分割技術(shù)范文

時(shí)間:2023-03-29 17:54:22

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分割技術(shù)

篇1

關(guān)鍵詞:圖像分割、閾值、邊緣檢測、區(qū)域分割

中圖分類號: TN957.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A

1引言

隨著圖像分割技術(shù)研究的深入,其應(yīng)用日趨廣泛。凡屬需要對圖像目標(biāo)進(jìn)行提取、測量的工作都離不開圖像分割。圖像分割是圖像處理、模式識別和人工智能等多個(gè)領(lǐng)域中一個(gè)十分重要且又十分困難的問題,是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)中首要的、重要的關(guān)鍵步驟。圖像分割結(jié)果的好壞直接影響對計(jì)算機(jī)視覺中的圖像理解?,F(xiàn)有的方法多是為特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的,有很大的針對性和局限性,到目前為止還不存在一個(gè)通用的方法,也不存在一個(gè)判斷分割是否成功的客觀標(biāo)準(zhǔn)。因此,對圖像分割的研究目前還缺乏一個(gè)統(tǒng)一的理論體系,使得圖像分割的研究仍然是一個(gè)極富有挑戰(zhàn)性的課題。

2圖像分割方法

圖像分割(Image Segmentation),簡單地說就是將一幅數(shù)字圖像分割成不同的區(qū)域,在同一區(qū)域內(nèi)具有在一定的準(zhǔn)則下可認(rèn)為是相同的性質(zhì),如灰度、顏色、紋理等。而任何相鄰區(qū)域之間其性質(zhì)具有明顯的區(qū)別。

2.1基于灰度特征的閾值分割方法

閾值分割技術(shù)是經(jīng)典的、流行的圖象分割方法之一,它是用一個(gè)或幾個(gè)閾值將圖像的灰度級分為幾個(gè)部分,認(rèn)為屬于同一個(gè)部分的像素是同一個(gè)物體。

這類方法主要包括以下幾種:

(1)單閾值法,用一個(gè)全局閾值區(qū)分背景和目標(biāo)。當(dāng)一幅圖像的直方圖具有明顯的雙峰時(shí),選擇兩峰之間的谷底作為閾值。

(2)雙閾值法,用兩個(gè)閾值區(qū)分背景和目標(biāo)。通過設(shè)置兩個(gè)閾值,以防單閾值設(shè)置閾值過高或過低,把目標(biāo)像素誤歸為背景像素,或把背景像素誤歸為目標(biāo)像素。

(3)多閾值法,當(dāng)存在照明不均,突發(fā)噪聲等因素或背景灰度變化較大時(shí),整幅圖像不存在合適的單一閾值,單一閾值不能兼顧圖像不同區(qū)域的具體情況,這時(shí)可將圖像分塊處理,對每一塊設(shè)一個(gè)閾值。

2.2 邊緣檢測分割法

基于邊緣檢測技術(shù)可以按照處理的順序分為并行邊緣檢測和串行邊緣檢測兩大類。常見的邊緣檢測方法有:差分法、模板匹配法及統(tǒng)計(jì)方法等。由于邊緣灰度變化規(guī)律一般體現(xiàn)為階梯狀或者脈沖狀。邊緣與差分值的關(guān)系可以歸納為兩種情況,其一是邊緣發(fā)生在差分最大值或者最小值處;其二是邊緣發(fā)生在過零處。

2.3基于區(qū)域的分割方法

基于區(qū)域的分割方法利用的是圖像的空間性質(zhì)。該方法認(rèn)為分割出來的某一區(qū)域具有相似的性質(zhì)。常用的方法有區(qū)域生長法和區(qū)域分裂合并法。該類方法對含有復(fù)雜場景或自然景物等先驗(yàn)知識不足的圖像進(jìn)行分割,效果較好。

區(qū)域生長方法是把一幅圖像分成許多小區(qū)域開始的,這些初始的小區(qū)域可能是小的鄰域甚至是單個(gè)像素,在每個(gè)區(qū)域中,通過計(jì)算能反映一個(gè)物體內(nèi)像素一致性的特征,作為區(qū)域合并的判斷標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)域合并的第一步是賦給每個(gè)區(qū)域一組參數(shù),即特征。接下來對相鄰區(qū)域的所有邊界進(jìn)行考查,如果給定邊界兩側(cè)的特征值差異明顯,那么這個(gè)邊界很強(qiáng),反之則弱。強(qiáng)邊界允許繼續(xù)存在,而弱邊界被消除,相鄰區(qū)域被合并。沒有可以消除的弱邊界時(shí),區(qū)域合并過程結(jié)束,圖像分割也就完成。

2.4結(jié)合特定工具的圖像分割技術(shù)

20世紀(jì)80年代末以來,隨著一些特殊理論的出現(xiàn)及其成熟,如數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、分形理論、模糊數(shù)學(xué)、小波分析、模式識別、遺傳算法等,大量學(xué)者致力于將新的概念、新的方法用于圖像分割,有效地改善了分割效果。產(chǎn)生了不少新的分割算法。下面對這些算法做一些簡單的概括。

2.4.1基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的分割算法

分水嶺算法是一種經(jīng)典的借鑒了數(shù)學(xué)形態(tài)理論的分割方法。該方法中,將一幅圖像比為一個(gè)具有不同高度值的地形,高灰度值處被認(rèn)為是山脊,底灰度值處被認(rèn)為是山谷,將一滴水從任一點(diǎn)流下,它會朝地勢底的地方流動,最終聚于某一局部最底點(diǎn),最后所有的水滴會分聚在不同的吸引盆地,由此,相應(yīng)的圖像就被分割成若干部分。分水嶺算法具有運(yùn)算簡單、性能優(yōu)良,能夠較好提取運(yùn)動對象輪廓、準(zhǔn)確得到運(yùn)動物體邊緣的優(yōu)點(diǎn)。但分割時(shí)需要梯度信息,對噪聲較敏感。

2.4.2基于模糊數(shù)學(xué)的分割算法

目前,模糊技術(shù)在圖像分割中應(yīng)用的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是它能和現(xiàn)有的許多圖像分割方法相結(jié)合,形成一系列的集成模糊分割技術(shù),例如模糊聚類、模糊閾值、模糊邊緣檢測技術(shù)等。

這類方法主要有廣義模糊算子與模糊閾值法兩種分割算法。

(1)廣義模糊算子在廣義模糊集合的范圍內(nèi)對圖像處理,使真正的邊緣處于較低灰度級,但還有一些不是邊緣的像素點(diǎn)的灰度也在較低灰度級中,雖然算法的計(jì)算簡明,且邊緣細(xì)膩,但得到的邊緣圖會出現(xiàn)斷線問題。

(2)模糊閾值法引入灰度圖像的模糊數(shù)學(xué)描述,通過計(jì)算圖像的模糊熵來選取圖像的分割閾值,后用閾值法處理圖像得到邊界。

2.4.3基于遺傳算法的分割方法

此算法是受生物進(jìn)化論思想提出的一種優(yōu)化問題的解決方法,它使用參數(shù)編碼集而不是參數(shù)本身,通過模擬進(jìn)化,以適者生存的策略搜索函數(shù)的解空間,它是在點(diǎn)群中而不是在單點(diǎn)進(jìn)行尋優(yōu)。遺傳算法在求解過程中使用隨機(jī)轉(zhuǎn)換規(guī)則而不是確定性規(guī)則來工作,它唯一需要的信息是適應(yīng)值,通過對群體進(jìn)行簡單的復(fù)制、雜交、變異作用完成搜索過程。由于此法能進(jìn)行能量函數(shù)全局最小優(yōu)化搜索,且可以降低搜索空間維數(shù),降低算法對模板初始位置的敏感,計(jì)算時(shí)間也大為減少。其缺點(diǎn)是容易收斂于局部最優(yōu)。

2.4.4基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分割算法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自組織、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的性能和非常強(qiáng)的非線性映射能力,適合解決背景知識不清楚、推理規(guī)則不明確和比較復(fù)雜的分類問題,因而也適合解決比較復(fù)雜的圖像分割問題。原則上講,大部分分割方法都可用 ANN(attificial neural network)實(shí)現(xiàn)。ANN 用于分割的研究起步較晚,只有多層前饋NN,多層誤差反傳(BP)NN,自組織NN,Hopfield NN以及滿足約束的NN(CSNN-Const raint Satisfaction Neurat Network)等得到了應(yīng)用。使用一個(gè)多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于圖象分割,輸入層神經(jīng)元的數(shù)目取決于輸入特征數(shù),而輸出層神經(jīng)元的數(shù)目等同于分類的數(shù)目。

2.5圖像分割中的其他方法

前面介紹了4大類圖像分割較常用的方法,有關(guān)圖像分割方法和文獻(xiàn)很多,新方法不斷產(chǎn)生,這些方法有的只對特定的情形有效,有的綜合了幾種方法,放在一起統(tǒng)稱為第5類。

(1)標(biāo)號法(labeling)是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法,這種方法將圖像欲分割成的幾個(gè)區(qū)域各以一個(gè)不同的標(biāo)號來表示,用一定的方式對圖像中的每一個(gè)像素賦以標(biāo)號,標(biāo)號相同的像素就合并成該標(biāo)號所代表的區(qū)域。

(2)基于Snak模型的分割方法,基于Snake模型的分割是通過對能量函數(shù)的動態(tài)優(yōu)化來逼近圖像目標(biāo)的真實(shí)輪廓的

(3)紋理分割,由于新的數(shù)學(xué)工具的引入,紋理分割技術(shù)取得了一些進(jìn)展,張蓬等人將小波分析應(yīng)用于紋理基元提取。

(4)基于知識的圖像分割方法,直接建立在先驗(yàn)知識的基礎(chǔ)上,使分割更符合實(shí)際圖像的特點(diǎn)。該方法的難度在于知識的正確合理的表示與利用。

3圖像分割性能的評價(jià)

圖像分割評價(jià)主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容:一是研究各分割算法在不同情況下的表現(xiàn),掌握如何選擇和控制其參數(shù)設(shè)置,以適應(yīng)不同需要。二是分析多個(gè)分割算法在分割同一圖像時(shí)的性能,比較優(yōu)劣,以便在實(shí)際應(yīng)用中選取合適的算法。分割評價(jià)方法分為分析法和實(shí)驗(yàn)法兩大類。分析法是直接分析分割算法本身的原理及性能,而實(shí)驗(yàn)法是通過對測試圖像的分割結(jié)果來評價(jià)算法的。兩種方法各有優(yōu)劣,由于缺乏可靠理論依據(jù),并非所有分割算法都能夠通過分析法分析其性能。每種評價(jià)方法都是出于某種考慮而提出來的,不同的評價(jià)方法只能反映分割算法性能的某一性能。另一方面,每一種分割算法的性能是由多種因素決定的,因此,有可能需要多種準(zhǔn)則來綜合評價(jià)。

4圖像分割技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、統(tǒng)計(jì)學(xué)理論、小波理論以及分形理論等在圖像分割中的廣泛應(yīng)用,圖像分割技術(shù)呈現(xiàn)出以下的發(fā)展趨勢:(1)多種特征的融合。(2)多種分割方法的結(jié)合。(3)新理論與新方法。

參考文獻(xiàn)

[1] [美]RC岡薩雷斯.數(shù)字圖像處理(第二版)[M].阮秋琦,等譯.北京:電子工業(yè)出版社,2003

[2] 章毓晉.圖像分割[M].北京:科學(xué)出版社,2001.

篇2

關(guān)鍵詞: 數(shù)字圖像處理; 圖像分割; 分割算法; 機(jī)器視覺

中圖分類號:TP3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1006-8228(2015)01-26-03

Research and application of image segmentation technology

Wang Wei1, Zeng Xiaoneng2

(1. Changsha Information technology School, Changsha, Hunan 410116, China; 2. Central South University)

Abstract: Image segmentation is about decomposing an image into a number of mutually non-overlapping region while having the same attribute. It is a key technology of digital image processing, which directly affects the effectiveness of segmentation accuracy of subsequent tasks, hence having important significance. The existing segmentation algorithm achieved success to some extent, but the image segmentation problem is far from being solved, research in this area still faces many challenges. The existing problems of image segmentation methods are analyzed. The classical algorithm for image segmentation is improved. A new segmentation method is given and applied to the machine vision-related products which achieve good results.

Key words: digital image processing; image segmentation; segmentation algorithm; machine vision

0 引言

圖像分割是數(shù)字圖像處理中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),它通常用于對圖像進(jìn)行分析、識別、編碼等處理之前的預(yù)處理環(huán)節(jié),其分割的準(zhǔn)確性直接影響后續(xù)任務(wù)的有效性,因此具有十分重要的意義。自上世紀(jì)70年代以來,已經(jīng)出現(xiàn)了多種圖像分割方法,而每一種圖像分割方法都是為了解決一些特定的應(yīng)用問題。該技術(shù)成功地應(yīng)用于許多領(lǐng)域,例如:交通路口的電子警察、光學(xué)字符識別(OCR)、指紋識別、機(jī)動車牌號識別等等。

圖像分割是指將一副圖像分解為若干互不交疊的有意義且具有相同屬性的區(qū)域。好的圖像分割應(yīng)具備的特性:①分割出來的各區(qū)域?qū)δ撤N性質(zhì)如灰度、紋理而言具有相似性,區(qū)域內(nèi)部比較平整;②相鄰區(qū)域?qū)Ψ指钏罁?jù)的性質(zhì)有明顯的差異;③區(qū)域邊界上是明確和規(guī)整的[1]。

大多數(shù)圖像分割方法只是部分滿足上述特征。如果強(qiáng)調(diào)分割區(qū)域的同性質(zhì)約束,則分割區(qū)域很容易產(chǎn)生大量小孔和不規(guī)則邊緣;若強(qiáng)調(diào)不同區(qū)域間性質(zhì)差異的顯著性,則易造成不同區(qū)域的合并。具體處理時(shí),不同的圖像分割方法總是在各種約束條件之間尋找一種合理的平衡。

雖然圖像分割方法已經(jīng)有了很大的發(fā)展,但由于它的復(fù)雜性,仍有很多問題沒有很好地得到解決。因此,人們至今還一直在努力發(fā)展新的、更有潛力的分割算法,以期實(shí)現(xiàn)更通用、更完美的分割結(jié)果。實(shí)踐表明,對圖像分割理論與技術(shù)的進(jìn)一步研究仍然具有非常重要的意義。

本文首先對數(shù)字圖像分割的一些經(jīng)典分割方法作了概述,然后分析了現(xiàn)有項(xiàng)目開發(fā)中使用的圖像分割方法所存在的問題,最后基于經(jīng)典算法進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了一種新的分割方法,并將其應(yīng)用到實(shí)際的產(chǎn)品當(dāng)中,取得了良好的效果。

1 圖像分割方法的現(xiàn)狀

從上世紀(jì)五十年代開始,學(xué)者一直熱衷于研究圖像分割技術(shù)。迄今為止,已提出上千種圖像分割算法,依這些算法對圖像處理的特點(diǎn),主要可分為以下幾類方法[2]。

1.1 閾值分割法

閾值分割法作為一種常見的區(qū)域并行技術(shù),它通過設(shè)置閥值,把像素點(diǎn)按灰度級分若干類,從而實(shí)現(xiàn)圖像分割。由于是直接利用圖像的灰度特性,因此計(jì)算方便簡明、實(shí)用性強(qiáng)。顯然,閾值分割方法的關(guān)鍵和難點(diǎn)是如何取得一個(gè)合適的閾值,而實(shí)際應(yīng)用中閾值設(shè)定易受噪聲和光亮度影響。近年來關(guān)于閾值分割法主要有[3]:最大相關(guān)性原則選擇閾值法、基于圖像拓?fù)浞€(wěn)定狀態(tài)法、灰度共生矩陣法、熵法、峰值和谷值分析法等。其中,自適應(yīng)閾值法、最大熵法、模糊閾值法、類間閾值法是對傳統(tǒng)閾值法改進(jìn)較成功的幾種算法。更多的情況下,閾值的選擇會綜合運(yùn)用兩種或兩種以上的方法,這也是圖像分割發(fā)展的一個(gè)趨勢。例如,將圖像的灰度直方圖看作是高斯分布的選擇法與自適應(yīng)定向正交投影高斯分解法的結(jié)合,較好地?cái)M合了直方圖的多峰特性,從而得到了更為準(zhǔn)確的分割效果。閾值法的缺陷主要在于它僅僅考慮了圖像的灰度信息,而忽略了圖像的空間信息。對于非此即彼的簡單圖像處理(如一些二值圖像的處理)是有效的,但是對于圖像中不存在明顯的灰度差異或各物體的灰度值范圍有較大重疊的圖像分割問題則難以得到準(zhǔn)確的分割效果。

1.2 基于邊緣的圖像分割法

邊緣總是以強(qiáng)度突變的形式出現(xiàn),可以定義為圖像局部特征的不連續(xù)性,如灰度的突變、紋理結(jié)構(gòu)的突變等。邊緣常常意味著一個(gè)區(qū)域的終結(jié)和另一個(gè)區(qū)域的開始,圖像的邊緣包含了物體形狀的重要信息,它不僅在分析圖像時(shí)大幅度地減少了要處理的信息量,還保護(hù)了目標(biāo)的邊界結(jié)構(gòu)。對于邊緣的檢測常常借助空間微分算子進(jìn)行,通過將其模板與圖像卷積完成。兩個(gè)具有不同灰度值的相鄰區(qū)域之間總存在灰度邊緣,而這正是灰度值不連續(xù)的結(jié)果,這種不連續(xù)可以利用求一階和二階導(dǎo)數(shù)檢測到。

當(dāng)今的局部技術(shù)邊緣檢測方法中,主要有一次微分(Sobel算子、Roberts算子)、二次微分(拉普拉斯算子等)和模板操作(Prewitt算子、Kirsch算子和Robinson算子)等。這些邊緣檢測器對邊緣灰度值過渡比較尖銳且噪聲較小等不太復(fù)雜的圖像可以取得較好的效果,但對于邊緣復(fù)雜(如邊緣模糊、邊緣丟失、邊緣不連續(xù)等)的圖像效果不太理想。此外,噪聲的存在使基于導(dǎo)數(shù)的邊緣檢測方法效果明顯降低,在噪聲較大的情況下所用的邊緣檢測算子通常都是先對圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠交?,抑制噪聲,然后求?dǎo)數(shù),或者對圖像進(jìn)行局部擬合,然后再用擬合光滑函數(shù)的導(dǎo)數(shù)來代替直接的數(shù)值導(dǎo)數(shù),如Marr算子、Canny算子等。有關(guān)學(xué)者曾給出了一種基于彩色邊緣的圖像分割方法,這是對傳統(tǒng)邊緣分割方法只適用于灰度圖像狀況的一個(gè)突破。

在未來的研究中,用于提取初始邊緣點(diǎn)的自適應(yīng)閾值選取、用于圖像層次分割的更大區(qū)域的選取,以及如何確認(rèn)重要邊緣去除假邊緣將變得非常重要。

1.3 基于聚類的分割法

對灰度圖像和彩色圖像中相似灰度或色度合并的方法稱之為聚類,通過聚類將圖像表示為不同區(qū)域即所謂的聚類分割方法。此方法的實(shí)質(zhì)是將圖像分割問題轉(zhuǎn)化為模式識別的聚類分析,如k均值、參數(shù)密度估計(jì)、非參數(shù)密度估計(jì)等方法都能用于圖像分割。常用的聚類分割有顏色聚類分、灰度聚類分割和像素空間聚類分割。

顏色聚類分割實(shí)際上是將相似的幾種顏色合并為一色,描述顏色近似程度的指標(biāo)是色差,在標(biāo)準(zhǔn)CIE勻色空間中,色差是用兩個(gè)顏色的距離來表示的。但是顯示器采用的RGB空間是顯示器的設(shè)備空間,與CIE系統(tǒng)的真實(shí)三原色不同,為簡單起見,一般采用RGB色空間中的距離來表示。

灰度聚類分割就是只把圖像分成目標(biāo)和背景兩類,而且僅考慮像素的灰度,這就是一個(gè)在一維空間中把數(shù)據(jù)分成兩類的問題。通過在灰度空間完成聚類,得到兩個(gè)聚類中心(用灰度值表征),聚類中心連線的中點(diǎn)便是閾值。顯然這個(gè)概念也可以輕松地延擴(kuò)至多閾值和動態(tài)閾值的情況。

像素空間聚類分割在某些特定的尺度上觀察圖像,比如說把圖像信號通過一個(gè)帶通濾波器,濾波的結(jié)果將使圖像的局部信息更好地被表達(dá)。通過一個(gè)多尺度分解,輪廓信息可以在大尺度圖像上保留下來,細(xì)節(jié)或者突變信息可以在中小尺度上體現(xiàn),基于多尺度圖像特征聚類的分割方法漸漸得到了人們的關(guān)注。

1.4 函數(shù)優(yōu)化法

基于函數(shù)優(yōu)化的分割方法是圖像分割中另一大類常用的方法,其基本思路是給出一個(gè)目標(biāo)函數(shù),通過該目標(biāo)函數(shù)的極大化或極小化來分割圖像,G.A.Hewer等人提出了一個(gè)具有廣泛意義的目標(biāo)函數(shù)。統(tǒng)計(jì)學(xué)分割法、結(jié)合區(qū)域與邊緣信息法、最小描述長度(MDL)法、基于貝葉斯公式的分割法等是目前幾種活躍的函數(shù)優(yōu)化法。

統(tǒng)計(jì)學(xué)分割法就是把圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的灰度值看作是具有一定概率分布的隨機(jī)變量,且觀察到的實(shí)際物體是作了某種變換并加入噪聲的結(jié)果。統(tǒng)計(jì)學(xué)分割方法包括基于馬爾科夫隨機(jī)場法(MRF)、標(biāo)號法(Labeling)和混合分布法(Mixture)等。

結(jié)合區(qū)域與邊緣信息法是基于區(qū)域信息的圖像分割的主要方法。區(qū)域增長有兩種方式:一種是先將圖像分割成很多一致性較強(qiáng)的小區(qū)域,再按一定的規(guī)則將小區(qū)域融合成大區(qū)域,達(dá)到分割圖像的目的;另一種是事先給定圖像中要分割目標(biāo)的一個(gè)種子區(qū)域,再在種子區(qū)域基礎(chǔ)上將周圍的像素點(diǎn)以一定的規(guī)則加入其中,最終達(dá)到目標(biāo)與背景分離的目的。分裂合并法對圖像的分割是按區(qū)域生長法沿相反方向進(jìn)行的,無需設(shè)置種子點(diǎn),其基本思想是給定相似測度和同質(zhì)測度,從整幅圖像開始,如果區(qū)域不滿足同質(zhì)測度,則分裂成任意大小的不重疊子區(qū)域;如果兩個(gè)鄰域的子區(qū)域滿足相似測度則合并。

最小長度描述法(MDL)的基本思路是用一種計(jì)算機(jī)語言來描述圖像的區(qū)域和邊界信息,得到一個(gè)描述長度函數(shù),以此作為目標(biāo)函數(shù),根據(jù)圖像極小化描述長度從而得到分割結(jié)果。MDL準(zhǔn)則主要應(yīng)用于區(qū)域競爭中,即通過這種規(guī)則對比若干個(gè)種子區(qū)域,找出其中的壞種子。它常常與其他方法結(jié)合使用。

2 圖像分割技術(shù)的研究與應(yīng)用

2.1 圖像掃描分割

根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品的需要,要根據(jù)分割的特殊要求,采用簡單的圖像掃描分割。

2.1.1 算法思想

獲取二值化要分割的圖像,然后轉(zhuǎn)換為圖像指針并獲取圖像的左右邊界、上下邊界,然后再分割圖像[4]。

2.1.2 分割過程實(shí)現(xiàn)

下面介紹基于FrameWork4.0,采用C#實(shí)現(xiàn)對圖像進(jìn)行分割處理的主要步驟。

⑴ 二值化要分割的圖像

BaseFilterHandler.ImgConvertToFormat8(c_Bitmap);

BaseFilterHandler.ImgBradleyLocalThresholding(c_Bitmap);

⑵ 轉(zhuǎn)換為圖像指針并獲取圖像中的左右邊界

BitmapData bmData=c_Bitmap.LockBits(new Rectangle

(0,0,c_Bitmap.Width,c_Bitmap.Height),ImageLockMode

.ReadWrite, c_Bitmap.PixelFormat);

List<int[]> widthLeftRight=GetImgLeftRight(bmData,

c_Bitmap, throldValue);

⑶ 獲取圖像的上下邊界

int[] yValues=img.GetPicTopBottom(sourceMap, 1, sourceMap

.Height-2, widthLeft[widthLeftIndex],

widthRight[widthLeftIndex]);

top=yValues[0]; bottom=yValues[1];

⑷ 分割圖像

Rectangle sourceRectangle0=new Rectangle

(widthLeft[widthLeftIndex],tempTop, widthRight

[widthLeftIndex]-widthLeft[widthLeftIndex], tempHeight);

Bitmap tempMap=sourceMap.Clone(sourceRectangle0,

sourceMap.PixelFormat);

2.1.3 實(shí)際效果

存在干擾情況下的分割效果,如圖1所示。

<E:\方正創(chuàng)藝5.1\Fit201501\圖\ww圖1.tif>

圖1 圖像掃描分割

圖像掃描分割的結(jié)果存在多干擾點(diǎn),一些字符不能完整地被分割出來,多個(gè)字符連接在一起,分割效果不是很好。

2.2 findContours分割

2.2.1 算法思想

該算法是提取圖像的輪廓信息,一個(gè)輪廓一般對應(yīng)一系列的點(diǎn),也就是圖像中的一條線[5]。在算法中用序列cvSeq來保存提取到的序列集,序列中的每一個(gè)元素就是曲線中的一個(gè)點(diǎn)的位置。

2.2.2 分割過程實(shí)現(xiàn)

下面介紹采用C++實(shí)現(xiàn)對圖像分割處理的主要步驟。

⑴ 圖像的預(yù)處理(二值化、平滑處理等)

threshold(input,img_threshold,60,255,

CV_THRESH_BINARY_INV);

IplImage* input_image=&IplImage(img_threshold);

IplImage* dst_image=cvCreateImage(cvGetSize

(input_image),IPL_DEPTH_8U,0);

cvSmooth(input_image,dst_image,CV_GAUSSIAN,3,0,0,0);

⑵ 查找圖像的聯(lián)通區(qū)域及輪廓

Mat img_contours;

img_threshold.copyTo(img_contours);

vector<vector<Point>> contours;

findContours(img_contours, contours,

CV_RETR_EXTERNAL,CV_CHAIN_APPROX_NONE);

⑶ 對輪廓進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到內(nèi)容區(qū)域

vector<vector<Point>>::iterator itc=contours.begin();

IplImage* temp=&(IplImage)input;

vector<Rect> validRect;

while(itc!=contours.end()) {

Rect mr=boundingRect(Mat(*itc));

rectangle(result,mr,Scalar(0,255,0));

if(!checkSplitRect(mr,temp->height,temp->width))

{ ++itc;continue; }

validRect.push_back(mr);

++itc;

}

⑷ 圖像分割

CvSize size=cvSize(rect.width,rect.height);

cvSetImageROI(source,cvRect(rect.x,rect.y,size.width,size.height));

IplImage* pDest=cvCreateImage(size,source->depth,

source->nChannels);

cvCopy(source,pDest);

cvResetImageROI(pDest);

2.2.3 實(shí)際效果

從分割結(jié)果看,該分割算法能把所有的單個(gè)圖片聯(lián)通區(qū)域分割出來,但是分割出的區(qū)域存在很多干擾區(qū)域,增加了實(shí)際區(qū)域提取的復(fù)雜度(見圖2)。

<E:\方正創(chuàng)藝5.1\Fit201501\圖\ww圖2.tif>

圖2 連通區(qū)域分割

下面將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

2.3 改進(jìn)后的算法

增加連通區(qū)域的有效性判斷及過濾;

checkSplitRect(Rect rect,int height,int width)

同時(shí)對一些單字符被分割成多個(gè)字符的區(qū)域按照一定的算法及規(guī)則進(jìn)行有效組合和合并;

vector<Rect> MergeImage(vector<Rect> validRect)

最后形成的分割效果如圖3所示,將所有字符正確的分割出來,去除了干擾,達(dá)到了理想的效果。

<E:\方正創(chuàng)藝5.1\Fit201501\圖\ww圖3.tif>

圖3 改進(jìn)后的分割效果

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證本方案的可行性和可操作性,本文使用10000張測試圖像作為實(shí)驗(yàn)測試庫,對此方案進(jìn)行測試。測試結(jié)果:正確分割達(dá)到99%以上。如圖4,改進(jìn)后的分割正確率比改進(jìn)前的分割正確率提高了將近20倍。

<E:\方正創(chuàng)藝5.1\Fit201501\圖\ww圖4.tif>

圖4 分割對比

4 結(jié)束語

圖像分割沒有通用的理論,要根據(jù)具體情況采取有效的方法。利用已經(jīng)研究出的多種圖像分割方法,將多種方法綜合運(yùn)用,發(fā)揮各自的優(yōu)勢進(jìn)行圖像分割將成為這一領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。同時(shí),由于現(xiàn)在所處理的圖像的復(fù)雜度和固有的模糊性,傳統(tǒng)的單一的處理方法已不能適用需要,與新理論、新工具和新技術(shù)結(jié)合起來才能有所突破和創(chuàng)新。

本文在原有分割技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際的使用情況,進(jìn)行了算法思想的改進(jìn)和創(chuàng)新,最終達(dá)到了理想的分割效果,在一定程度上具有良好的研究和實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

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[3] 吳一全,朱兆達(dá).圖像處理中閾值選取方法30年(1962-1992)的進(jìn)

展(一)[J].數(shù)據(jù)采集與處理,1993.3:193-201

篇3

【關(guān)鍵詞】技術(shù)溢出 轉(zhuǎn)移障礙 國際分割

一、引言

跨國公司特定產(chǎn)品生產(chǎn)過程的不同工序或區(qū)段等環(huán)節(jié)被安排到不同要素稟賦國家進(jìn)行分工生產(chǎn),通過空間分散化形成有比較優(yōu)勢主導(dǎo)的生產(chǎn)分散,共同組成一個(gè)以價(jià)值增值鏈為紐帶的國際一體化生產(chǎn)體系。東道國企業(yè)依靠自身生產(chǎn)的比較優(yōu)勢參與到國際分割生產(chǎn)外包中,以及獲得在國際分割生產(chǎn)的過程中產(chǎn)業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)移??鐕髽I(yè)在東道國生產(chǎn)分割過程中會伴隨生產(chǎn)技術(shù)溢出,分包企業(yè)分割生產(chǎn)過程中通過仿效和競爭效應(yīng)等途徑取得外包企業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)移,但是在此過程中壟斷廠商會為了保持其競爭優(yōu)勢嚴(yán)格管控生產(chǎn)防止技術(shù)外溢,為了獲得技術(shù)轉(zhuǎn)移的效應(yīng)分包企業(yè)間要加強(qiáng)合作促進(jìn)各自擁有技術(shù)的集成創(chuàng)新,分包企業(yè)也要提高自主創(chuàng)新能力更好的參與到國際分工中去獲得跨國公司的技術(shù)溢出。

二、解決影響技術(shù)溢出障礙的途徑

(一)有效的技術(shù)貿(mào)易合作談判

基于比較優(yōu)勢原理下,發(fā)達(dá)國家依靠掌握先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢利用發(fā)展中國家的成本優(yōu)勢進(jìn)行產(chǎn)業(yè)外包,在產(chǎn)業(yè)外包的過程為了提高生產(chǎn)的效率會直接與接包企業(yè)進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓的貿(mào)易。在技術(shù)貿(mào)易時(shí)要進(jìn)行技術(shù)談判所涉及的內(nèi)容主要包括轉(zhuǎn)讓技術(shù)的性能、參數(shù)、商標(biāo)、提供技術(shù)資料的清單、或設(shè)備規(guī)格、型號、性能和人員的培訓(xùn)安排,技術(shù)或設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的確定。在技術(shù)貿(mào)易談判過程中,應(yīng)該充分發(fā)揮自身生產(chǎn)方面所具有的比較優(yōu)勢,利用資本優(yōu)勢和成本優(yōu)勢參與技術(shù)貿(mào)易,所以在參與國際分工過程中,要充分利用外包企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢,建立長期戰(zhàn)略伙伴關(guān)系。在企業(yè)參與國際分工體系中,加強(qiáng)與外包企業(yè)的長期合作,形成利益相關(guān)的共同體。

(二)保障信息共享提高“觸媒”效應(yīng)

在產(chǎn)業(yè)分階段外包時(shí),參與到分割生產(chǎn)過程的外包企業(yè)在生產(chǎn)要素、產(chǎn)品信息、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理經(jīng)驗(yàn)具有不同的優(yōu)勢使得雙方所具備的信息是不對稱的。企業(yè)雙方為保障信息共享一方面建立信息共享激勵(lì)機(jī)制,通過產(chǎn)業(yè)外包合作雙方共同承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)和分享利益成為一個(gè)利益共同體,使得合作雙方只有加強(qiáng)信息共享才能實(shí)現(xiàn)各自的利益最大化,另一方面為了鞏固和加強(qiáng)信息共享雙方的合作關(guān)系可以通過簽訂雙邊保密協(xié)議,加深彼此的信任。在保證信息共享的前提下提高“觸媒”效應(yīng),即外包企業(yè)間進(jìn)行信息共享,相互學(xué)習(xí)彼此分工生產(chǎn)階段所具備的技術(shù)優(yōu)勢,促進(jìn)技術(shù)擴(kuò)散效應(yīng)保證外包產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。

(三)合理設(shè)計(jì)分包企業(yè)間技術(shù)集成效應(yīng)

新產(chǎn)品的研發(fā)是為了更好的滿足市場消費(fèi)者的需求,將分布在不同企業(yè)的生產(chǎn)流程進(jìn)行技術(shù)集成創(chuàng)新使新產(chǎn)品快速進(jìn)入市場。為了提高市場的組織生產(chǎn)的效率將用于服務(wù)的環(huán)節(jié)進(jìn)行集成創(chuàng)新分別包括運(yùn)輸行業(yè)的物流、交易方面的資金流以及關(guān)于企業(yè)產(chǎn)品的信息流。因?yàn)椴煌髽I(yè)具有各自的優(yōu)勢資源為了達(dá)到互惠的目的,將企業(yè)的不同資源進(jìn)行整合集成創(chuàng)新。最后為了提高整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)流程的效率將產(chǎn)品生產(chǎn)的不同階段如進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的生產(chǎn)商、產(chǎn)品銷售商以及客戶進(jìn)行整合。對同一產(chǎn)品完整的生產(chǎn)程序被分割到具有不同優(yōu)勢的企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)加工,在此基礎(chǔ)上,外包企業(yè)應(yīng)積極開展技術(shù)交流和信息共享,對各自擁有的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行集成,打破外部對此技術(shù)的壟斷。

(四)提高自主研發(fā)能力

一國企業(yè)憑借自身的成本優(yōu)勢和本國市場的規(guī)模優(yōu)勢參與到國際分割生產(chǎn)外包中,面對外包的中間產(chǎn)品和先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為企業(yè)本身的生產(chǎn)優(yōu)勢,積極對產(chǎn)品的生產(chǎn)流程進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),加大對技術(shù)人員的培訓(xùn),更好的吸收、模仿外包先進(jìn)的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)方面加大資金的投入,一方面通過技術(shù)的自主研發(fā)可也掌握先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù);另一方面可以憑借自身生產(chǎn)技術(shù)的提高形成產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)優(yōu)勢,更好的參與到國際分割生產(chǎn)外包中,更多的接觸世界上先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和制造工藝,依靠“干中學(xué)”不斷提高自身生產(chǎn)的技術(shù)創(chuàng)新。

(五)加強(qiáng)分包企業(yè)內(nèi)外技術(shù)整合

在國際分工體系中,由于各國生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)勢不同,對生產(chǎn)的同一產(chǎn)品會存在差異。因?yàn)樯a(chǎn)該產(chǎn)品的雙方所使用的資源、資本和技術(shù)以及生產(chǎn)該產(chǎn)品所處的環(huán)境的差異造成產(chǎn)品的差異。在比較優(yōu)勢原理下,國際分割生產(chǎn)對應(yīng)的產(chǎn)品生產(chǎn)外包會出現(xiàn)同一產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)內(nèi)外包。加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)外包內(nèi)外技術(shù)的整合有利于技術(shù)的創(chuàng)新。加強(qiáng)技術(shù)整合一方面需要發(fā)包方與接包方加強(qiáng)合作,保證生產(chǎn)信息的共享,依據(jù)各自的技術(shù)生產(chǎn)優(yōu)勢,取長補(bǔ)短,建立共同研發(fā)平臺,將雙方的技術(shù)進(jìn)行整合創(chuàng)新。另一方面,加強(qiáng)自身的自主創(chuàng)新能力,加大對技術(shù)研發(fā)的投入,加大本國產(chǎn)業(yè)的對外開放,積極形成分工體系上的有效合作,形成分工明細(xì)、互利共贏的產(chǎn)業(yè)鏈。最后積極發(fā)揮本身的高技術(shù)產(chǎn)品比較優(yōu)勢,不斷進(jìn)行自主開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新,以提高本國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)含量,更好的與外包產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)行有效的整合。

三、結(jié)論

在國際分割生產(chǎn)的過程中跨國公司憑借自身的技術(shù)和資本優(yōu)勢在東道國進(jìn)行分割生產(chǎn),分包企業(yè)為了獲得生產(chǎn)技術(shù)的溢出需要加強(qiáng)與跨國公司的合作提高技術(shù)交易談判的效率盡可能的獲得外包企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。分包企業(yè)依靠具有的自然稟賦或生產(chǎn)優(yōu)勢分別參與到同一產(chǎn)品的不同生產(chǎn)階段,整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)流程技術(shù)需要企業(yè)間的信息共享和技術(shù)整合因此需要加強(qiáng)生產(chǎn)階段的集成效應(yīng),提高產(chǎn)品生產(chǎn)的附加值促進(jìn)企業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)移和自主創(chuàng)新研發(fā)能力。

參考文獻(xiàn):

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篇4

關(guān)鍵詞:圖像分割; 參數(shù)活動輪廓; 幾何活動輪廓; 能量泛函; 蛇模型

中圖分類號:TP3914 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:2095-2163(2013)02-0082-04

0引言

蛇(Snake)模型,即活動輪廓模型(Active Contour Model),一度曾被國內(nèi)學(xué)者譯成主動輪廓模型,最早由Kass等人提出,能利用圖像高層信息能量泛函來解決圖像分割問題,2000年左右引入國內(nèi)。國內(nèi),較早關(guān)注此模型的有哈工大李培華教授,當(dāng)時(shí)將國外最新的蛇模型技術(shù)進(jìn)行了綜述[1]。文中闡述了Snake的數(shù)學(xué)模型,提到了Snake的算法實(shí)現(xiàn),主要有計(jì)算復(fù)雜度為O(nm3)的Amimi動態(tài)規(guī)劃法,和算法復(fù)雜度為O (nm) 的Williams的貪婪算法。接著又介紹了Snake的改進(jìn)模型,如Cohen的氣球模型,Storvik的基于貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)的Snake模型,及用于運(yùn)動跟蹤的可變形模板(Deformable Templates)模型。另外一位長期深入研究Snake模型、且造詣深厚的學(xué)者是美籍華人徐成陽,首先提出了GVF-Snake模型[2]。該模型在圖像分割或輪廓提取時(shí),能雙向驅(qū)動初始曲線的演化,使其進(jìn)入圖像的深凹輪廓,同時(shí),在更大程度上降低了對初始化曲線位置需有嚴(yán)格限制的要求。

早期的Snake模型在圖像分割或輪廓提取時(shí),因驅(qū)動外力不夠,要求初始化曲線須設(shè)定在圖像真實(shí)輪廓的附近,否則較難收斂于圖像真實(shí)輪廓,得不到較好分割效果。

在此期間,國內(nèi)則少有學(xué)者開展Snake研究,可見的發(fā)表成果為:周彥博結(jié)合變分法處理醫(yī)學(xué)圖像,成功提取紅細(xì)胞。賈春光結(jié)合遺傳算法研究MR圖像,提取大腦皮層外輪廓和左腦室,但并未取得滿意效果[1]。

國內(nèi)其他學(xué)者,鑒于Snake方法的新穎,于2001年左右對Snake算法進(jìn)行了系統(tǒng)研究,課題多會涉及國家自然基金項(xiàng)目。研究活動多是集中于對Snake算法的各種改進(jìn),并得到改進(jìn)的GVF-snake模型,再后來,即是采用水平集方法,所得研究成果多為幾何活動輪廓模型。

在Snake模型的研究期間內(nèi),因多種原因所致,如學(xué)術(shù)名詞的翻譯等,Snake模型,曾被冠以多種名稱,如蛇模型[1]、Snake算法[3]、主動輪廓模型[1,4]、活動輪廓模型[5,6]、幾何主動輪廓模型[4,7]、可變形模板Snake模型[1,5] 、基于角點(diǎn)的Snake模型[8],隨著研究的進(jìn)一步深入,又出現(xiàn)了結(jié)合區(qū)域信息、邊界信息的改進(jìn)的新蛇模型,但這些新數(shù)學(xué)模型已經(jīng)與當(dāng)年Kass的原始Snake有較大區(qū)別,本文依然將其歸納為蛇模型家族。為了統(tǒng)一起見,將蛇模型分為參數(shù)式活動輪廓模型、幾何式活動輪廓模型、融合其他信息的混合蛇模型。

(1)基于參數(shù)的經(jīng)典蛇模型有Snake;Balloon-Snake;距離勢能Snake;GVF-Snake;GGVF-Snake;虛擬電場Snake(Virtual Electric Field),簡稱VEF;改進(jìn)的虛擬電場Snake(External Force Using Vector Field Convolution)簡稱VFC。

(2)幾何式蛇模型。采用水平集方法,包括了測地線蛇模型(Geodesic Active Contour Model) 簡稱GAC;測地線活動區(qū)域模型(Geodesic Active Region),簡稱GAR;分段常數(shù)模型(Chan-Vese)簡稱C-V;此外,還有雙向Chan-Vese。第2期王成杰:基于蛇模型圖像分割研究綜述智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用第3卷

(3)混合蛇。兩種模型結(jié)合的Snake,融合了邊界或區(qū)域信息,由此得到了對Snake改進(jìn)后的新方法,如,2006年,Lie等人提出了基于區(qū)域的二值水平集。Tai提出了基于邊界的二值水平集。2007年,尚巖峰提出自適應(yīng)的Balloon-GVF Snake。此后一些學(xué)者,又結(jié)合其他方法,研究了參數(shù)蛇模型進(jìn)行多目標(biāo)分割的算法,此算法打破了參數(shù)蛇模型不能解決拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的問題。還另有一批學(xué)者,結(jié)合邊界信息,通過演化曲線方式,實(shí)現(xiàn)了水平集。

1Snake模型的思想

圖像分割(Image Segemention)可將給定的圖像分割成一系列感興趣的區(qū)域,因而是圖像分析、圖像理解的基礎(chǔ)。

Marr的傳統(tǒng)視覺將信息處理分為底層視覺、中層視覺和高層視覺三個(gè)階段,只是底層視覺是無法利用高層信息。而Kass提出的Snake模型,將圖像的灰度信息、梯度信息等特征當(dāng)做能量,先驗(yàn)知識如目標(biāo)的大致情況也可等同為能量,并以其為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)一個(gè)可供高層視覺選擇的能量函數(shù)[2](具體的能量函數(shù)可參見朱國普的博士論文),用以處理低層視覺中的圖像分割問題。該模型的實(shí)現(xiàn)原理為:

在待分割的圖像中放置一條自由曲線,曲線自身具有內(nèi)部能量,能約束自身的形狀,能抗拉伸,抗彎曲,圖像的外部能量,能驅(qū)動曲線運(yùn)動,在內(nèi)外能量形成的內(nèi)、外力場綜合作用下,曲線達(dá)到能量最小化,收斂于圖像的顯著特征或局部極值處,達(dá)到圖像分割的目的。

由此可知,Snake模型的突出優(yōu)點(diǎn)是:

(1)突破了由Marr提出的傳統(tǒng)視覺理論局限,為計(jì)算機(jī)視覺理論引入了新的思維思路。圖像分割中,有效地利用了圖像高層信息,并對底層視覺信息的加工進(jìn)行指導(dǎo)和修正,為信息處理提供了更多的方便。其處理方法與人類的視覺系統(tǒng)已存在更多的類似。

(2)可將圖像數(shù)據(jù)、初始估計(jì)、目標(biāo)輪廓及先驗(yàn)知識集成于同一個(gè)特征提取過程中。一旦啟動初始化,將能自主地收斂于能量極小值狀態(tài),且無需人工干預(yù),就能捕捉到連續(xù)、完整的目標(biāo)輪廓。

當(dāng)然,該模型也有一些缺點(diǎn):

(1)分割結(jié)果對于初始曲線的選定位置非常敏感。

(2)因外力不足,曲線通常不能被驅(qū)動到深凹圖像的內(nèi)部。

(3)原始的蛇模型無法控制曲線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自適應(yīng)變化。因而需要對蛇模型進(jìn)行改進(jìn)。

改進(jìn)的模型分為兩組,一組是參數(shù)蛇,另一組是幾何蛇。針對模型的缺點(diǎn),從4個(gè)方向?qū)嵭懈倪M(jìn)。分別是:

(1)對初始化曲線條件的研究。

(2)對力場改進(jìn),如雙向驅(qū)動、進(jìn)入深凹圖像開展輪廓提取的研究。

(3)弱邊界、抗噪處理;

(4)針對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化,自適應(yīng)控制曲線演化,完成復(fù)雜目標(biāo)圖像的分割。

具體來說,參數(shù)蛇研究成果多集中在(1)、(2)、(3)方向,尤其是方向(3)對力場持續(xù)改進(jìn),雙向驅(qū)動的改進(jìn);幾何蛇執(zhí)行處理卻在(1)、(2)、(4)方向,且最好的成果輸出體現(xiàn)于方向(4)中。

另外,以時(shí)間為維度參數(shù)可得,研究的早期時(shí)候,參數(shù)蛇因GVF-Snake的提出而廣受眾多研究者的推崇青睞;現(xiàn)今,因幾何蛇快速數(shù)值算法的實(shí)現(xiàn),幾何蛇已成為研究的重心。而今后,蛇模型改進(jìn)除了需要結(jié)合邊緣、結(jié)合區(qū)域、還需與其他的分割方法相結(jié)合,才能取得更大的進(jìn)展和更大的新突破。

2典型改進(jìn)蛇模型特性分析

因?yàn)镾nake模型天然的優(yōu)越性,其應(yīng)用所及已經(jīng)相應(yīng)拓展到圖像分割、目標(biāo)識別、行為分析、視頻跟蹤、三維醫(yī)學(xué)重建等領(lǐng)域。同時(shí)也因其局限性,眾多學(xué)者也在對其進(jìn)行不斷的改進(jìn)。

21參數(shù)蛇模型

(1)Balloon-Snake。由Cohen提出,修改了Snake外力項(xiàng),增加了一項(xiàng)氣球力,該力驅(qū)動勢頭強(qiáng)勁,有利于深入圖像的深凹部位,且能跨越小的圖像噪聲點(diǎn),弱邊界或殘損邊界,而不致出現(xiàn)收斂。因此,對于存在邊界空隙、邊界破損的圖像,就需要根據(jù)收斂結(jié)果,人工設(shè)置迭代次數(shù)。鑒于氣球力每次只能單向驅(qū)動,因此,氣球模型的初始曲線設(shè)置,必須設(shè)定于圖像的內(nèi)部或外部,一定不能與圖像有所交叉,否則不能進(jìn)行正確分割。Cohen還給出了距離勢能力函數(shù),此模型也是用于增加Snake外力,其結(jié)果是使得初始曲線可以位于待割圖像周圍、可以位于待割圖像交叉,但其力度并不到位,因而無法收斂到圖像的深凹處。

(2)GVF-Snake。由徐成陽提出,其提出的梯度向量流GVF是一個(gè)比較優(yōu)秀的力場,可以雙向驅(qū)動,而對初始曲線放置的要求也不再那么嚴(yán)格,既能放置在待割圖像周圍、也可以與待割圖像交叉,還能深入凹形圖像的極低處,而且也能分割弱邊界的情況。但是對于極個(gè)別圖像驅(qū)動到深凹處能力仍然偏弱,因此,又提出了GGVF模型,使得推進(jìn)深凹處問題得以滿意解決。

在以上研究基礎(chǔ)上,又經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),GVF-Snake及其改進(jìn)模型并非每次設(shè)定初始位置都能得到正確分割。而且對于同一幅圖像,放置相同的初始曲線,一種GVF力場解決不了,但是換一種改進(jìn)的力場就能實(shí)現(xiàn)正確分割了,這一原因直到2002年才得以完整揭示。Yu等人指出,向量場,即外力場中存在一些臨界點(diǎn)會對分割產(chǎn)生重要影響[2]。若要進(jìn)行正確的圖像分割, He等人已經(jīng)提出了正確分割的充要條件:初始曲線需要包含并且只能包含待割圖像內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)。

隨著研究的不斷推進(jìn),后續(xù)許多改進(jìn)Snake模型(如VEF、VFC) 所提取的輪廓已經(jīng)更加貼近圖像真實(shí)邊界,且對弱邊界、抗躁等都具有較高的魯棒性,但卻仍然未能完全解決曲線的初始化問題。參數(shù)蛇已經(jīng)成功應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像的交互式分割,但若要實(shí)現(xiàn)自動化分割則需要尋求一種新的方法。

2.2幾何蛇模型

(1)測地線活動輪廓模型 (Geodesic Active Contour Model,簡稱GAC),是最早的幾何蛇。這類模型是以目標(biāo)邊緣信息作為主要驅(qū)動力來引導(dǎo)分割曲線的運(yùn)動,即可歸結(jié)為是基于邊緣的分割。該模型的特點(diǎn)是:邊界強(qiáng)度小或者沒有邊界的地方,變形曲線運(yùn)動速度很快,而邊界強(qiáng)度較大的地方,變形曲線速度較慢甚至停止。當(dāng)目標(biāo)邊緣不明顯或者存在縫隙情況下,此方法將會出現(xiàn)邊緣泄露現(xiàn)象。

(2)測地線活動區(qū)域模型(Geodesic Active Region,簡稱GAR)是Paragios結(jié)合了基于邊界的測地線模型和朱付平的區(qū)域競爭模型的優(yōu)點(diǎn)而研發(fā)提出的基于區(qū)域特征幾何蛇模型。該模型解決了初期的測地線幾何蛇初始曲線魯棒性不足的問題。

(3)分段常數(shù)C-V模型。假定圖像只有目標(biāo)和背景兩部分,在分割圖像的同時(shí),還能對圖像實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)去噪,而對無明顯邊緣的目標(biāo)分割也能取得良好效果;但也存在缺點(diǎn),就是計(jì)算量大,且不易實(shí)現(xiàn)。

總地來說,幾何蛇的輪廓曲線演化只是基于法向量和曲率等,而與曲線的參數(shù)表示無關(guān), 并且通過采用水平集方法加以實(shí)現(xiàn),由此突破了拉格朗日系統(tǒng)框架的限定,因而能自適應(yīng)地處理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化,對弱邊界、斷裂邊界的處理能力,數(shù)值穩(wěn)定性良好,也就更加利于由二維向三維分割領(lǐng)域的推廣。其改進(jìn)模型則能簡捷、有效輕松地進(jìn)行多目標(biāo)分割,同時(shí)亦獲得了更佳的抗噪效果。

在幾何蛇的研究早階階段,因算法復(fù)雜度高達(dá)O(n3),計(jì)算量太過龐大,研究者的關(guān)注度也更多地聚焦于參數(shù)蛇方面。另外,早期的幾何蛇也與balloon-snake模型相仿,其與目標(biāo)邊界不能存有交集,否則將無法得到正確分割結(jié)果。

在此之后,研究者們因參數(shù)蛇的力場雖有改進(jìn),卻仍無法解決復(fù)雜目標(biāo)的分割,繼而加強(qiáng)了對水平集方法的探索和研發(fā),對幾何蛇提出了快速數(shù)值算法,分別為窄帶法、針對Eikonal方程的快速行進(jìn)法和快速掃描法。其中,快速行進(jìn)法的算法時(shí)間復(fù)雜度為O(NlogN),快速掃描法復(fù)雜度為O(N)。此外,Li等人還提出了一種不需要重新初始化符號距離函數(shù)的方法,其算法復(fù)雜度為O(N)。

2.3其他研究

何寧以聯(lián)立偏微分方程為出發(fā)點(diǎn),提到簡單曲線、曲線曲率等數(shù)學(xué)問題[9-10],并推證得出連續(xù)Snake曲線收斂原理,再將連續(xù)的曲線借助離散化方法進(jìn)行了處理,提出了離散化Snake算法,為深入理解貪婪算法提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ),同時(shí)也有利于學(xué)者對Snake原理的清晰解讀。除此之外,更多學(xué)者又結(jié)合了其他方法進(jìn)行的算法改進(jìn),限于篇幅,這里不再一一列舉。

3應(yīng)用領(lǐng)域

31Snake算法在圖像分割領(lǐng)域的應(yīng)用

蛇模型適于對背景灰度不均勻的醫(yī)學(xué)圖像,纖維圖像進(jìn)行分割,并提取運(yùn)動物體的輪廓。其中的參數(shù)蛇適宜于交互式醫(yī)學(xué)圖像分割,而幾何蛇則適用于復(fù)雜多目標(biāo)下醫(yī)學(xué)圖像自適應(yīng)分割。

2003年,南理工王洪元博士利用二階段的貪婪算法[11]實(shí)現(xiàn)了心臟左心室的分割。2005年,一軍大的楊誼博士,使用改進(jìn)的DP-Snake,成功提取了血細(xì)胞[12]。2006年,復(fù)旦大學(xué)張俊華結(jié)合邊緣檢測GVF模型,進(jìn)行了低對比度的超聲圖像分割[6]。2007年,哈工大的朱國普博士改進(jìn)了球模型,提出了GVF-balloon Snake模型[13],能雙向運(yùn)動,提取復(fù)雜目標(biāo),完成了人肺CT圖的分割。2007年,南理工王元全提出了改進(jìn)的GVF模型,完成了左右心室的分割,同時(shí)也提高了精準(zhǔn)度[14]。2009年,復(fù)旦大學(xué)利用幾何蛇模型,完成了冠狀動脈的分割、二尖瓣的分割[4]。中科大的博士編制了改進(jìn)幾何蛇,完成了腹部肝臟CT圖像的分割[7]。2010年,東華大學(xué)的韓海海碩士利用融合聚類算法和GVF-Snake模型[15] ,去除了纖維毛刺,并準(zhǔn)確提取纖維圖像的輪廓

32Snake模型在其他方面的應(yīng)用

蛇模型甫經(jīng)提出,就已經(jīng)應(yīng)用于運(yùn)動跟蹤,比如,體育實(shí)況轉(zhuǎn)播時(shí)的運(yùn)動跟蹤,也可用于人臉面部的活動跟蹤,如嘴或眼的運(yùn)動。

值得一提的是,參數(shù)蛇的算法實(shí)現(xiàn)也已成功地引入到教學(xué)中。已有很多著名高校的教師,在結(jié)合自己科研方向的基礎(chǔ)上,將一些相對成熟、且先進(jìn)的技術(shù),融入本科教學(xué)。已有實(shí)踐表明,在北大、北師大中,參數(shù)蛇已率先進(jìn)入了教學(xué),或作為一周編程課的課程設(shè)計(jì),或成為大三、大四專業(yè)實(shí)踐的訓(xùn)練案例。而由于案例表現(xiàn)的趣味性、綜合性和系統(tǒng)性,將使得學(xué)生獨(dú)立研究能力得到更進(jìn)一步的強(qiáng)化。另外,在探索Snake算法時(shí),為學(xué)生文獻(xiàn)查閱、算法設(shè)計(jì)的能力提供了充分訓(xùn)練機(jī)會,而學(xué)生的科研素養(yǎng)和參與課題的能力也將達(dá)到更高水準(zhǔn),學(xué)生在這樣的科研探討氛圍中也必將獲益良多。

4結(jié)束語

Snake模型將圖像分割、數(shù)學(xué)泛函分析、能量問題集于一身,俟其問世,就有數(shù)目可觀的學(xué)者從多個(gè)角度對其特性展開了不同研究,并在不同學(xué)科的知識啟發(fā)和影響下,對蛇模型進(jìn)行了改進(jìn)。其類型分析如下。

(1)參數(shù)蛇模型:目標(biāo)函數(shù)簡單,運(yùn)算迅速而高效,通過添加能量項(xiàng),多種先驗(yàn)知識可以靈活嵌入能量函數(shù)中,在交互式的圖像分割中應(yīng)用最廣,而對出現(xiàn)有拓?fù)渥兓哪繕?biāo)分割卻不占優(yōu)勢。但憑借其先驗(yàn)知識嵌入的靈活性,應(yīng)用仍在不斷拓展。多目標(biāo)分割的探索也在進(jìn)行中。

(2)幾何蛇模型:在高維空間內(nèi)進(jìn)行輪廓演化,可以解決大變形,拓?fù)溆凶兓膯栴},計(jì)算穩(wěn)定性高,但計(jì)算效率偏低,且表達(dá)式復(fù)雜,先驗(yàn)知識在輪廓演化方程中的表達(dá)不靈活。當(dāng)目標(biāo)變形很小時(shí),一般并不采用幾何蛇模型。即便如此,幾何蛇在復(fù)雜背景下分割、多目標(biāo)分割、抗噪、防邊界泄漏等問題的處理方面保持優(yōu)勢擅場。目前,研究已從單項(xiàng)水平集向非參多水平集圖像分割方向演變。

近年來,持續(xù)的拓展研究使蛇模型在圖像分割領(lǐng)域占得了一席之地,尤其是在醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域。利用Snake模型處理遙感圖像、彩色圖像的分割,也只是出于起步階段,需要將Snake算法與其它分割算法結(jié)合。而其他算法則包括比如結(jié)合分水嶺算法、種子填充算法和向量法等??梢灶A(yù)期的是,其發(fā)展前景必將十分廣闊。

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篇5

針對電工課學(xué)時(shí)減少、內(nèi)容膨脹、更新快的特點(diǎn),沿著“掌握基本知識,教會學(xué)習(xí)方法,啟迪創(chuàng)新思維”的思路,借鑒國外和地方有關(guān)教育及科技發(fā)展的研究成果,筆者對課程內(nèi)容體系進(jìn)行了重新的調(diào)整設(shè)計(jì)。參考國內(nèi)外同類或相關(guān)的教材和著作,對經(jīng)典內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化,刪減了陳舊繁雜的內(nèi)容,補(bǔ)充了現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)思想和電工常用電路應(yīng)用實(shí)例。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐的需要,在加強(qiáng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上,考慮到深入淺出、循序漸進(jìn)的認(rèn)識規(guī)律,優(yōu)化組合課程內(nèi)容。分四個(gè)層次設(shè)置電工課程。

第一層次,電路的認(rèn)識。介紹電路和基本電路元件,如電阻、電容、電感等及各電路元件的約束關(guān)系、基本物理量等。

第二層次,電路分析基礎(chǔ)。包括電路的基本定律、基本電路分析方法、電路的暫態(tài)分析和正弦交流電路分析。電路分析基礎(chǔ)多見于后續(xù)課程的電路等效分析,影響到電路基本分析判斷與實(shí)際電路圖的快速識別。其中直流電路是交流電路、電子電路的基礎(chǔ)。直流電路分析方法,如基爾霍夫定律、等效概念、戴維南定理等,不僅適用于直流電路的分析計(jì)算,一般也適用于其他電路的分析計(jì)算。這些內(nèi)容貫穿于整個(gè)課程中,起著承上啟下或牽動全局的作用。

第三層次,電工器件。磁路部分重點(diǎn)介紹交流鐵心線圈電路,為學(xué)習(xí)變壓器與異步電動機(jī)打基礎(chǔ)。電動機(jī)重點(diǎn)介紹電動機(jī)的控制與調(diào)速。因?yàn)殡妱訖C(jī)的控制技術(shù)仍然是各種控制理論和實(shí)踐中應(yīng)用最多的技術(shù)。

第四層次,電工常用電路應(yīng)用及電路設(shè)計(jì)方法。介紹電工日常工作中經(jīng)常接觸到的典型電路,使學(xué)員意識到所學(xué)的電工知識絕不是空洞的理論。通過具體的電路分析介紹電路設(shè)計(jì)的基本程序和步驟,初步確立電路設(shè)計(jì)思想,培養(yǎng)學(xué)員的電路設(shè)計(jì)習(xí)慣。

這四個(gè)層次之中又可以按內(nèi)容難度等級劃分為重點(diǎn)講授內(nèi)容、一般講授內(nèi)容和自學(xué)內(nèi)容。如對戴維南定理重點(diǎn)講解,而對支路電流法,只要講解列方程的原則和方法即可,學(xué)員可以自己總結(jié)出結(jié)論,達(dá)到解決問題的目的。交流電路研究的理論依據(jù)依然是歐姆定律、基爾霍夫定律以及基本電路分析方法,只不過分析的對象不是直流而是相量,只要了解了復(fù)數(shù)運(yùn)算規(guī)律,就能利用前后關(guān)聯(lián)的知識獨(dú)立求解,教學(xué)中應(yīng)該把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)員。這樣設(shè)置教學(xué)內(nèi)容體系后,能做到繁簡得當(dāng)、重點(diǎn)突出,既不損害其內(nèi)容的完整性、系統(tǒng)性,又解決了課時(shí)減少的矛盾。

二、改革傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)員可持續(xù)的學(xué)習(xí)能力

課堂教學(xué)是課程改革的重點(diǎn),因?yàn)檎n程改革的理念大部分是通過課堂教學(xué)來實(shí)施的?!笆谥贼~”不如“授之以漁”。在傳授學(xué)員知識的同時(shí),更加注重教會學(xué)員學(xué)習(xí)、思考的基本思路和基本方法,不僅使學(xué)員“學(xué)會”,還要讓他們“會學(xué)”,并以此培養(yǎng)學(xué)員可持續(xù)的學(xué)習(xí)能力。

1.采取開放啟發(fā)式教學(xué)法

從學(xué)員接受知識的過程看,濃厚的興趣是一種巨大的動力,能激發(fā)學(xué)員的想象力,驅(qū)使學(xué)員去積極思考、觀察和研究。正如俄羅斯一句諺語所說的“你可以把馬牽到河邊,卻不能強(qiáng)迫馬喝水”,學(xué)習(xí)亦是如此。如果學(xué)員對“電工技術(shù)”不感興趣,就會直接影響其學(xué)習(xí)的效果。[1]因此,需要采取各種有效方法激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動其學(xué)習(xí)的積極性,變傳統(tǒng)的“學(xué)員被動接受”為“學(xué)員主動學(xué)習(xí)”,確立學(xué)員學(xué)習(xí)的主體地位,大力提倡和推廣參與討論、開放啟發(fā)、師生互動等教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)的興趣愛好,引導(dǎo)學(xué)員自主思考,大膽、理性地質(zhì)疑和創(chuàng)新。雖然在中學(xué)物理課上大家都接觸過電路,但在開始學(xué)習(xí)電工技術(shù)時(shí),仍有必要通過介紹大量身邊的例子來使學(xué)員對電路的應(yīng)用形成一個(gè)初步的印象。觸發(fā)學(xué)員產(chǎn)生弄清未知事物的迫切愿望,誘發(fā)探索的思維活動,喚醒其潛在的創(chuàng)新意識。教學(xué)方法改進(jìn)的核心是運(yùn)用研討式、啟發(fā)式教學(xué),把所講授的知識當(dāng)作一個(gè)研究課題,在教學(xué)中揭示知識產(chǎn)生的背景及科學(xué)思想方法。[2]比如講授串聯(lián)諧振時(shí),先提出一個(gè)研究課題:“收音機(jī)如何收聽到廣播的?”在教員的引導(dǎo)下,大家初步了解收音機(jī)的基本組成部分:電源、開關(guān)、天線、調(diào)臺旋鈕、調(diào)音量旋鈕、調(diào)制與放大電路、耳機(jī)。其中針對“如何從天空中無數(shù)的無線電信號和各種廣播節(jié)目信號中選出所希望的節(jié)目信號?”這一子課題,以小組為單位,開展積極討論,互相啟發(fā),直至弄清問題、解決問題。討論式教學(xué)法以啟發(fā)式教學(xué)思想為基礎(chǔ),以合作學(xué)習(xí)、合作探索等為具體形式,自然而然地調(diào)動了學(xué)員的思維,引起學(xué)員的興趣和共鳴。利用實(shí)物講解電動機(jī)的構(gòu)造,觀察電動機(jī)正反轉(zhuǎn)情況,使學(xué)員能夠形成較強(qiáng)的感官認(rèn)識。結(jié)合家用空調(diào)、洗衣機(jī)等的工作原理,把安全用電和電冰箱、洗衣機(jī)的安全保護(hù)結(jié)合起來講。[3]通過尋找身邊應(yīng)用電路的例子,使同學(xué)們切實(shí)感受生活中無處不在的電路。這樣不僅形象生動,而且加深了學(xué)生對基本理論的理解。

2.運(yùn)用先進(jìn)的教學(xué)手段

在以往電工課的教學(xué)過程中,受條件的限制,教學(xué)內(nèi)容局限于課本,教學(xué)空間局限于教室,思維空間和能力的狹隘,導(dǎo)致學(xué)員分析問題和處理問題受到限制。因此,筆者探索運(yùn)用多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)等現(xiàn)代教育技術(shù)手段來改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法,推廣應(yīng)用多媒體課件、電子CAD課程和EDA仿真技術(shù)等。將EDA方法引入教學(xué)中,選擇形象直觀的Multisim和Pspice軟件,依靠軟件強(qiáng)大的模擬功能,介紹電路基本元件的特性,驗(yàn)證講授的定理、定律,可使學(xué)員加深印象,強(qiáng)化記憶,增強(qiáng)課堂教學(xué)效果。比如在講解電容器時(shí),利用Multisim軟件,通過一個(gè)電路圖,展示電容儲能和放電的特性,在示波器中可以直觀地看到充放電過程,加深學(xué)員對電容特點(diǎn)的理解。

3.開發(fā)電工電子學(xué)習(xí)網(wǎng)站

利用校園網(wǎng),開發(fā)電工電子學(xué)習(xí)網(wǎng)站。開放網(wǎng)上教學(xué)資料,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享,使教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度得到明顯的發(fā)展,為學(xué)員自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)提供廣闊的平臺。通過教員精講、學(xué)員自學(xué)、網(wǎng)上答疑、啟發(fā)創(chuàng)新四個(gè)環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動網(wǎng)絡(luò)化管理。教員精講:任課教員根據(jù)章節(jié),精講課程。分析重點(diǎn)、難點(diǎn),注重突出知識點(diǎn)之間的聯(lián)系,穿插習(xí)題講解和應(yīng)用實(shí)例。對授課過程進(jìn)行教學(xué)視頻錄像,并到網(wǎng)上。學(xué)員自學(xué):將各種理論教學(xué)、軟件資源、經(jīng)驗(yàn)方法、應(yīng)用實(shí)例等資源整合起來,匯集到網(wǎng)上,免去了學(xué)員查找之苦。倡導(dǎo)學(xué)員利用晚自習(xí)、周末等課余時(shí)間登陸網(wǎng)站進(jìn)行自學(xué),促使學(xué)員逐步積累信息量,拓展知識。網(wǎng)上答疑:通過電子郵件或聊天室進(jìn)行答疑。對學(xué)員提出的共性的問題,給予集中解答。網(wǎng)上答疑重點(diǎn)是解決學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的難點(diǎn)、疑點(diǎn)問題,及時(shí)了解教學(xué)情況并調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)方法。啟發(fā)創(chuàng)新:構(gòu)建網(wǎng)上學(xué)習(xí)交流的平臺,讓學(xué)員討論交流學(xué)習(xí)中的經(jīng)驗(yàn)體會,教員也可適時(shí)引導(dǎo),啟發(fā)學(xué)員思考創(chuàng)新。瞄準(zhǔn)社會或部隊(duì)需求,選取一些具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的電路進(jìn)行分析,引導(dǎo)學(xué)員由淺入深,發(fā)散思維并提出自己的創(chuàng)意。

三、加大開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)力度,鍛煉提升學(xué)員的創(chuàng)新實(shí)踐能力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)能訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)員動手實(shí)踐能力、創(chuàng)新發(fā)展意識和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度,是電工學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)。

1.進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

教學(xué)過程中,以讓學(xué)員完成一個(gè)具體的任務(wù)為牽引,教員把教學(xué)內(nèi)容巧妙地設(shè)計(jì)、隱含在單個(gè)的任務(wù)中,讓學(xué)員以分組或獨(dú)立完成任務(wù)的方式領(lǐng)會學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容。在學(xué)員完成任務(wù)的同時(shí)其創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力都得到了提高,引導(dǎo)他們學(xué)會如何去發(fā)現(xiàn),如何去思考,如何去尋找解決問題的方法。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式體現(xiàn)了“主導(dǎo)-主體結(jié)合”的教學(xué)設(shè)計(jì)原則,它避免了在以教為主和以學(xué)為主的教學(xué)設(shè)計(jì)中教員主導(dǎo)作用和學(xué)員主體地位的相互矛盾,既發(fā)揮教員的主導(dǎo)作用,又充分體現(xiàn)學(xué)員的主體地位。[4]因此,對“電工技術(shù)”這一實(shí)踐性強(qiáng),趣味性濃的學(xué)科,任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式有其獨(dú)有的教學(xué)特色。例如實(shí)驗(yàn):基爾霍夫定律的驗(yàn)證。提供給學(xué)員不同電阻三個(gè)、直流電壓表一個(gè),直流電流表三個(gè),穩(wěn)壓電源二臺,開關(guān)二個(gè),導(dǎo)線若干,要求同學(xué)們按圖2所示連接電路,并驗(yàn)證基爾霍夫定律。以任務(wù)驅(qū)動形式設(shè)置實(shí)驗(yàn),其基本過程為:提出任務(wù)、分析任務(wù)、學(xué)員操作、交流討論、鞏固創(chuàng)新、總結(jié)。

2.進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開發(fā)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺,從時(shí)間、空間、內(nèi)容上進(jìn)行全方位的開放。時(shí)間上,由原來的定時(shí)開放變?yōu)楝F(xiàn)在的全時(shí)開放,周末由教員輪流值班,正常開放,學(xué)員可以通過網(wǎng)上預(yù)約或到實(shí)驗(yàn)室直接預(yù)約選擇實(shí)驗(yàn)。增加了學(xué)員更多時(shí)間上的自由度,使學(xué)員可以根據(jù)各自的學(xué)習(xí)計(jì)劃靈活選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,自由安排時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,教員全程輔導(dǎo),將課堂教育中的創(chuàng)新精神和能力培養(yǎng)拓展、深化??臻g上,開發(fā)了基于局域網(wǎng)的開放實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng),建立“能力夜?!薄ⅰ皩W(xué)員科技創(chuàng)新課外實(shí)踐活動”、“實(shí)踐教學(xué)基地”等電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺,學(xué)員可以自由選擇實(shí)驗(yàn)室。內(nèi)容上,構(gòu)建了點(diǎn)(基本實(shí)驗(yàn))、線(綜合性實(shí)驗(yàn))、面(設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn))、體(研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn))四層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,按照由淺入深、逐步提高的順序來安排實(shí)驗(yàn)。體現(xiàn)在由“被動驗(yàn)證”向主動“設(shè)計(jì)研究”型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變。充分利用校園網(wǎng)和實(shí)驗(yàn)平臺等,鼓勵(lì)學(xué)員自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路、擬訂實(shí)驗(yàn)方案步驟,準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器件,獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作。這樣學(xué)員在實(shí)驗(yàn)前就必須預(yù)習(xí)和查閱相關(guān)資料,精心準(zhǔn)備,做起試驗(yàn)來也就心中有數(shù)了,使學(xué)員養(yǎng)成了良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。為了方便學(xué)員預(yù)習(xí),把教學(xué)要求、儀器儀表的使用方法、特殊故障處理等編制成小冊子,便于學(xué)員隨時(shí)查閱。教員不再像以前那樣當(dāng)“保姆”,學(xué)員在實(shí)驗(yàn)中的角色地位由“被動”變?yōu)椤爸鲃印?,學(xué)員不僅是實(shí)驗(yàn)的主體,更是實(shí)驗(yàn)過程的主導(dǎo)者,教員只起引導(dǎo)和提供技術(shù)服務(wù)的作用。開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式迫使學(xué)員開動腦筋,運(yùn)用所學(xué)知識分析問題和解決問題,增強(qiáng)了學(xué)員理論聯(lián)系實(shí)際和獨(dú)立工作能力,有利于學(xué)員開闊眼界,活躍思維,提高實(shí)踐技能。學(xué)員扔掉了拐杖,學(xué)會了自己走路。

篇6

關(guān)鍵詞 粉葛;病蟲害;防治措施;紅頭豆芫菁

中圖分類號 S435.67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 1007-5739(2016)23-0135-02

粉葛(Pueraria thomsonii Benth.),是豆科葛藤屬中形成塊根的栽培種,系多年生纏繞藤本植物?!吨袊幍洹?2005版記載其性味甘、辛、涼,具有解肌退熱、生津止渴、透疹、升陽止瀉、通經(jīng)活絡(luò)、解酒毒等功效。我國主要分布在華南地區(qū),華中地區(qū)、西南地區(qū)、華東地區(qū)及東北地區(qū)也有分布。

粉葛是我國傳統(tǒng)藥食同源蔬菜品種,也是我國出口蔬菜之一,很受世界各國的消費(fèi)者喜愛。我國葛根的人工栽培面積達(dá)到533.33萬hm2,葛根有望成為世界第六大食糧作物。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)業(yè)農(nóng)村勞動力成本的不斷升高,葛根單位面積產(chǎn)值增幅小,葛農(nóng)的收入減小,這將嚴(yán)重影響到葛根產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,出現(xiàn)了葛根加工企業(yè)收購葛根困難的局面。

1 粉葛的主要病害及其防治

1.1 粉葛銹病

1.1.1 癥狀特點(diǎn)。主要體現(xiàn)在葉面上,初期為淡黃色或淺褐色的斑點(diǎn),逐漸變大形成皰斑,隨著時(shí)間的延長,皰斑的表皮逐漸破裂,并且散出黃褐色的粉狀物。發(fā)病嚴(yán)重時(shí),粉葛的葉面會布滿皰斑,表面散滿銹色的粉狀物,葉片甚至l生變形,最終逐漸干枯凋亡。若將粉葛的塊根挖出,則發(fā)現(xiàn)其膨大程度明顯小于正常的塊根。

1.1.2 病原及發(fā)病特點(diǎn)。不同的豆科植物發(fā)生銹病時(shí)的癥狀具有類似性,觀察情況與其描述的豆科銹病特征基本一致[1]。粉葛銹病由豆類銹菌引起,葉面皰斑破裂所散出的粉狀物為夏孢子。隨著時(shí)間的推移,夏孢子將變成冬孢子,冬孢子可隨植物的殘部在農(nóng)田里越冬,在第2年春季,由風(fēng)傳播。溫暖多雨的氣候容易引發(fā)粉葛的銹病發(fā)生,適宜的濕度是其發(fā)生流行的決定因素。

1.1.3 防治措施。因?yàn)闈穸仁卿P病發(fā)生流行的決定因素,所以在粉葛種植期間要增強(qiáng)株間通風(fēng)透氣性以降低濕度。此外,可用豆類銹病通常使用的50%萎銹靈或者70%甲基托布津1 000倍液等農(nóng)藥防治。如莫賤友等[2]指出粉葛銹病可用15%粉銹靈(三唑酮)可濕性粉劑(或乳油)1 500~2 000倍液(450~600 g/hm2,藥液用量按900 L/hm2計(jì),下同)、50%三唑酮硫磺懸浮劑1 000~1 500倍液(600~900 g/hm2)、70%托布津+75%百菌清(1∶1)1 000~1 500倍液(600~900 g/hm2)、40%三唑酮多菌靈1 000倍液900 g/hm2等藥劑交替噴施。在實(shí)際操作中應(yīng)對葉片的正反面均勻噴濕以確定藥液實(shí)際用量,噴藥的次數(shù)和時(shí)間根據(jù)發(fā)病程度而定。

為了取得更好的防治效果和預(yù)防來年病害發(fā)生,應(yīng)在粉葛采收結(jié)束后,燒毀田間殘留的植株以清除殘留孢子。

1.2 粉葛根腐病

1.2.1 癥狀特點(diǎn)。粉葛根腐病屬于土傳病害,主要危害粉葛塊根及莖蔓基部,該病可在苗期發(fā)生,也可在根系形成初期發(fā)生。①苗期感病后,根的尖端或中部表皮會出現(xiàn)褐色的水漬狀病斑,病害嚴(yán)重時(shí)植株的根系會褐腐壞死。病株地上部的表現(xiàn)為,植株矮小、萎蔫,生產(chǎn)緩慢,基部葉片出現(xiàn)過早變黃、脫落等現(xiàn)象。②塊根形成期發(fā)病,感病初期塊根表皮出現(xiàn)紅褐色稍凹陷的斑點(diǎn)(形狀為近圓形至不規(guī)則形),發(fā)病后期根表皮密布病斑,相互交錯(cuò)形成褐色大斑塊,根表面形成龜裂紋,皮下組織變褐色,出現(xiàn)干腐現(xiàn)象。塊根的橫切面能清晰發(fā)現(xiàn)維管束變紅褐色,后期則呈現(xiàn)糠心型黑褐色干腐[2-3]。

1.2.2 病原及發(fā)病特點(diǎn)。粉葛根腐病是由短體線蟲(Pratyl-enchus sp.)和腐皮鐮刀菌(Fusarium solani)復(fù)合感染引起。該病從4―5月至翌年1月都有發(fā)生,發(fā)病最多為5―9月,該時(shí)期發(fā)病較多主要受多雨天氣的影響。帶土的病種苗、種塊及水流是該病發(fā)生的主要途徑。發(fā)病嚴(yán)重的田塊發(fā)病率可達(dá)50%~80%,發(fā)病輕的田塊發(fā)病率為10%~20%。

1.2.3 防治措施。粉葛根腐病屬于土傳病害,其防治難度大,成本高。如采用土壤施藥,一方面因土壤體積大、影響因素多,防治效果不理想;另一方面長期用藥會導(dǎo)致土壤農(nóng)藥殘留逐漸增加,污染土壤,影響粉葛產(chǎn)質(zhì)量。因此,該病的防治應(yīng)以農(nóng)業(yè)防治為基礎(chǔ),重點(diǎn)增強(qiáng)植株的抗病性,并有效結(jié)合化學(xué)防治。①實(shí)行輪作制度。避免連作,采用適宜當(dāng)?shù)胤N植的其他作物進(jìn)行輪作,尤其是豆科以外的作物。②定植前的土地準(zhǔn)備。在移栽前及時(shí)深翻土地進(jìn)行曬土,也可撒施生石灰用以降低土壤中病原菌的數(shù)量。③種苗繁育過程中,扦插繁殖選取無病健壯葛藤;塊根繁殖在冬季采挖粉葛時(shí),選擇生長粗壯、無病蟲害、不受傷、個(gè)體完整的根頭作種栽用。莫賤友等[2]提出育苗前可用2.5%適樂時(shí)2 000倍液(或2%石灰水)浸泡種苗20~30 min,以減少初侵染源。④田間管理過程中,施用充分腐熟的有機(jī)肥,基肥一定要深施,不能與葛苗接觸;移植過程中要特別小心,不要損傷葛根外表。病株率達(dá)10%以上的田塊,可在農(nóng)業(yè)防治的基礎(chǔ)上,采用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)防治技術(shù)。⑤粉葛采收結(jié)束后,對植株病殘?bào)w進(jìn)行徹底清除燒毀,以減少土壤中的病原菌和線蟲的數(shù)量,減少侵染源。

2 粉葛的主要蟲害及防治

粉葛莖枝皮層比較堅(jiān)韌,葉表面蠟質(zhì)層較厚,因此蟲害發(fā)生相對較少。各地區(qū)由于地理環(huán)境、氣候條件各有不同,蟲害種類以及程度也有不同。廣西葛的蟲害相對較少,苗期主要有小地老虎,中期主要有尺蠖類、夜蛾類和紅螨等[2]。

鼎湖粉葛的主要蟲害有斜紋夜蛾、煙粉虱、紅蜘蛛、紫莖甲、金龜子,陳泊韜等[4]闡述其生活習(xí)性、防治措施。

2.1 重慶地區(qū)粉葛蟲害及其防治

重慶地區(qū)葛根蟲害主要有葉甲、卷葉蛾、天蛾、葉螨、蚜蟲和毛蟲等,主要防治措施:①趨光性強(qiáng)的卷葉蛾和天蛾的防治采用頻振式多功能殺蟲燈誘殺;②蚜蟲采用鋪掛銀灰色膜進(jìn)行驅(qū)趕;③食葉性葉甲、卷葉蛾、天蛾、毛蟲、蚜蟲可采用艾美樂、敵殺死、快殺敵等藥劑進(jìn)行防治(可參考DB 50/T 40-2001);④螨類害蟲可采用果滿紅、強(qiáng)龍、強(qiáng)敵 312等藥劑進(jìn)行防治(可參考DB 50/T 40-2001)[5]。

2.2 恩施粉葛蟲害情況

通過對恩施地區(qū)粉葛種植地的觀察,于2016年5月25日、8月10日在恩施市三岔鄉(xiāng)粉葛種植基地均發(fā)現(xiàn)一種前人研究不曾報(bào)道的蟲害(圖1)。根據(jù)《中國芫菁科分類研究(鞘翅目:多食亞目:擬步甲總科)》中的描述以及圖片對照,筆者在恩施地區(qū)粉葛種植地所發(fā)現(xiàn)蟲害與紅頭豆芫菁(Epicauta ruficeps Illiger)(圖2)的主要特征完全一致。

2.2.1 形態(tài)特征。頭紅色,刻點(diǎn)細(xì)密,中央縱溝與頭同色,觸角基部具1對光滑的“瘤”與頭同色,雄蟲的“瘤”較大明顯;下顎須各節(jié)被黑色長毛;觸角細(xì)長,雄蟲觸角超過體長的 1/2,除末端2、3節(jié)外,各節(jié)外側(cè)具黑色長毛;雌蟲觸角約達(dá)體長的1/2,無長毛,第3、4節(jié)兩側(cè)平行,第5節(jié)長為寬的3倍。前胸背板長寬略等,中央具1縱溝,后端中央具1個(gè)三角形凹洼。鞘翅基部略窄于端部,長度蓋過腹端,翅縫端部合攏。雄蟲前足脛節(jié)具1內(nèi)端距,細(xì)而尖,外側(cè)密布黑色長毛,后足脛節(jié)2端距較短,內(nèi)端距細(xì)而尖,外端距寬而鈍;雌蟲前足脛節(jié)外側(cè)無長毛。體背、腹面完全被黑毛,僅前足腿節(jié)和脛節(jié)內(nèi)側(cè)被灰白毛[6]。

2.2.2 生活習(xí)性。紅頭豆芫菁是一種雜食性害蟲,蠶豆、大豆和馬鈴薯等的葉片和花瓣是其主要的取食部位,尤其喜食植物的嫩尖和嫩葉。紅頭豆芫菁活潑善爬,并且能作短距離的飛翔,因此其成蟲群集具有很的危害性。通??拷 ⒌匮吆偷仡^、路邊的作物密度較大,受到該種蟲害的危害也相對較重。一般每頭成蟲每天可食4~6株豆類、薯類作物的葉片,一旦發(fā)病,該蟲害具有很大的危害性[7]。

2.2.3 發(fā)生危害規(guī)律。該蟲害的發(fā)生與氣象條件、農(nóng)業(yè)環(huán)境關(guān)系密切;由于紅頭豆芫菁幼蟲以蝗卵為食,其危害程度與上一年土蝗的發(fā)生也有一定的關(guān)系;鄰近草坡草灘的地塊,紅頭豆芫菁發(fā)生危害重。

2.2.4 綜合防治措施。做好預(yù)測預(yù)報(bào)工作的基礎(chǔ),在實(shí)際操作中要做到適期防治,科學(xué)用藥。在防治紅頭豆芫菁的具體措施上,可采取農(nóng)業(yè)措施、化學(xué)防治相結(jié)合的方法[7]。①深翻土壤。在每年粉葛收獲后及時(shí)對土壤進(jìn)行深翻,破壞越冬的紅頭豆芫菁幼蟲(假蛹)的環(huán)境條件,從而減少來年病害的發(fā)生。②化學(xué)防治。針對鄰近草坡草灘、背風(fēng)向陽的地塊可進(jìn)行噴施藥劑處理,藥劑可選用4.5%高效氯氰菊酯乳油1 500~2 000倍液、25%氰?辛乳油1 500~2 000倍液、20%滅幼脲懸浮劑 800~1 000倍液,用藥量為600~750 kg/hm2。針對丘陵山坡地區(qū)的化學(xué)防治,藥劑可選用1.5%樂果粉劑或25%乙酰甲胺磷可濕性粉劑噴粉,用藥量為15.0~22.5 kg/hm2。

在進(jìn)行化學(xué)防治時(shí),要盡量避免藥劑與根系接觸,以免發(fā)生藥害。在粉葛采收的前80 d禁止使用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治。

3 參考文獻(xiàn)

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[2] 莫賤友,郭堂勛,胡春錦,等.葛的栽培方法及其主要病蟲害的防治技術(shù)[J].作物雜志,2006(3):48-51.

[3] 林蘭穩(wěn),李兆雄,何熊威.粉葛根腐病菌的生物學(xué)特性及防治研究[J].生態(tài)環(huán)境,2004(3):382-384

[4] 陳泊韜,盧劍嫻,蘇桂南.鼎湖粉葛的主要病蟲害及防控措施[J].作物研究,2012,26(5):543-545.

[5] 周徒桂,褚興華.無公害葛根標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)[J].南方農(nóng)業(yè),2007,1(4):55-57.

篇7

2、一級乙等(測試得分:92分-96.99分之間)朗讀和自由交談時(shí),語音標(biāo)準(zhǔn),詞語、語法正確無誤,語調(diào)自然,表達(dá)流暢。偶然有字音、字調(diào)失誤。

3、二級甲等(測試得分:87分-91.99分之間)朗讀和自由交談時(shí),聲韻調(diào)發(fā)音基本標(biāo)準(zhǔn),語調(diào)自然,表達(dá)流暢。少數(shù)難點(diǎn)音有時(shí)出現(xiàn)失誤。詞語、語法極少有誤。

4、二級乙等(測試得分:80分-86.99分之間)朗讀和自由交談時(shí),個(gè)別調(diào)值不準(zhǔn),聲韻母發(fā)音有不到位現(xiàn)象。難點(diǎn)音失誤較多。方言語調(diào)不明顯。有使用方言詞、方言語法的情況。

5、三級(一般水平的普通話)三級甲等(測試得分:70分-79.99分之間)朗讀和自由交談時(shí),聲韻母發(fā)音失誤較多,難點(diǎn)音超出常見范圍,聲調(diào)調(diào)值多不準(zhǔn)。方言語調(diào)較明顯。詞語、語法有失誤。

篇8

一、接受捐贈收到的現(xiàn)金與對外捐贈支出的現(xiàn)金

準(zhǔn)則及其指南均未明確規(guī)定這兩項(xiàng)現(xiàn)金流量的歸屬。《股份有限公司會計(jì)制度——會計(jì)科目和會計(jì)報(bào)表》則將其分別作為經(jīng)營活動的現(xiàn)金流入和現(xiàn)金流出,這種規(guī)定與該制度對接受捐贈和對外捐贈業(yè)務(wù)會計(jì)處理的規(guī)定是一致的。但是,財(cái)政部在《關(guān)于執(zhí)行具體會計(jì)準(zhǔn)則和<股份有限公司會計(jì)制度>有關(guān)會計(jì)問題解答》中又規(guī)定,公司接受現(xiàn)金捐贈,記入“資本公積——其他資本公積轉(zhuǎn)入”科目。由于“資本公積——其他資本公積轉(zhuǎn)入”可按規(guī)定程序轉(zhuǎn)贈股本,因此接受現(xiàn)金捐贈實(shí)質(zhì)上已成為一種資本準(zhǔn)備,具有籌資的性質(zhì)。有鑒于此,筆者認(rèn)為,接受捐贈收到的現(xiàn)金宜作為籌資活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量。至于對外捐贈支付的現(xiàn)金則仍可作為經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量。

二、銀行存款的利息收入

從銀行存款本身的來源看,既有經(jīng)營活動帶來的,也有籌資和投資活動帶來的,因此,銀行存款的利息收入與三種活動都有關(guān)聯(lián);從銀行存款利息收入的會計(jì)處理看,它不符合籌資或投資活動現(xiàn)金流量的定義,因而應(yīng)歸類為經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量。筆者認(rèn)為,對該項(xiàng)目的歸屬應(yīng)考慮重要性原則,如果銀行存款利息收入金額不大,則將其全部作為經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量;如果其金額較大且銀行存款主要來源于某單一活動,則應(yīng)將其歸類為該類活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量;如果金額較大且各類活動產(chǎn)生的銀行存款額相差不多,可將其按適當(dāng)比例分別歸為經(jīng)營活動、籌資活動和投資活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量。

三、現(xiàn)金等價(jià)物的處置

現(xiàn)金等價(jià)物處置與將現(xiàn)金存入銀行、從銀行提取現(xiàn)金及用現(xiàn)金購買現(xiàn)金等價(jià)物有所不同。處置現(xiàn)金等價(jià)物通常并不是收回等額現(xiàn)金,其收回現(xiàn)金的數(shù)額可能比處置前現(xiàn)金等價(jià)物的賬面價(jià)值高或低,一般會引起實(shí)際的現(xiàn)金流入或現(xiàn)金流出??紤]到現(xiàn)金等價(jià)物本質(zhì)上是一種投資,因此應(yīng)將處置現(xiàn)金等價(jià)物的現(xiàn)金流量作為投資活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流量。

篇9

一、學(xué)困生學(xué)習(xí)心理、認(rèn)知因素調(diào)查分析

1.注意力品質(zhì)測試

采用北京慧源心理與教育研究中心提供的“學(xué)生注意力測試”調(diào)查問卷,共計(jì)20個(gè)問題,涉及到上課聽課、做作業(yè)、生活中的情景等環(huán)節(jié),學(xué)生自主選擇,然后統(tǒng)計(jì)學(xué)生的得分情況,對課題組各學(xué)校試驗(yàn)班(二~四年級)典型的數(shù)學(xué)學(xué)困生進(jìn)行了注意力品質(zhì)的檢查分析,統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:在四所學(xué)校的中、高年級數(shù)學(xué)學(xué)困生的注意力品質(zhì)大部分處于一般或較好的狀態(tài),甚至有注意力品質(zhì)很好的學(xué)生,而二年級的學(xué)困生,由于處于低年級段,注意力保持時(shí)間不僅短而且更容易分散。

2.學(xué)習(xí)問題診斷測試

該測試卷共計(jì)140題,涉及學(xué)生聽課、作業(yè)、練習(xí)、復(fù)習(xí)、考試等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),同時(shí)考察學(xué)生的記憶力、思維能力、觀察力、學(xué)習(xí)動機(jī)等因素,結(jié)果表明:不同年級的學(xué)困生,其學(xué)習(xí)問題、非智力因素表現(xiàn)結(jié)果不一樣,和學(xué)生的年齡也是直接相關(guān)的。二年級學(xué)困生在學(xué)習(xí)過程的各環(huán)節(jié)分值明顯高于四年級,而四年級學(xué)困生在學(xué)習(xí)方法、自我管理、學(xué)習(xí)動機(jī)等因素分值明顯高于二年級。同一年級的不同學(xué)生,每個(gè)孩子的優(yōu)勢也不相同,各有各的長處和不足,從檢測出的分值明顯表現(xiàn)出來。

二、綜合分析學(xué)困生個(gè)案成因

結(jié)合學(xué)困生個(gè)體的自身心理特征,通過與學(xué)困生及其家長交流溝通,與任課教師交流以及學(xué)生相互自我評價(jià),多方位匯集和分析形學(xué)生、學(xué)校和家庭的學(xué)困生個(gè)案成因資料,為切實(shí)轉(zhuǎn)化學(xué)困生奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。對各試驗(yàn)班的學(xué)困生同學(xué)均進(jìn)行類似的系統(tǒng)歸因分析,形成具體的個(gè)案成因資料。

三、探索有針對性的策略,實(shí)施學(xué)困生轉(zhuǎn)化

1.轉(zhuǎn)化學(xué)困生的教學(xué)策略

(1)轉(zhuǎn)變教師的教育觀念,以積極的心態(tài)幫助學(xué)困生健康成長。“教師對學(xué)困生的關(guān)注,就是學(xué)困生心中的太陽,哪怕是一束陽光,足以照亮學(xué)困生前行的道路”。為此課題組成員在思想、教育觀念方面統(tǒng)一了認(rèn)識。

(2)以課堂教學(xué)為主陣地,采取有效措施培養(yǎng)學(xué)困生的學(xué)習(xí)興趣。例如:本文作者在教學(xué)《用字母表示數(shù)》時(shí),幾經(jīng)周折,勞駕了人教論壇中很多老師幫忙,終于找到了“神奇的墨盒”和“0國王的故事”童話素材,把知識融入其中,增加學(xué)習(xí)興趣,學(xué)困生特別喜歡,大大激發(fā)了學(xué)困生的學(xué)習(xí)積極性。

(3)基于現(xiàn)代教育技術(shù)環(huán)境,推進(jìn)課堂教學(xué)生活化?!稊?shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中說“要重視從學(xué)生的生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和理解數(shù)學(xué)”,課題組分享各自教學(xué)中收集到的經(jīng)典素材,積極探索在現(xiàn)代教育技術(shù)條件下,數(shù)學(xué)課堂教學(xué)各環(huán)節(jié)生活化的切入點(diǎn),豐富的生活素材給課堂帶來的巨大活力,提高課堂教學(xué)效率。例如:《1毫米的革命》―教學(xué)圓柱的體積;《金字塔與黃金分割》―教學(xué)正比例和反比例相關(guān)知識等。

(4)爭取家長的支持與配合,形成教育合力。采取電話聯(lián)系、家訪、邀請家長到校面談等方式,了解孩子在家情況,了解家庭教育狀況,建議家長對孩子要多關(guān)心、少打罵,多鼓勵(lì)、少批評,多看孩子的優(yōu)點(diǎn),不要只盯著孩子的缺點(diǎn),采取先揚(yáng)后抑的教育方式,不過分溺愛、不放縱,營造一個(gè)溫馨、和睦、充滿愛的家庭環(huán)境。建立班級qq群,跟家長交流,及時(shí)指導(dǎo)家長與孩子交流的藝術(shù)。

(5)培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和方法。良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,同時(shí)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣還可以形成學(xué)習(xí)策略,從而提高學(xué)習(xí)效率,良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣還可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力,使學(xué)生終身受益。試驗(yàn)班級根據(jù)各自的特點(diǎn),對學(xué)困生進(jìn)行審題習(xí)慣、作業(yè)書寫習(xí)慣、課前預(yù)習(xí)習(xí)慣等進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練和培養(yǎng)。

(6)改變評價(jià)方式,確保學(xué)困生體驗(yàn)成功的快樂。對學(xué)困生的作業(yè)實(shí)行“面批面改”,對錯(cuò)誤輔導(dǎo)之后再補(bǔ)充類似的題目以達(dá)到鞏固的目的,無論作業(yè)還是考試中有點(diǎn)滴進(jìn)步都會大加贊揚(yáng),同時(shí)寫上鼓勵(lì)性評價(jià)語言給家長發(fā)短信或者報(bào)喜單,讓家長看到希望,給家長信心。

2.分類推進(jìn),轉(zhuǎn)化學(xué)困生

意志力不強(qiáng)的學(xué)困生:適度降低學(xué)習(xí)要求,在不斷實(shí)現(xiàn)的短期目標(biāo)中,重新樹立信心,認(rèn)識自我,找回自我;培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣,不斷進(jìn)行激勵(lì);改善學(xué)習(xí)環(huán)境,盡可能讓其不怕學(xué)習(xí),逐步矯正其厭學(xué)心理。

篇10

【關(guān)鍵詞】建筑;保溫隔熱;結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);施工

現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活需求的不斷提升使得高樓大廈廣泛分布在各個(gè)地區(qū),高樓大廈雖然給人們的生活帶來了許多便利,但是同時(shí)也出現(xiàn)了不少問題,尤其是當(dāng)前人們對于綠色環(huán)保、低碳節(jié)能理念的廣泛認(rèn)知使得建筑施工中也需要考慮這些問題,在保障建筑功能性美觀性的基礎(chǔ)上,確保質(zhì)量過關(guān),保溫防水需求達(dá)標(biāo),建筑保溫隔熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就十分重要。下面我們以某地區(qū)高層建筑為例,分析下其保溫隔熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)。

一、某地區(qū)高層建筑工程概況與施工流程介紹

某地區(qū)高層建筑情況:當(dāng)?shù)匚挥诒狈降貐^(qū),氣候冬冷夏熱,年溫差在10℃-25℃左右,冬季最低氣溫≤-10℃,樓層25層。保溫隔熱的基本目標(biāo)是在節(jié)能的基礎(chǔ)上保證室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量,所以我們以建筑外墻的保溫隔熱設(shè)計(jì)為例進(jìn)行分析。此高層建筑外墻(混凝土外墻、外墻柱等)的保溫可選擇使用復(fù)合保溫板來達(dá)到節(jié)能、保溫、隔熱的目的。

此次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中復(fù)合保溫板選用上海江藍(lán)實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的JNT-FHB-02復(fù)合保溫板,保溫板采用江藍(lán)無機(jī)薄板雙層、夾心或箱體膠黏復(fù)合保溫層形成各類墻磚風(fēng)格保溫層由巖(礦)棉、酚醛、PU、XPS、EPS及其它類發(fā)泡材料等構(gòu)成,導(dǎo)熱系數(shù)在0.03-0.044W(?K)左右,防火等級為A級不燃和復(fù)合A級,配套輔材選用聚合物砂漿,專用錨固組件、即時(shí)膠、柔性嵌縫膠膏等。本次工程選用此復(fù)合保溫板實(shí)施高層建筑外墻施工,采用復(fù)合保溫板聯(lián)合鋼筋混凝土外墻構(gòu)成保溫系統(tǒng),需要在外墻支設(shè)模板、安裝保溫板并進(jìn)行整體澆筑,確保拆模后二者合為一體達(dá)到保溫效果。

外墻保溫施工流程如下:調(diào)查現(xiàn)場施工情況選擇、設(shè)計(jì)并加工保溫板;定位放線;外墻鋼筋綁扎;安放墊塊及砂漿程塊;安裝并加固保溫板;安裝內(nèi)側(cè)模板及外側(cè)木柵欄;驗(yàn)收模板;澆筑混凝土;拆除、養(yǎng)護(hù)并加固;清理、拆架加外墻裝飾等[1]。

根據(jù)以上施工流程,在高層建筑外墻復(fù)合保溫板施工中有許多環(huán)節(jié)需要加以注意。比如復(fù)合保溫板的選擇要根據(jù)外墻施工情況和當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r選擇合適尺寸及傳熱系數(shù),本次選用的復(fù)合保溫板常規(guī)尺寸滿足需求進(jìn)行適當(dāng)切割后即可使用,傳熱系數(shù)為0.03-0.044W(?K),滿足當(dāng)?shù)貧夂驐l件及保溫需求。施工中,復(fù)合保溫板安裝后再進(jìn)行混凝土澆筑,如此一來不僅能夠滿足外墻保溫需求,同時(shí)還能夠?qū)⒈匕遄鳛橥鈮Φ耐鈧?cè)模板使用。保溫板與剪力墻、梁柱同時(shí)澆筑再進(jìn)行錨栓、水平拉筋等可強(qiáng)化混凝土外墻基體,對墻體結(jié)構(gòu)影響較小,保障其承重功能的同時(shí)兼具防火、保溫等性能,具有防火型號、經(jīng)濟(jì)效益高、耐用等顯著特點(diǎn)。施工時(shí),要確保保溫板和外墻的全面粘結(jié),這樣才能夠保障穩(wěn)固性、耐久性和保溫性,本次選用的復(fù)合保溫板保溫層由巖(礦)棉、酚醛、PU、XPS、EPS及其它類發(fā)泡材料等構(gòu)成,專用錨固組件、即時(shí)膠、柔性嵌縫膠膏等粘結(jié)力較強(qiáng),滿足施工需求。施工時(shí),還需要考慮復(fù)合保溫板所承受的側(cè)壓力,確保變形滿足設(shè)計(jì)要求不會出現(xiàn)諸如破損等情況。

二、建筑外墻保溫隔熱施工技術(shù)分析

復(fù)合保溫板施工前,要做好施工現(xiàn)場的準(zhǔn)備工作。比如對施工用復(fù)合保溫板的技術(shù)規(guī)格、型號、質(zhì)量等進(jìn)行檢驗(yàn)抽查,施工前及時(shí)送檢并出具質(zhì)量證明文件,檢驗(yàn)合格后方可使用。

施工操作中有幾個(gè)重要環(huán)節(jié)需要注意并做好質(zhì)量控制措施,以保障復(fù)合保溫板的成功安裝,實(shí)現(xiàn)高層建筑外墻保溫,這幾個(gè)環(huán)節(jié)分別是:安裝并固定保溫板、混凝土澆筑、保溫板錨固與細(xì)節(jié)方面的處理。安裝與固定環(huán)節(jié),要對外墻基層進(jìn)行清掃處理,確保無殘漿等殘留才能夠進(jìn)行安裝,根據(jù)之前預(yù)先設(shè)好的外邊線由下而上進(jìn)行安裝。安裝時(shí)要檢查結(jié)構(gòu)鋼筋的綁扎、混凝土墊塊與撐條的安裝,確保符合施工要求后才能夠進(jìn)行施工。根據(jù)外墻施工情況將尺寸合適的保溫板安裝到位[2]。安裝順序?yàn)閺南碌缴稀年柦堑疥幗?,具體安裝示意圖見圖1。按照以上順序安裝到位之后,接下來要將預(yù)設(shè)在保溫板內(nèi)的水平拉筋掛在結(jié)構(gòu)鋼筋上,將塑料板卡安裝在板角處,做到橫平豎直,縫寬控制在≤2.5,確保板面平整與清潔,然后安裝內(nèi)側(cè)和側(cè)面模板、穿孔,對拉螺栓。

圖1建筑外墻復(fù)合保溫板陽角與陰角配板安裝示意圖

澆筑混凝土要在保溫板安裝之后進(jìn)行,要對表面的平整度和垂直度進(jìn)行檢驗(yàn)確保符合規(guī)格才能進(jìn)行,這樣有助于保障模板的穩(wěn)固性。澆筑過程要全程有技術(shù)人員監(jiān)督,并進(jìn)行跟蹤檢查,以確保澆筑過程無誤。期間,要避免振搗棒接觸到保溫板,并隨時(shí)觀察保溫板情況,一旦出現(xiàn)危急情況立即采取補(bǔ)救措施。比如剪力墻的澆筑,要分層澆搗,每層厚度約在30-50,振搗節(jié)奏快插慢拔,保證振搗密實(shí),與洞口保持垂直[3]。安裝保溫板之后,需要在外墻涂抹防水砂漿,再進(jìn)行澆筑,高層建筑外墻橫截面示意圖見圖2。

圖2 建筑住宅外墻橫截面示意圖

保溫板的錨固需要結(jié)構(gòu)層和板材之間有足夠的黏結(jié)力這樣才能夠確保穩(wěn)固性,所以通過鉆孔植入尼龍膨脹螺栓并固定,這樣能夠增加其抗拉承接應(yīng)力。保溫板安裝好之后,許多細(xì)節(jié)之處都要進(jìn)行針對性處理,比如拆模后板材之間有留有細(xì)縫,細(xì)縫的處理步驟如下,首先用水泥砂漿加固,干燥后加鍍鋅電焊網(wǎng),然后使用錨栓固定,最后再用砂漿層加固,此次縫寬控制在2.5以下,完全滿足施工需求。對于建筑外墻的門窗洞口等部分的保溫處理可通過先加諸聚苯顆粒保溫層再涂抹防水層的方法進(jìn)行處理。對于受冷熱影響較大的剪力墻、結(jié)構(gòu)梁、熱橋等接觸部位通過使用內(nèi)輕質(zhì)混凝土外聚苯顆粒保溫層的方法做保溫措施[4]。需要注意的是,保溫砂漿的存放要注意防潮、防水、防曬,將其置于通風(fēng)干燥處,使用攪拌機(jī)械進(jìn)行攪拌,注意砂漿的配比。

本次針對某地高層建筑外墻的復(fù)合保溫板施工,應(yīng)用JNT-FHB-02復(fù)合保溫板,完全滿足施工應(yīng)用需求,配套輔材選用聚合物砂漿,專用錨固組件、即時(shí)膠、柔性嵌縫膠膏,保障了板材本身的防火、防水性能,且結(jié)合牢固,應(yīng)用效果較好。復(fù)合保溫板保溫性能先進(jìn),與混凝土進(jìn)行整體澆筑,高黏結(jié)性完全保障了工程的穩(wěn)定性和功能性,尤其是在混凝土澆筑時(shí),復(fù)合保溫板的變形并未影響到施工要求,二者聯(lián)合達(dá)到了保溫隔熱效果。高層建筑外墻復(fù)合保溫板施工過程中要強(qiáng)化質(zhì)量控制以減少各類施工問題的產(chǎn)生。施工中要針對每一環(huán)節(jié)完成情況加強(qiáng)質(zhì)量把關(guān)和全程監(jiān)督,確保其嚴(yán)格遵照各個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完成質(zhì)量控制,各個(gè)工序都有記錄且有檢驗(yàn)報(bào)告。工程完成后要進(jìn)行驗(yàn)收,提供詳細(xì)的文字資料與圖像資料以便進(jìn)行驗(yàn)證對比。

高層建筑外墻復(fù)合保溫板施工技術(shù)要求高,有眾多需要注意的地方,保溫板應(yīng)用和混凝土澆筑聯(lián)合施工不僅強(qiáng)化了建筑本身的穩(wěn)固性,且保溫板保溫隔熱效果好,兼具功能性和施工效益,做到了積極提升施工效率的同時(shí)降低了施工成本,值得大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn):

[1]中國建筑科學(xué)研究院.GB50411―2007 建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[2]JGJ144―2004 外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.