校的技術(shù)支撐平臺(tái)。同時(shí)，北京市和教育部也要求學(xué)校建設(shè)一個(gè)開(kāi)放的公共計(jì)算平臺(tái)，面向社會(huì)和兄弟院校，為企業(yè)研發(fā)以及市政項(xiàng)目提供高性能計(jì)算服務(wù)。

通過(guò)建設(shè)一個(gè)傳統(tǒng)的高性能計(jì)算環(huán)境，無(wú)法達(dá)到上述的目標(biāo)。根據(jù)對(duì)北京工業(yè)大學(xué)現(xiàn)有l(wèi)T環(huán)境的分析和了解，有以下一些問(wèn)題需要解決。

(1)傳統(tǒng)高性能計(jì)算環(huán)境操作系統(tǒng)、應(yīng)用平臺(tái)單一，應(yīng)用軟件受限制嚴(yán)重，難以滿足校內(nèi)各個(gè)院所不同領(lǐng)域的研究需求。

(2)原有校內(nèi)IT資源匾乏，對(duì)于很多需要IT資源支持的學(xué)科教學(xué)和科研帶來(lái)了限制，無(wú)法為學(xué)生、老師提供足夠的實(shí)驗(yàn)和教學(xué)環(huán)境。

(3)原有校內(nèi)IT資源分散、孤立，跨院系、跨專(zhuān)業(yè)科研合作和資源利用困難重重。

(4)利用政府對(duì)院校的大量科研投入而搭建的科研平臺(tái)，服務(wù)對(duì)象局限于校內(nèi)，需要能夠提供一種便利的服務(wù)模式，為政府以及企業(yè)提供信息化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)科研投入和產(chǎn)業(yè)結(jié)合。

建設(shè)方案：

北京工業(yè)大學(xué)采用IBM云計(jì)算的技術(shù)和方案來(lái)搭建新的高性能計(jì)算平臺(tái)，統(tǒng)一管理軟硬件資源，以虛擬化和自動(dòng)化的方式動(dòng)態(tài)部署資源，用來(lái)統(tǒng)一提供服務(wù)，從而提供良好的擴(kuò)展性，支持按需變化的運(yùn)算模式。北京工業(yè)大學(xué)云計(jì)算平臺(tái)提供3個(gè)方面的服務(wù)，一是服務(wù)教學(xué)科研，支撐北京工業(yè)大學(xué)的學(xué)科建設(shè)和重點(diǎn)科研的，北京市的重點(diǎn)“973”項(xiàng)目，高性能計(jì)算等；二是開(kāi)展科學(xué)研究，對(duì)于學(xué)生和教師開(kāi)放，支持教學(xué)和科研；三是支撐服務(wù)北京，對(duì)北京市的企業(yè)和政府開(kāi)放，提供IT資源支撐，建立電子政務(wù)的試點(diǎn)，為相關(guān)政府部門(mén)服務(wù)。

IBM云計(jì)算解決方案為北京工業(yè)大學(xué)建立的高性能云計(jì)算平臺(tái)將計(jì)算、存儲(chǔ)資源以及數(shù)據(jù)和應(yīng)用作為服務(wù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供給用戶(hù)，給用戶(hù)提供靈活、個(gè)性化、多元和簡(jiǎn)單的應(yīng)用和服務(wù)，從而滿足北京工業(yè)大學(xué)對(duì)計(jì)算平臺(tái)的需求。

價(jià)值所在：

IBM高性能云計(jì)算平臺(tái)在北京工業(yè)大學(xué)的建設(shè)，帶來(lái)了如下價(jià)值。

(1)通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)將計(jì)算資源集中化管理，使得對(duì)校內(nèi)IT資源的管理智能化，可實(shí)現(xiàn)校內(nèi)各個(gè)院系、各個(gè)專(zhuān)業(yè)的IT資源整合，由云計(jì)算來(lái)進(jìn)行集中的自動(dòng)化調(diào)度，為各個(gè)用戶(hù)動(dòng)態(tài)分配和回收計(jì)算資源。

(2)通過(guò)云計(jì)算可以提供創(chuàng)新的教學(xué)模式。通過(guò)整合教學(xué)資源，北京工業(yè)大學(xué)可以開(kāi)展多種教學(xué)模式。以并行計(jì)算課程來(lái)說(shuō)，可以為學(xué)生提供虛擬化的并行環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試，可以開(kāi)展校內(nèi)、校外的高性能計(jì)算競(jìng)賽。云計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立，也為交叉學(xué)科的研究帶來(lái)了好處，不懂計(jì)算機(jī)的其他研究領(lǐng)域人員，可以和計(jì)算機(jī)專(zhuān)家在云計(jì)算平臺(tái)上合作開(kāi)發(fā)新的科研應(yīng)用，從而促進(jìn)科研的進(jìn)步。

(3)學(xué)校的學(xué)生也可以通過(guò)這個(gè)平臺(tái)來(lái)學(xué)習(xí)云計(jì)算這一目前業(yè)界流行的技術(shù)，理解新技術(shù)的價(jià)值所在，而學(xué)校則可以利用云計(jì)算平臺(tái)開(kāi)展相關(guān)的課程，如虛擬化、自動(dòng)化和服務(wù)管理等。

(4)北京工業(yè)大學(xué)云計(jì)算平臺(tái)還有助于將科研成果轉(zhuǎn)化，服務(wù)于校外的客戶(hù)，比如其計(jì)算生物類(lèi)應(yīng)用、工程應(yīng)用和防震減災(zāi)應(yīng)用都可以通過(guò)這個(gè)平臺(tái)來(lái)對(duì)外提供服務(wù)；利用該平臺(tái)為北京市的相關(guān)政府部門(mén)提供電子政務(wù)支持。

4、教育云案例——廣州區(qū)域教育

背景介紹：

廣州市下轄10區(qū)2縣級(jí)市，全市有1600余所公立中小學(xué)，156萬(wàn)中小學(xué)生。其中不僅有執(zhí)信中學(xué)、廣雅中學(xué)、培正中學(xué)這樣座落在越秀區(qū)、荔灣區(qū)的百年名校，也有座落在從化山區(qū)、增城鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)村學(xué)校。如何才能讓它們獲得平等的教育資源，這是擺在廣州市教育主管部門(mén)面前的一個(gè)課題。廣州市教育局因此在2011年4月啟動(dòng)了“依托教育信息化促進(jìn)區(qū)域教育均衡發(fā)展”國(guó)家教育體制改革項(xiàng)目，提出了“3年左右的時(shí)間，縮小城鄉(xiāng)教育的‘?dāng)?shù)字鴻溝’”的總體目標(biāo)，及基本實(shí)現(xiàn)“資源全覆蓋，服務(wù)全覆蓋”的教育信息化應(yīng)用體系等4大具體目標(biāo)。

按照項(xiàng)目規(guī)劃，2012年就要實(shí)現(xiàn)全市中小學(xué)電腦生機(jī)比達(dá)6:1以上；電腦師機(jī)比達(dá)80%以上；多媒體教育平臺(tái)與班級(jí)數(shù)的比例達(dá)90%以上，其中農(nóng)村中小學(xué)達(dá)80%以上的目標(biāo)。而現(xiàn)狀是全市中小學(xué)PC機(jī)20余萬(wàn)臺(tái)(含教師用)，每年折舊淘汰6萬(wàn)余臺(tái)，僅僅是PC機(jī)的缺口，全市就高達(dá)十幾萬(wàn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的成本非常巨大。

即使能解決硬件上的資源問(wèn)題，城鄉(xiāng)間的教育信息化不平衡依然很?chē)?yán)重，因?yàn)閮?yōu)質(zhì)的教育信息化資源集中在中心城區(qū)的學(xué)校，僅僅靠Email、U盤(pán)這些碎片式的手段，無(wú)法有效傳播到更大的區(qū)域，難以在廣州市教育系統(tǒng)的大范圍內(nèi)共享，自然也無(wú)法實(shí)現(xiàn)廣州市教育局“促進(jìn)區(qū)域教育均衡發(fā)展”的目標(biāo)。

簡(jiǎn)單而言，廣州市教育局需要比PC機(jī)成本低得多的終端去為巨大的PC機(jī)投資減負(fù)，還要建設(shè)一個(gè)信息資源總量達(dá)80TB，涵蓋廣州全市各級(jí)各類(lèi)教育、多層次、多功能的“標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放、交互、協(xié)作、共建、共享”的數(shù)字教育公共服務(wù)平臺(tái)——廣州“數(shù)字教育城”。廣州市教育局當(dāng)然很清楚面臨的種種困難，但他們依然只給自己3年時(shí)間去實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，是云計(jì)算的全新信息化架構(gòu)，給了他們信心。

建設(shè)方案：

華為公司的“教育云”解決方案為廣州市教育局提供了教育云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了全市教育資源共享，通過(guò)廣州教育城域網(wǎng)，把中心城區(qū)的百年名校與偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村中學(xué)接入到同一個(gè)教育資源平臺(tái)中，首先在信息流上做到了從化、增城的孩子們也能共享華師附中、執(zhí)信中學(xué)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，具備了教育均衡發(fā)展的條件。

另外，用瘦客戶(hù)機(jī)替代傳統(tǒng)PC，不僅大幅度降低了終端成本，令中國(guó)教育界看到了解決長(zhǎng)期困擾鄉(xiāng)村學(xué)校電腦普及問(wèn)題的曙光，而且也大大擴(kuò)展了教學(xué)終端的范圍，為最基礎(chǔ)的教學(xué)辦公，以及多媒體教學(xué)、3D課件教學(xué)、高清視頻教學(xué)、移動(dòng)教學(xué)等各種不同場(chǎng)景提供了多種形態(tài)的終端，滿足不同條件用戶(hù)的教育資源需求。

價(jià)值所在：

引入云計(jì)算構(gòu)建“教育云”的效果可謂立竿見(jiàn)影，從第一批學(xué)校遷移到“教育云”的數(shù)據(jù)來(lái)看，教育硬件資源利用率由不足8%提升到70%。廣州市教育信息中心在2011年11月4日召開(kāi)了廣州“教育云”應(yīng)用實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)大會(huì)，向全市12個(gè)區(qū)縣級(jí)市教育信息中心主任、電教站站長(zhǎng)、項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)校校長(zhǎng)、骨干教師進(jìn)行了動(dòng)員。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，隨著更多的鄉(xiāng)村學(xué)校遷移到“教育云”上，區(qū)域教育信息化的推進(jìn)將為實(shí)現(xiàn)廣州市城鄉(xiāng)教育均衡發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

5、電信云案例——貴州移動(dòng)云計(jì)算增值業(yè)務(wù)平臺(tái)

背景介紹：

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)貴州有限公司于1999年8月1日獨(dú)立運(yùn)營(yíng)。圍繞“正德厚生臻于至善”的核心價(jià)值觀和“服務(wù)與業(yè)務(wù)領(lǐng)先”的戰(zhàn)略目標(biāo)，貴州移動(dòng)始終堅(jiān)持“改革創(chuàng)新、只爭(zhēng)朝夕、艱苦創(chuàng)業(yè)、團(tuán)隊(duì)合作”，無(wú)論是在業(yè)務(wù)營(yíng)收還是用戶(hù)規(guī)模方面均取得了驕人的成績(jī)。隨著傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)市場(chǎng)飽和、竟?fàn)幖觿。娦欧?wù)利潤(rùn)減少、收益降低。如何依托核心競(jìng)爭(zhēng)力，構(gòu)建服務(wù)交付平臺(tái)，聯(lián)合合作伙伴共同發(fā)展電信增值服務(wù)拓寬市場(chǎng)，以及在3G時(shí)代與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的深度融合，形成一個(gè)多層次、多元化的增值服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)，是眾多電信運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)發(fā)展的共識(shí)，也是貴州移動(dòng)重要的業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略之一。面對(duì)客戶(hù)多元化需求的增多和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，貴州移動(dòng)需要投入大量的設(shè)備和人員，以滿足不斷變化的市場(chǎng)需求，隨之帶來(lái)了設(shè)備與管理成本逐漸增大和IT架構(gòu)的日趨復(fù)雜。

建設(shè)方案：

通過(guò)IBM的云計(jì)算解決方案，貴州移動(dòng)構(gòu)建了一個(gè)資源共享、集中管理、動(dòng)態(tài)管控的智慧IT基礎(chǔ)架構(gòu)。

(1)建立云計(jì)算管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的快速交付和應(yīng)用的快速部署。

(2)通過(guò)XIV的虛擬化網(wǎng)格架構(gòu)，零管理，高效自愈的云計(jì)算環(huán)境為客戶(hù)簡(jiǎn)化管理，降低運(yùn)維成本。

價(jià)值所在：

貴州移動(dòng)云計(jì)算增值平臺(tái)建成后，新的運(yùn)營(yíng)與管理模式比傳統(tǒng)模式降低了40%的成本投入，縮短了70%的建設(shè)周期，資源使用率大幅提高，能源消耗明顯減少。

(1)極大縮短行業(yè)信息化應(yīng)用上線周期。

(2)整個(gè)系統(tǒng)采用彈性架構(gòu)，按需自動(dòng)分配計(jì)算資源，滿足貴州移動(dòng)業(yè)務(wù)快速變化對(duì)計(jì)算資源的需求。

(3)實(shí)現(xiàn)所有l(wèi)T設(shè)備和虛擬設(shè)備的自動(dòng)化集中統(tǒng)一監(jiān)控管理，減少了貴州移動(dòng)系統(tǒng)管理的工作量。

(4)極大提高了服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的資源利用效率。

(5)多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署在少數(shù)幾臺(tái)服務(wù)器上，減少了機(jī)房空間、能耗和空調(diào)的開(kāi)銷(xiāo)，有助于貴州移動(dòng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。

(6)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的不間斷運(yùn)行。

(7)通過(guò)服務(wù)器和存儲(chǔ)資源池的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)貴州移動(dòng)IT資源的統(tǒng)一規(guī)劃和合理分配，避免孤島現(xiàn)象，使資源得到有效整合和最充分利用，極大提高了投資回報(bào)率。對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，積極穩(wěn)妥地推動(dòng)企業(yè)從傳統(tǒng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商向現(xiàn)代綜合信息服務(wù)提供商和全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)變是未來(lái)發(fā)展的戰(zhàn)略與目標(biāo)，而大力發(fā)展ICT服務(wù)，為行業(yè)客戶(hù)實(shí)現(xiàn)信息化提供綜合性IT和系統(tǒng)集成服務(wù)等，是各個(gè)運(yùn)營(yíng)商實(shí)施轉(zhuǎn)型的重要方面。

在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)情況下，云計(jì)算將會(huì)成為電信運(yùn)營(yíng)商增值業(yè)務(wù)的一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，并利用云計(jì)算實(shí)現(xiàn)加速的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型：從單純地提供通信服務(wù)，轉(zhuǎn)型為把應(yīng)用、軟件、IT作為一種服務(wù)，實(shí)現(xiàn)綜合信息服務(wù)提供商的戰(zhàn)略。貴州移動(dòng)通過(guò)云計(jì)算增值平臺(tái)的建設(shè)不僅解決了發(fā)展過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，而且在云計(jì)算領(lǐng)域勇于實(shí)踐和探索，通過(guò)云計(jì)算增值平臺(tái)的建設(shè)推動(dòng)業(yè)務(wù)的快速上線與發(fā)展，加速企業(yè)向綜合信息服務(wù)商的轉(zhuǎn)型，對(duì)中國(guó)的電信行業(yè)實(shí)施云計(jì)算項(xiàng)目起到了示范性作用。

6、智慧城市案例——銀川

背景介紹：

隨著城市化進(jìn)程的加速，現(xiàn)代城市的發(fā)展面臨巨大問(wèn)題，如：交通擁堵、食品安全、環(huán)保問(wèn)題、能源問(wèn)題、惡性犯罪事件的增加等問(wèn)題，給城市管理者和生活在其中的居民帶來(lái)巨大壓力。

智慧城市解決方案就是針對(duì)以上問(wèn)題提供的解決方案，目的是通過(guò)廣泛的信息獲取和全面感知，快速、安全的信息傳輸，科學(xué)、有效的信息處理，進(jìn)而創(chuàng)新城市管理模式，提高城市運(yùn)行效率，改善城市公共服務(wù)水平，提升城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

2013年度“國(guó)家智慧城市試點(diǎn)”名單中銀川市被列為試點(diǎn)城市，“智慧城市”是“無(wú)線城市”、“數(shù)字城市”之后的更為高級(jí)的城市發(fā)展階段，是智慧推進(jìn)城鎮(zhèn)化建設(shè)的過(guò)程，是解決城市問(wèn)題的新思路、新手段、新機(jī)制，也是轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局，提高居民生活質(zhì)量，促進(jìn)社會(huì)公共服務(wù)均衡化的解決方式。

作為第二批智慧城市試點(diǎn)城市，銀川市在智慧城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路上，選擇有實(shí)力的合作方共同打造智慧銀川，破解智慧城市建設(shè)過(guò)程中資金缺乏、智慧度不高等難題。

銀川市政府與中興通訊股份有限公司聯(lián)合注資成立中興(銀川)智慧產(chǎn)業(yè)有限公司，計(jì)劃投資30億元，分三期建設(shè)“智慧城市”。從商業(yè)模式上看，智慧銀川建設(shè)率先引入了財(cái)政部主推的PPP模式，建立多元化、多渠道、多層級(jí)的投融資體系，通過(guò)資產(chǎn)證券化等金融手段，破解資金難題，實(shí)現(xiàn)政府、企業(yè)互利共贏。

建設(shè)方案：

中興通訊智慧城市解決方案分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層四個(gè)層次。

感知層：利用遍布城市每個(gè)角落的傳感器，采集聽(tīng)、視、觸、嗅、行的各類(lèi)信息，為城市的健康發(fā)展提供快捷、直接、有效的信息；

網(wǎng)絡(luò)層：以通訊網(wǎng)絡(luò)為主，建設(shè)方式可以無(wú)線+有線互為補(bǔ)充，建設(shè)一張無(wú)處不在的“泛在網(wǎng)”是智慧城市的基礎(chǔ)；

無(wú)線：采用先進(jìn)的4G無(wú)線通信技術(shù)，構(gòu)造一張政務(wù)專(zhuān)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)最后一公里的信息接入，并且可在該網(wǎng)絡(luò)上承載多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；有線：租用運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有的光纖資源，保證各種數(shù)據(jù)的接入，匯聚到應(yīng)用層。

平臺(tái)層：采用最新的云計(jì)算架構(gòu)搭建城市數(shù)據(jù)中心，將海量的計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能按需獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和各種服務(wù)；消除地域的限制，實(shí)現(xiàn)資源共享和調(diào)度，降低了TCO，增強(qiáng)運(yùn)維能力，信息安全管控能力提高，獲取服務(wù)更加便捷，提供開(kāi)放開(kāi)發(fā)平臺(tái)，助力創(chuàng)新。

應(yīng)用層：具備定制開(kāi)發(fā)和第三方集成能力，使得各種應(yīng)用的部署更加靈活和快捷。

基于總體架構(gòu)，提供維穩(wěn)定、保民生、促增長(zhǎng)三大體系的業(yè)務(wù)應(yīng)用

價(jià)值所在：

智慧銀川建設(shè)將最大限度打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全覆蓋、跨部門(mén)共享，提高政府行政化創(chuàng)新、城市立體化管理、民生精細(xì)化服務(wù)、產(chǎn)業(yè)融合化發(fā)展水平。

智慧銀川將建設(shè)智慧城市大數(shù)據(jù)中心、4G城市網(wǎng)、平安城市、智慧環(huán)保等項(xiàng)目，打造名副其實(shí)的智慧城市，并促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算發(fā)展，衍生出新的產(chǎn)業(yè)鏈，帶動(dòng)智能家居、穿戴設(shè)備等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)教育、醫(yī)療模式創(chuàng)新和社區(qū)養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。通過(guò)企云通系統(tǒng)集成，還將形成虛擬服務(wù)平臺(tái)，為中小企業(yè)提供融資貸款、法律咨詢(xún)、人力資源等全方位服務(wù)。

智慧銀川還將構(gòu)建“一云、一網(wǎng)、一圖”網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即大數(shù)據(jù)中心云平臺(tái)、全城8000G全光網(wǎng)絡(luò)、城市空間地理GIS系統(tǒng)，依據(jù)政府、企業(yè)、個(gè)人需求，超寬帶安全網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)適配，大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)云端快速生成，城市空間地理三維圖形化直觀展示，實(shí)現(xiàn)智慧銀川的全景展現(xiàn)。

7、媒體云案例——首個(gè)商業(yè)化數(shù)字出版云平臺(tái)

背景介紹：

日前，上海引跑信息科技有限公司為國(guó)內(nèi)某大型控股集團(tuán)提供了數(shù)字出版整體解決方案，推出了國(guó)內(nèi)首個(gè)商業(yè)化數(shù)字出版云平臺(tái)，助力該集團(tuán)為國(guó)內(nèi)電子出版業(yè)提供云服務(wù)，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

該集團(tuán)于1986年投資創(chuàng)辦，擁有對(duì)中國(guó)IT、醫(yī)療醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要的核心技術(shù)，已快速成長(zhǎng)為綜合實(shí)力位列中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)前三強(qiáng)的大型控股集團(tuán)，并承擔(dān)了國(guó)家數(shù)字復(fù)合出版工程，給全媒體領(lǐng)域帶來(lái)革命性影響并產(chǎn)生數(shù)千億的經(jīng)濟(jì)效益。該集團(tuán)擁有5家在上海、深圳、香港及馬來(lái)西亞交易所上市的公眾公司以及正在籌辦上市的證券公司，下設(shè)遍布海內(nèi)外的獨(dú)資、合資企業(yè)80多家，員工3萬(wàn)人。該集團(tuán)占據(jù)中國(guó)校辦科技企業(yè)盈利能力近70%的份額，為國(guó)家首批6家技術(shù)創(chuàng)新試點(diǎn)企業(yè)之一。

據(jù)中國(guó)新聞出版研究院的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，2010年國(guó)內(nèi)數(shù)字出版產(chǎn)業(yè)的收入規(guī)模達(dá)1051.79億元，相比于2009年的799.4億增長(zhǎng)了31.57%。國(guó)家新聞出版總署的規(guī)劃表明，到“十二五”末，我國(guó)數(shù)字出版總產(chǎn)值要力爭(zhēng)達(dá)到新聞出版產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的25%，整體規(guī)模居于世界領(lǐng)先水平。

該集團(tuán)致力于數(shù)字出版平臺(tái)的搭建和運(yùn)營(yíng)，力圖通過(guò)該平臺(tái)，聚合云出版內(nèi)容，面向出版產(chǎn)業(yè)鏈上的內(nèi)容提供商、銷(xiāo)售商和渠道商，提供所需的內(nèi)容、功能、形態(tài)、渠道等數(shù)字出版服務(wù)。不同商家可借助不同的平臺(tái)，選擇不同內(nèi)容、不同形態(tài)、不同渠道，面向終端用戶(hù)提供相應(yīng)的服務(wù)。

建設(shè)方案：

引跑科技為該集團(tuán)成功部署了基于AppOne、MasterOne、EngineOne三款產(chǎn)品的數(shù)字出版云平臺(tái)。接入該平臺(tái)后，出版單位、渠道商、讀者這三者之間的聯(lián)系愈發(fā)緊密，并形成了一套新的商業(yè)服務(wù)模式，出版單位可隨時(shí)掌握讀者動(dòng)態(tài)和銷(xiāo)售情況，從而及時(shí)提供個(gè)性化的內(nèi)容和服務(wù)。

建立了數(shù)字版權(quán)銷(xiāo)售平臺(tái)和發(fā)行渠道；解決了數(shù)字版權(quán)內(nèi)容交易和運(yùn)營(yíng)核心問(wèn)題；統(tǒng)一協(xié)調(diào)數(shù)字出版產(chǎn)業(yè)鏈中出版單位、渠道商、讀者等之間的關(guān)系；多租戶(hù)模式、按需付費(fèi)；大大減少出版單位和渠道商的IT投資。

價(jià)值所在：

自部署了引跑科技的數(shù)字出版云平臺(tái)后，該集團(tuán)已與全國(guó)500多家出版商，300多家報(bào)社和報(bào)業(yè)集團(tuán)聯(lián)手合作，為全球的8000多家包括公共圖書(shū)館、科研院所、政府、企業(yè)、軍隊(duì)等用戶(hù)提供了數(shù)字資源服務(wù)。

8、物流云案例——廣西柳州醫(yī)藥物流園

背景介紹：

廣西柳州醫(yī)藥股份有限公司是一家以醫(yī)院銷(xiāo)售為主，零售藥店和第三終端并重發(fā)展的區(qū)域性醫(yī)藥流通企業(yè)。柳州醫(yī)藥現(xiàn)代物流配送中心總投資3億，總建筑面積16.6萬(wàn)平方米，是柳州乃至全廣西地區(qū)醫(yī)藥運(yùn)輸和配送的重要物流中心之一。

在新物流中心，如何利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提升物流環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效能是物流園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)核心問(wèn)題。但倉(cāng)庫(kù)環(huán)境復(fù)雜，對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署提出挑戰(zhàn)：

倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)：近6000平米的倉(cāng)庫(kù)區(qū)域貨架林立，堆滿玻璃及液體貨物后，掃描槍因無(wú)線信號(hào)遮擋無(wú)法正常工作，同時(shí)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)移動(dòng)掃描需要無(wú)線信號(hào)不停切換漫游，影響效率。如何解決貨架遮擋，并讓掃描槍移動(dòng)中也不掉線呢？

收發(fā)貨區(qū)：收發(fā)貨區(qū)貨品臨時(shí)堆放會(huì)遮擋信號(hào)，通常有有30-50人進(jìn)行條碼掃描且經(jīng)常移動(dòng)，存在設(shè)備信號(hào)干擾及漫游問(wèn)題。

建設(shè)方案：

根據(jù)客戶(hù)倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)景需求，銳捷為客戶(hù)推薦了倉(cāng)儲(chǔ)物流無(wú)線解決方案，將“1分48零漫游技術(shù)”引入倉(cāng)庫(kù)貨架高立的場(chǎng)景：通過(guò)智分基站和智分單元，將48個(gè)無(wú)線天線均勻分布在倉(cāng)庫(kù)區(qū)頂部，每根天線的實(shí)際覆蓋半徑7-8米空間。方案既可以確保在貨架林立的場(chǎng)景下信號(hào)覆蓋，又可以讓終端在各個(gè)天線之間零漫游，數(shù)據(jù)連接不中斷，很好的解決了倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)景的問(wèn)題。

針對(duì)收發(fā)貨區(qū)的場(chǎng)景需求，銳捷推薦使用了倉(cāng)儲(chǔ)物流無(wú)線解決方案的“同頻組網(wǎng)技術(shù)”。10臺(tái)AP進(jìn)行同頻組網(wǎng)，使用相同的SSID、MAC地址和信道，很好的解決了高密度布放情況下的信號(hào)干擾問(wèn)題；而由于10臺(tái)AP“長(zhǎng)得完全一樣”，掃描槍認(rèn)為是工作在同一個(gè)AP下，掃描槍不會(huì)自主進(jìn)行AP間的切換，實(shí)際切換過(guò)程由AC控制完成，這使得掃描槍感知不到AP的切換，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的零漫游。

價(jià)值所在：

銳捷深入物流行業(yè)，針對(duì)物流倉(cāng)儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)、收發(fā)貨區(qū)不同環(huán)境及業(yè)務(wù)需求，創(chuàng)新性提供針對(duì)性的解決方案，確保無(wú)線網(wǎng)絡(luò)高效、穩(wěn)定，提升了柳州醫(yī)藥物流園的物流環(huán)節(jié)生產(chǎn)效能。

9、交通云案例——南京智慧交通云平臺(tái)

背景介紹：

為提升道路交通科學(xué)管理水平，創(chuàng)新社會(huì)管理方式，加快公安信息化發(fā)展，更好地服務(wù)公安機(jī)關(guān)指揮疏導(dǎo)交通、防范交通事故、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、打擊違法犯罪。實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)車(chē)輛的自動(dòng)比對(duì)和動(dòng)態(tài)管控、對(duì)異常車(chē)輛行蹤的自動(dòng)研判預(yù)警、對(duì)特定車(chē)輛行車(chē)軌跡的自動(dòng)生成、對(duì)重要節(jié)點(diǎn)道路交通信息的遠(yuǎn)程再現(xiàn)、對(duì)基層單位和執(zhí)勤民警的勤務(wù)實(shí)施管理等建設(shè)目標(biāo)，為交通管理、治安管控、偵查破案、巡邏防范、反恐處突等各項(xiàng)公安工作提供服務(wù)保障，南京市公安局開(kāi)展圖像資源庫(kù)和道路監(jiān)控綜合應(yīng)用系統(tǒng)建置項(xiàng)目。

建設(shè)方案：

cProc將海量數(shù)據(jù)分解到由大量X86架構(gòu)計(jì)算機(jī)構(gòu)成的低成本云計(jì)算平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，依靠分布式云處理軟件進(jìn)行容錯(cuò)，從而提升智慧交通云平臺(tái)海量數(shù)據(jù)分析的實(shí)時(shí)性和性?xún)r(jià)比。

智慧交通云平臺(tái)是一個(gè)處于交管數(shù)據(jù)采集與交管數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)應(yīng)用之間的系統(tǒng)。從系統(tǒng)基本組成與構(gòu)架上來(lái)看，該共享平臺(tái)由7個(gè)主要部分組成：歷史數(shù)據(jù)匯總處理系統(tǒng)，上報(bào)數(shù)據(jù)上報(bào)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)入庫(kù)系統(tǒng)，交管數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，交管數(shù)據(jù)查詢(xún)分析應(yīng)用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及系統(tǒng)管理。

在基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)架上，該平臺(tái)將架構(gòu)將構(gòu)建在公安云計(jì)算平臺(tái)之上，利用公安所提供的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源，作為智慧交通云平臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施和支撐平臺(tái)。交管數(shù)據(jù)通過(guò)cProc提供的數(shù)據(jù)寫(xiě)入接口，實(shí)時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)信息到云處理平臺(tái)。通過(guò)提供的查詢(xún)接口，可以高效、快速、準(zhǔn)確的返回結(jié)果給客戶(hù)端。

基于以上基本的系統(tǒng)組成和功能構(gòu)架，系統(tǒng)的詳細(xì)總體構(gòu)架和功能模塊設(shè)計(jì)自底向上分為五個(gè)層面。最下層是硬件平臺(tái)層，將使用市公安局云計(jì)算中心所提供的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源。從系統(tǒng)處理系統(tǒng)的角度看，這一層主要包括云存儲(chǔ)計(jì)算集群，此外還包括接口和管理服務(wù)器、包括用于實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端訪問(wèn)的Web服務(wù)器。

第二層是系統(tǒng)軟件層，包括移動(dòng)的云存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件，綜合分析云計(jì)算軟件平臺(tái)，以及Web服務(wù)軟件等。云存儲(chǔ)系統(tǒng)將提供基于Sybase ASE關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問(wèn)能力，以及基于HDFS的分布式文件系統(tǒng)存儲(chǔ)訪問(wèn)能力，分別提供基于JDBC/SQL的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口以及HDFS訪問(wèn)接口。綜合分析云計(jì)算軟件平臺(tái)可提供對(duì)HDFS、Hbase數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，并提供MapReduce編程模型和接口、以及非MapReduce模型的編程接口，以及用于實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算任務(wù)負(fù)載均衡和服務(wù)器單點(diǎn)失效恢復(fù)的Zookeeper。

第三層是智慧交通云平臺(tái)中的數(shù)據(jù)層，包括原始交管數(shù)據(jù)、索引數(shù)據(jù)、用于分析的中間數(shù)據(jù)、以及系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)等。其中，原始交管數(shù)據(jù)、索引數(shù)據(jù)等海量數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在公安局云存儲(chǔ)系統(tǒng)的HDFS分布式文件系統(tǒng)中，用HDFS接口進(jìn)行存儲(chǔ)和訪問(wèn)處理；而其它用于分析的中間數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)量不大、但處理響應(yīng)性能要求較高的數(shù)據(jù)，將存儲(chǔ)在云存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，用JDBC/SQL進(jìn)行存儲(chǔ)和訪問(wèn)處理。

第四層是交管數(shù)據(jù)處理軟件層，主要完成智慧交通云平臺(tái)所需要提供的諸多功能，包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警監(jiān)控、車(chē)輛軌跡查詢(xún)與回放、電子地圖、報(bào)警管理、布控管理、設(shè)備管理、事件檢測(cè)報(bào)警、流量統(tǒng)計(jì)和分析、系統(tǒng)管理等功能。

最上層是客戶(hù)端用戶(hù)界面軟件，主要供用戶(hù)查詢(xún)和監(jiān)視相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，除了事件檢測(cè)報(bào)警不需要用戶(hù)界面外，其它部分都需要實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的用戶(hù)界面。

價(jià)值所在：

在該項(xiàng)目中，cProc以其優(yōu)異的性能和可靠性，得到客戶(hù)的高度評(píng)價(jià)。主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：系統(tǒng)提供7×24不間斷的服務(wù)，保證可靠性；特定車(chē)輛行車(chē)軌跡的自動(dòng)生成、重要節(jié)點(diǎn)道路交通信息的遠(yuǎn)程再現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)車(chē)輛的自動(dòng)比對(duì)和動(dòng)態(tài)管控、對(duì)異常車(chē)輛行蹤的自動(dòng)研判預(yù)警。

10、農(nóng)業(yè)云案例——相思葡萄的“智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)”

背景介紹：

地處中國(guó)南疆的廣西，是適宜葡萄生長(zhǎng)的特殊區(qū)域，依靠獨(dú)特的“一年兩收”技術(shù)，即使在寒冷的冬天，人們依舊可以品嘗到新鮮的優(yōu)質(zhì)葡萄。然而，要掌握好“一年兩收”的種植技術(shù)可不簡(jiǎn)單，因?yàn)樯a(chǎn)管理人員需要在葡萄生長(zhǎng)過(guò)程中及時(shí)準(zhǔn)確地掌握周邊環(huán)境溫度、濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境變化信息，并對(duì)高溫、低溫、高濕、弱光等特殊情況進(jìn)行及時(shí)處理。在廣西眾多的葡萄種植企業(yè)中，南寧相思葡萄農(nóng)業(yè)科技有限公司正是其中的佼佼者之一。公司的宗旨是打造廣西最好最大的精品葡萄觀光果園，引領(lǐng)全民健康、時(shí)尚的葡萄觀光采摘消費(fèi)，全面帶動(dòng)廣西精品葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。相思葡萄目前擁有自建葡萄園五處，南寧、武鳴、柳州、海南、桂林，共占地面積500多畝。相思葡萄以“技術(shù)至上”為理念，積極與全國(guó)各地高校、實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)交流，并且于2012年正式在各大園區(qū)投入使用慧云“智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)”，充分利用“物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)”等技術(shù)升級(jí)傳統(tǒng)葡萄種植技術(shù)，保證葡萄的品質(zhì)。

此前，為了保證一年兩收葡萄的高品質(zhì)，公司技術(shù)人員經(jīng)常奔走于廣西以及海南的各生產(chǎn)基地，詳細(xì)采集記錄各大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度變化情況，觀察葡萄的生長(zhǎng)情況，并且采集到的數(shù)據(jù)上傳到電腦，進(jìn)行人工統(tǒng)計(jì)分析。這不僅浪費(fèi)了人力物力，而且嚴(yán)重影響了技術(shù)人員的工作效率。且園區(qū)分散，給企業(yè)管理者對(duì)園區(qū)的管理帶來(lái)極大的不便。

建設(shè)方案：

慧云智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)立足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，融入國(guó)際領(lǐng)先的“物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算”技術(shù)，借助個(gè)人電腦、智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)氣象、土壤、水源環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)大棚、溫室的灌溉、通風(fēng)、降溫、增溫等農(nóng)業(yè)設(shè)施實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。結(jié)合視頻直播、智能預(yù)警等強(qiáng)大功能，系統(tǒng)可幫助廣大農(nóng)業(yè)工作者隨時(shí)隨地掌握農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況及環(huán)境變化趨勢(shì)，為用戶(hù)提供一套高效便捷、功能強(qiáng)大的農(nóng)業(yè)監(jiān)控解決方案。系統(tǒng)包括監(jiān)控中心、報(bào)表中心、任務(wù)中心。

隨時(shí)了解農(nóng)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)：在監(jiān)控中心可結(jié)合園區(qū)平面圖直觀顯示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、以及各種農(nóng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

視頻圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控：可通過(guò)360°視頻監(jiān)控設(shè)備以及高清照相機(jī)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)作物生長(zhǎng)情況進(jìn)行遠(yuǎn)程查看。同時(shí)可根據(jù)設(shè)定，對(duì)視頻進(jìn)行錄像，隨時(shí)回放。

遠(yuǎn)程自動(dòng)控制：采用全智能化設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，用戶(hù)設(shè)定監(jiān)控條件后，可完全自動(dòng)化運(yùn)行，遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種農(nóng)用設(shè)施和農(nóng)機(jī)設(shè)備，快速實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化灌溉，以及智能化溫室大棚建設(shè)。

智能自動(dòng)報(bào)警：根據(jù)作物種植所需環(huán)境條件，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警設(shè)置。一旦有異常情況發(fā)生，系統(tǒng)將自動(dòng)向管理員手機(jī)發(fā)送警報(bào)，如高溫預(yù)警、低溫預(yù)警、高濕預(yù)警等。預(yù)警條件觸發(fā)后，系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制以處理異常情況，或由管理員干預(yù)解除異常。

價(jià)值所在：

云端模式，隨時(shí)隨地管理：通過(guò)使用“智能種植監(jiān)控系統(tǒng)”，相思葡萄在各生產(chǎn)基地大棚內(nèi)搭建起無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，安裝傳感器，控制器，智能相機(jī)等監(jiān)控設(shè)備，土壤溫濕度、空氣溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等，以及園區(qū)設(shè)備的運(yùn)行記錄、運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)均通過(guò)布置在現(xiàn)場(chǎng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集上傳至云端。技術(shù)人員不用在多個(gè)園區(qū)之間頻繁來(lái)往，只需要通過(guò)手機(jī)或者電腦登陸智能種植監(jiān)控系統(tǒng)，就能輕松對(duì)分散各地的五個(gè)園區(qū)進(jìn)行管理。系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集精準(zhǔn)度高，并且數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性。數(shù)據(jù)采集上傳之后，在云平臺(tái)中進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)計(jì)算，自動(dòng)生成各種報(bào)表。技術(shù)人員可便捷參考各項(xiàng)數(shù)據(jù)，為葡萄種植管理做精準(zhǔn)快速的決策。

篇2

參考文獻(xiàn)的寫(xiě)作是作者在這一科學(xué)領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行研究并且還有一定的研究成果，參考文獻(xiàn)的寫(xiě)作也是對(duì)科學(xué)研究的更進(jìn)一步的深入探討。下面是學(xué)術(shù)參考網(wǎng)的小編整理的關(guān)于信息系統(tǒng)論文參考文獻(xiàn)，希望可以在大家寫(xiě)作當(dāng)中帶來(lái)幫助。

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篇3

關(guān)鍵詞:MCLA;計(jì)算機(jī)教學(xué);教學(xué)研究;教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1引言

高校計(jì)算機(jī)教育的過(guò)程中,難點(diǎn)知識(shí)的教和學(xué)是困擾著教師和學(xué)生的重要問(wèn)題,對(duì)于難點(diǎn)知識(shí)教學(xué)方法的研究,引起了廣大高校計(jì)算機(jī)教師的重視,其研究成果已經(jīng)在高校計(jì)算機(jī)教育中起到了越來(lái)越重要的作用。難點(diǎn)知識(shí)一般分布在學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)選修課中,這些知識(shí)點(diǎn)往往理論性較強(qiáng),需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)才能一次性掌握,這些知識(shí)點(diǎn)往往是某一門(mén)課程或某個(gè)研究方向的核心或者基礎(chǔ),如果不能很好地掌握,又影響到后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)和研究的開(kāi)展。類(lèi)似的知識(shí)點(diǎn)如:“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”中的“最短路徑”和“KMP算法”、“計(jì)算機(jī)視覺(jué)”中的“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程(PDEs)”、“編譯原理”中的“有限自動(dòng)機(jī)”、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”中的“多態(tài)性”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”中的“七層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)”等。

提升難點(diǎn)知識(shí)的教學(xué)效果顯得非常重要,但是傳統(tǒng)的教學(xué)方法中,由于各種因素的影響,往往采用從理論到實(shí)踐的教學(xué)過(guò)程。首先講解知識(shí)的數(shù)學(xué)背景,然后闡述其理論框架,接下來(lái)講解該框架中的相關(guān)公理或者定理,推出一系列公式,最后加以應(yīng)用。在這種背景下,由于學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備的差異性,以及學(xué)生聽(tīng)課狀態(tài)的波動(dòng)性,這種教學(xué)方法往往造成部分學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中,無(wú)法理解他們看起來(lái)很高深理論,從而失去學(xué)習(xí)興趣,放棄后續(xù)學(xué)習(xí),靠做題應(yīng)付考試,最終即使得到高分,對(duì)知識(shí)點(diǎn)知其然不知

其所以然,更不要說(shuō)進(jìn)行創(chuàng)新。實(shí)踐證明,該方法確實(shí)導(dǎo)致部分學(xué)生無(wú)法清楚地掌握知識(shí)的實(shí)質(zhì),造成了教學(xué)過(guò)程中的無(wú)用功和教學(xué)資源的浪費(fèi)。

為了克服以上方法的不足之處,我們借鑒了國(guó)外著名教育機(jī)構(gòu)的教學(xué)方法,將其引入到我們的教學(xué)過(guò)程中去。MCLA(Model Centered Learning Architecture)教學(xué)法來(lái)源于印度國(guó)家信息技術(shù)學(xué)院(印度NIIT),該教學(xué)方法的基礎(chǔ)是:以“模型”為中心,通過(guò)完成“模型”來(lái)講解理論,在該學(xué)院的教學(xué)中起到了巨大的作用。本文針對(duì)計(jì)算機(jī)難點(diǎn)知識(shí)教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn),將MCLA教學(xué)方法應(yīng)用到教學(xué)過(guò)程中去,以“圖像處理中的各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”的講解為案例,闡述MCLA方法在教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用。實(shí)踐證明,該教學(xué)方法能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解,取得了較好的教學(xué)效果。文章最后還對(duì)該方法適用的

范圍進(jìn)行了討論。

2傳統(tǒng)教學(xué)方法的問(wèn)題

難點(diǎn)知識(shí)在高校計(jì)算機(jī)教育中,不僅對(duì)于學(xué)生是學(xué)習(xí)難點(diǎn),而且對(duì)于教師也是講授難點(diǎn)。它難就難在理論性強(qiáng),數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高,教師即使能夠熟練精通地掌握,由于學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備的差異,學(xué)生就不一定能掌握;即使學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備足夠,由于聽(tīng)課狀態(tài)波動(dòng),如果興趣不高也會(huì)無(wú)法聽(tīng)懂,造成知識(shí)的遺落;教師將自己會(huì)的知識(shí)教給學(xué)生,學(xué)生卻沒(méi)學(xué)會(huì),不能不說(shuō)是教學(xué)資源的巨大浪費(fèi)。

2.1教學(xué)案例描述

本文以“計(jì)算機(jī)視覺(jué)”中的“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”為例,來(lái)闡述這個(gè)問(wèn)題。

“計(jì)算機(jī)視覺(jué)”是高校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課,對(duì)于即將攻讀研究生并從事模式識(shí)別和圖像處理的學(xué)生,是一門(mén)基礎(chǔ)性課程?！案飨虍愋詳U(kuò)散的偏微分方程”屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的前沿技術(shù),一般在書(shū)本的后半部分講授。在此之前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了圖像處理的基本知識(shí),如基本的圖像存儲(chǔ)、變換、濾波以及常見(jiàn)的圖像特征提取方法。

在計(jì)算即視覺(jué)中,“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”最簡(jiǎn)單的情況是用于圖像的平滑。在平滑圖像的過(guò)程中,能夠較好地保持邊緣。該框架下,圖像的平滑被假定類(lèi)似于化學(xué)物質(zhì)的擴(kuò)散過(guò)程,圖像的灰度(化學(xué)物質(zhì))將隨著時(shí)間的變化而變化(擴(kuò)散)。在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn),變化后的圖像(擴(kuò)散的結(jié)果)就是試圖得到的平滑后的圖像。描述如下:

設(shè) 表示一幅二維灰度圖像, 為像素點(diǎn) 處的灰度值。 表示圖像隨著時(shí)間 變化的狀態(tài),具有邊界停止功能的方程中,圖像隨著時(shí)間變化的狀態(tài)或者圖像的平滑過(guò)程被如下的擴(kuò)散方程描述:式中, 為散度算子, ,是 的空間梯度。在這里, 必須是個(gè)減函數(shù),當(dāng) 較大,擴(kuò)散必須很小,圖像的邊緣得到保持; 較小,擴(kuò)散應(yīng)該很大,圖像將會(huì)得到平滑。對(duì)于 的設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)的正確工作起著決定性的作用,一般可令:

從以上數(shù)學(xué)模型可以看出, ,為非增函數(shù),當(dāng)點(diǎn) 位于圖像灰度變化不大的區(qū)域,即 的值相對(duì)較小的時(shí)候, 的值相對(duì)較強(qiáng);反之,在圖像的邊緣點(diǎn)上, 的值相對(duì)較大,則擴(kuò)散速度相對(duì)較小。 為梯度門(mén)限,是一個(gè)正數(shù)。 的值小于 時(shí),擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行,當(dāng) 接近 時(shí),擴(kuò)散過(guò)程停止。

實(shí)際處理過(guò)程中,輸入的圖像為二維圖像,必須能夠?qū)D像的處理過(guò)程進(jìn)行離散化。一般采用如下形式:

其中, 是離散采樣圖像上的像素點(diǎn) 在 時(shí)刻的灰度值, 是時(shí)間離散步長(zhǎng),常量 ,決定了擴(kuò)散的速度。 的下標(biāo) 表示 的計(jì)算與像素 和 相關(guān)。 表示像素 的空間鄰域, 表示鄰域像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)(如在8鄰域情況下,取 =8),將圖像梯度沿著特定的方向近似為:

最后的實(shí)驗(yàn)中,我們可以采用一些需要平滑的圖像,分別用傳統(tǒng)的低通濾波的方法和PDEs方法進(jìn)行平滑,來(lái)檢測(cè)其平滑效果。

2.2傳統(tǒng)講授方法及其效果

傳統(tǒng)方法在講授的過(guò)程中,一般采用如下步驟:

(1) 首先講解“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”的作用:在平滑圖像的過(guò)程中,能夠較好地保持邊緣,但也能對(duì)其它部分作平滑。

(2) 講解“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”的數(shù)學(xué)模型,特別強(qiáng)調(diào)擴(kuò)散方程以及其中參數(shù)、算子的選擇。

(3) 對(duì)該模型進(jìn)行離散化。

(4) 最后舉例說(shuō)明“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”在實(shí)際中的應(yīng)用,并一定的實(shí)例讓學(xué)生閱讀,最后布置習(xí)題。

該方法在步驟(1)中,確實(shí)提到了“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”的作用,激起學(xué)生的興趣。但是可惜的是,這個(gè)興趣只是在學(xué)生腦海里面逗留了片刻,就被后面大量的數(shù)學(xué)公式淹沒(méi)了。除了少數(shù)比較認(rèn)真的學(xué)生能夠保持興趣,將這些數(shù)學(xué)公式緊扣其作用,其它學(xué)生一旦遇到聽(tīng)不懂的內(nèi)容,便放棄學(xué)習(xí)了。結(jié)果只能是教師一直在講課,卻只有部分學(xué)生能夠理解教師的講解。當(dāng)然,最后的實(shí)例,大部分學(xué)生都會(huì)閱讀,也能讀懂,對(duì)于練習(xí),也能模仿習(xí)題進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn),最后應(yīng)付考試。但對(duì)于該習(xí)題和前面講解的數(shù)學(xué)公式之間有什么關(guān)系,學(xué)生是很難理解的。我們知道,理論的創(chuàng)新都是來(lái)源于知識(shí)點(diǎn)的抽象表達(dá),如果那些原理沒(méi)有理解清楚,即使學(xué)生升入研究生進(jìn)行科學(xué)研究,也無(wú)法進(jìn)行創(chuàng)新。

針對(duì)這種方法,我們?cè)谀暇┠炒髮W(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),隨機(jī)抽取50名計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)的本科學(xué)生,選修了“計(jì)算機(jī)視覺(jué)”的課程,并且已經(jīng)學(xué)習(xí)了“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”的前續(xù)知識(shí),我們用此方法進(jìn)行講解,得到的問(wèn)卷如表1所示。

從上表可以看出,96%的學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的作用還是了解的,也就是說(shuō)從課程開(kāi)始學(xué)生還是有興趣的,但是自從對(duì)數(shù)學(xué)公式無(wú)法理解之后,直接影響了后面知識(shí)的理解,更不要說(shuō)創(chuàng)新了。

3MCLA教學(xué)法的實(shí)踐

MCLA(Model Centered Learning Architecture)是基于模型的學(xué)習(xí)方法,該方法在教師引導(dǎo)下的獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題。其步驟如下:

(1) 教師根據(jù)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況,對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的概況介紹,提出一個(gè)典型案例,激起學(xué)生興趣。

(2) 教師用所設(shè)計(jì)的案例,采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的示范性教學(xué)。將知識(shí)點(diǎn)隱含到每一個(gè)任務(wù)中,使得學(xué)生更容易接受相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容。

(3) 當(dāng)教師在用系統(tǒng)的方法完成各項(xiàng)任務(wù),成功解決問(wèn)題時(shí),學(xué)生在一旁觀察以通過(guò)觀察思考形成一種行之有效的思維方式。

(4) 布置類(lèi)似的案例,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐。

(5) 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新探索,并能針對(duì)所探索的結(jié)果進(jìn)行演講。

MCLA的獨(dú)特之處在于,它不但要教會(huì)學(xué)生如何在實(shí)際問(wèn)題中應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)和培養(yǎng)其專(zhuān)業(yè)技能,而且也要培養(yǎng)學(xué)生信息搜索和分析的能力、團(tuán)隊(duì)合作的能力以及對(duì)所學(xué)知識(shí)達(dá)到綜合性理解和應(yīng)用的能力。這有助于學(xué)生提高在技術(shù)探索和創(chuàng)新方面的技能,并使其成為一種習(xí)慣。

3.1教學(xué)過(guò)程

(1) 提出模型

在該過(guò)程中,教師首先不講解“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”的作用,而提出一個(gè)實(shí)際圖像處理中遇到的一個(gè)問(wèn)題:在出版、公安、醫(yī)學(xué)、控制等應(yīng)用系統(tǒng)中,往往需要使用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)字符的正確識(shí)別。字符識(shí)別的過(guò)程一般是針對(duì)字符圖像輸入,運(yùn)用一系列的識(shí)別算法得到正確的結(jié)果。但是,由于各種因素的影響,輸入圖像的真實(shí)性可能會(huì)受到一些損害。比如,字符可能由于分辨率不足而失真,最典型的就是字符的斷裂和缺口,如圖1所示。

由此提出一個(gè)問(wèn)題:怎樣將缺口的部分連接起來(lái)?引起學(xué)生討論,激發(fā)學(xué)生興趣。

由于學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了前續(xù)知識(shí),不少學(xué)生可能會(huì)提到可以將圖像進(jìn)行低通濾波,即:通過(guò)將圖像變平滑、模糊,用以造成字符黑色邊緣擴(kuò)散,擴(kuò)散之后看能否將缺口部分連起來(lái)。

于是,教師采用低通濾波方法,利用已有的程序,將該圖像進(jìn)行濾波,圖2是截止頻率為80時(shí)的高斯低通濾波器得到的結(jié)果。

學(xué)生可能對(duì)該方法的效果沒(méi)有一個(gè)客觀的認(rèn)識(shí),可以提醒學(xué)生:從上圖可以看出,利用高斯低通濾波器可以較好地解決字符斷裂和缺損的問(wèn)題,斷裂部分基本連接起來(lái)了,為后期的特征提取打下良好的基礎(chǔ),它實(shí)際上是一個(gè)圖像平滑的過(guò)程。但是,從圖2我們可以看出,輸出的圖像雖然在斷裂處有了明顯的改進(jìn),但其邊緣卻產(chǎn)生了過(guò)度的模糊,從而在某種程度上可能丟失一些特征信息。此外,一個(gè)更為嚴(yán)重的后果是,針對(duì)某些線條比較密的字符,對(duì)圖像的平滑可能會(huì)造成線條的互相干涉,如 e字母,上半部分已經(jīng)進(jìn)行了過(guò)度的模糊,給后期的工作帶來(lái)一些障礙。因此,尋找一種既可以對(duì)字符的斷裂進(jìn)行復(fù)原,又可以保證不會(huì)將字符圖像邊緣進(jìn)行過(guò)度平滑的方法就非常重要。由此引出“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”,并提出它的作用:在垂直于字符邊緣的方向不進(jìn)行平滑,在沿著字符邊緣的方向進(jìn)行平滑。

(2) 建立任務(wù)

任務(wù):將圖1的斷裂字符,斷裂部分盡量連接起來(lái),但又不要過(guò)度模糊。

任務(wù)的核心:在將字符進(jìn)行平滑的時(shí)候,在垂直于字符邊緣的方向少進(jìn)行平滑,在沿著字符邊緣的方向進(jìn)行平滑。

任務(wù)難點(diǎn):

① 怎樣知道一個(gè)像素點(diǎn)是否在字符邊緣?

② 怎樣確定垂直于字符的邊緣的方向和沿著字符邊緣的方向?

③ 怎樣進(jìn)行平滑?

這些問(wèn)題都可以讓學(xué)生在課堂上討論。

(3) 講解知識(shí)

針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題,怎樣知道一個(gè)像素點(diǎn)是否在字符邊緣?可以引導(dǎo)學(xué)生提出“圖像灰度變化率”的概念。在邊緣處,垂直于邊緣的方向,圖像灰度變化率是最大的,再次引導(dǎo)學(xué)生將其用數(shù)學(xué)模型表示:即梯度;而平行于邊緣的方向,字體內(nèi)部,圖像的背景,灰度變化率最小。

于是,問(wèn)題變成:在梯度較大的位置,圖像不要進(jìn)行平滑,梯度較小的位置,圖像進(jìn)行平滑。第二個(gè)問(wèn)題得到解決。

通過(guò)和學(xué)生的互動(dòng)討論,由此引出如下公式(具體表達(dá)式的含義已在上節(jié)敘述,此處不再重復(fù)):

并可以強(qiáng)調(diào), 應(yīng)該是一個(gè)關(guān)于梯度的減函數(shù),因?yàn)楫?dāng) 較大,擴(kuò)散必須很小,圖像的邊緣得到保持; 較小,擴(kuò)散應(yīng)該很大,圖像將會(huì)得到平滑。并可以說(shuō)明,這就是偏微分方程里面最簡(jiǎn)單的“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”,也就是本節(jié)課要講解的內(nèi)容。到此為止學(xué)生的興趣就完全被調(diào)用起來(lái)了。更重要的是學(xué)會(huì)了將實(shí)踐問(wèn)題抽象為數(shù)學(xué)理論的方法。

接下來(lái)講解 的選取,選取各種關(guān)于梯度 的減函數(shù)讓學(xué)生評(píng)價(jià),最后引出比較經(jīng)典的選取方式:

說(shuō)明理由,并對(duì) 的意義稍作說(shuō)明。

這些內(nèi)容講解完畢,就可以進(jìn)行離散化,解決第三個(gè)問(wèn)題,在這里可以讓學(xué)生進(jìn)行討論離散化過(guò)程,得出如上節(jié)的離散化公式。

最后教師可以用該方法做一個(gè)實(shí)驗(yàn),圖3即為實(shí)驗(yàn)效果,可讓學(xué)生和圖2的作比較。

(4) 學(xué)生實(shí)踐

通過(guò)上一步的講解,學(xué)生基本了解了“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”進(jìn)行圖像處理的方法和性質(zhì),并通過(guò)案例建立了感性認(rèn)識(shí),該步驟中可以布置一個(gè)類(lèi)似的案例讓學(xué)生回去練習(xí)。并讓學(xué)生設(shè)計(jì)不同的函數(shù) 進(jìn)行測(cè)試,觀察其效果。

(5) 創(chuàng)新搜索與演講

在布置作業(yè)的過(guò)程中,可以另外讓學(xué)生搜索一下當(dāng)前偏微分方程在圖像處理方面的其它的一些應(yīng)用,最好能夠

提出創(chuàng)新觀點(diǎn),將學(xué)生分為每5人1組,各選擇不同的方面,如圖像平滑、圖像分割、圖像去噪等等。在接下來(lái)的課程中,進(jìn)行演講,讓學(xué)生加深認(rèn)識(shí),培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

3.2教學(xué)效果

針對(duì)這種方法,我們也設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),另外隨機(jī)抽取50名計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)的本科學(xué)生,選修了“計(jì)算機(jī)視覺(jué)”的課程,并且已經(jīng)學(xué)習(xí)了“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程”的前續(xù)知識(shí),我們用MCLA方法進(jìn)行講解,得到的問(wèn)卷如表所示:

表2MCLA教學(xué)方法效果

說(shuō)明 完全理解(%) 一般理解(%) 無(wú)法理解(%)

從上表可以看出,在MCLA方法應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐之后,學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的掌握程度大大加強(qiáng),并且具有的創(chuàng)新意念更加活躍。

4結(jié)束語(yǔ)

該文介紹了MCLA(Model Centered Learning Architecture)教學(xué)法在高校計(jì)算機(jī)難點(diǎn)知識(shí)教學(xué)中的應(yīng)用,針對(duì)計(jì)算機(jī)難點(diǎn)知識(shí)教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題,結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn),將MCLA教學(xué)方法應(yīng)用到教學(xué)過(guò)程中去,以“各向異性擴(kuò)散的偏微分方程(PDEs)的圖像處理”的講解為案例,闡述MCLA方法在教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用。實(shí)踐證明,該教學(xué)方法能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解,取得了較好的教學(xué)效果。

該方法對(duì)教師提出了更高的要求。首先,教師應(yīng)該對(duì)知識(shí)點(diǎn)特別熟悉,并能和相關(guān)應(yīng)用案例聯(lián)系起來(lái);另外,并不是每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都能夠?qū)ふ业较鄳?yīng)的案例,不過(guò)可以指出的是,在計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的課程中,大多數(shù)知識(shí)點(diǎn)都是有案例可循的。

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The Design and Implement of the Basis of Applications of MCLA in Difficult Computer Knowledge Teaching

GUO Ke-hua ,LI Min

(School of Information Science & Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

篇4

（大連東軟信息學(xué)院電子工程系，遼寧大連116023）

摘要：智能科學(xué)與技術(shù)概論課程是智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)重要的必修基礎(chǔ)課，對(duì)整個(gè)專(zhuān)業(yè)課程體系有概括性的引導(dǎo)作用，對(duì)學(xué)生深入學(xué)習(xí)后續(xù)課程有很大幫助。文章從智能科學(xué)與技術(shù)概論課程的教學(xué)實(shí)際出發(fā)，提出該課程的整體課程規(guī)劃，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況驗(yàn)證其適用性。

關(guān)鍵詞 ：智能科學(xué)；專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課；課程規(guī)劃

基金項(xiàng)目：2012年遼寧省普通高等學(xué)校本科工程人才培養(yǎng)模式改革試點(diǎn)項(xiàng)目(G2201249)。

第一作者簡(jiǎn)介：林寶尉，男，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別，linbaowei@neusoft．edu．cn。

0 引言

智能科學(xué)與技術(shù)概論課程是智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的必修基礎(chǔ)課。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課，能夠了解整個(gè)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)構(gòu)成、體系結(jié)構(gòu)以及發(fā)展方向，便于將來(lái)學(xué)習(xí)必修專(zhuān)業(yè)課，包括模式識(shí)別、人工智能、智能機(jī)器人等課程。在這個(gè)過(guò)程中，如何讓學(xué)生順利地過(guò)渡到更高層次的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)中，如何提高其學(xué)習(xí)興趣，如何幫助學(xué)生深入了解各門(mén)專(zhuān)業(yè)課之間的層次關(guān)系，都是該專(zhuān)業(yè)設(shè)置過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題。智能科學(xué)與技術(shù)概論的規(guī)劃起到了承上啟下的作用。雖然專(zhuān)業(yè)導(dǎo)引課也從全局對(duì)該專(zhuān)業(yè)的情況進(jìn)行了介紹，但其內(nèi)容以學(xué)生職業(yè)引導(dǎo)、興趣培養(yǎng)為主，對(duì)專(zhuān)業(yè)課程的設(shè)置并無(wú)過(guò)多展開(kāi)。因此，智能科學(xué)與技術(shù)概論課程的設(shè)置十分必要。

1 課程規(guī)劃設(shè)置

1.1 能力指標(biāo)

課程將學(xué)生的能力體系分為5個(gè)部分：技術(shù)知識(shí)與推理能力、開(kāi)發(fā)式思維與創(chuàng)新、個(gè)人職業(yè)能力、態(tài)度與習(xí)慣、時(shí)間構(gòu)思設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和社會(huì)貢獻(xiàn)，與其對(duì)應(yīng)的二級(jí)、三級(jí)及詳細(xì)指標(biāo)見(jiàn)表1。每個(gè)能力指標(biāo)平均對(duì)應(yīng)4個(gè)學(xué)時(shí)，共32個(gè)學(xué)時(shí)。

1.2 講授方式

(1)精講多練。通過(guò)講解智能科學(xué)的相關(guān)內(nèi)容并結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握智能科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，提高其學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

(2)以項(xiàng)目為導(dǎo)向組織教學(xué)，通過(guò)案例教學(xué)，將構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行引入教學(xué)過(guò)程中。

(3)鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，加強(qiáng)基本職業(yè)能力的訓(xùn)練。教學(xué)過(guò)程中注意互動(dòng)和引導(dǎo)，運(yùn)用講授教學(xué)、練習(xí)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、案例教學(xué)等多種教學(xué)方法完成教學(xué)任務(wù)。

(4)教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，提供豐富的教學(xué)資源，如多媒體課件、案例、網(wǎng)絡(luò)資源、優(yōu)秀學(xué)生作品和外文技術(shù)資料等。

(5)對(duì)學(xué)生進(jìn)行多方面考核與評(píng)價(jià)。結(jié)合課程實(shí)施過(guò)程，從知識(shí)掌握、能力水平、態(tài)度表現(xiàn)等方面，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位的考核。

1.3 講授內(nèi)容

該課程講授內(nèi)容分為3個(gè)單元，具體內(nèi)容如下。

單元一：智能科學(xué)導(dǎo)論，主要涉及智能科學(xué)與技術(shù)的目標(biāo)界定、學(xué)科分類(lèi)、涉及范圍、學(xué)科定位、人類(lèi)認(rèn)知以及學(xué)科簡(jiǎn)史等知識(shí)點(diǎn)。該單元將在2個(gè)學(xué)時(shí)中完成，并要求學(xué)生課外學(xué)習(xí)2個(gè)學(xué)時(shí)。

單元二：學(xué)科基礎(chǔ)理論知識(shí)，主要涉及機(jī)器系統(tǒng)、視覺(jué)感知、高級(jí)語(yǔ)言編程等知識(shí)點(diǎn)。該單元主要介紹支撐學(xué)科的相關(guān)課程，并在實(shí)踐課中使用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)簡(jiǎn)單系統(tǒng)。該單元共10個(gè)課時(shí)，其中包括4個(gè)實(shí)踐課時(shí)。

單元三：專(zhuān)業(yè)課介紹，主要涉及數(shù)字圖像處理介紹、模式識(shí)別介紹、計(jì)算機(jī)視覺(jué)介紹、智能機(jī)器人介紹等相關(guān)必修專(zhuān)業(yè)課的入門(mén)介紹，并在每次課程結(jié)束后配合實(shí)踐編程、工具使用、機(jī)器人搭建等實(shí)踐環(huán)節(jié)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其全面認(rèn)識(shí)后續(xù)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)。該單元共20個(gè)學(xué)時(shí)，其中包括12個(gè)實(shí)踐課時(shí)。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)課程共16個(gè)學(xué)時(shí)，包括4次實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)內(nèi)容如下。

實(shí)驗(yàn)一：數(shù)字圖像處理實(shí)驗(yàn)。使用課程中講授的Matlab語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的傅里葉變換、邊緣檢測(cè)功能。該實(shí)驗(yàn)共4個(gè)課時(shí)，配合單元一以及單元二的部分知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生基本掌握Matlab編程語(yǔ)言，并理解數(shù)字圖像處理的基本知識(shí)。

實(shí)驗(yàn)二：模式識(shí)別機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)利用高級(jí)程序語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的SVM算法以及KMeans算法，讓學(xué)生理解模式識(shí)別以及機(jī)器學(xué)習(xí)等知識(shí)。該實(shí)驗(yàn)共4個(gè)學(xué)時(shí)。

實(shí)驗(yàn)三：計(jì)算機(jī)視覺(jué)實(shí)驗(yàn)。使用圖像拼接、3D場(chǎng)景重建等相關(guān)專(zhuān)業(yè)工具，實(shí)現(xiàn)二維圖片的3D重現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)共4個(gè)學(xué)時(shí)。

實(shí)驗(yàn)四：機(jī)器人實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際動(dòng)手組裝博創(chuàng)模塊化機(jī)器人，并編程實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)調(diào)試。該實(shí)驗(yàn)共4個(gè)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為模塊化機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。

1.5 結(jié)課考試

在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，教師從出勤情況、日常表現(xiàn)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、結(jié)課項(xiàng)目及結(jié)課報(bào)告的完成情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位的考核，其中結(jié)課項(xiàng)目、調(diào)查報(bào)告及實(shí)驗(yàn)作業(yè)占最終成績(jī)的90%。結(jié)課項(xiàng)目為小組項(xiàng)目，4個(gè)學(xué)生為一個(gè)小組完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、編寫(xiě)、調(diào)試等步驟，并組織5名教師對(duì)每個(gè)小組進(jìn)行答辯考核。

2 問(wèn)題及改進(jìn)

學(xué)校于2012年申請(qǐng)創(chuàng)辦智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)。該專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、電子電路、控制方法、智能信息處理與識(shí)別等基本知識(shí)，使其具備信息處理、自動(dòng)控制、人工智能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等基本能力。智能科學(xué)與技術(shù)概論課程在大二下學(xué)期開(kāi)設(shè)，共32學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)16學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)16學(xué)時(shí)。通過(guò)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生了解了智能科學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握該專(zhuān)業(yè)核心專(zhuān)業(yè)課的關(guān)系，認(rèn)識(shí)相關(guān)后續(xù)課程，并能夠使用簡(jiǎn)單的算法和工具，為日后深入學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課打下良好基礎(chǔ)。

2.1 教材選擇

由于本專(zhuān)業(yè)辦學(xué)時(shí)間較短，沒(méi)有足夠的針對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)概論的教材可供選擇?，F(xiàn)階段使用較多的教材為《智能科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論》以及《智能科學(xué)》?！吨悄芸茖W(xué)與技術(shù)導(dǎo)論》是鐘義信主編、北京郵電大學(xué)出版社出版的、適合智能專(zhuān)業(yè)大一新生使用的專(zhuān)業(yè)教材，對(duì)整個(gè)專(zhuān)業(yè)有詳細(xì)的介紹，適合作為新生的專(zhuān)業(yè)導(dǎo)引課程，安排16個(gè)學(xué)時(shí)較為合適，并不適于我校智能科學(xué)與技術(shù)概論課程的要求?！吨悄芸茖W(xué)》是史忠植主編、清華大學(xué)出版社出版的專(zhuān)業(yè)教材，該教材對(duì)整個(gè)智能專(zhuān)業(yè)的重要內(nèi)容都有涉及，系統(tǒng)地介紹了智能科學(xué)的概念和方法，吸收了腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、人工智能、數(shù)理邏輯、社會(huì)思維學(xué)、系統(tǒng)理論、科學(xué)方法論和哲學(xué)等方面的研究成果，適合高年級(jí)學(xué)生使用，安排64個(gè)學(xué)時(shí)較為合適，也不適于我校情況。

鑒于上述原因，我們?cè)O(shè)計(jì)該課程時(shí)，前半部分理論知識(shí)介紹使用了《智能科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論》，后半部分專(zhuān)業(yè)課程介紹使用自制課件。經(jīng)過(guò)2輪的教學(xué)實(shí)踐以后，我們將根據(jù)教材使用情況編寫(xiě)自用的講義教材。

2.2 內(nèi)容設(shè)計(jì)

該課程內(nèi)容會(huì)介紹智能專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)課，但要在32學(xué)時(shí)內(nèi)完成所有專(zhuān)業(yè)課程的介紹，并保證該課程內(nèi)容不與專(zhuān)業(yè)導(dǎo)引課以及智能信息處理導(dǎo)引課沖突，難度很大，因此選擇最合適的講授內(nèi)容，對(duì)于該課程的授課效果非常重要。

在授課過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)的流行應(yīng)用以及動(dòng)手要求強(qiáng)的機(jī)器人課程興趣較大，但對(duì)數(shù)學(xué)推導(dǎo)要求較高的模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等課程接受程度較低。該課程的教學(xué)目的是讓學(xué)生了解相關(guān)課程的意義、歷史、發(fā)展等知識(shí)，所以，建議加大實(shí)驗(yàn)動(dòng)手課程的課時(shí)比例，讓學(xué)生多使用相關(guān)知識(shí)、算法和應(yīng)用，盡量避開(kāi)復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。

2.3 資源配置

學(xué)校的智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)建于電子工程系，依托電子系的軟硬件實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生的軟硬件知識(shí)儲(chǔ)備，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。其中，軟件算法將配合嵌入式設(shè)備進(jìn)行硬件集成，并指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)具有智能算法應(yīng)用的硬件設(shè)備。教學(xué)過(guò)程中將使用校實(shí)驗(yàn)室中的模式識(shí)別嵌入式開(kāi)發(fā)板、博創(chuàng)模塊化機(jī)器人平臺(tái)以及Turtlebot智能機(jī)器人平臺(tái)。該課程在實(shí)際講授時(shí)，理論課以及算法相關(guān)實(shí)驗(yàn)在大班進(jìn)行，硬件實(shí)踐課程在小班進(jìn)行，能取得較好的授課效果。

3 實(shí)施效果

在該課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的指導(dǎo)下，智能科學(xué)與技術(shù)概論已經(jīng)完成了2輪的課程教學(xué)，并在課程結(jié)束后組織學(xué)生填寫(xiě)調(diào)查問(wèn)卷。題目分兩類(lèi)，第一類(lèi)包括課程目標(biāo)是否清晰、該課程能否提起學(xué)生對(duì)該專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣、該課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能否有效提高學(xué)生的動(dòng)手能力，以及該課程的內(nèi)容相關(guān)設(shè)計(jì)是否優(yōu)秀。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1所示。除極個(gè)別學(xué)生外，大多數(shù)學(xué)生都選擇了符合以及完全符合，說(shuō)明該課程設(shè)計(jì)可以滿足教學(xué)要求。第二類(lèi)問(wèn)題總結(jié)學(xué)生在課程中獲取的知識(shí)能力，包括編程調(diào)試、理論知識(shí)應(yīng)用、信息獲取、技術(shù)文檔寫(xiě)作、自主學(xué)習(xí)、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等，為多選題。從圖2可以看出，學(xué)生對(duì)各項(xiàng)能力的認(rèn)可率均超過(guò)50%，其中信息獲取、分析問(wèn)題等能力的認(rèn)可率接近80%，說(shuō)明該課程設(shè)計(jì)基本滿足教學(xué)目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

智能科學(xué)與技術(shù)概論對(duì)智能專(zhuān)業(yè)學(xué)生的深入學(xué)習(xí)起到了重要的引導(dǎo)作用。我們根據(jù)自身的實(shí)際情況出發(fā)，設(shè)計(jì)出適合該專(zhuān)業(yè)學(xué)生的課程設(shè)計(jì)安排。經(jīng)過(guò)兩輪的實(shí)施效果證明，該課程的設(shè)計(jì)方式比較適合學(xué)生。隨著課程的持續(xù)，我們將不斷解決存在的問(wèn)題，并編寫(xiě)適合我校學(xué)生使用的教材。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐘義信，智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論[M]．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2007.

[2] Edward FC，Johan M，Soren O．重新認(rèn)識(shí)工程教育：國(guó)際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M]．顧佩華，沈民奮，陸小華，譯．北京：高等教育出版社，2009．

篇5

關(guān)鍵字： OpenCV； 自適應(yīng)閾值； 圖像分割； 固定閾值

中圖分類(lèi)號(hào)： TN919?34； TP32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）24?0073?04

Research and implementation of image threshold segmentation based on OpenCV

LEI Jian?feng， WANG Wei

（Capital Medical University， Beijing 100069， China）

Abstract：The image threshold plays a very important role in image segmentation. In the OpenCV algorithm environment， the fixed threshold algorithm and adaptive threshold algorithm are emploied respectively to process the same image by calling the corresponding function in OpenCV. The noise in the image is eliminated in combination with the filtering function of Gauss fuzzy algorithm. The image segmentation algorithm was analyzed by means of Gauss fuzzy and thresholding algorithm. The results show that the adaptive threshold algorithm can perform image segmentation more efficiently.

Keyword： OpenCV； adaptive threshold； image segmentation； fixed threshold

1 OpenCV簡(jiǎn)介

OpenCV是一種開(kāi)源的軟件，采用基于C/C++語(yǔ)言編寫(xiě)，OpenCV可以在多種操作系統(tǒng)上運(yùn)行同時(shí)為其他軟件提供了多種接口。在數(shù)據(jù)類(lèi)型上OpenCV提供了多種基本數(shù)據(jù)類(lèi)型。雖然這些數(shù)據(jù)類(lèi)型在C語(yǔ)言中不是基本類(lèi)型，但結(jié)構(gòu)都很簡(jiǎn)單，可將它們作為原子類(lèi)型。OpenCV 主體分為5個(gè)模塊，其中4個(gè)模塊如圖1所示。

圖1 OpenCV基本結(jié)構(gòu)圖

OpenCV的目標(biāo)是為計(jì)算機(jī)視覺(jué)提供基本工具，在處理計(jì)算機(jī)視覺(jué)中一些很復(fù)雜的問(wèn)題時(shí)，可以利用OpenCV提供的高層函數(shù)有效地解決這些問(wèn)題。OpenCV有一個(gè)強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)，它可以提供基本函數(shù)為大多數(shù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)問(wèn)題創(chuàng)建一個(gè)完整解決方案。

2 圖像分割

圖像分割[1]是圖像分析中很重要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，只有準(zhǔn)確地將對(duì)象從圖像中提取出來(lái)，才能進(jìn)一步對(duì)該對(duì)象做定量的描繪。圖像分割又是比較困難的環(huán)節(jié)，因?yàn)樵谠S多情況下，對(duì)象與背景之間很難區(qū)分。所以圖像分割算法已經(jīng)成為圖像處理[2]和分析領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)，并且到目前為止沒(méi)有一種通用的分割算法對(duì)各種圖像均能得到滿意的分割結(jié)果。圖像分割的準(zhǔn)則實(shí)質(zhì)是將一幅圖像分成幾幅子圖像，并且滿足3個(gè)條件：

（1）圖像中的每一個(gè)像素必須被歸入某一子圖像，并只能屬于一個(gè)子圖像；

（2）屬于同一子圖像的像素在某種性質(zhì)上是相近的；

（3）屬于不同子圖像的像素在該性質(zhì)上相差很大。所謂性質(zhì)指的是如灰度、灰度梯度、紋理以及空間位置等。因此，圖像分割的過(guò)程也就是按性質(zhì)對(duì)像素進(jìn)行分類(lèi)和識(shí)別。

圖像分割[3]方法一般有2類(lèi)：

（1）基于邊界分割方法，這種方法通過(guò)子圖像之間一般都有明顯的邊界。假設(shè)圖像中只有2個(gè)子圖像，子圖像不存在多個(gè)互不連通的區(qū)域；

（2）基于閾值方法，這種方法首先根據(jù)像素的某個(gè)特征確定分割閾值，然后將像素的這個(gè)特征值與此分割閾值相比較，并以此決定將該像素歸入哪一類(lèi)子圖像。通常將像素的灰度作為特征來(lái)選擇閾值。

2.1 VC6.0下OpenCV的安裝及環(huán)境搭配

（1）下載OpenCV安裝程序（1.0版本）。假如要將OpenCV安裝到C：＼Program Files＼OpenCV。在安裝時(shí)選擇“將＼OpenCV＼bin加入系統(tǒng)變量”?；虬惭b完成后手動(dòng)添加環(huán)境變量“C：＼Program Files＼OpenCV＼bin”。

（2）啟動(dòng)VC++ 6.0，菜單Tools?>Options?>Directories：先設(shè)置lib路徑，選擇Library files，在下方填入路徑： C：＼Program Files＼OpenCV＼lib然后選擇include files，在下方填入路徑：

C：＼Program Files＼OpenCV＼cxcore＼include

C：＼Program Files＼OpenCV＼cv＼include

C：＼Program Files＼OpenCV＼cvaux＼include

C：＼Program Files＼OpenCV＼ml＼include

C：＼Program Files＼OpenCV＼otherlibs＼highgui

C：＼Program Files＼OpenCV＼otherlibs＼cvcam＼include

（3）每創(chuàng)建一個(gè)將要使用OpenCV的VC Project，都需要給它指定需要的lib。菜單：Project?>Settings，然后將Setting for選為All Configurations，然后選擇右邊的link標(biāo)簽，在Object/library modules附加上：cxcore.lib cv.lib ml.lib cvaux.lib highgui.lib cvcam.lib如果不需要這么多l(xiāng)ib，你可以只添加你需要的lib。

2.2 利用OpenCV進(jìn)行圖像閾值分割

閾值分割是傳統(tǒng)的圖像分割方法，因其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，性能較穩(wěn)定而成為圖像分割中最基本和應(yīng)用最廣泛的分割技術(shù)[4]。它適用于目標(biāo)和背景有不同灰度級(jí)范圍的圖像，而且總可以得到封閉且連通區(qū)域的邊界。

2.2.1 閾值分割的概念

閾值分割法是一種基于區(qū)域的圖像分割技術(shù)，其基本原理是：通過(guò)設(shè)定不同的特征閾值，把圖像象素點(diǎn)分為若干類(lèi)[5]。通常將像素的灰度作為特征來(lái)選擇閾值。首先設(shè)原始圖像為f（x，y），然后按照一定的準(zhǔn)則f（x，y）中找到特征值T，將圖像分割為2個(gè)部分，分割后的圖像為： 若取b0=0（黑），b1=1（白），即為圖像二值化。該方法的特點(diǎn)是可以減少數(shù)據(jù)量，而且簡(jiǎn)化了分析和處理步驟，因此該方法是進(jìn)行圖像分析、特征提取與模式識(shí)別之前的必要的圖像預(yù)處理過(guò)程。圖像閾值化的目的是要按照灰度級(jí)，對(duì)像素集合進(jìn)行一個(gè)劃分，使每個(gè)子集形成一個(gè)與現(xiàn)實(shí)景物相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，各個(gè)區(qū)域內(nèi)部具有一致的屬性，而相鄰區(qū)域具有不同的屬性。這樣的劃分可以通過(guò)從灰度級(jí)出發(fā)選取一個(gè)或多個(gè)閾值來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.2.2 OpenCV實(shí)現(xiàn)閾值分割方法

OpenCV實(shí)現(xiàn)閾值分割方法[6]：

（1）固定閾值分割，在OpenCV中實(shí)現(xiàn)固定閾值分割的函數(shù)是cvThreshold（），函數(shù) cvThreshold（）對(duì)單通道數(shù)組應(yīng)用固定閾值操作。其基本的思想是，給定一個(gè)數(shù)組和一個(gè)閾值，然后根據(jù)數(shù)組中的每個(gè)元素的是低于還是高于閾值而進(jìn)行一些處理。

（2）自適應(yīng)閾值分割，在OpenCV中實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)閾值分割的函數(shù)AdaptiveThreshold（），此函數(shù)有2種不同的自適應(yīng)閾值方法。

2.2.3 基于MFC的OpenCV閾值分割的實(shí)現(xiàn)

OpenCV 庫(kù)是使用“IplImage”結(jié)構(gòu)體來(lái)創(chuàng)建和處理圖像，在其庫(kù)函數(shù)中，最重要的結(jié)構(gòu)體就是IplImage 結(jié)構(gòu)，使用這種格式的特點(diǎn)是：可以比DIB 格式表示更多的圖像性質(zhì)，而且可以更方便地存取圖像中的像素值[7]。定義該結(jié)構(gòu)體變量時(shí)，需要用到函數(shù)cvCreateImage，定義方法如下：

IplImage *src=cvCreateImage（cvSize（800，600），IPL_DEPTH_16U，3）；

在VC6.0 中新建MFC AppWizard（exe），添加支持OpenCV 的庫(kù)文件，如cxcore.lib cv.libml.lib cvaux.lib highgui.lib cvcam.lib 等，使得VC能夠調(diào)用OpenCV 的庫(kù)函數(shù)。

（1）固定閾值算法

OpenCV 中使用固定閾值對(duì)圖像進(jìn)行二值化的函數(shù)是cvThreshold（），函數(shù)具體定義為：

Double cvThreshold（

CvArr* src，

CvArr* dst，

double threshold，

double max_value，

int threshold_type）；

該函數(shù)的特點(diǎn)是只能處理8位或浮點(diǎn)灰度圖像。目標(biāo)圖像必須與源圖像的類(lèi)型一致。每個(gè)閾值類(lèi)型threshold_type對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定的比較操作如表1所示，該比較操作在源圖像第i個(gè)像素（srci）和閾值（T）之間進(jìn)行。根據(jù)源圖像的像素和閾值之間的關(guān)系，目標(biāo)圖像的像素dsti 會(huì)被設(shè)置為0， srci 或者max_value。當(dāng)threshold_type 被設(shè)置為CV_THRESH_BINARY 時(shí)，如果源圖像第i 個(gè)像素（srci）大于閾值T，則目標(biāo)像素dsti 被設(shè)置為最大值max_value。否則目標(biāo)像素dsti 被設(shè)置為0[8]。

表1 cvThreshold（）中閾值類(lèi)型選項(xiàng)和對(duì)應(yīng)的操作

以下是本文測(cè)試基于MFC的OpenCV高斯模糊算法部分核心代碼：

//定義IplImage 結(jié)構(gòu)體存放高斯模糊后的目標(biāo)圖片

IplImage* pImg8uSmooth= NULL；

IplImage* pImg8u= NULL；

//建立3 通道圖像，圖像大小與輸入圖像的大小相同的IplImage 結(jié)構(gòu)體

pImg8uSmooth = cvCreateImage（cvGetSize（img），IPL_DEPTH_8U， 3）；

//使用高斯模糊方法對(duì)輸入圖像進(jìn)行濾波

cvSmooth（ img， pImg8uSmooth，CV_GAUSSIAN，3，0，0）；

//創(chuàng)建窗口，顯示高斯模糊后的圖像

cvvNamedWindow（ "Smooth Image"， 1 ）；

cvvShowImage（ "Smooth Image"， pImg8uSmooth）；

以下是基于MFC 的OpenCV 固定閾值化算法部分核心代碼：

//建立IplImage 結(jié)構(gòu)體存放圖片

IplImage* Thresholdimg=NULL；

//設(shè)定固定閾值為15（該值為參考值，實(shí)際測(cè)試程序時(shí)，可以根據(jù)具體程序設(shè)置為其他測(cè)試值）

double threshold = 15；

//設(shè)定閾值類(lèi)型為CV_THRESH_BINARY

int threshold_type = CV_THRESH_BINARY；

//對(duì)上一步中進(jìn)行過(guò)高斯模糊的圖像進(jìn)行固定閾值化處理

cvCvtColor（pImg8uSmooth， Thresholdimg， CV_BGR2GRAY）；

//固定閾值化處理

cvThreshold（Thresholdimg，It，threshold，255，threshold_type）；

（2）自適應(yīng)閾值算法

針對(duì)有很強(qiáng)照明和反射梯度的圖像，圖像中像素分布很不均勻，要想對(duì)圖像處理得到效果較好的二值化效果，很難通過(guò)某一個(gè)或者某幾個(gè)固定的閾值來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，需要根據(jù)梯度進(jìn)行閾值化，于是便有了自適應(yīng)閾值算法[9]。

自適應(yīng)閾值算法是OpenCV 中的一種改進(jìn)了的閾值化處理技術(shù)，使用的閾值本身就是一個(gè)變量，這種方法由函數(shù)cvAdaptiveThreshold（）實(shí)現(xiàn)，其具體函數(shù)為：

Void cvAdaptiveThreshold（

CvArr* src，

CvArr* dst，

double max_val，

Int adaptive_method=CV_ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C，

Int threshold_type=CV_THRESH_BINARY，

Int block_size=3，

Double param1=5）；

cvAdaptiveThreshold（）有兩種不同的自適應(yīng)閾值方法，可以用參數(shù)adaptive_method進(jìn)行設(shè)置。在這兩種方法下，自適應(yīng)閾值T（x，y）在每個(gè)像素點(diǎn)都不同。通過(guò)計(jì)算像素點(diǎn)周?chē)鷅×b區(qū)域加權(quán)平均，然后減去常數(shù)得到自適應(yīng)閾值，b由參數(shù)block_size 指定，常參數(shù)由param1 指定。當(dāng)adaptive_method = CV_ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C 時(shí)，對(duì)區(qū)域所有像素平均加權(quán)；當(dāng)adaptive_method=CV_ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C時(shí)，區(qū)域中的（x，y）周?chē)袼馗鶕?jù)高斯函數(shù)按照它們離中心的距離進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。最后參數(shù)threshold_type和表1中的一樣。

本方法對(duì)于有很強(qiáng)照明或反射梯度的圖像，需要根據(jù)梯度進(jìn)行閾值化時(shí)，自適應(yīng)閾值技術(shù)與其他技術(shù)相比就有很好的效果。本文是在adaptive_method=CV_ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C時(shí)使用高斯模糊算法對(duì)輸入圖像進(jìn)行去噪濾波，之后用cvAdaptiveThreshold （）函數(shù)對(duì)高斯濾波之后的圖像進(jìn)行自適應(yīng)閾值化處理。具體核心代碼如下：

//定義IplImage 結(jié)構(gòu)體存放自適應(yīng)閾值化后的目標(biāo)圖片

IplImage* AdpThresholdimg=NULL；

//設(shè)定閾值類(lèi)型為CV_THRESH_BINARY

int threshold_type = CV_THRESH_BINARY；

//設(shè)定自適應(yīng)閾值方法為CV_ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C 方法

int adaptive_method = CV_ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C；

int block_size = 71；

//設(shè)置減去的常數(shù)值，以得到自適應(yīng)閾值

double offset = 15；

//建立Iat 指針存放自適應(yīng)閾值化處理后的圖像結(jié)構(gòu)體，作為輸出圖像

Iat = cvCreateImage（cvSize（Igray?>width，Igray?>height），IPL_DEPTH_8U， 1）；

// AdpThresholdimg 存放經(jīng)過(guò)高斯模糊處理的圖像結(jié)構(gòu)體，作為輸入圖像

AdpThresholdimg=cvCreateImage（cvGetSize（img），IPL_

DEPTH_8U， 1）；

//進(jìn)行自適應(yīng)閾值化處理，

cvAdaptiveThreshold（AdpThresholdimg， Iat， 255， adaptive_method，

threshold_type， block_size， offset）；

//創(chuàng)建窗口，顯示自適應(yīng)閾值處理后的圖像

cvNamedWindow（"Adaptive Threshold"，1）；

cvShowImage（"Adaptive Threshold"，Iat）；

經(jīng)過(guò)上述兩種算法處理的圖像如圖2～圖4所示。

圖2 原始圖

圖3 固定閾值分割

圖4 自適應(yīng)閾值分割

3 結(jié) 語(yǔ)

本文介紹了基于OpenCV 的圖像處理并給出了實(shí)例，利用OpenCV 中的函數(shù)使圖像處理[10]問(wèn)題變得很簡(jiǎn)單，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，通過(guò)圖2和圖3的圖像處理后的效果，發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)閾值相較于固定閾值有著較好的特征提取效果。當(dāng)使用固定閾值時(shí)，無(wú)法分割出圖像中需要的信息，而使用自適應(yīng)閾值，可以有效地分割出圖像中的有用信息。

注：本文通訊作者為汪偉。

參考文獻(xiàn)

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[8] 劉瑞禎，于仕琪.OpenCV 教程基礎(chǔ)篇[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.

篇6

【關(guān)鍵詞】3D MAX；虛擬；建模；運(yùn)用；自控元件

0 引言

三維模型獲取是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的一個(gè)基本研究問(wèn)題。然而，利用建模軟件（比如3D MAX和Maya等）手工進(jìn)行三維模型構(gòu)建是一項(xiàng)十分繁瑣和代價(jià)昂貴的工作。因此，研究如何從現(xiàn)實(shí)世界直接和快速地獲取三維模型，成為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。目前，現(xiàn)實(shí)物體的三維結(jié)構(gòu)獲取作為一種數(shù)字存儲(chǔ)和記錄技術(shù)，在物體建模、場(chǎng)景建模、真實(shí)感繪制、機(jī)器人導(dǎo)航、目標(biāo)識(shí)別和三維測(cè)量等科學(xué)和工程領(lǐng)域以及考古學(xué)、廣告、娛樂(lè)等其他文化領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用需求。

1 研究現(xiàn)狀

客觀世界在空間上是三維的，而現(xiàn)有的圖像采集裝置所獲取的圖像是二維的。盡管圖像中含有某些形式的三維空間信息，但要真正在計(jì)算機(jī)中使用這些信息進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用處理，就必須采用三維重建技術(shù)從二維圖像中合理地提取并表達(dá)這些三維信息。三維重建技術(shù)能夠從二維圖像出發(fā)構(gòu)造具有真實(shí)感的三維圖形，為進(jìn)一步的場(chǎng)景變化和組合運(yùn)算奠定基礎(chǔ)，從而促進(jìn)圖像和三維圖形技術(shù)在航天、造船、司法、考古、工業(yè)測(cè)量、電子商務(wù)等領(lǐng)域的廣泛深入的應(yīng)用。

1.1 三維信息的獲取

三維信息獲取的技術(shù)手段多種多樣，通常，人們獲取物體三維模型的方式有三種：第一種方式利用建模軟件構(gòu)造三維模型；第二種方式通過(guò)儀器設(shè)備獲取三維模型；第三種方式利用圖像或者視頻來(lái)重建場(chǎng)景的三維模型。

圖像是二維數(shù)據(jù)，但是在關(guān)于某一場(chǎng)景或物體的一幅或者多幅圖像中可以找到許多線索，從中人們能夠推知圖像所記錄的場(chǎng)景或物體的幾何信息。這些線索包括物體邊與邊之間的幾何關(guān)系、兩幅圖像的視差關(guān)系、兩幅圖像征點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及物體輪廓信息等等。這些線索是場(chǎng)景中物體所具有的，稱(chēng)為“被動(dòng)線索”。有時(shí)候根據(jù)需要還可以創(chuàng)造線索，如在物體表面上用光線打上條紋或者制造出陰影，這樣的人造線索稱(chēng)為“主動(dòng)線索”。

對(duì)于使用主動(dòng)線索的方法而言，又可以分為以下兩類(lèi)。第一類(lèi)利用場(chǎng)景中已知形狀的物體或者某些簡(jiǎn)單幾何元素之間的關(guān)系進(jìn)行建模。第二類(lèi)使用物體的輪廓信息，物體在圖像上的輪廓是理解物體幾何形狀的一個(gè)重要線索。

對(duì)于以上所述可以用圖1來(lái)表示。

1.2 3D MAX 軟件

3D是three-dimensional的縮寫(xiě)，就是三維圖形。在計(jì)算機(jī)里顯示3D圖形，就是說(shuō)在平面里顯示三維圖形。不像現(xiàn)實(shí)世界里，真實(shí)的三維空間，有真實(shí)的距離空間。人眼有一個(gè)特性就是近大遠(yuǎn)小，就會(huì)形成立體感。計(jì)算機(jī)屏幕是平面二維的，我們之所以能欣賞到真如實(shí)物般的三維圖像，是因?yàn)轱@示在計(jì)算機(jī)屏幕上時(shí)色彩灰度的不同而使人眼產(chǎn)生視覺(jué)上的錯(cuò)覺(jué)，而將二維的計(jì)算機(jī)屏幕感知為三維圖像?；谏蕦W(xué)的有關(guān)知識(shí)，三維物體邊緣的凸出部分一般顯高亮度色，而凹下去的部分由于受光線的遮擋而顯暗色。這一認(rèn)識(shí)被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)頁(yè)或其他應(yīng)用中對(duì)按鈕、3d線條的繪制。

2 三維場(chǎng)景的制作

三維場(chǎng)景的制作主要分8個(gè)步驟：

（1）方案分析：按照設(shè)計(jì)草圖確定各部分的尺寸、材料、樣式以及方案的風(fēng)格、色調(diào)，還要準(zhǔn)備一些照片或圖片為參考。方案分析時(shí)還要確定建模的順序和方法、燈光布置的初步方案，并確定哪些需要在3DMAX完成，哪些需要在photoshop中調(diào)整及合成。

（2）創(chuàng)建框架：這一步是為確定視角做準(zhǔn)備，模型應(yīng)該盡量精簡(jiǎn)，但各部分的距離和比例關(guān)系應(yīng)該準(zhǔn)確。

（3）建立攝像機(jī)：首先要確定攝像機(jī)的視角，視角應(yīng)突出空間的特點(diǎn)，位置和方向應(yīng)盡量開(kāi)闊。

（4）精確建模：建模應(yīng)在攝像機(jī)的視野范圍內(nèi)做，看不到的部分不用建模。模型的復(fù)雜程度應(yīng)在滿足效果的情況下，越簡(jiǎn)單越好，模型過(guò)于復(fù)雜，在展示效果圖中看不出差別，白白增加了建模和修改的時(shí)間以及電腦渲染的時(shí)間。

（5）編輯材質(zhì)和貼圖：在3DMAX中材質(zhì)與貼圖的建立和編輯都是通過(guò)材質(zhì)編輯器來(lái)完成的。并且通過(guò)最后的渲染把它們表現(xiàn)出來(lái)，使物體表面顯示出不同的質(zhì)地，色彩和紋理，材質(zhì)在三維模型創(chuàng)建過(guò)程中是至關(guān)重要的一環(huán)。

（6）設(shè)置燈光：打燈光時(shí)應(yīng)盡量參考類(lèi)似空間的照片或圖片的燈光效果，而不要憑空想象。用3DS MAX里的燈光模擬出真實(shí)光線的效果，并要考慮畫(huà)面的藝術(shù)效果。

（7）渲染輸出：確定渲染輸入的尺寸大小，該大小將決定圖像的用途以及清晰程度。

（8）后期處理：渲染合成展示效果圖并在photoshop中修改亮度、對(duì)比度以及細(xì)膩的光影變化，還要加上人物、植物、小飾品等配景。這些部分在photoshop中做既省事又出效果。增加配景時(shí)又要注意，樣式、顏色和風(fēng)格應(yīng)與整個(gè)空間協(xié)調(diào)統(tǒng)一，還要考慮畫(huà)面的構(gòu)圖。

三維場(chǎng)景的制作步驟如圖2所示。

3 案例分析

本次建模樣本位于山東省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)（山東中煤物探測(cè)量總公司），地址：山東省泰安市泰山大街西段，此次我要做的內(nèi)容是辦公大樓的三維立體建模。

3.1 基本框架的建立

首先修改系統(tǒng)單位，以方便數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，將辦公大樓的CAD底圖導(dǎo)入3DMAX中，根據(jù)平面圖的二維樣條線生成三維模型，用擠出或切片的方法先建立出辦公樓的基本框架。基本框架如圖3所示：

在辦公樓的粗模建立起來(lái)以后，要用之前對(duì)模型各個(gè)角度拍攝之后的照片，對(duì)這些照片用photoshop進(jìn)行分析處理編輯，切出關(guān)鍵部位，對(duì)模型進(jìn)行材質(zhì)的粘貼，需要注意的是這些圖片的大小必須都為2的冪次方，部分所需貼圖如圖4所示。

粘貼材質(zhì)之后的效果渲染圖如圖5所示。

3.3 燈光的設(shè)定

在燈光布置階段，只需按照實(shí)際燈光的位置和類(lèi)型進(jìn)行布置即可，架設(shè)上燈光之后的四個(gè)視圖如圖6所示：

3.4 后期處理

用Light scape進(jìn)行渲染，首先是燈光的定義，包括日光的窗口定義和日光的強(qiáng)度等，然后調(diào)整各個(gè)材質(zhì)的參數(shù)，準(zhǔn)確定義物體的物理屬性，再進(jìn)行光能分析計(jì)算，再進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的仔細(xì)調(diào)整，最后渲染輸出，調(diào)整圖像的亮度、顏色、飽和度、對(duì)比度，修補(bǔ)渲染中留下的缺陷，加入室外的配景，最后完成作品，經(jīng)過(guò)渲染調(diào)色之后的圖片如圖7所示。

【參考文獻(xiàn)】

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篇7

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)組成原理 混合教學(xué)模式 二類(lèi)本科 能力培養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1578（2017）02-0029-02

1 前言

計(jì)算機(jī)組成原理是普通高等院校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)本科生必修的核心基礎(chǔ)課程之一，在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)課程群中起著承前啟后的作用[1]。一方面，從部件結(jié)構(gòu)的角度，計(jì)算機(jī)組成原理課程基于數(shù)字邏輯課程講授如何將基本數(shù)字邏輯單元組合成計(jì)算機(jī)功能部件。另一方面，從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次和指令集的角度，它引導(dǎo)學(xué)生深入理解程序和指令在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行過(guò)程，并建立起完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整機(jī)概念，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程（如計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)接口與技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)等）提供必要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。

2 課程現(xiàn)狀

在大多數(shù)高等院校的本科教學(xué)中，計(jì)算機(jī)組成原理一直存在著“難教難學(xué)”的問(wèn)題。經(jīng)分析，我們發(fā)現(xiàn)該課程 教學(xué)存在著以下幾對(duì)矛盾：

（1）課程內(nèi)容多而課時(shí)少。計(jì)算機(jī)組成原理涵蓋了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論，存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、總線、輸入輸出系統(tǒng)、指令集等多項(xiàng)內(nèi)容，而課時(shí)相對(duì)較少，在我校僅為48學(xué)時(shí)。這使得知識(shí)講授泛而不精，學(xué)生無(wú)法深刻理解所學(xué)知識(shí)，久而久之便失去學(xué)習(xí)的興趣。

（2）理論抽象難懂而教學(xué)方法陳舊。計(jì)算機(jī)組成原理除了講授計(jì)算機(jī)各主要功能部件的結(jié)構(gòu)、組織方式和工作原理，以及主要功能部件之間的相互聯(lián)系之外，還講授主要功能部件的設(shè)計(jì)方法。多數(shù)學(xué)生對(duì)該課程的評(píng)價(jià)是“原理難懂、概念抽象”。然而，由于課程內(nèi)容多，教師授課時(shí)通常采用傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法。課堂上，學(xué)生只是被動(dòng)聽(tīng)講和記錄，沒(méi)有時(shí)間進(jìn)行充分思考，師生之間也缺乏互動(dòng)。這種教學(xué)方法顯然不利于學(xué)生對(duì)抽象難懂內(nèi)容的理解和掌握。

（3）基礎(chǔ)性原理與日新月異的應(yīng)用技術(shù)之間的矛盾。如現(xiàn)代計(jì)算機(jī)早已不采用馮.諾依曼結(jié)構(gòu)，而計(jì)算機(jī)組成原理討論的是模型機(jī)，不涉及任何機(jī)型。書(shū)本與實(shí)際的距離造成學(xué)生誤認(rèn)為該課程“難懂而無(wú)用”，從而喪失學(xué)習(xí)興趣。

（4）實(shí)驗(yàn)方法與學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的矛盾。計(jì)算機(jī)組成原理的課程實(shí)驗(yàn)多使用實(shí)驗(yàn)箱。實(shí)驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)無(wú)法更改，箱內(nèi)部件難以更改和擴(kuò)充。受實(shí)驗(yàn)箱的局限，計(jì)算機(jī)組成實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，不利于創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

3 教學(xué)改革

如何對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理課程進(jìn)行改革以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、改善學(xué)習(xí)效果？下面，本文從計(jì)算機(jī)組成原理課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)這幾個(gè)方面對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理的教學(xué)改革進(jìn)行有益的探討。

3.1 教學(xué)內(nèi)容改革

計(jì)算機(jī)組成原理內(nèi)容多且抽象，而理論課時(shí)少，如我校計(jì)算機(jī)系，該課程只有48學(xué)時(shí)，其中理論課40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課8學(xué)時(shí)。因此，對(duì)于該課程內(nèi)容的講解不可能面面俱到，必須分重點(diǎn)、有側(cè)重地去講。站在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)課程群的角度上，我們對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理及其前導(dǎo)、后續(xù)課程的內(nèi)容進(jìn)行梳理。確定該課程的重點(diǎn)內(nèi)容為三大功能部件（即存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器）的內(nèi)部結(jié)、組織方式、工作原理、基本分析和設(shè)計(jì)方法。該課程的難點(diǎn)則在于如何以控制流和數(shù)據(jù)流為主線，將計(jì)算機(jī)功能部件聯(lián)系起來(lái)，建立整機(jī)概念（如CPU與存儲(chǔ)器的邏輯關(guān)系，控制器如何控制每一條指令的執(zhí)行過(guò)程），以及三大功能部件的設(shè)計(jì)方法。

對(duì)于計(jì)算機(jī)組成原理的前導(dǎo)課程（計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、數(shù)字邏輯、匯編語(yǔ)言等）講授過(guò)的內(nèi)容，如定點(diǎn)數(shù)、進(jìn)制轉(zhuǎn)換、狀態(tài)機(jī)等，可以采用課堂提問(wèn)、隨堂作業(yè)或測(cè)驗(yàn)等方式幫助學(xué)生復(fù)習(xí)和回憶。對(duì)其后續(xù)課程（操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、單片機(jī)接口技術(shù)等）的內(nèi)容，如虛擬存儲(chǔ)、CPU與存儲(chǔ)器之間的連接、輸入輸出系統(tǒng)、尋址方式、流水線技術(shù)等，只講述基本概念和原理，不作深入分析。

3.2 教學(xué)模式改革

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模開(kāi)放課程（Massive Open Online Courses，簡(jiǎn)稱(chēng)MOOC）在教育界日益受到關(guān)注。MOOC以“短視頻+交互式練習(xí)”為學(xué)習(xí)模式，以教學(xué)互動(dòng)為特點(diǎn)的一種大規(guī)模、開(kāi)放型的在線網(wǎng)絡(luò)課程。MOOC的優(yōu)勢(shì)是不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，沒(méi)有先修條件[2]，任何人都可參與在線學(xué)習(xí)。然而，這一優(yōu)勢(shì)也造成了MOOC課程的通過(guò)率不高，使得它不適用于大學(xué)必修課程。因此，一種被稱(chēng)為“小規(guī)模受限在線課程”（small private online course，簡(jiǎn)稱(chēng)SPOC）的教學(xué)模式在國(guó)內(nèi)外高校悄然興起。SPOC基于MOOC平臺(tái)，但其規(guī)模?。ㄒ话阍趲资酥翈装偃酥g），并對(duì)學(xué)生設(shè)置準(zhǔn)入條件，只有達(dá)到要求的申請(qǐng)者才能學(xué)習(xí)SPOC課程，很好地克服了MOOC的缺點(diǎn)。

通常，SPOC由在線課程和翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合而成：在線課程是由教學(xué)微視頻、相關(guān)資料、在線作業(yè)、在線測(cè)驗(yàn)、在線討論等組合而成，供學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)；翻轉(zhuǎn)課堂以學(xué)生為主體，教師作為組織者和引導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生就在線課程上的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行匯報(bào)、討論、答疑等。SPOC教學(xué)模式如圖1所示[3]。

與傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教學(xué)模式不同，SPOC“以學(xué)生為中心”。在SPOC教學(xué)模式下，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程以學(xué)生為本，教師作為指導(dǎo)者和組織者，不斷調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生自主地、探究地去學(xué)習(xí)。SPOC教學(xué)模式的特點(diǎn)如下：（1）線上課程按知識(shí)點(diǎn)分解成許多10～15分鐘的微課程，方便學(xué)生進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)；（2）每段微課程嵌入測(cè)試題，學(xué)生必須正確解答才能繼續(xù)學(xué)習(xí)，因此學(xué)生看課程視頻時(shí)注意力必須高度集中；（3）線上功能強(qiáng)大，教師可設(shè)置單元測(cè)試、批改作業(yè)、開(kāi)展討論，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行過(guò)程監(jiān)督，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行分析；（4）線下課堂交互性很強(qiáng)，改傳統(tǒng)的“教師講授”為“師生交流”，如教師組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)匯報(bào)和討論，隨堂測(cè)試和答疑，等等。

由此可見(jiàn)，SPOC教學(xué)模式順利進(jìn)行的關(guān)鍵在于學(xué)生，它要求學(xué)生具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)主動(dòng)和能動(dòng)性，能夠自覺(jué)自律地在線學(xué)習(xí)并積極思考。然而，對(duì)于二類(lèi)本科院校的學(xué)生而言，大部分學(xué)生的自我約束力較差，很難做到在進(jìn)入課堂之前不折不扣地完成在線課程的學(xué)習(xí)任務(wù)。這是SPOC教學(xué)模式在二類(lèi)本科院校推廣困難的最根本原因。

受SPOC教學(xué)模式的啟發(fā)，我們提出一種新的混合教學(xué)模式，即“課堂教學(xué)+線上復(fù)習(xí)”混合教學(xué)模式（如圖2所示）。

在“課堂教學(xué)+線上復(fù)習(xí)”混合教學(xué)模式中，課堂教學(xué)采用多種教學(xué)方式。如啟發(fā)式教學(xué)方式，通過(guò)設(shè)置疑點(diǎn)、提出懸念來(lái)激發(fā)學(xué)生探求知識(shí)的欲望，培養(yǎng)學(xué)生敢于提出問(wèn)題、積極思考問(wèn)題的良好習(xí)慣。此外，還采用案例化教學(xué)方式，使抽象的概念和理論變得生動(dòng)具體。如，在講述定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，采用C語(yǔ)言中的兩種數(shù)據(jù)類(lèi)型――int型和float型，作為案例，并運(yùn)行一段C程序來(lái)幫助學(xué)生理解“數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表達(dá)”。在講授總線這一章時(shí)，打開(kāi)PC機(jī)，讓學(xué)生了解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)。在講授控制器時(shí)，以“模型機(jī)”為案例，對(duì)指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通路、指令執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行分析。

計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí)點(diǎn)多且抽象，這就要求學(xué)生必須及時(shí)消化課堂內(nèi)容。借助“在線復(fù)習(xí)平臺(tái)”的在線測(cè)試和在線討論功能，教師可以有效地督促學(xué)生及時(shí)進(jìn)行課后復(fù)習(xí)?！熬€上復(fù)習(xí)”內(nèi)容包括：難點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容的微視頻，基于課堂內(nèi)容布置的在線作業(yè)、在線自測(cè)題、在線討論等。其中，在線自測(cè)和在線作業(yè)必須在規(guī)定時(shí)間提交，以確保學(xué)生在下次進(jìn)入課堂前完成復(fù)習(xí)內(nèi)容。

3.3 實(shí)踐教學(xué)改革

改傳統(tǒng)的基于實(shí)驗(yàn)箱的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為基于EDA平臺(tái)的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

根據(jù)課程內(nèi)容構(gòu)建多層次實(shí)踐教學(xué)體系。將實(shí)踐教學(xué)分為“課程內(nèi)實(shí)驗(yàn)”和“課程設(shè)計(jì)”兩個(gè)層次。

課程內(nèi)實(shí)驗(yàn)為第一層次，要求學(xué)生在Quartus和Modelsim仿真平臺(tái)上設(shè)計(jì)模型機(jī)的主要功能部件――分頻器、寄存器堆、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器。控制器的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，涉及指令集、數(shù)據(jù)通路、指令執(zhí)行過(guò)程、節(jié)拍等諸多理論，將它作為課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容之一。課程設(shè)計(jì)為第二層次，其要求較高，不僅要求學(xué)生將控制器和在課程內(nèi)實(shí)驗(yàn)中完成的各功能部件進(jìn)行組合，在仿真平臺(tái)上完成一個(gè)單周期處理器的簡(jiǎn)單模型機(jī)的設(shè)計(jì)，而且要求學(xué)生將模型機(jī)下載到FPGA板上進(jìn)行測(cè)試。

考慮到計(jì)算機(jī)組成原理課時(shí)少，我們采用SPOC模式進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，在網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)微視頻和與模型機(jī)設(shè)計(jì)資料，要求學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課之前進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室與教師或助教進(jìn)行探討。為保證學(xué)生有充裕的時(shí)間進(jìn)行課外學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，我們?cè)谟?jì)算機(jī)組成原理的開(kāi)課初期就將課程設(shè)計(jì)任務(wù)布置下去，同時(shí)開(kāi)放硬件實(shí)驗(yàn)室，并定期開(kāi)展網(wǎng)上討論。

4 結(jié)語(yǔ)

2015年，我們依靠學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建了計(jì)算。機(jī)組成原理課程的在線復(fù)習(xí)平臺(tái)。從2015年的教學(xué)實(shí)踐來(lái)看：“課堂教學(xué)+線上復(fù)習(xí)”混合教學(xué)模式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和自律性，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果；教學(xué)實(shí)踐的內(nèi)容和教學(xué)模式的改革提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了他們的實(shí)際動(dòng)手能力。

課程教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期工程，計(jì)算機(jī)組成原理課程中存在的教學(xué)問(wèn)題也不是僅憑一兩次教學(xué)改革就可以完全解決，如計(jì)算機(jī)組成原理課程存在的教材更新滯后，教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊等問(wèn)題[4]。這需要授課教師密切關(guān)注計(jì)算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的新技術(shù)、新成果，不斷更新自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，爭(zhēng)取更好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜姚愛(ài)紅，武俊鵬，等.“計(jì)算機(jī)組成原理”教W改革實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2013（2）：9-13.

[2] 黃嵐，袁鋼，程新榮，等.基于SPOC理念的計(jì)算機(jī)組成原理課程互動(dòng)教學(xué)研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2015（第13期）：15-18.

[3] 宋曉玲.基于SPOC的高職計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程混合教學(xué)模式探究[J].當(dāng)代職業(yè)教育，2016年第1期：20-22，48.

篇8

道路交通本身是一個(gè)極為復(fù)雜的系統(tǒng)，由人、車(chē)、道路、環(huán)境等諸多要素組成，并呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)分布，這給交通事故的處理帶來(lái)了一定程度的影響。一般來(lái)說(shuō)，交通事故的處理分為受理報(bào)案、現(xiàn)場(chǎng)處理、責(zé)任認(rèn)定、裁決處罰、損害賠償調(diào)解、向法院六個(gè)步驟，根據(jù)事故的大小和當(dāng)事人的意愿將有所差異，因此處理的時(shí)間也有很大的不同。但無(wú)論如何，日益呈現(xiàn)出這樣一個(gè)十分嚴(yán)峻的問(wèn)題：傳統(tǒng)的處理方法很難適應(yīng)當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展需求?？焖俚纳罟?jié)奏，復(fù)雜的環(huán)境因素，尤其是事故人員的跨地域性日益占據(jù)著較高的比例，都增加了交通事故處理的復(fù)雜性。

2現(xiàn)行道路交通事故處理的幾種有效的解決方法

2．1利用模糊責(zé)任加快處理進(jìn)程

福建省廈門(mén)市公安局交警支隊(duì)突破傳統(tǒng)觀念，在道路交通事故處理過(guò)程中，創(chuàng)造性地提出“模糊責(zé)任”概念，使困擾道路交通事故快速處理“現(xiàn)場(chǎng)定責(zé)難”的問(wèn)題迎刃而解。運(yùn)用“模糊責(zé)任”概念10多年以來(lái)，全市道路交通事故快速處理率始終保持在90%以上，目前已達(dá)到98%。大大降低道路交通事故責(zé)任認(rèn)定難度[1]。模糊責(zé)任簡(jiǎn)化了處理流程，省略或者弱化了次要環(huán)節(jié)，將責(zé)任認(rèn)定的結(jié)果也進(jìn)行了一定程度的統(tǒng)一。并提供了相關(guān)的機(jī)制和平臺(tái)，對(duì)尚未或者可能引起糾紛的事故進(jìn)行相應(yīng)的處理，完善了處理流程。與此同時(shí)，事故的快速處理，本身也是一種交通擁堵的緩解措施。

2.2利用交通事故快速定位系統(tǒng)提供效率

當(dāng)事故發(fā)生，其處理效率將直接影響受傷人員的醫(yī)療救助和交通暢通程度[2]。因此，對(duì)交通事故的快速定位將顯得十分重要。我們可以通過(guò)計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、監(jiān)控設(shè)備等對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行取證并進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如可以通過(guò)基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的交通事故快速定位系統(tǒng)，對(duì)采集的交通圖象進(jìn)行去噪處理，提供圖象質(zhì)量，綜合利用小波變換方法提取交通事故特征，通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行快速的定位[3]。本方法是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助處理，快速分析現(xiàn)場(chǎng)的圖像資料，縮短人為參與的時(shí)間，從而提高了事故處理的效率。

2.3利用PC-CRASH軟件快速確定事故責(zé)任方

PC-CRASH是一款交通事故再現(xiàn)軟件，事故分析的過(guò)程主要是根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)的采集、記錄、調(diào)查與分析，將事故涉案車(chē)輛由碰撞后的終止位置反推回碰撞過(guò)程，再反推回碰撞前的運(yùn)行狀態(tài)，來(lái)分析事故原因，然后根據(jù)有關(guān)法律規(guī)定進(jìn)行責(zé)任認(rèn)定[4]。由于道路、環(huán)境以及人為等因素，將為事故認(rèn)定造成一定的影響，通過(guò)再現(xiàn)軟件，可以避免不必要的糾紛，提高公信力，減少了事故認(rèn)定的時(shí)間，降低了人為因素的干擾，是一種解決事故認(rèn)定難題的科學(xué)合理的有效途徑。道路交通本身是一個(gè)極為復(fù)雜的系統(tǒng)，由人、車(chē)、道路、環(huán)境等諸多要素組成，并呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)分布，這給交通事故的處理帶來(lái)了一定程度的影響。一般來(lái)說(shuō)，交通事故的處理分為受理報(bào)案、現(xiàn)場(chǎng)處理、責(zé)任認(rèn)定、裁決處罰、損害賠償調(diào)解、向法院六個(gè)步驟，根據(jù)事故的大小和當(dāng)事人的意愿將有所差異，因此處理的時(shí)間也有很大的不同。但無(wú)論如何，日益呈現(xiàn)出這樣一個(gè)十分嚴(yán)峻的問(wèn)題：傳統(tǒng)的處理方法很難適應(yīng)當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展需求?？焖俚纳罟?jié)奏，復(fù)雜的環(huán)境因素，尤其是事故人員的跨地域性日益占據(jù)著較高的比例，都增加了交通事故處理的復(fù)雜性。

3基于信息化的智能交通事故處理系統(tǒng)的構(gòu)想

我們目前處于信息化的時(shí)代，計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)智能終端、大數(shù)據(jù)等技術(shù)和設(shè)備的出現(xiàn)，極大改變了我們的日常生活。那么能不能設(shè)計(jì)一種完整的系統(tǒng)，利用上述的技術(shù)和設(shè)備以及對(duì)交通事故處理的研究和分析成果，給道路交通事故處理帶來(lái)極大的甚至是革命性的改變呢？當(dāng)然這需要不斷地努力和不斷地實(shí)踐。下面本文將提出初步的構(gòu)想，以做引玉之磚。

3.1道路交通事故處理的信息化

科技強(qiáng)警是交管工作現(xiàn)代化的發(fā)展要求，也是未來(lái)交管工作發(fā)展的必然。面對(duì)紛繁復(fù)雜的交管工作，近幾年，公安交通管理努力構(gòu)建信息警務(wù)，信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、信息查詢(xún)、業(yè)務(wù)管理和數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)已初見(jiàn)成效。改變了傳統(tǒng)的手工模式，實(shí)現(xiàn)了電子技術(shù)化處理，道路交通事故統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)、24小時(shí)事故快報(bào)、事故處理系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)了事故處理網(wǎng)上辦案和案卷電子化管理?，F(xiàn)階段交管執(zhí)法、事故處理對(duì)網(wǎng)絡(luò)和信息的依賴(lài)程度越來(lái)越大，對(duì)信息采集、處理的速度要求越來(lái)越高，綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的不斷采集、使用匯集，實(shí)現(xiàn)了跨區(qū)域、現(xiàn)代化辦公?？梢圆皇軙r(shí)間和地點(diǎn)的約束。通過(guò)數(shù)字證書(shū)登陸公安網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就可以直接整合人口信息、機(jī)動(dòng)車(chē)信息、駕駛員信息、在逃人員信息、被盜搶機(jī)動(dòng)車(chē)等各類(lèi)信息數(shù)據(jù)，能夠基本滿管工作的需求。但是，現(xiàn)階段的信息化建設(shè)與科技強(qiáng)警、信息化管理的目標(biāo)和現(xiàn)代化交通理念的實(shí)際需求還有較大的差距。因此以科技為突破口，向科技要警力，向科技要效率，不斷提高交通管理的科技含量，最大限度的利用現(xiàn)有資源，挖掘管理潛力，擴(kuò)展公安交通科學(xué)管理能力，確保道路的安全暢通，是迫切需要解決的焦點(diǎn)問(wèn)題。所以，信息化建設(shè)是現(xiàn)代化交通管理理念實(shí)現(xiàn)的必由之路。

3．2系統(tǒng)的構(gòu)成

本系統(tǒng)由手持智能終端、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、軟件系統(tǒng)、大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和高性能服務(wù)器構(gòu)成。通過(guò)智能終端的攝像頭、客戶(hù)端應(yīng)用、錄音功能將現(xiàn)場(chǎng)的信息進(jìn)行采集并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至服務(wù)器端，服務(wù)器通過(guò)軟件系統(tǒng)和大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行分析和處理，將處理結(jié)果存儲(chǔ)并以特定的方式反饋至客戶(hù)端。由于智能設(shè)備已經(jīng)相當(dāng)普及而且配置和功能相當(dāng)強(qiáng)大，完全可以推向社會(huì)進(jìn)行應(yīng)用。該系統(tǒng)結(jié)合了當(dāng)前較為炙熱和前沿的技術(shù)———云計(jì)算和大數(shù)據(jù)，本身具有一定的先進(jìn)性和發(fā)展前景。

3．3系統(tǒng)的核心功能

本系統(tǒng)具有如下的核心功能：事故現(xiàn)場(chǎng)的采集、事故認(rèn)定的處理、處理結(jié)果的記錄、事故責(zé)任方的信息管理和必要的聯(lián)系管轄、裁定處罰和賠償管理功能、掌上法院、掌上交警、交通事故預(yù)測(cè)、道路交通智能決策。本系統(tǒng)不僅是交通事故的處理者和管理者，而且還是交通事故的預(yù)防者甚至是智能交通的決策者。防患于未然，遠(yuǎn)比亡羊補(bǔ)牢、處理交通事故更為重要。

3．4系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義

篇9

虛擬仿真的世界由計(jì)算機(jī)生成，由投影機(jī)等顯示設(shè)備呈現(xiàn)，可以是現(xiàn)實(shí)世界的再現(xiàn)（虛擬實(shí)境），也可以構(gòu)想一個(gè)全新的世界（虛擬虛境），通過(guò)創(chuàng)造身臨其境的沉浸感，并配合頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設(shè)備，讓用戶(hù)可以與虛擬世界自然實(shí)時(shí)交互，直接參與并探索仿真對(duì)象在所處環(huán)境中的作用與變化，像在真實(shí)環(huán)境里一樣進(jìn)行各種操作。這種虛擬環(huán)境具有極高的準(zhǔn)確性，可以節(jié)省昂貴的現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)開(kāi)支，減少真實(shí)資產(chǎn)的浪費(fèi)，更有效地整合信息和數(shù)據(jù)，幫助用戶(hù)對(duì)關(guān)鍵任務(wù)和決策做好最佳準(zhǔn)備，優(yōu)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程，從根本上改變?nèi)藗児ぷ鞯姆绞健?/p>

作為窗口的顯示技術(shù)

在虛擬仿真系統(tǒng)中，顯示設(shè)備是呈現(xiàn)虛擬世界的窗口，而投影機(jī)是其中最常使用的設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)的投影機(jī)通常只是在平面上投射單一圖像，而虛擬仿真中的投影機(jī)通常用于多通道、邊緣融合系統(tǒng)，顯示無(wú)縫連續(xù)的圖像，而且經(jīng)常需要投射在球幕或柱形的表面。因此，與普通的工程應(yīng)用相比，用于虛擬仿真系統(tǒng)的投影機(jī)需要具有更高水平的色彩校正和光輸出控制，以及更先進(jìn)的圖像處理能力，例如幾何校正。作為創(chuàng)建銳利圖像的重要一環(huán)，投影機(jī)鏡頭同樣重要，可幫助實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的邊緣融合。

“虛擬仿真系統(tǒng)力求達(dá)到模擬真實(shí)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)，不但對(duì)整套顯示系統(tǒng)的性能有著極高要求，系統(tǒng)形式也會(huì)針對(duì)不同行業(yè)的不同需求帶來(lái)有不同的呈現(xiàn)效果?？傮w來(lái)說(shuō)，大多數(shù)行業(yè)的虛擬仿真系統(tǒng)普遍會(huì)有好的色彩呈現(xiàn)、高分辨率、高亮度、高對(duì)比度、高一致性、高刷新率、多種立體方式、很好的沉浸感，以及觀看視點(diǎn)位置、多視點(diǎn)觀看等需求。在不同行業(yè)的應(yīng)用中，虛擬仿真項(xiàng)目通常需要多臺(tái)投影機(jī)拼接融合組成不同的系統(tǒng)形式來(lái)滿足使用要求?！?巴可大中華區(qū)虛擬仿真系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理趙易時(shí)指出，“就投影機(jī)來(lái)說(shuō)，為滿足以上需求，單機(jī)方面就要有高分辨率、不同亮度的系列，氙燈和3DLP芯片級(jí)的色彩呈現(xiàn)，要能夠?qū)崿F(xiàn)多種立體表現(xiàn)形式并能實(shí)時(shí)切換，具備高系統(tǒng)刷新率、低噪音、模塊化易于更換、自動(dòng)亮度、色彩實(shí)時(shí)檢測(cè)和調(diào)整以及多通道間的融合羽化等能力?！?/p>

隨著應(yīng)用的不斷深入，更高對(duì)比度尤其是支持夜間模擬操作的投影機(jī)成為趨勢(shì)，此外，投影機(jī)刷新率的提升也增強(qiáng)了圖像的真實(shí)感?！搬槍?duì)某些特殊領(lǐng)域，如專(zhuān)業(yè)級(jí)飛行模擬器等虛擬系統(tǒng)的使用和模擬過(guò)程中，對(duì)投影機(jī)還有夜視模式、超高對(duì)比度增強(qiáng)模式、快速消隱、能上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)等特殊要求?！?趙易時(shí)補(bǔ)充道。

顯示技術(shù)本身的進(jìn)步，也為虛擬仿真系統(tǒng)發(fā)展創(chuàng)造了更好的條件。在過(guò)去幾年，受到世界經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響，機(jī)構(gòu)對(duì)成本效益的考慮以及緊張的資金成為虛擬仿真系統(tǒng)建設(shè)面臨的重大挑戰(zhàn)，但是LED以及激光光源技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了更低的使用和維護(hù)成本。

同時(shí)，顯示技術(shù)正不斷挑戰(zhàn)人眼的極限分辨率，對(duì)于4K、8K等技術(shù)來(lái)說(shuō)，虛擬仿真是真正的利基市場(chǎng)。石油公司、汽車(chē)設(shè)計(jì)、軍事簡(jiǎn)報(bào)室等都是對(duì)于分辨率非常饑渴的，并可能最早嘗試4K的領(lǐng)域。趙易時(shí)指出：“4K技術(shù)的成熟對(duì)仿真應(yīng)用有著重要意義，隨著各個(gè)行業(yè)的不斷發(fā)展，用戶(hù)對(duì)虛擬仿真系統(tǒng)的需求也在不斷增強(qiáng)。4K推出只有兩三年左右的時(shí)間，現(xiàn)在已經(jīng)在很多行業(yè)替代了以往的系統(tǒng)形式，用更少的投影顯示單元實(shí)現(xiàn)更大的視場(chǎng)角以及更精細(xì)的畫(huà)面表現(xiàn)力，帶給用戶(hù)更逼真的體驗(yàn)，促使4K的應(yīng)用需求在各個(gè)行業(yè)都在快速上升。巴可是最先將4K技術(shù)應(yīng)用在虛擬仿真領(lǐng)域的廠商，目前我們?cè)趪?guó)內(nèi)已為包括上海通用、廣汽及北京現(xiàn)代汽車(chē)等公司安裝了4K仿真項(xiàng)目，應(yīng)用在汽車(chē)制造中?！?/p>

如今的4K平板顯示器亦非常適合用在虛擬仿真系統(tǒng)中，JVC近日在其的84英寸4K顯示器上演示了“谷歌地球”的內(nèi)容，這款產(chǎn)品針對(duì)虛擬仿真市場(chǎng)，有4路HDMI輸入，支持60幀/秒的4K內(nèi)容。地圖等內(nèi)容要求寬廣的視野和高精度顯示，非常適合在大的4K平板上播放。

不同類(lèi)型的系統(tǒng)

虛擬仿真系統(tǒng)應(yīng)用的范圍廣泛、環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)用需求多種多樣，為此，市場(chǎng)上也有各種類(lèi)型的系統(tǒng)提供?！案鶕?jù)顯示系統(tǒng)的不同來(lái)劃分，仿真系統(tǒng)主要有平面投影系統(tǒng)、弧形投影系統(tǒng)、CAVE投影系統(tǒng)和球幕投影系統(tǒng)，其他一些異形投影系統(tǒng)嚴(yán)格來(lái)講都可以劃分到前述的四種當(dāng)中去。系統(tǒng)搭建的難點(diǎn)主要是根據(jù)客戶(hù)的需求選擇最適合的軟硬件來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)，避免系統(tǒng)中的軟硬件沖突?！?贏康科技的技術(shù)人員為我們介紹道。

根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能的不同，有很多專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)應(yīng)用在不同的環(huán)境中。例如，飛行模擬器和其他“4D平臺(tái)模擬器”（例如安裝在移動(dòng)液壓升降塔架上模擬重力效果）通常被用作特殊和專(zhuān)門(mén)的功能，它們由1個(gè)、3個(gè)、5個(gè)或更多的大型背投屏幕加上3D快門(mén)眼鏡、環(huán)繞立體聲和位置跟蹤系統(tǒng)組成。頭部位置和方向并不一定需要追蹤（因?yàn)樯眢w就在這個(gè)投影環(huán)境里），但是頭部追蹤可以在人走過(guò)空間時(shí)，實(shí)現(xiàn)自然視場(chǎng)和角度變化。追蹤帶有觸覺(jué)反饋的數(shù)據(jù)手套可以支持對(duì)虛擬物體的操作。

CAVE協(xié)作虛擬環(huán)境，源自Collaborative automatic Virtual Environment的縮寫(xiě)，是近年來(lái)出現(xiàn)的一種標(biāo)準(zhǔn)配置，其結(jié)構(gòu)通常是一個(gè)3m×3m×2.4m的長(zhǎng)方體，由3到6個(gè)背投屏幕墻面組成。不論是在科研機(jī)構(gòu)還是跨國(guó)企業(yè)，用戶(hù)可以在CAVE里面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與世界各地的團(tuán)隊(duì)就復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行協(xié)作。在CAVE當(dāng)中，若干投影機(jī)由計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)集群驅(qū)動(dòng)，由外向這些屏幕投射。由于近距離觀看需要非常小的像素來(lái)保持真實(shí)感，因此要求投影系統(tǒng)有非常高的分辨率。用戶(hù)在CAVE里面佩戴3D眼鏡觀看由CAVE生成的3D圖形，其動(dòng)作通常由3D眼鏡附帶的傳感器跟蹤，并不斷調(diào)整視頻，以保持觀看視點(diǎn)。CAVE以及音頻系統(tǒng)都由計(jì)算機(jī)來(lái)控制，在CAVE中，通常會(huì)在多個(gè)角度安裝多個(gè)揚(yáng)聲器，提供配合3D視頻的3D音頻效果，以實(shí)現(xiàn)全面的3D體驗(yàn)。

LVC（Live， Virtual， and Constructive），現(xiàn)實(shí)、虛擬和建設(shè)性的仿真被廣泛用于模型和仿真系統(tǒng)的分類(lèi)。LVC有助于解決時(shí)間和空間、操作預(yù)算的限制，不用現(xiàn)實(shí)設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)更多的培訓(xùn)。例如，在下一代航空領(lǐng)域的培訓(xùn)中，包括很多在無(wú)人駕駛機(jī)上的培訓(xùn)，都需要考慮不同的人為因素以及在不同地點(diǎn)的分布式培訓(xùn)。

另外，帶有全面人體運(yùn)動(dòng)跟蹤架構(gòu)和設(shè)計(jì)的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也會(huì)有大的增長(zhǎng)，并且在應(yīng)用中有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。例如對(duì)于軍隊(duì)的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，可以在虛擬空間檢查新手術(shù)室的設(shè)計(jì)，移動(dòng)儀器和重新定位設(shè)備，直到他們認(rèn)為配置正確，這樣就不用建立物理模型，從而節(jié)約時(shí)間和金錢(qián)。

盡管一個(gè)封閉的環(huán)境已經(jīng)能滿足需要，但是有時(shí)3D協(xié)作可能只需一面顯示墻屏幕甚至是在桌面上就能實(shí)現(xiàn)。由于模擬項(xiàng)目涉及人員眾多，空間常常成為問(wèn)題，因此帶有位置追蹤的頭戴式顯示器或許會(huì)成為最佳解決方案。

平臺(tái)軟件與系統(tǒng)整合

相比只是簡(jiǎn)單顯示信號(hào)的普通工程應(yīng)用而言，虛擬仿真系統(tǒng)更加復(fù)雜，是各種技術(shù)的集成，除了投影顯示系統(tǒng)外，組成系統(tǒng)的還有服務(wù)器、VR外設(shè)和平臺(tái)軟件。要讓所有零散組件和工作成為一個(gè)無(wú)縫整體，秘密武器就是平臺(tái)軟件，沒(méi)有軟件的粘合，虛擬仿真系統(tǒng)就只剩一堆硬件?，F(xiàn)在，大量的公司從事虛擬仿真軟件的開(kāi)發(fā)，確保以高速的立體數(shù)據(jù)渲染，讓用戶(hù)擁有更好的圖像質(zhì)量，增加沉浸體驗(yàn)。

“在一個(gè)系統(tǒng)中，所有外設(shè)整體的整合主要靠軟件來(lái)完成，平臺(tái)軟件包括三部分：第一部分是仿真軟件平臺(tái)，所有的開(kāi)發(fā)都是基于這個(gè)平臺(tái)來(lái)做的；第二部分是接口開(kāi)發(fā)，沒(méi)有接口軟件就無(wú)法認(rèn)出硬件的數(shù)據(jù)，沒(méi)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口就沒(méi)有辦法把所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與處理；第三部分是應(yīng)用開(kāi)發(fā)，只有平臺(tái)和數(shù)據(jù)是無(wú)法完成搭建一個(gè)系統(tǒng)的最終目的――解決一個(gè)實(shí)際問(wèn)題――的要求的，而且前端的AV系統(tǒng)也需要開(kāi)發(fā)出來(lái)的應(yīng)用來(lái)提供顯示內(nèi)容。平臺(tái)軟件作為把整個(gè)硬件系統(tǒng)連接成為一個(gè)整體的橋梁，通過(guò)必要的接口開(kāi)發(fā)把所有硬件部分連接成為一個(gè)無(wú)縫的整體。AV設(shè)備提供相應(yīng)的音視頻輸出，而手勢(shì)控制、頭盔顯示器、跟蹤系統(tǒng)都可以作為輸入端，通過(guò)采集輸入端的數(shù)據(jù)，發(fā)送到軟件中進(jìn)行分析運(yùn)算，最終形成圖形圖像等信息輸出給AV終端設(shè)備?！?贏康科技強(qiáng)調(diào)了平臺(tái)軟件在系統(tǒng)中的重要性。

系統(tǒng)集成商可以提供很多設(shè)備，如屏幕、投影機(jī)、計(jì)算機(jī)、圖形卡。制造商針對(duì)虛擬仿真設(shè)計(jì)的投影機(jī)，可以滿足諸如7×24小時(shí)持續(xù)運(yùn)行的特殊專(zhuān)業(yè)需求，其組件和保修通常都指定了更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間和耐用性。但設(shè)備提供并不是最重要的，趙易時(shí)指出：“其實(shí)，對(duì)虛擬仿真來(lái)說(shuō)，單機(jī)方面的要求僅僅是冰山一角，更重要的是系統(tǒng)級(jí)的‘know how’（知道如何去做），系統(tǒng)集成的經(jīng)驗(yàn)對(duì)項(xiàng)目的成敗非常重要，比如光路的設(shè)計(jì)、性能的分析是否能滿足使用要求等。此外，屏幕類(lèi)型以及配比，系統(tǒng)級(jí)的對(duì)比度、系統(tǒng)亮度、對(duì)環(huán)境光的抗干擾能力以及針對(duì)觀看眼點(diǎn)的系統(tǒng)對(duì)比度分析等，都是系統(tǒng)級(jí)的要求。所以說(shuō)搭建一個(gè)虛擬仿真系統(tǒng)，不僅僅是依靠仿真級(jí)的投影機(jī)，更重要的是系統(tǒng)級(jí)的‘know how’和經(jīng)驗(yàn)。”

對(duì)于AV系統(tǒng)集成商來(lái)說(shuō)，針對(duì)每個(gè)定制設(shè)計(jì)安裝需要具備測(cè)量和規(guī)劃的技能，還要整合其他設(shè)備，并與不同的供應(yīng)商合作。例如，在操作軟件以及將現(xiàn)有3D資產(chǎn)模型轉(zhuǎn)換為適合實(shí)時(shí)操的作格式等方面，就要與VR供應(yīng)商合作。同樣，3D HMDs、觸感手套、觸覺(jué)力反饋控制的供應(yīng)與集成也可以找有經(jīng)驗(yàn)的合作伙伴。這些都要求集成商的項(xiàng)目管理技巧能夠從整體上控制這些工作并管理好客戶(hù)關(guān)系。

不同行業(yè)的應(yīng)用

利用虛擬仿真的物理實(shí)時(shí)計(jì)算功能和高畫(huà)質(zhì)的渲染技術(shù)，賦予虛擬環(huán)境以真實(shí)體驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)其各種內(nèi)在特性，如真實(shí)模擬場(chǎng)景重力、環(huán)境阻尼等環(huán)境特性及動(dòng)力學(xué)特性等，使得虛擬仿真技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用中都可創(chuàng)造出極大的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

飛機(jī)、動(dòng)車(chē)、輪船、汽車(chē)制造中應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng)會(huì)極大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期；在軍事作戰(zhàn)指揮、訓(xùn)練中利用虛擬仿真技術(shù)，可以豐富戰(zhàn)術(shù)，提高部隊(duì)訓(xùn)練水平；虛擬實(shí)驗(yàn)室，能夠使學(xué)生身臨其境參與實(shí)驗(yàn)，同時(shí)解決資金、空間、時(shí)間等問(wèn)題；虛擬仿真可以將歷史建筑、文物、自然現(xiàn)象等進(jìn)行虛擬展示和復(fù)原，從而使其脫離地域限制，減少破壞的同時(shí)讓更多人分享和體驗(yàn)；通過(guò)與電力信息系統(tǒng)緊密結(jié)合，虛擬仿真系統(tǒng)可逼真再現(xiàn)變電站現(xiàn)場(chǎng)各種設(shè)備的操作過(guò)程和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，從而為電力行業(yè)提供可視化系統(tǒng)解決方案；虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)水利工程仿真、地震應(yīng)急救援仿真、地震應(yīng)急推演仿真、地質(zhì)災(zāi)害仿真，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害虛擬環(huán)境功能與展示的結(jié)合，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的模擬演練。

虛擬仿真以其不可取代的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)各個(gè)行業(yè)，并發(fā)展迅速。據(jù)贏康科技介紹，虛擬仿真目前主要集中應(yīng)用的行業(yè)包括：軍工（九大軍工集團(tuán)及下屬院所）、航空、航天、工業(yè)制造、汽車(chē)行業(yè)、能源行業(yè)。其次是建筑、園林、文物、古建，以及教育、文化、藝術(shù)、娛樂(lè)等領(lǐng)域，近幾年在一些民用小領(lǐng)域也開(kāi)始出現(xiàn)仿真應(yīng)用。

同時(shí)，每個(gè)行業(yè)都會(huì)根據(jù)自身行業(yè)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的應(yīng)用需求，巴可公司趙易時(shí)談道，比如有些場(chǎng)景需要突出沉浸感，有的則要求大視野，或者對(duì)互動(dòng)和固定眼點(diǎn)后的分辨率有著極高要求，甚至還有的要求系統(tǒng)能應(yīng)用在特殊的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，不一而足。這就需要投影廠家對(duì)各個(gè)行業(yè)的顯示需求有深入的理解，具備滿足各個(gè)行業(yè)不同需求的全系列產(chǎn)品線以及系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn)，才能夠最終滿足不同領(lǐng)域用戶(hù)的專(zhuān)業(yè)需求。

不論廠商還是集成商都需要吃透用戶(hù)的需求特點(diǎn)，才能使虛擬仿真系統(tǒng)發(fā)揮最大價(jià)值?！胺抡嫦到y(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能包括：外觀評(píng)審、樣機(jī)評(píng)審、虛擬裝配、虛擬維修維護(hù)、虛擬漫游、過(guò)程仿真、人機(jī)功效分析等功能。不同行業(yè)客戶(hù)的需求基本就是上述這些功能，只是側(cè)重點(diǎn)有所不同，最主要的差異就是應(yīng)用的差異，每個(gè)領(lǐng)域都有自己的特點(diǎn)，有自己的技術(shù)，要針對(duì)每個(gè)領(lǐng)域的需求定制不同的軟硬件解決方案，這其中也包括了軟件的開(kāi)發(fā)?！壁A康科技介紹道。

廣闊的市場(chǎng)前景

雖然虛擬仿真系統(tǒng)發(fā)展很快，但相比AV行業(yè)的其他垂直市場(chǎng)還是相對(duì)比較小眾化，且對(duì)于設(shè)備、技術(shù)要求較高。隨著各個(gè)行業(yè)自身的不斷發(fā)展，對(duì)虛擬仿真系統(tǒng)的應(yīng)用需求與日遞增，使其開(kāi)始從過(guò)去相對(duì)高端的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域向民品行業(yè)邁進(jìn)。在未來(lái)，有理由期望通過(guò)拓展?jié)撛谟脩?hù)的范圍，令虛擬仿真系統(tǒng)變得更受歡迎。

“虛擬仿真已經(jīng)逐漸涉及到民品行業(yè)，目前國(guó)內(nèi)家電行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用仿真系統(tǒng)做外觀評(píng)審了。其實(shí)仿真在國(guó)外的應(yīng)用非常廣泛，大到航空航天，小到家居裝修，都已經(jīng)用到了相應(yīng)的技術(shù)，只是國(guó)內(nèi)在這方面的起步較晚而已?！壁A康科技指出，“平民級(jí)應(yīng)用將成為未來(lái)虛擬仿真系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向，在滿足視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的基本沉浸感和交互感的基礎(chǔ)之上，采用最便宜的軟硬件來(lái)進(jìn)行集成，將以前高不可攀的仿真設(shè)備價(jià)格變得大部分公司都能消費(fèi)得起，使采用這種集成技術(shù)的成本遠(yuǎn)低于平時(shí)的研發(fā)或訓(xùn)練成本，甚至是普通大眾都能接受，這樣虛擬仿真才能夠走向大眾化?！?/p>

顯示技術(shù)以及虛擬仿真系統(tǒng)涉及的其他技術(shù)都在不斷進(jìn)步，進(jìn)一步推動(dòng)虛擬仿真應(yīng)用的拓展。贏康科技還指出了虛擬仿真未來(lái)的另一個(gè)方向，即向更加深入的沉浸感體驗(yàn)發(fā)展，視覺(jué)方面，同樣大小的顯示終端從2K變到4K，以后甚至?xí)_(dá)到8K、16K，直至人眼無(wú)法看到像素點(diǎn)的分辨率，除視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)外，其他感覺(jué)體驗(yàn)（如：觸覺(jué)、味覺(jué)等）已經(jīng)開(kāi)始逐步應(yīng)用，這將實(shí)現(xiàn)更加貼近真實(shí)感覺(jué)的體驗(yàn)。

“未來(lái)，虛擬仿真和虛擬可視化會(huì)在各個(gè)行業(yè)扮演越來(lái)越重要的角色，會(huì)有越來(lái)越的行業(yè)和客戶(hù)在未來(lái)需要借助虛擬仿真的技術(shù)平臺(tái)滿足其專(zhuān)業(yè)化的需求，市場(chǎng)前景非常廣闊，市場(chǎng)需求在不斷上升而且對(duì)各個(gè)細(xì)分的領(lǐng)域會(huì)有著越來(lái)越高的、獨(dú)特的專(zhuān)業(yè)要求。以后的虛擬仿真的市場(chǎng)一定是不斷擴(kuò)大而且細(xì)分化的。” 談到未來(lái)前景，趙易時(shí)如是說(shuō)。

案例1：

中國(guó)商用飛機(jī)責(zé)任有限公司（“中國(guó)商飛”）成立于2008年，是一家承載國(guó)家大型客機(jī)項(xiàng)目的國(guó)有大型企業(yè)。為提高航空工程師的日常訓(xùn)練水平，中國(guó)商用選擇巴可為其提供沉浸式虛擬仿真系統(tǒng)。該套定制化視覺(jué)解決方案采用Holospace L型立體環(huán)境搭配Galaxy NW-12立體投影機(jī)，同時(shí)融合虛擬裝配軟件應(yīng)用，是國(guó)內(nèi)商飛領(lǐng)域第一套虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)。項(xiàng)目中， 5臺(tái)高分辨率？Galaxy NW-12立體投影機(jī)，分別投射于正面、地面和側(cè)面三面，將虛擬的飛機(jī)內(nèi)部座艙布局、機(jī)械引擎設(shè)備等三維立體影像以1：1的比例逼真地呈現(xiàn)出來(lái)，真實(shí)地還原機(jī)務(wù)工程師所面對(duì)的物理環(huán)境。模擬訓(xùn)練區(qū)擁有進(jìn)行模擬裝配訓(xùn)練時(shí)所需的大視野及交互式的立體操作環(huán)境，可允許3至？4人同時(shí)進(jìn)行演練。此外，系統(tǒng)還可為公司專(zhuān)家及管理者提供絕佳的會(huì)議匯報(bào)場(chǎng)所。

案例2：

“青島國(guó)棉6虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)園”規(guī)劃打造成為一個(gè)具有歷史氣息的文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園區(qū)。在此項(xiàng)目中，贏康科技完成了包含360度環(huán)幕、城市仿真、登陸火星、地面互動(dòng)、都市快軌、飛行模擬、建筑投影、全息迎賓、外星人游覽、霧幕投影、虛擬漫游、虛擬商場(chǎng)、虛擬裝備、自然互動(dòng)等項(xiàng)目的顯示系統(tǒng)。

篇10

（武漢科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430081）

0概述

數(shù)字圖像處理又稱(chēng)為計(jì)算機(jī)圖像處理，它是指將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理的過(guò)程，被廣泛應(yīng)用于科研、醫(yī)療、衛(wèi)生、工業(yè)、軍事和其他領(lǐng)域。隨著圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)展，其逐漸形成了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立和完善的學(xué)科體系[1]。為了適應(yīng)人才培養(yǎng)的需要，筆者所在的信息科學(xué)與工程學(xué)院開(kāi)設(shè)了數(shù)字圖像處理必選課程，授課對(duì)象為該學(xué)院四年級(jí)本科生。目的在于培養(yǎng)學(xué)生變成實(shí)踐技能，實(shí)現(xiàn)圖像信息的各種處理，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別等課程奠定基礎(chǔ)。

作為一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課程，數(shù)字圖像處理課程具有專(zhuān)業(yè)知識(shí)面廣、理論知識(shí)難度大和應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的特點(diǎn)[2]。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，普遍認(rèn)為概念抽象，知識(shí)理解難度大，對(duì)于專(zhuān)業(yè)的分析方法與基本理論無(wú)法很好的理解與掌握[3]。特別是對(duì)于其中的圖像頻域處理知識(shí)，學(xué)生更是覺(jué)得不知所措，無(wú)從下手。針對(duì)這些問(wèn)題，同行們進(jìn)行了該課程的教學(xué)改革實(shí)踐，提出了很多有益的觀點(diǎn)[4]。然而，針對(duì)具體的頻域圖像增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的案例實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究卻很少。

在近幾年的實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，重點(diǎn)圍繞頻域圖像增強(qiáng)中小波變換的實(shí)驗(yàn)，不斷結(jié)合歷屆學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，本文就小波變換在圖像增強(qiáng)中的作用和問(wèn)題提出自己的看法，并提出了一種基于C++程序的圖像增強(qiáng)案例設(shè)計(jì)模式，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)圖像處理基本知識(shí)的掌握。

1小波變換的基本概念和特性

小波變換的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是19世紀(jì)的傅里葉變換，其后理論物理學(xué)家A.Grossman采用平移和伸縮不變性建立了小波變換的理論體系。1989年S.Mallat提出了多分辨率分析概念，統(tǒng)一了在此之前的各種構(gòu)造小波的方法，特別是提出了二維小波變換的快速算法，使得小波變換完全走向?qū)嵱眯浴?/p>

小波變換使用了一個(gè)小波函數(shù)，時(shí)頻窗面積不變，但形狀可改變。小波函數(shù)根據(jù)需要調(diào)整時(shí)間與頻率分辨率，具有多分辨分析的特點(diǎn)。由于小波變換是一種信號(hào)的時(shí)間——尺度分析方法，在時(shí)間、頻率都具有表征信號(hào)局部特征的能力，在低頻部分具有較高的頻率分辨率，在高頻部分具有較高的時(shí)間分辨率和較低的頻率分辨率，因此很適合于探測(cè)正常信號(hào)中夾帶的瞬間反常現(xiàn)象并展示其成分，是泛函分析、傅里葉分析、樣條分析、調(diào)和分析、數(shù)值分析的完美結(jié)合。

小波變換具有的最重要的特點(diǎn)就是多分辨率分析，即多尺度分析特性。小波變換的多分辨率分析是從粗到細(xì)的一步一步分析事物。小波分析的許多分析和應(yīng)用問(wèn)題，都可以歸結(jié)為信號(hào)處理問(wèn)題。從圖像處理的角度看，小波變換存在以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）小波分解可以覆蓋整個(gè)頻域。因?yàn)樾〔ㄗ儞Q具有的最重要的特點(diǎn)就是多分辨率分析，即多尺度分析特性，給出了一個(gè)數(shù)學(xué)上完備的描述。

（2）小波變換通過(guò)選取合適的濾波器，可以極大的減小或去除所提取得不同特征之間的相關(guān)性。小波分解和重構(gòu)在mallat算法中采用了使用了濾波器組這樣一個(gè)方法，將信號(hào)分別于不同小波所得到的高通濾波器和低通濾波器系數(shù)相卷積，然后進(jìn)行下采樣，得到信號(hào)的細(xì)節(jié)系數(shù)和近似系數(shù)。

（3）小波變換具有“變焦”特性，在低頻段可用高頻率分辨率和低時(shí)間分辨率，在高頻段，可用低頻率分辨率和高時(shí)間分辨率。

（4）小波變換實(shí)現(xiàn)上有快速算法。S. Mallat受到塔式算法的啟發(fā)，在實(shí)際應(yīng)用研究中提出了一種快速算法，進(jìn)行塔式信號(hào)多分辨率分析和重構(gòu)。

2基于小波變換的圖像處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

圖像作為人類(lèi)感知世界的視覺(jué)基礎(chǔ)，是人類(lèi)獲取信息、表達(dá)信息和傳遞信息的重要手段。數(shù)字圖像處理技術(shù)可以幫助人們更客觀、準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)世界，通過(guò)圖象增強(qiáng)技術(shù)，可以使模糊甚至不可見(jiàn)的圖像變得清晰明亮，因此我們應(yīng)該開(kāi)設(shè)圖像處理實(shí)驗(yàn)課程。加上學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)、思維方式、理解能力和動(dòng)手能力的差異，在掌握和理解教學(xué)內(nèi)容上不可能一致，如果能借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)的個(gè)別輔導(dǎo)，就能夠掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)度和程度,做到因材施教，所以開(kāi)設(shè)圖像處理的實(shí)驗(yàn)課程是非常必要的。

本實(shí)驗(yàn)涉及多方面知識(shí)，包活圖像處理相關(guān)理論知識(shí)、小波變換方法以及C++軟件編程技術(shù)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)具有一定的難度。因此，有必要針對(duì)性的研究該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。本文采用如下方法：

（1）教師在教學(xué)中應(yīng)該采用靈活多樣的教學(xué)方法，例如開(kāi)放式的教學(xué)方法，平時(shí)多鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間去機(jī)房編寫(xiě)閱讀程序。鼓勵(lì)學(xué)生互動(dòng)學(xué)習(xí)，同學(xué)之間、學(xué)生老師之間經(jīng)常交流，多上網(wǎng)了解目前圖像處理技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，提高學(xué)生的積極性。

（2）根據(jù)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)和理解的進(jìn)度和狀況，教師教學(xué)應(yīng)采取循序漸進(jìn)的方法來(lái)減少或者消除學(xué)生學(xué)習(xí)中的困難。例如，學(xué)習(xí)利用小波變換編寫(xiě)程序時(shí)，先從基礎(chǔ)的傅里葉變換的小例子看起，了解小波變換的發(fā)展以及編程的區(qū)別，然后再閱讀復(fù)雜的例子，最后自己編寫(xiě)程序，在閱讀中理解，在實(shí)踐中進(jìn)步。

（3）由于在實(shí)際計(jì)算中，無(wú)法計(jì)算全部尺度因子和位移參數(shù)的伸縮因子和平移因子值，加上實(shí)際的觀測(cè)信號(hào)都是離散的，所以信號(hào)處理中通常使用離散小波變換。而小波分析的小波函數(shù)不是唯一存在的，所有滿足小波條件的函數(shù)都可以作為小波函數(shù)，因此小波函數(shù)的選取十分重要。所以在編寫(xiě)圖像處理程序之前，需要使學(xué)生了解各種小波函數(shù)的區(qū)別。

（4）同時(shí)學(xué)生自己的努力也直接影響圖像處理學(xué)習(xí)的效果。因此，學(xué)生應(yīng)該做好課前預(yù)習(xí)工作，熟悉高級(jí)圖像工具包（如Matlab）或高級(jí)編程語(yǔ)言（如C/C++）程序框架來(lái)編寫(xiě)圖像處理的算法；多和老師、同學(xué)進(jìn)行交流；課后鞏固上課內(nèi)容，多看程序，多查資料。

3基于MFC的Haar小波模塊實(shí)驗(yàn)

除了Haar小波以外（haar小波可由一階消失矩條件構(gòu)造出來(lái)），沒(méi)有正交小波滿足對(duì)稱(chēng)性條件，也就是不滿足線性相位，這樣在分解重構(gòu)后會(huì)造成失真，在一些需要對(duì)稱(chēng)性的場(chǎng)合（如圖像的分解重構(gòu)，奇異點(diǎn)的檢測(cè)等），結(jié)果是不能滿足要求的。因此，我們以Haar小波為例，利用MFC工程編寫(xiě)了大量基本模塊。學(xué)生可以通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，調(diào)用預(yù)先編好的模塊組件，構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。圖1即是程序的流程圖。

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的模塊主要包括基本處理模塊和應(yīng)用模塊兩大類(lèi)。其中基本處理模塊包括調(diào)用各類(lèi)圖像的輸入輸出、數(shù)據(jù)變換等基本操作；應(yīng)用模塊包括圖像的小波變換、圖像增強(qiáng)以及圖像重構(gòu)。圖2即為一層和二層小波分解圖像的結(jié)果。

4結(jié)語(yǔ)

圖像處理是目前信息技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向，將實(shí)踐引入圖像處理的教學(xué)中，可以讓學(xué)生擴(kuò)大知識(shí)面，同時(shí)練習(xí)鞏固了常用的基本語(yǔ)言C++語(yǔ)言。并且由于小波變換能夠應(yīng)用到模式識(shí)別和專(zhuān)家系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域，可以為學(xué)生以后的專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)做好一個(gè)鋪墊。因此，基于小波變換的圖像處理在本科實(shí)踐教學(xué)中具有廣闊的研究前景。在今后的教學(xué)過(guò)程中，還需進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的編程和學(xué)習(xí)能力，以適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展與時(shí)代的要求。

參考文獻(xiàn)

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［2］周海芳.“數(shù)字圖像處理”課程研討式教學(xué)[J].計(jì)算機(jī)教育,2010,24:93-97.

［3］楊淑瑩.“數(shù)字圖像處理”理論與實(shí)踐相結(jié)合的教材建設(shè)[J].計(jì)算機(jī)教育,2009.