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篇1

[關(guān)鍵詞]石材大板；輪廓提??；圖像處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TU521.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）21-0230-02

1、 引言

圖像處理是在線測(cè)量系統(tǒng)中很重要的一部分，本文就是利用圖像處理技術(shù)提取石材大板的輪廓信息，然后利用其目標(biāo)點(diǎn)的間距最終求得石材大板尺寸。本文對(duì)圖像處理的相關(guān)算法進(jìn)行研究，提取石材大板的輪廓信息，最終計(jì)算其尺寸。提取過(guò)程主要包括圖像預(yù)處理和圖像分割兩部分。圖像處理過(guò)程如圖1所示。

2、圖像處理

2.1 圖像預(yù)處理

通過(guò)CCD攝像機(jī)獲取的石材大板圖像在其傳輸、接收和處理的過(guò)程中，由于受多種因素的影響，如系統(tǒng)噪聲、曝光不足或過(guò)量、傳輸過(guò)程中的誤差以及人為因素等等，均會(huì)對(duì)石材大板圖像產(chǎn)生一定的噪聲干擾。噪聲會(huì)惡化圖像質(zhì)量，有時(shí)會(huì)使提取的信息減少甚至淹沒(méi)某些有用特征，給分析帶來(lái)困難。因此，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理是非常必要的，這樣可以去除噪聲，使其更接近真實(shí)圖像，更有利于對(duì)石材大板圖像進(jìn)行后續(xù)處理。圖像預(yù)處理主要包括濾波和增強(qiáng)。

2.1.1 圖像灰度化

圖像的灰度化是圖像增強(qiáng)處理技術(shù)中一種非?；尽⒅苯拥膱D像處理方法。圖像的增強(qiáng)用于調(diào)整圖像的對(duì)比度，為了獲得對(duì)后續(xù)計(jì)算機(jī)處理、分析過(guò)程更有利的圖像，需要對(duì)采集的原始圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)，從而淡化背景，消除噪聲干擾，提高對(duì)比度，突出圖像中的重要細(xì)節(jié)[1]。

本文采用的是加權(quán)平均值法：R=G=B=aR+bG+cB?？紤]到圖像的合理性，取a=0.11，b=0.59，c=0.30，即采用公式（1）進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換：

其中：為轉(zhuǎn)換后的灰度圖像在點(diǎn)處的灰度值；、和分別為彩色圖像在點(diǎn)處的紅色分量值、綠色分量值和藍(lán)色分量值。

在OpenCV函數(shù)庫(kù)中，圖像的灰度化可以通過(guò)cvCvtColor（const CvArr* src，CvArr* dst，int code）函數(shù)實(shí)現(xiàn)，其中src為原彩色圖像，dst為處理后的圖像，code為色彩空間轉(zhuǎn)換方式，在這里code定義為CV_RGB2GRAY。彩色石材大板圖像經(jīng)過(guò)式（1）轉(zhuǎn)換后，變成灰度圖像。圖2所示為4個(gè)彩色石材圖像灰度化后的結(jié)果。

2.1.2 圖像平滑

圖像的平滑處理技術(shù)即圖像的去噪聲處理，它是將輸入的圖像進(jìn)行濾波去除噪聲。圖像平滑一是平滑非邊緣區(qū)域，二是使圖像邊緣得到保護(hù)。一個(gè)較好的平滑方法應(yīng)該是既能消掉這些噪聲效應(yīng)又不使圖像的邊緣輪廓和線條模糊。在濾波方法中，最常用的有均值濾波和中值濾波兩種，本文采用此兩種方法分別對(duì)石材大板平滑處理，效果如圖3所示。

這里僅選取了其中的一幅圖像進(jìn)行處理。從圖中可以看出均值濾波和中值濾波對(duì)含有高斯噪聲的圖像都能夠有效地抑制噪聲的干擾，對(duì)含有椒鹽噪聲的圖像也能抑制部分噪聲。但通過(guò)比較明顯可以看出，，中值濾波在椒鹽噪聲處理方面的能力是均值濾波無(wú)法比擬的，因此，本文采用中值濾波對(duì)圖像進(jìn)行濾波去噪。

2.2 圖像分割與邊緣檢測(cè)

圖像分割是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)中基本而關(guān)鍵的技術(shù)之一，其目的就是將目標(biāo)物體與背景分離開(kāi)來(lái)，為后續(xù)的處理提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖像分割的方法主要包括閾值法、邊緣檢測(cè)法、區(qū)域跟蹤法等。本論文采用的是邊緣檢測(cè)法。

2.2.1 邊緣檢測(cè)

檢測(cè)石材大板邊緣是其輪廓提取的基礎(chǔ)。邊緣檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于邊緣檢測(cè)的精度和抗噪聲的能力。邊緣檢測(cè)有很多算法，例如Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子、拉普拉斯算子等[2]。

（1）Roberts算子

Roberts算子采用的是對(duì)角方向相鄰的兩個(gè)像素之差。從圖像處理的實(shí)際效果來(lái)看，邊緣定位準(zhǔn)，對(duì)噪聲敏感。Roberts算子是一種利用局部差分算子尋找邊緣的算子，該算子對(duì)具有陡峭邊緣且含噪聲少的圖像效果較好。

（2）Sobel算子

Sobel邊緣檢測(cè)算子是先做加權(quán)平均，再微分，然后求梯度。以下兩個(gè)卷積核形成了Sobel邊緣檢測(cè)算子，圖中的每個(gè)點(diǎn)都用這兩個(gè)核做卷積，其中一個(gè)對(duì)垂直邊緣影響最大，而另一個(gè)對(duì)水平邊緣影響最大。邊緣檢測(cè)算子的中心與中心像素相對(duì)應(yīng)，進(jìn)行卷積運(yùn)算。兩個(gè)卷積核的最大值作為該點(diǎn)的輸出位。運(yùn)算結(jié)果是一幅邊緣幅度圖像。在邊沿檢測(cè)中，Sobel算子對(duì)于像素的位置的影響做了加權(quán)，加權(quán)平均邊寬2像素，因此效果更好。Sobel算子都對(duì)噪聲具有很好的抑制能力，但仍然不能完全排除檢測(cè)出來(lái)的邊緣中存在虛假邊緣的情況。

（3）Prewitt算子

Prewitt算子與Sobel算子基本相同，只是沒(méi)有加權(quán)，所有系數(shù)全為1。Prewitt算子產(chǎn)生一幅邊緣強(qiáng)度圖像。

（4）拉普拉斯算子

拉普拉斯（Laplacian）算子是一種二階導(dǎo)數(shù)算子，對(duì)一個(gè)連續(xù)函數(shù)， Laplacian算子是不依賴(lài)于邊緣方向的二階微分算子，對(duì)圖像中的階躍型邊緣點(diǎn)定位準(zhǔn)確。該算子對(duì)噪聲非常敏感，它使噪聲成分得到加強(qiáng)。這兩個(gè)特性使得該算子容易丟失一部分邊緣的方向信息，造成一些不連續(xù)的檢測(cè)邊緣，同時(shí)抗噪聲能力比較差。

圖4為不同邊緣檢測(cè)算子對(duì)石材大板邊緣進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果。

從圖4中可以看出，不同的邊緣檢測(cè)算法應(yīng)用到石材大板圖像上會(huì)有不同的檢測(cè)效果，通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)Sobel和Prewitt算子的處理效果相對(duì)較好。經(jīng)多次試驗(yàn)比較，而且由于Sobel算子對(duì)于水平和垂直邊緣的檢測(cè)有更好的效果，因此效果相對(duì)較好。

2.2.2 圖像二值化

圖像的二值化處理就是將圖像上每點(diǎn)的灰度值變?yōu)?或者255，也就是將整個(gè)圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果。在數(shù)字圖像處理中，二值化是一種簡(jiǎn)單有效的方法。設(shè)定某一閾值，可以用將圖像的數(shù)據(jù)分成兩部分：大于的像素群和小于的像素群。因此圖像二值化可按公式（5）進(jìn)行：

式中，是原始圖像中位于處像素的灰度；是二值化后該處的像素值，它只能取0或1。

圖5所示為用二值化方法提取的石材大板輪廓，通過(guò)這組圖像處理過(guò)程我們可以發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)提取石材輪廓的方法適用于石材大板和圖像背景圖案有很大的區(qū)別的圖像，而且我們也可以看出這種方法的提取效果很好。

2.2.3 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理

數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)（Mathematical Morphology）是由一組形態(tài)學(xué)的代數(shù)運(yùn)算子組成的，它的基本運(yùn)算有4個(gè)：膨脹（或擴(kuò)張）、腐蝕（或侵蝕）、開(kāi)啟和閉合，它們?cè)诙祱D像和灰度圖像中各有特點(diǎn)。數(shù)字圖像處理中的形態(tài)學(xué)處理是指將數(shù)字形態(tài)學(xué)作為工具從圖像中提取對(duì)于表達(dá)和描繪區(qū)域形狀有用處的圖像分量，比如邊界、骨架以及凸殼，還包括用于預(yù)處理或后處理的形態(tài)學(xué)過(guò)濾、細(xì)化和修剪等[3]。

本文采用的是閉運(yùn)算，先膨脹，反復(fù)膨脹后得到需要的狀態(tài)，如圖6（2）所示。很明顯邊界得到了擴(kuò)張，于是逐步進(jìn)行腐蝕，以恢復(fù)原始邊界，如圖6（3）所示。最后提取石材大板輪廓，如圖6（4）所示。輪廓提取是接下來(lái)計(jì)算石材大板尺寸的基礎(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量尺寸。

3、結(jié)論

本文介紹了石材大板在線測(cè)量系統(tǒng)的重要階段，先后介紹了圖像的灰度化處理、平滑處理、二值化、圖像分割和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理的相關(guān)原理及算法，提取了石材大板的邊緣輪廓信息。本文的設(shè)計(jì)為石材領(lǐng)域的發(fā)展提供了一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，將其應(yīng)用到現(xiàn)有石材加工設(shè)備上可以實(shí)現(xiàn)石材加工自動(dòng)化水平，解決了國(guó)內(nèi)石材企業(yè)針對(duì)不規(guī)則外型的石材大板不能進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量的困擾，提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

課題來(lái)源：沈陽(yáng)城市建設(shè)學(xué)院科研發(fā)展基金“基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的石材大板在線測(cè)量系統(tǒng)研究”，項(xiàng)目編號(hào)：XKJ2015001

參考文獻(xiàn)

[1]Rafael C. Gonzalez， Richard E. Woods， Steven L. Eddins.Digital image processing[M]. 3rd ed. Englewood Cliffs， NJ： Pearson Prentice Hall， 2012.

篇2

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)視覺(jué)；課程創(chuàng)新；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）20-0118-02

計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程是人工智能學(xué)科的分支學(xué)科，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有著重要的推進(jìn)作用。隨著時(shí)代的飛速變遷，越來(lái)越多的學(xué)生對(duì)這一領(lǐng)域產(chǎn)生了濃厚的興趣，計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程在信息專(zhuān)業(yè)中也開(kāi)始占據(jù)重要的地位。如何讓學(xué)生對(duì)這門(mén)課程保持長(zhǎng)久的興趣，如何培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力和實(shí)踐能力，是當(dāng)前高校應(yīng)該考慮的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)近幾年的教學(xué)實(shí)踐后，很多高校已經(jīng)逐步確定了通過(guò)實(shí)際應(yīng)用培養(yǎng)學(xué)生興趣的教學(xué)方法，在滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用需求的同時(shí)，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，這已經(jīng)成為了當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程教學(xué)的重要模式。

一、計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程的特點(diǎn)

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，成為了信息相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)必修課。計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程涉及眾多領(lǐng)域，包括人工智能與模式識(shí)別、應(yīng)用數(shù)學(xué)等，其覆蓋范圍廣，綜合性較強(qiáng)。具體來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是內(nèi)容廣泛，理論抽象。計(jì)算機(jī)視覺(jué)是一門(mén)新技術(shù)，隨著時(shí)代的變遷，互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的更新日新月異，這就使得課程內(nèi)容的更新過(guò)快，內(nèi)容廣泛，教師很難在第一時(shí)間向?qū)W生輸送所有的課程知識(shí)。二是計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，并且所涉及的領(lǐng)域知識(shí)內(nèi)容復(fù)雜，表達(dá)抽象，這對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)是一個(gè)較大的障礙。三是實(shí)踐性強(qiáng)。計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程的知識(shí)內(nèi)容來(lái)源于各種專(zhuān)業(yè)不同的領(lǐng)域，操作性極強(qiáng)，學(xué)生只有在具有一定的工程項(xiàng)目綜合能力后，才能進(jìn)行計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用和操作。

二、計(jì)算機(jī)視覺(jué)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理之間的聯(lián)系和區(qū)別

1.計(jì)算機(jī)視覺(jué)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的聯(lián)系與區(qū)別。計(jì)算機(jī)視覺(jué)一般輸入的都是圖像或圖像序列，其輸入資料主要來(lái)自u(píng)sb攝像頭或是相機(jī)。經(jīng)過(guò)處理后，計(jì)算機(jī)視覺(jué)輸出的是對(duì)圖像序列和圖像對(duì)應(yīng)的對(duì)真實(shí)世界的一種理解，在這一方面，計(jì)算機(jī)視覺(jué)有識(shí)別車(chē)牌、人臉的作用。而計(jì)算機(jī)圖形學(xué)則是一種對(duì)虛擬場(chǎng)景的描述。它一般是由多個(gè)多邊性數(shù)組組成，每個(gè)多邊性有三個(gè)頂點(diǎn)，輸出的是二維像素?cái)?shù)組。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中，人們不僅需要用計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)提高對(duì)物體識(shí)別和姿態(tài)獲取的效率，還需要用到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)對(duì)虛擬三維物體的疊加方法。

2.計(jì)算機(jī)視覺(jué)與數(shù)字圖像處理的聯(lián)系和區(qū)別。首先，計(jì)算機(jī)視覺(jué)與數(shù)字圖像處理之間的聯(lián)系在于數(shù)字圖像處理是計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理的基礎(chǔ)，而計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究成果也可以作為數(shù)字處理的素材。其次，計(jì)算機(jī)視覺(jué)與數(shù)字圖像處理之間的區(qū)別在于圖形是一種純數(shù)字化、矢量的單位，而圖像則不僅包括圖形，有時(shí)還包括來(lái)自現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)，并且圖形的處理不是一種簡(jiǎn)單的堆積，計(jì)算機(jī)視覺(jué)的處理要從圖像中找到一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和信息，并做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析。

三、高校計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程教學(xué)的創(chuàng)新策略

1.以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的課程內(nèi)容。鑒于學(xué)習(xí)本課程的學(xué)生在畢業(yè)之后多數(shù)會(huì)進(jìn)入相關(guān)工程企業(yè)或者研究院工作，因此，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，高校一方面要考慮到學(xué)生的知識(shí)接受度，另一方面要設(shè)置以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的課程內(nèi)容，幫助學(xué)生更好的進(jìn)入企業(yè)或研究院開(kāi)展工作。高校在進(jìn)行計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程教學(xué)創(chuàng)新時(shí)，首先要?jiǎng)?chuàng)新課程教材，摒棄以往枯燥的理論書(shū)籍，多選取一些實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的教材。考慮到國(guó)內(nèi)教材的滯后性和學(xué)生基礎(chǔ)的薄弱性，高校應(yīng)該選擇以下兩本書(shū)作為學(xué)生的專(zhuān)用教材：一本是我國(guó)著名教授賈云得編纂的《機(jī)器學(xué)習(xí)》，這部教材深刻體現(xiàn)了時(shí)展的教學(xué)要求，書(shū)中不僅詳細(xì)講述了計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的一些基本知識(shí)，包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基本概念、算法及其應(yīng)用，還有一些經(jīng)典的數(shù)字圖像處理方法和視覺(jué)應(yīng)用分析，對(duì)學(xué)生了解基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容有著重要的意義；另外一本是國(guó)內(nèi)外十分推崇的計(jì)算機(jī)視覺(jué)著作，它是美國(guó)教授Richard Szeliski教授的作品。該書(shū)在2010年出版，獲得了眾多業(yè)界人士的好評(píng)。Richard Szeliski教授是華盛頓大學(xué)的兼職教授，也是微軟研究院交互視覺(jué)與多媒體的主任，他對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的發(fā)展和未來(lái)走向十分清楚，也深刻了解產(chǎn)業(yè)界和大學(xué)需要什么樣的計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程教材。因此，這本教材面向應(yīng)用，與當(dāng)今最新的科技成果緊密相連，綜合論述了計(jì)算機(jī)視覺(jué)在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，展示了計(jì)算機(jī)視覺(jué)的最新研究成果和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。此外，本書(shū)中還有詳細(xì)的國(guó)外研究案例和更加深入的應(yīng)用案例，適合學(xué)生開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)。兩本教材都是遵循以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的原則，對(duì)學(xué)生開(kāi)放性思維的培養(yǎng)有著重要的意義。

2.面向科技最新成果的課程定位。計(jì)算機(jī)視覺(jué)是一門(mén)新技術(shù)，科技創(chuàng)新是其發(fā)展的原動(dòng)力，因此，高校在進(jìn)行課程安排時(shí)，應(yīng)該將當(dāng)今計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的重要的科技成果作為計(jì)算機(jī)課程的基本教學(xué)內(nèi)容。要想以科技最新成果定位計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程，高校要做到以下兩個(gè)方面：（1）選取涵蓋最新成果的教材?？紤]到不同學(xué)生的數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)不一的問(wèn)題，學(xué)?？梢栽谡n程中補(bǔ)充一些有關(guān)數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)內(nèi)容。在選擇教材內(nèi)容時(shí)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程的內(nèi)容應(yīng)該包括數(shù)字圖像處理、視覺(jué)學(xué)習(xí)和模式識(shí)別這三大部分。數(shù)字圖像處理是視覺(jué)課程的基礎(chǔ)內(nèi)容，主要向?qū)W生介紹數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)所涉及的一些基礎(chǔ)知識(shí)，包括圖像的分割和檢測(cè)、圖像濾波的處理等。數(shù)字圖像處理是整個(gè)計(jì)算機(jī)課程學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)內(nèi)容，其課時(shí)可占總課時(shí)的二分之一。其次，視覺(jué)部分是近幾年來(lái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的最新科技成果，內(nèi)容主要包括攝像機(jī)的幾何設(shè)定和計(jì)算機(jī)攝影機(jī)的序列處理等。作為最前沿的科技領(lǐng)域，視覺(jué)部分將會(huì)是該課程后期的重點(diǎn)內(nèi)容，與實(shí)踐作業(yè)緊密結(jié)合。而模式識(shí)別則更多的是新技術(shù)的一種工程應(yīng)用，學(xué)生會(huì)更多的涉及到實(shí)踐操作，更好的培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。（2）強(qiáng)化學(xué)生自學(xué)和調(diào)研能力。課程調(diào)研和實(shí)踐是信息專(zhuān)業(yè)學(xué)生強(qiáng)化能力的重要方法之一，高?？梢栽谡n程項(xiàng)目中引入新技術(shù)的探究，在使課程在具有基礎(chǔ)性、研究性的同時(shí)，具有一定的前沿性，還能讓學(xué)生在第一時(shí)間了解到最新的科技成果和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)。在課程調(diào)研和實(shí)踐中，高校必須要強(qiáng)化學(xué)生的自學(xué)和調(diào)研能力，在調(diào)研時(shí)給每一個(gè)小組安排一位高年級(jí)研究生作為指導(dǎo)，每組學(xué)生獨(dú)立完成任務(wù)，高年級(jí)研究生只做引導(dǎo)和輔助的作用。學(xué)生在自我設(shè)置調(diào)研程序，查找資料，理解和熟悉相關(guān)程序的時(shí)候，能夠更加掌握最新科技成果的內(nèi)容，同時(shí)還提高了學(xué)生的自學(xué)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.工程實(shí)踐化的教學(xué)形式。工程項(xiàng)目綜合能力是信息專(zhuān)業(yè)的學(xué)生必須具備的素質(zhì)之一，因此在計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程的教學(xué)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力是教學(xué)目標(biāo)之一。高?？梢圆扇∫韵聝煞N方法：（1）選取適當(dāng)?shù)墓こ虒?shí)例。對(duì)于信息專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程各個(gè)獨(dú)立的算法和方法較多，彼此沒(méi)有過(guò)多的聯(lián)系。這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)過(guò)于抽象，不易理解，因此教師不應(yīng)當(dāng)僅僅限于知識(shí)的傳授，還應(yīng)該選取一些適當(dāng)?shù)墓こ虒?shí)例，將知識(shí)體系串聯(lián)在一起，加深學(xué)會(huì)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。例如，在教學(xué)過(guò)程中，教師可以著重介紹手機(jī)制造的例子。手機(jī)是現(xiàn)在學(xué)生十分熟悉的產(chǎn)品，用手機(jī)舉例更加貼近學(xué)生的生活，教師可以詳細(xì)介紹手機(jī)鍵盤(pán)和主板的制造過(guò)程，并在這一過(guò)程中將所學(xué)的算法和理論融合進(jìn)去，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。其次，教師在手機(jī)講解時(shí)，還可以引導(dǎo)學(xué)生思考類(lèi)似的產(chǎn)品制造，從而引出數(shù)碼相機(jī)的制造原理，和學(xué)生一起探討其制造算法。這種做法不僅可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，還可以讓學(xué)生拓寬思路，發(fā)散思維，不斷創(chuàng)新計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域。（2）選擇合適的實(shí)際應(yīng)用。計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程是一門(mén)實(shí)踐性和操作性極強(qiáng)的學(xué)科，因此，為了學(xué)生更好的學(xué)習(xí)，教師要將理論工程實(shí)踐化，選擇合適的實(shí)際應(yīng)用來(lái)提高學(xué)生的實(shí)踐能力。教師可以安排學(xué)生進(jìn)入手機(jī)制造廠房，給學(xué)生上一堂別開(kāi)生面的實(shí)踐課，詳細(xì)介紹每個(gè)制造流程，并向?qū)W生不斷拋出與課程有關(guān)的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生的思考，比如選擇什么樣的模板匹配法可以更為簡(jiǎn)單。學(xué)生在不斷的解答和提問(wèn)中，對(duì)學(xué)科知識(shí)的了解也會(huì)逐步加深。其次，高?？梢越?zhuān)門(mén)的實(shí)訓(xùn)基地，學(xué)生可以在基地里實(shí)踐操作，將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)物，親自嘗試做出模型，這種做法可以極大地提高學(xué)生的實(shí)踐能力，使學(xué)生更快的將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際。

四、結(jié)語(yǔ)

在新形勢(shì)下，高校應(yīng)不斷創(chuàng)新計(jì)算機(jī)視覺(jué)課程的教學(xué)模式，并以此展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。將工程應(yīng)用和科技最新成果結(jié)合的教學(xué)模式，有利于解決理論和實(shí)踐相脫節(jié)的問(wèn)題，在增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生獨(dú)立分析能力的同時(shí)，還使學(xué)生接觸了國(guó)際最新的研究成果，拓寬了學(xué)生的思路，這對(duì)學(xué)生未來(lái)的發(fā)展有著重要的意義。

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篇3

近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提升也使得人們的出行更加便捷，越來(lái)越多的人都是自己駕車(chē)出行，這樣導(dǎo)致公路上的交通流量不斷增加，如何保障交通的順暢性和安全性成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。信息技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的出現(xiàn)，為交通安全性的提升提供了一定的保障。本文主要對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步探討計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī) 視覺(jué)技術(shù) 智能交通 系統(tǒng) 應(yīng)用

智能交通系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)ITS，這是一種新型的交通管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要結(jié)合了信息化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等多種技術(shù)，用來(lái)對(duì)整個(gè)交通運(yùn)輸體系進(jìn)行管理，可以實(shí)現(xiàn)人、車(chē)、路的全面監(jiān)控和管理。計(jì)算機(jī)視覺(jué)藝術(shù)作為智能交通系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，受到相關(guān)工作人員的高度重視。隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，不僅為交通行業(yè)的發(fā)展提供了更多的便捷，同時(shí)還能夠篩選道路交通的各種信息，進(jìn)一步增強(qiáng)了智能交通系統(tǒng)的靈活性和準(zhǔn)確性。

1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的概述

計(jì)算機(jī)視覺(jué)也被稱(chēng)為圖像分析和圖解理解，其包括的理論主要有攝影幾何學(xué)、概率論、圖像處理理論以及人工智能理論等部分。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)主要是用二維投影圖像實(shí)現(xiàn)三維物體重構(gòu)。這種技術(shù)的應(yīng)用范圍比較廣泛，不僅應(yīng)用于二維圖像識(shí)別方面，同時(shí)還用于三維物體的識(shí)別和重建上面。通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)能夠獲取專(zhuān)業(yè)化的三維信息，對(duì)三維信息的獲取一般有兩種方法，其中一種是直接獲取法，還有一種是間接獲取法。直接獲取法主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的效果來(lái)確定三維運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的各種參數(shù)，這一過(guò)程對(duì)攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的關(guān)注程度較高；間接獲取的方式就是將單幅圖像和攝像機(jī)焦距相結(jié)合，來(lái)判斷被測(cè)量位置視覺(jué)上的信息。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的關(guān)鍵就是實(shí)現(xiàn)特別匹配，在特殊情況下可以利用不同的攝像C同時(shí)收集運(yùn)動(dòng)信息，從而提高相關(guān)控制的精確度。

2 計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)道路交通的監(jiān)控，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)收費(fèi)、智能導(dǎo)航等功能，主要應(yīng)用有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

2.1 交通監(jiān)控中對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用

基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的交通監(jiān)控系統(tǒng)主要分為三個(gè)步驟，首先是對(duì)車(chē)輛和行人進(jìn)行跟蹤和分割，其次是對(duì)車(chē)流量進(jìn)行分析和計(jì)算，并且計(jì)算車(chē)輛的平均速度和道路上車(chē)輛的隊(duì)列長(zhǎng)度，最后根據(jù)道路的交通狀況來(lái)規(guī)劃形式線路，從而有效緩解道路交通擁堵的現(xiàn)狀，方便人們減少出行時(shí)間。車(chē)輛和行人作為道路中運(yùn)動(dòng)的主要目標(biāo)，在監(jiān)控場(chǎng)合下，需要對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行有效分割，常用到的分割方式包括光流法和幀差法兩種，其中前一種分割方式主要是依據(jù)圖像中不同的運(yùn)動(dòng)用映射參數(shù)正確的表達(dá)，這樣可以將具有同樣映射參數(shù)的光流量進(jìn)行分配，從而完成參數(shù)分割。計(jì)算機(jī)視覺(jué)在交通監(jiān)控中的應(yīng)用主要是對(duì)車(chē)輛速度、車(chē)輛數(shù)目、車(chē)輛分類(lèi)進(jìn)行檢測(cè)。隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)也是日新月異，基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的交通監(jiān)控系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)工作性，能夠快速的適應(yīng)高度公路以及城市道路交通的監(jiān)控。

2.2 車(chē)輛導(dǎo)航中對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用

實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的智能導(dǎo)航是計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在智能交通中應(yīng)用的典型案例。這種技術(shù)主要為駕駛?cè)藛T提供道路信息和車(chē)輛運(yùn)行狀況兩大信息。通過(guò)車(chē)輛智能導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)行能夠?qū)Φ缆穬蛇叺慕缦捱M(jìn)行有效的識(shí)別，將車(chē)輛引向規(guī)定的行駛車(chē)道，在車(chē)輛行駛過(guò)程中，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)車(chē)輛與前方其他車(chē)輛之間的距離，從而提醒駕駛?cè)藛T保持車(chē)輛的安全距離，最終實(shí)現(xiàn)安全導(dǎo)航駕駛。通過(guò)該系統(tǒng)的攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)能夠識(shí)別其他車(chē)輛的行駛狀況，并且通過(guò)計(jì)算檢測(cè)點(diǎn)的方式計(jì)算車(chē)輛的模擬匹配點(diǎn)。車(chē)倆智能導(dǎo)航系統(tǒng)中就使用了計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，可以從中提取相關(guān)信息，計(jì)算車(chē)輛行駛的安全距離和速度。

2.3 計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)用于車(chē)輛輔助駕駛

計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在車(chē)輛輔助駕駛中的應(yīng)用主要是幫助駕駛?cè)藛T對(duì)外界的變化做出反應(yīng)。具體表現(xiàn)為車(chē)輛在市內(nèi)行駛時(shí)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用能夠識(shí)別周邊道路的標(biāo)記，并且對(duì)交通標(biāo)志、其他車(chē)輛和行人進(jìn)行識(shí)別，然后篩選相關(guān)信息進(jìn)行計(jì)算，讓駕駛?cè)饲宄饨绲木唧w狀況，從而避開(kāi)其他的車(chē)輛和行人，能夠從根本上減少交通事故的發(fā)生，增強(qiáng)車(chē)輛的安全運(yùn)行。輔助駕駛的形式轉(zhuǎn)變?yōu)槿藱C(jī)交互的方式，一定程度上能夠滿(mǎn)足駕駛?cè)藛T對(duì)信息的需求。

2.4 計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)用于車(chē)輛智能收費(fèi)

車(chē)輛收費(fèi)是車(chē)輛在公共交通位置行駛中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，車(chē)輛收費(fèi)系統(tǒng)逐漸向著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在各地區(qū)交通發(fā)展中的應(yīng)用是現(xiàn)代化交通發(fā)展的一個(gè)重要突破口。很多地區(qū)的智能化收費(fèi)都是通過(guò)識(shí)別車(chē)牌的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)收費(fèi)，我國(guó)在車(chē)牌識(shí)別這方面僅僅限制于單目車(chē)牌和雙目車(chē)牌的識(shí)別，其中單目車(chē)牌識(shí)別的核心就是將車(chē)牌照位置作為核心部分，我國(guó)大部分地區(qū)都是將單目系統(tǒng)作為核心部分來(lái)使用。采用雙目系統(tǒng)對(duì)車(chē)牌進(jìn)行識(shí)別，也可以對(duì)車(chē)輛的型號(hào)進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)大量的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，雙目系統(tǒng)進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別的實(shí)用性較強(qiáng)。但是這種識(shí)別方式在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍然存在著信息獲取難度大、車(chē)牌照定位難度大等多種問(wèn)題，尤其是車(chē)輛在高速路上行駛時(shí)，對(duì)于車(chē)牌信息的獲取更為困難，因此，在這方面還需要加大研究和實(shí)踐。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的智能化發(fā)展，其在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠解決多方面的問(wèn)題。該技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)輛導(dǎo)航以及車(chē)輛收費(fèi)，幫助駕駛?cè)藛T識(shí)別車(chē)輛行駛中存在的障礙物，這樣一來(lái)，可以增強(qiáng)車(chē)輛行駛的安全性，同時(shí)還能夠提高我國(guó)道路交通系統(tǒng)的整體管理水平。但是該技術(shù)應(yīng)用中也存在不足之處，未來(lái)發(fā)展中需要降低視覺(jué)系統(tǒng)的價(jià)格，減少系統(tǒng)的尺寸，從而增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛信息的處理速度，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)道路交通的全面監(jiān)測(cè)。

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在任何一項(xiàng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以說(shuō)數(shù)字媒體藝術(shù)對(duì)視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)的影響是最大的，因?yàn)樽陨頉](méi)有強(qiáng)大的理論結(jié)構(gòu)。因此，視覺(jué)傳達(dá)藝術(shù)非常傾向于實(shí)用主義?，F(xiàn)代數(shù)字技術(shù)與軟件技術(shù)在設(shè)計(jì)中的大量運(yùn)用，有效的轉(zhuǎn)變了設(shè)計(jì)人員思維的有效發(fā)揮。正是因?yàn)檫@些現(xiàn)代技術(shù)的出現(xiàn)和在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，極大的減輕了設(shè)計(jì)的難度和方便了對(duì)設(shè)計(jì)的修改。所以，伴隨著媒體技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的新媒體藝術(shù)在設(shè)計(jì)理論以及美學(xué)方面的繼承了一些傳統(tǒng)視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)的理論體系。過(guò)去的理論體系在今天的新媒體時(shí)代依然適用，因?yàn)樵谒囆g(shù)理論基礎(chǔ)方面，還是有下面的幾個(gè)共同點(diǎn)：（1）不管是過(guò)去還是現(xiàn)在的藝術(shù)設(shè)計(jì)，在本質(zhì)上必須滿(mǎn)足對(duì)功能的要求；（2）在美學(xué)中，所有的審美理論基礎(chǔ)是完全一樣的；（3）設(shè)計(jì)的平面視覺(jué)創(chuàng)意法則以及理論法則大體上是一樣的；（4）設(shè)計(jì)以及表現(xiàn)方法方面的是一樣的，可以相互融通，可以說(shuō)，新媒體藝術(shù)的出現(xiàn)，讓視覺(jué)傳達(dá)藝術(shù)更加的豐富。

二、在新媒體藝術(shù)推動(dòng)下，如何提升視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)效果

通常來(lái)說(shuō)，視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)只有一個(gè)目的，那就是為觀眾傳遞信息，但是，要想傳輸信息，就必須依靠媒體來(lái)進(jìn)行。因此，視覺(jué)傳達(dá)藝術(shù)設(shè)計(jì)和媒體之間是一種互動(dòng)關(guān)系，媒體可以體現(xiàn)視覺(jué)傳達(dá)藝術(shù)設(shè)計(jì)，同時(shí)又限制設(shè)計(jì)的過(guò)度發(fā)展，同時(shí)，設(shè)計(jì)也受媒體的影響，成為新媒體繼續(xù)前進(jìn)的動(dòng)力因素。所以，在進(jìn)行新媒體設(shè)計(jì)時(shí)，在遵循傳統(tǒng)的審美的同時(shí)，還需要關(guān)注媒體接受者的感受，讓設(shè)計(jì)出來(lái)的新媒體，符合人們對(duì)信息需求已經(jīng)信息采集的追求。新媒體藝術(shù)下的視覺(jué)傳統(tǒng)的交互性設(shè)計(jì)，提供了一種新興的文化凝聚力，不同的使用者在設(shè)計(jì)時(shí)，都借助新媒體將其實(shí)現(xiàn)凝聚，表現(xiàn)出更加的個(gè)性化和有責(zé)任感。在新媒體設(shè)計(jì)過(guò)程中，因?yàn)橐曈X(jué)傳達(dá)有其交互性，這十分有利于滿(mǎn)足社會(huì)民眾對(duì)個(gè)性化信息的需求滿(mǎn)足，比如，設(shè)計(jì)一些漂亮的界面，正是用戶(hù)所期待的視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)，進(jìn)而滿(mǎn)足了用戶(hù)的參與性，或者實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)的某種需求。在新媒體界面上的視覺(jué)傳達(dá)方面，需要構(gòu)建一種機(jī)器和人交流的模式，優(yōu)秀的界面會(huì)讓人以一種更加良好的心態(tài)融入其中，有利于不同的世界協(xié)調(diào)相容，同時(shí)也在一定程度上改變不同世界的聯(lián)系類(lèi)型。或許計(jì)算機(jī)從本質(zhì)上是無(wú)法完成的，但是，新的視覺(jué)設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，或許會(huì)是對(duì)計(jì)算機(jī)交流障礙的一種良性補(bǔ)充，讓用戶(hù)在使用的過(guò)程中趣味性更強(qiáng)。

三、總結(jié)

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關(guān)鍵詞： 機(jī)器視覺(jué)； 圖像檢測(cè)； 航空輪胎； 表面質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào)： TP 23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言近年來(lái)，隨著生產(chǎn)工藝飛速發(fā)展，人們開(kāi)始關(guān)注產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，比如印刷品、包裝、工藝品等以外觀質(zhì)量為重要附加價(jià)值的產(chǎn)品，又比如航空輪胎等表面缺陷會(huì)直接影響到使用效果甚至?xí)o使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)無(wú)可挽回的損失的產(chǎn)品。眾所周知，機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)發(fā)展成為重要的工業(yè)生產(chǎn)加工手段之一，在中國(guó)成為全球重要的制造中心之一的背景下，中國(guó)成為繼美國(guó)、歐洲和日本后的全球第四大機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)，同時(shí)也是最具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?chǎng)。一方面外國(guó)企業(yè)積極入駐中國(guó)帶來(lái)了巨大的視覺(jué)系統(tǒng)需求，另一方面國(guó)內(nèi)企業(yè)不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，加大了對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)的需求，以航空輪胎為例，未來(lái)十年，國(guó)家將在大飛機(jī)項(xiàng)目中投入500～600億資金，大飛機(jī)項(xiàng)目的發(fā)展，必將會(huì)帶動(dòng)航空輪胎行業(yè)大規(guī)模的發(fā)展，對(duì)航空輪胎的質(zhì)量要求也會(huì)更加嚴(yán)格。1國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究國(guó)外對(duì)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的研究，由于開(kāi)展的比較早，而且具有資金、技術(shù)以及硬件方面的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)走在了國(guó)內(nèi)的前面。國(guó)外的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域涉及到了社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)方面，有原始的在線監(jiān)視，也有外觀檢測(cè)以及動(dòng)作、行為控制，許多工業(yè)加工成套生產(chǎn)設(shè)備都集成了機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，成為加工生產(chǎn)線的標(biāo)配，比如印刷生產(chǎn)線上的機(jī)器視覺(jué)質(zhì)量控制系統(tǒng)，又比如汽車(chē)制造業(yè)中的移動(dòng)三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)[1]。由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)原因，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)圖像處理技術(shù)公司都以國(guó)外產(chǎn)品為主，沒(méi)有或者很少涉足擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)設(shè)備，對(duì)視覺(jué)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用停留在比較低端的小系統(tǒng)集成上，對(duì)需要進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)的研究很少，也很少有成功案例。但是，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)手段不斷提高，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)要求就更高，對(duì)在線檢測(cè)設(shè)備的需求也就更大，具有巨大的市場(chǎng)潛力。計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)等電子技術(shù)的飛速發(fā)展大大提高了機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的硬件水平，同時(shí)圖像處理理論和算法的快速發(fā)展也給機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的軟件支持。但是，仍然伴隨著一些問(wèn)題，主要有以下兩點(diǎn)：光學(xué)儀器第35卷

第3期謝，等：機(jī)器視覺(jué)在輪胎檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

（1）算法的精確性提高伴隨著計(jì)算量的成倍增加，處理時(shí)間就成為了實(shí)時(shí)檢測(cè)的軟肋；（2）硬件的分辨率提高了，圖像的分辨率、精度也隨之提高了，但是數(shù)據(jù)量計(jì)算量都因此成倍增加。因此，如何保證檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用中需要解決的核心問(wèn)題。2視覺(jué)檢測(cè)核心技術(shù)

2.1機(jī)器視覺(jué)圖像處理技術(shù)機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是指通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。有大量的文獻(xiàn)和著作給與介紹和討論，其中比較著名的馬頌德的《計(jì)算機(jī)視覺(jué)》介紹了計(jì)算機(jī)視覺(jué)的算法和理論，以及Richard Hartley的《Multiple View Geometry in Computer Vision》介紹了在計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的幾何理論和方法[2]。機(jī)器視覺(jué)中的圖像處理方法，主要包括圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識(shí)別與理解等內(nèi)容。經(jīng)過(guò)這些處理后，輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善，既優(yōu)化了圖像的視覺(jué)效果，又便于處理器對(duì)圖像進(jìn)行分析、處理和識(shí)別[3]。機(jī)器視覺(jué)理論應(yīng)用于現(xiàn)代檢測(cè)領(lǐng)域，是上世紀(jì)末本世紀(jì)初計(jì)算機(jī)視覺(jué)的一個(gè)新的研究方向。它使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)的理論方法來(lái)識(shí)別物體的關(guān)鍵點(diǎn)，經(jīng)過(guò)分析處理以后，轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后產(chǎn)生檢測(cè)數(shù)據(jù)。國(guó)內(nèi)已有學(xué)者把機(jī)器視覺(jué)技術(shù)運(yùn)用于檢測(cè)領(lǐng)域[4]。但是在輪胎檢測(cè)領(lǐng)域，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用還僅僅停留在理論之上，還沒(méi)有可實(shí)際應(yīng)用的商品化的設(shè)備，更不用說(shuō)結(jié)合機(jī)器視覺(jué)和嵌入式兩種技術(shù)的便攜式檢測(cè)儀了。

2.2嵌入式技術(shù)嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，有計(jì)算機(jī)功能但又不稱(chēng)之為計(jì)算機(jī)的設(shè)備或器材。它是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的，適應(yīng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)幾乎包括了生活中的所有電器設(shè)備，如掌上PDA、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、電視機(jī)頂盒、手機(jī)上網(wǎng)、數(shù)字電視、多媒體、汽車(chē)、微波爐、數(shù)字相機(jī)、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)、蜂窩式電話(huà)、消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化儀表與醫(yī)療儀器等。嵌入式系統(tǒng)有以下幾大優(yōu)點(diǎn)[56]：（1）嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的，它通常都具有低功耗、體積小，集成度高等特點(diǎn)；（2）嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行的，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，就具有較長(zhǎng)的生命周期；（3）由于空間和各種資源相對(duì)不足，嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對(duì)處理器的選擇更具有競(jìng)爭(zhēng)力。本研究選取嵌入式系統(tǒng)中的DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，具體型號(hào)為T(mén)I公司的TMS320。它具有很高的編譯效率和執(zhí)行速度，在信號(hào)處理方面具有優(yōu)勢(shì)，它的特點(diǎn)如下：（1）程序和數(shù)據(jù)具有獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，有著各自獨(dú)立的程序總線與數(shù)據(jù)總線，可以同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行尋址，大大提高了數(shù)據(jù)處理能力；（2）由于廣泛采用了流水線操作，減少了指令的執(zhí)行時(shí)間，可以同時(shí)運(yùn)行8條指令；（3）與一般計(jì)算機(jī)不同，乘法（除法）不由加法和移位實(shí)現(xiàn)，它具有硬件乘法器，乘法運(yùn)算可以在一個(gè)指令周期內(nèi)完成；（4）指令周期降到了1.67 ns。隨著工作頻率進(jìn)一步提高，指令周期將進(jìn)一步縮短；（5）擁有自己獨(dú)特的專(zhuān)門(mén)為數(shù)字信號(hào)處理而設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)；（6）相比傳統(tǒng)的處理芯片，它還具有體積小、功耗小、使用方便、實(shí)時(shí)處理迅速、處理數(shù)據(jù)量大、處理精度高、性能價(jià)格比高等許多優(yōu)點(diǎn)。3輪胎檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

3.1研究目標(biāo)機(jī)器視覺(jué)用于產(chǎn)品表面缺陷檢測(cè)需要面對(duì)以下主要問(wèn)題：（1）數(shù)據(jù)處理量非常龐大；（2）如何快讀匹配圖像；（3）如何快速實(shí)現(xiàn)缺陷分割并剔除偽缺陷；（4）如何選取缺陷特征，用以實(shí)現(xiàn)缺陷識(shí)別。以具體產(chǎn)品為例，相對(duì)其他輪胎產(chǎn)品，航空輪胎對(duì)質(zhì)量檢測(cè)的要求較為嚴(yán)格，只要航空輪胎的檢測(cè)技術(shù)到位，其他輪胎產(chǎn)品也基本可以檢測(cè)。以航空輪胎的缺陷檢測(cè)為例，根據(jù)GB/T 9747-2008《航空輪胎試驗(yàn)方法》、GB/T 13652-2004 《航空輪胎表面質(zhì)量》和GB 15323-1994 《航空輪胎內(nèi)胎》等標(biāo)準(zhǔn)的要求，研究表面缺陷在線檢測(cè)的圖像處理方案；開(kāi)發(fā)一套基于機(jī)器視覺(jué)的產(chǎn)品表面缺陷的在線檢測(cè)設(shè)備，同時(shí)根據(jù)GB/T 13653-2004 《航空輪胎X射線檢測(cè)方法》所述，配合X射線發(fā)射儀，利用一對(duì)一的服務(wù)器/客戶(hù)機(jī)構(gòu)架的機(jī)器視覺(jué)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中所描述的航空輪胎的一系列缺陷，如斷層、氣泡和裂口等進(jìn)行高精度、高實(shí)時(shí)性、高連續(xù)性以及非接觸式的在線缺陷檢測(cè)。具體技術(shù)指標(biāo)：（1）能檢測(cè)出最小直徑0.3 mm的輪胎內(nèi)部缺陷（即橫向縱向最小均為0.3 mm）并能對(duì)缺陷進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別，主要包括結(jié)構(gòu)類(lèi)、氣泡類(lèi)和夾雜物類(lèi)，對(duì)缺陷的檢出率要求大于90%；（2）對(duì)缺陷部位進(jìn)行定量和定位分析：讀出缺陷的尺寸（誤差0.5 mm），測(cè)出缺陷距離輪胎表面的深度，決定缺陷在輪胎內(nèi)部的位置；（3）在線檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)檢測(cè)速度與X射線管旋轉(zhuǎn)速度同步，X射線管旋轉(zhuǎn)一周即完成一個(gè)輪胎一個(gè)圓周的缺陷檢測(cè)。

3.2研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線

3.2.1確定機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的基本框架在數(shù)據(jù)量大時(shí)，采用一個(gè)處理器搭配一臺(tái)攝像機(jī)的一對(duì)一方式。在產(chǎn)品表面檢測(cè)中，由于航空輪胎的圓周面比較大，數(shù)據(jù)量也就比較大，通常采用的機(jī)器視覺(jué)單攝像機(jī)方式，很難滿(mǎn)足圓周面檢測(cè)分辨率高、數(shù)據(jù)量大的要求，而多臺(tái)攝像機(jī)能滿(mǎn)足分辨率和數(shù)據(jù)量的要求，卻又相應(yīng)帶來(lái)實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題。若采用多臺(tái)攝像機(jī)的方式，就需要配備多套成像系統(tǒng)，一套成像系統(tǒng)造價(jià)在10萬(wàn)元左右，基于成本和計(jì)算數(shù)據(jù)量的考慮，本研究選用一對(duì)一方式，利用分時(shí)運(yùn)動(dòng)克服單臺(tái)攝像機(jī)采集數(shù)據(jù)量不足的缺點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，就是在經(jīng)典的服務(wù)器/客戶(hù)端模式架構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種基于機(jī)器視覺(jué)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)輪胎圓周面產(chǎn)品表面缺陷的在線檢測(cè)，該結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：服務(wù)器（嵌入式系統(tǒng)）、客戶(hù)端（圖像處理子系統(tǒng)）、信號(hào)模塊（PLC）、輸出單元。系統(tǒng)框架如圖1所示。每隔一定的時(shí)間（系統(tǒng)初步設(shè)定為5 s），服務(wù)器通過(guò)PLC控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪胎做圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定角度（系統(tǒng)定為120°），服務(wù)器就調(diào)動(dòng)客戶(hù)端完成此區(qū)域內(nèi)相對(duì)獨(dú)立的視覺(jué)檢測(cè)任務(wù)，一次間隔只檢測(cè)輪胎的三分之一（120/360），經(jīng)過(guò)3個(gè)時(shí)間間隔，客戶(hù)端即完成了整個(gè)輪胎360°的全面檢測(cè)，然后利用拼接原理把各部分拼接起來(lái)，統(tǒng)一到一個(gè)坐標(biāo)系下。拼接測(cè)量的關(guān)鍵是利用重疊區(qū)計(jì)算出各次測(cè)量時(shí)基準(zhǔn)的不同，然后消除不同，統(tǒng)一在一個(gè)坐標(biāo)系下。拼接測(cè)量的方法可以直接計(jì)算出被測(cè)輪胎的全面信息。為了保證服務(wù)器和客戶(hù)端之間圖像檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠、實(shí)時(shí)的交互，本研究采用千兆以太網(wǎng)的方式傳輸數(shù)據(jù)。作為整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的管理控制單元和人機(jī)交互接口，服務(wù)器不僅要完成檢測(cè)任務(wù)的調(diào)度，還要可以設(shè)定檢測(cè)參數(shù)，接收和實(shí)時(shí)顯示客戶(hù)端上傳的圖像數(shù)據(jù)和處理結(jié)果（缺陷等），并將信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。此外，服務(wù)器還接收PLC傳來(lái)的位置檢測(cè)信號(hào)，用于與客戶(hù)端的同步，并且根據(jù)檢測(cè)結(jié)果中的位置信號(hào)，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，標(biāo)記并剔除有缺陷的產(chǎn)品。在客戶(hù)端處理核心中安裝有圖像采集卡，接收服務(wù)器設(shè)置的參數(shù)和任務(wù)調(diào)度，控制采集卡和攝像機(jī)完成圖像實(shí)時(shí)采集，利用圖像處理算法處理和分析圖像數(shù)據(jù)，將最終得到的缺陷位置和分類(lèi)信息上傳給服務(wù)器，保存缺陷圖像以備查。

3.2.2設(shè)計(jì)編寫(xiě)表面缺陷檢測(cè)的圖像處理方案在表面缺陷檢測(cè)中，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，本研究提出以下圖像處理過(guò)程：缺陷分割、特征提取及缺陷分類(lèi)。首先是缺陷分割：在表面缺陷檢測(cè)的時(shí)候，利用圖像處理算法，處理采集到的產(chǎn)品表面圖像，將缺陷從復(fù)雜的背景圖像中分離出來(lái)。接著是特征提?。禾崛∪毕莺?，對(duì)缺陷的各種標(biāo)識(shí)性屬性進(jìn)行提取，主要是幾何特征和灰度統(tǒng)計(jì)特征，以保證后續(xù)的缺陷分類(lèi)和識(shí)別。幾何特征指的是輪廓特征，比如長(zhǎng)度、形狀、面積、重心等。灰度統(tǒng)計(jì)特征指的是分布位置、統(tǒng)計(jì)值、均方差等等。還有缺陷分類(lèi)：本研究采用改進(jìn)的BP算法[7]對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)器來(lái)實(shí)現(xiàn)輪胎缺陷分類(lèi)，為了提高檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)偽缺陷的適應(yīng)性，本研究將部分偽缺陷也作為網(wǎng)絡(luò)輸出并對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練。由于圖像處理中需要運(yùn)用大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)存處理算法，為避免編程中出現(xiàn)內(nèi)存泄露進(jìn)而造成計(jì)算機(jī)內(nèi)存資源流失的現(xiàn)象，決定采用對(duì)內(nèi)存進(jìn)行托管的C#語(yǔ)言進(jìn)行編程。

3.2.3服務(wù)器和客戶(hù)機(jī)系統(tǒng)之間的同步服務(wù)器/客戶(hù)端模式架構(gòu)的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)具有獨(dú)立性和并行性的特點(diǎn)，它不得不面臨的一個(gè)重要問(wèn)題是如何解決服務(wù)器和圖像處理子系統(tǒng)之間的同步問(wèn)題，包括攝像機(jī)同步采集、數(shù)據(jù)同步處理和輪胎運(yùn)動(dòng)同步控制等。本研究利用攝像機(jī)本身的外同步特性，采用對(duì)攝像機(jī)提供統(tǒng)一的線掃描觸發(fā)信號(hào)保證攝像機(jī)采集同步。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)基本組成模塊見(jiàn)圖2。

4結(jié)論實(shí)際測(cè)量結(jié)果證明，應(yīng)用視覺(jué)檢測(cè)方法可以較好地解決傳統(tǒng)測(cè)量方法中時(shí)間長(zhǎng)、工作量大、測(cè)量效率低的問(wèn)題。該方法能夠充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，設(shè)備簡(jiǎn)單、易用，克服了傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器的許多誤差來(lái)源，具有快速、準(zhǔn)確、非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室中初步完成了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心部分（如圖3所示），與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，原先需要15 min的測(cè)量時(shí)間，現(xiàn)在只需要15～30 s就可完成，操作也更加簡(jiǎn)單便捷。該系統(tǒng)可檢測(cè)出最小直徑0.3 mm的輪胎內(nèi)部缺陷（即橫向縱向最小均為0.3 mm）并能對(duì)缺陷進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別，主要包括結(jié)構(gòu)類(lèi)、氣泡類(lèi)和夾雜物類(lèi)，對(duì)缺陷的檢出率為96%。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

關(guān)鍵詞：平面設(shè)計(jì)；視覺(jué)美學(xué)；計(jì)算機(jī)輔助；分析

在平面設(shè)計(jì)中，其核心體現(xiàn)就是秩序，因此，要想設(shè)計(jì)出好的作品，就必須遵循表面中的一些幾何規(guī)律和表現(xiàn)規(guī)律，以相關(guān)的規(guī)則為基準(zhǔn)，保證整個(gè)設(shè)計(jì)的對(duì)稱(chēng)、平衡以及和諧，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)作品的評(píng)價(jià)，對(duì)其構(gòu)成要素和比例進(jìn)行具體分析，充分利用設(shè)計(jì)者的個(gè)人藝術(shù)素養(yǎng)，達(dá)到平面設(shè)計(jì)的美學(xué)效果。

一、平面設(shè)計(jì)視覺(jué)美學(xué)的基本理論

3.關(guān)于動(dòng)態(tài)矩形

在平面設(shè)計(jì)中，除了黃金分割所給人造成的美感之外，還有動(dòng)態(tài)矩形所帶給人們的愉悅感受。簡(jiǎn)單來(lái)講，動(dòng)態(tài)矩形就是建立在一些無(wú)理分?jǐn)?shù)比例的基礎(chǔ)上，使平面設(shè)計(jì)產(chǎn)生一種視覺(jué)愉悅效果，構(gòu)成黃金分割矩形平面的比率。所以，利用動(dòng)態(tài)矩形，在構(gòu)成了組合和分割的同時(shí)，也符合了原始矩形的比例。

二、平面設(shè)計(jì)視覺(jué)美學(xué)計(jì)算機(jī)輔助分析

對(duì)于平面設(shè)計(jì)的作品來(lái)講，其在遵循以上原理的基礎(chǔ)上，會(huì)增強(qiáng)作品構(gòu)成上的凝聚感，進(jìn)而促進(jìn)作品視覺(jué)元素的歸屬感。同時(shí)，這些美學(xué)原則也是分析和判斷美的重要指標(biāo)，在這里我們簡(jiǎn)單對(duì)平面設(shè)計(jì)視覺(jué)美學(xué)的計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行具體分析。

2.關(guān)于圖幅的分析

根據(jù)以上框架分析，一旦圖像導(dǎo)入到系統(tǒng)之后，其首要任務(wù)是將圖像置于系統(tǒng)圖層的最底層，然后做好圖像的鎖定，一方面，是為保證圖像的穩(wěn)定和安全，避免圖像被任意篡改或者是修改，另一方面，將圖像置于系統(tǒng)圖層底層，便于以后進(jìn)行分析的操作，比如，在分析過(guò)程中，其所用到的模板疊加、所用的輔助線等，避免其圖像保證在上層，而不會(huì)被遮擋。在經(jīng)過(guò)以上的處理后，通過(guò)相關(guān)的分析，對(duì)獲得的圖像進(jìn)行屬性分析，最后就可以進(jìn)入到圖幅分析的環(huán)節(jié)。

三、關(guān)于分割線的分析

四、關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)輔助線模板的分析

在平面設(shè)計(jì)中，不論是分割線比例分析結(jié)束，或者是圖像不存在分割線，都需要進(jìn)行分割線的進(jìn)一步分析，通常情況下，所用到的方法就是標(biāo)準(zhǔn)輔助線分析模板，利用這種方法，不但可以進(jìn)行分割線的分析，而且可以進(jìn)行圖像分析。另外，在動(dòng)態(tài)矩形分析時(shí)，由于其存在復(fù)雜性，如果只是單純地通過(guò)人工判斷作為標(biāo)準(zhǔn)的話(huà)，那么，是很難發(fā)現(xiàn)其使用的情況及其作用，因此，就要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)輔助線模板，發(fā)掘作品中所潛在的深層次比例關(guān)系。

五、關(guān)于輔助工具的分析

對(duì)于系統(tǒng)本身來(lái)講，其可以為平面設(shè)計(jì)提供一個(gè)面積計(jì)算器以及一個(gè)比例計(jì)算器，便于在進(jìn)行分析的過(guò)程中，可以隨時(shí)使用，其中，尤其是對(duì)于面積計(jì)算器來(lái)講，其發(fā)揮著更為重要的作用，因?yàn)椋淇梢詫D像中的一些不規(guī)則的圖形面積計(jì)算出來(lái)，方便于整體設(shè)計(jì)的進(jìn)行。

六、關(guān)于報(bào)表和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的分析

總而言之，在平面設(shè)計(jì)中，通過(guò)幾何美學(xué)的相關(guān)比例以及構(gòu)成基本原理，進(jìn)行平面設(shè)計(jì)視覺(jué)美學(xué)計(jì)算機(jī)輔助分析，充分構(gòu)造了一個(gè)原形系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)作品的導(dǎo)入，從而為平面設(shè)計(jì)用戶(hù)提供更加有效的美學(xué)原理，加強(qiáng)技術(shù)支持，保證平面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)性提升。

參考文獻(xiàn)：

［1］羅耀輝，黃民翔，許旭鋒．關(guān)于繪畫(huà)與平面設(shè)計(jì)的差異性［J］．設(shè)計(jì)研究，2009，34（12）：36-41.

篇7

設(shè)計(jì)中的“五感”概念由日本設(shè)計(jì)師杉浦康平提出，其理論源于佛教觀點(diǎn)?！拔甯小笔侵敢曈X(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)，在探索世界的過(guò)程中，這五種感官共同作用，形成最后的感知結(jié)果。通常認(rèn)為設(shè)計(jì)應(yīng)該是創(chuàng)造某物，而“五感”設(shè)計(jì)的目的卻“不是如何創(chuàng)造，而是如何讓某人感覺(jué)某物”，是對(duì)人的感官的創(chuàng)造性喚醒，即“感覺(jué)設(shè)計(jì)”，這種感覺(jué)設(shè)計(jì)只關(guān)乎人的感官，是一種感知方式的設(shè)計(jì)。杉浦康平致力于書(shū)籍設(shè)計(jì)，“五感”理論的提出給書(shū)籍設(shè)計(jì)帶來(lái)了一次革命性轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的書(shū)籍設(shè)計(jì)著重于視覺(jué)感官的刺激與表現(xiàn)，裝飾性較濃，企圖利用視覺(jué)美博取人的眼球，推動(dòng)銷(xiāo)售。之后，由原研哉應(yīng)用于平面設(shè)計(jì)的其他領(lǐng)域中，他認(rèn)為設(shè)計(jì)不應(yīng)只局限于視覺(jué)領(lǐng)域，而應(yīng)調(diào)動(dòng)身體的各個(gè)器官去收集信息，感受世界，通過(guò)“五感”接受外部刺激，形成最后的綜合結(jié)果，得到最真切的愉悅體驗(yàn)。原研哉還舉辦了一次針對(duì)“五感”的設(shè)計(jì)展覽，參加者的作品必須通過(guò)感官的設(shè)計(jì)傳達(dá)設(shè)計(jì)思想，將感覺(jué)與感受相互滲透、交織，令人在腦海中浮現(xiàn)出別樣的景象?！拔甯小崩碚摯蚱屏酥魂P(guān)乎視覺(jué)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)形式，將設(shè)計(jì)延伸至感覺(jué)系統(tǒng)的各個(gè)方面，且此理論現(xiàn)已在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中廣布開(kāi)來(lái)，尤其是包裝設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)，相關(guān)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品已相繼問(wèn)世，在原研哉的《設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)》一書(shū)中也羅列了許多相關(guān)的設(shè)計(jì)作品。另外，該理論已被國(guó)際設(shè)計(jì)界所接受，國(guó)外的一些設(shè)計(jì)院校也開(kāi)始將此理論引入教學(xué)中，在網(wǎng)易公開(kāi)課中已可查閱到相關(guān)的教學(xué)視頻。在書(shū)籍設(shè)計(jì)方面，由于電子媒介的沖擊，書(shū)籍閱讀量呈逐年下降的趨勢(shì)，全民閱讀缺失，為了讓人們重新重視紙質(zhì)書(shū)籍閱讀，一些書(shū)籍設(shè)計(jì)開(kāi)始將“五感”理論應(yīng)用其中，從人的情感入手，借助于材質(zhì)，喚醒人們內(nèi)心深處的情感因子。因此，該理論現(xiàn)已應(yīng)用于設(shè)計(jì)的方方面面。

二、視覺(jué)藝術(shù)教育的局限性及原因

時(shí)代在變，藝術(shù)教育也應(yīng)隨著時(shí)代的進(jìn)步而有所變化，恰恰相反的是，我國(guó)設(shè)計(jì)藝術(shù)教育長(zhǎng)久以來(lái)沒(méi)有太大變化，仍舊以繪畫(huà)式教學(xué)模式為基礎(chǔ)，以視覺(jué)審美為教學(xué)目的，設(shè)計(jì)教學(xué)的重點(diǎn)仍然落在純視覺(jué)的表象上。視覺(jué)感官教學(xué)作為培養(yǎng)設(shè)計(jì)人才的主要模式，教學(xué)內(nèi)容停留在空洞的視覺(jué)表現(xiàn)層面上，技能訓(xùn)練成為課程的重中之重，將設(shè)計(jì)形式化，將人的感官與審美體驗(yàn)孤立化，在啟發(fā)和鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考方面比較欠缺。藝術(shù)教育強(qiáng)調(diào)感受性與創(chuàng)作性，重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生心智。很多學(xué)生的思維被固化，作品總圍繞著視覺(jué)表現(xiàn)展開(kāi)，滿(mǎn)腦子都是如何以視覺(jué)取悅受眾，而不是如何喚醒受眾的感知。一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師必須具有獨(dú)立的思考與創(chuàng)作能力，而我國(guó)當(dāng)前藝術(shù)教育的重點(diǎn)卻傾向于視覺(jué)效果的制造，使學(xué)生的感受與分析能力下降，自覺(jué)思考能力缺乏，更不用說(shuō)具備優(yōu)秀的創(chuàng)作能力了。縱觀我國(guó)藝術(shù)設(shè)計(jì)教育的發(fā)展歷程，上述局限性的形成可能受以下幾個(gè)方面的影響：

（一）受早期設(shè)計(jì)教育模式的影響

我國(guó)早期美術(shù)教育的學(xué)科知識(shí)較為普及，這也是它被納入學(xué)校系統(tǒng)的原因所在。由于早期美術(shù)教育的教育體系、辦學(xué)規(guī)模都比設(shè)計(jì)教育成熟，所以當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)教育的教學(xué)活動(dòng)以美術(shù)教育為標(biāo)榜，教學(xué)內(nèi)容主要圍繞著繪畫(huà)展開(kāi)，教育觀念也多傾向于純美術(shù)的教學(xué)思路和方法，設(shè)計(jì)教育中設(shè)計(jì)的成分被冷落。當(dāng)時(shí)從事設(shè)計(jì)教育的教師大多是繪畫(huà)出身，知識(shí)面較窄，教學(xué)中只能按照原有的繪畫(huà)模式進(jìn)行授課，造成了學(xué)生創(chuàng)作意識(shí)缺乏的局面。然而，這種錯(cuò)誤的教學(xué)模式一直被沿用，影響至今。

（二）受技能型專(zhuān)才教育模式影響

縱觀我國(guó)各個(gè)時(shí)期的手工藝教學(xué)，師徒相授是一種普遍應(yīng)用的教育模式，被沿用至今，現(xiàn)在被稱(chēng)之為技能型教育。教師思想的局限性連同知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)一并傳授給了學(xué)生，使其很難形成獨(dú)立的思考能力。人的創(chuàng)造性就是在獨(dú)立思考與探索的過(guò)程中培養(yǎng)出來(lái)的。這種技能型專(zhuān)才教育模式將人束縛在狹窄的技術(shù)層面上，使受教育者成為技工，而不是具有創(chuàng)新能力的人才。從社會(huì)發(fā)展的角度來(lái)看，未來(lái)社會(huì)需要的是具有思想活力的創(chuàng)新型人才。作為教育者，不能將授課內(nèi)容只停留在技術(shù)應(yīng)用層面上，而應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考與解決問(wèn)題的能力，使之成為具有綜合能力的可持續(xù)發(fā)展的有用人才。高校的培養(yǎng)目標(biāo)也不僅僅是培養(yǎng)具有設(shè)計(jì)技能的應(yīng)用型人才，而是培養(yǎng)其創(chuàng)造能力。美國(guó)芝加哥大學(xué)前任校長(zhǎng)羅伯特•M•赫金斯曾說(shuō)過(guò)，“大學(xué)教育不是教授具體的事物、理論和法則，……不是將學(xué)生培養(yǎng)成為專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人員。大學(xué)教育寧可撥亂學(xué)生的固有思想，從而促使他們開(kāi)闊眼界，啟迪他們的聰明才智。”

（三）急功近利的市場(chǎng)化影響

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大潮的影響下，能否創(chuàng)造效益成為用人單位選拔人才的重要標(biāo)準(zhǔn)，有相當(dāng)數(shù)量的高校為了迎合市場(chǎng)需求，提高學(xué)生的就業(yè)率，只開(kāi)設(shè)適應(yīng)社會(huì)需求的對(duì)口課程，人為割裂了各學(xué)科間的聯(lián)系，這無(wú)疑是對(duì)學(xué)生創(chuàng)造力的扼殺。計(jì)算機(jī)是提高辦公效率的重要工具，在設(shè)計(jì)中，它能加快畫(huà)面的呈現(xiàn)速度，因此，現(xiàn)在各高校的藝術(shù)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程。雖然在課程的命名上有“輔助”二字，但它的學(xué)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了設(shè)計(jì)理論課程。計(jì)算機(jī)的功能過(guò)分夸大，而與設(shè)計(jì)相關(guān)的一些人文、社會(huì)課程卻甚少涉及。信息時(shí)代的來(lái)臨，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是不管時(shí)代如何發(fā)展，人始終是社會(huì)的主體，思維才是創(chuàng)新的根本。計(jì)算機(jī)只是作品實(shí)現(xiàn)的一種技術(shù)手段，對(duì)提高人的審美能力與創(chuàng)新能力作用甚微，因此，不能成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的主課程。這種過(guò)分市場(chǎng)化的教學(xué)形式只能讓藝術(shù)設(shè)計(jì)教育與培養(yǎng)目標(biāo)相背離。

（四）課程之間缺乏聯(lián)系性

我國(guó)大部分高校課程之間缺少聯(lián)系性主要體現(xiàn)在兩方面：一是基礎(chǔ)課程與專(zhuān)業(yè)課程之間缺少銜接。在我國(guó)大部分院校的藝術(shù)設(shè)計(jì)教學(xué)中，基礎(chǔ)教學(xué)不分專(zhuān)業(yè)、統(tǒng)一授課，時(shí)間為一年，授課內(nèi)容以空間和形體塑造為主，不涉及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而后兩年進(jìn)行專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，兩者之間缺少銜接與過(guò)渡，致使學(xué)生的理性思維與感性思維不能很好地融合。二是專(zhuān)業(yè)課程之間缺少聯(lián)系性。教師在講授專(zhuān)業(yè)知識(shí)時(shí)往往都是獨(dú)立的，不注意與其他相關(guān)課程知識(shí)的滲透與交叉。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有將知識(shí)相互聯(lián)系應(yīng)用的意識(shí)，不能做到承上啟下、融會(huì)貫通。

（五）理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)缺少交集

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)貫穿高等教育專(zhuān)業(yè)教學(xué)的全過(guò)程，正確處理二者的關(guān)系是教學(xué)活動(dòng)順利開(kāi)展的有效保證。然而，近幾年來(lái)我國(guó)高校藝術(shù)設(shè)計(jì)教育的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)出現(xiàn)了兩種現(xiàn)象：一種是實(shí)踐教學(xué)傾向于職業(yè)化培訓(xùn)，過(guò)于重視專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力的培訓(xùn)，對(duì)學(xué)生缺乏設(shè)計(jì)意識(shí)的培養(yǎng)；另一種是理論教學(xué)中的理論空洞、落后，不能與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，使學(xué)生只會(huì)紙上談兵。理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相輔相成，理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐必須以理論為依托。英國(guó)課程理論家斯坦豪斯曾經(jīng)指出：“教育的目的主要體現(xiàn)在知識(shí)的理解及智力的發(fā)展，而不是外在的行為訓(xùn)練……”教學(xué)中應(yīng)該正視二者的關(guān)系，將二者完美結(jié)合，發(fā)揮其培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)思維與設(shè)計(jì)意識(shí)的作用，推動(dòng)學(xué)生欣賞力與創(chuàng)造力的開(kāi)發(fā)，使之成為真正的設(shè)計(jì)人才。

（六）受課程設(shè)置的影響

目前，我國(guó)高等院校的課程設(shè)置基本以應(yīng)用能力的培養(yǎng)為主要參考標(biāo)準(zhǔn)，課程的技能性、實(shí)踐性較強(qiáng)，圍繞著技藝訓(xùn)練展開(kāi)，對(duì)設(shè)計(jì)思維、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)創(chuàng)意課程的設(shè)置較少，致使學(xué)生的設(shè)計(jì)審美依然停留在形式表現(xiàn)層面上，即“視覺(jué)”感官的體驗(yàn)，忽視對(duì)其他感官審美體驗(yàn)的開(kāi)發(fā)。藝術(shù)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的教育本質(zhì)是培養(yǎng)具有獨(dú)立創(chuàng)作能力的創(chuàng)新人才，而當(dāng)前的設(shè)計(jì)教育所培養(yǎng)出的學(xué)生缺乏這種獨(dú)立自主的創(chuàng)作能力，創(chuàng)新更是無(wú)從談起。創(chuàng)新是知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)歷等各要素綜合作用的結(jié)果，需要多方面的積累，僅通過(guò)應(yīng)用能力的培養(yǎng)遠(yuǎn)達(dá)不到這一目標(biāo)。除專(zhuān)業(yè)知識(shí)外，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還需要人文、社會(huì)、藝術(shù)等領(lǐng)域的補(bǔ)充，只有將專(zhuān)業(yè)教育與人文教育相結(jié)合，藝術(shù)設(shè)計(jì)教育才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

三、視覺(jué)藝術(shù)教育的發(fā)展方向

我國(guó)的藝術(shù)教育要想有長(zhǎng)足發(fā)展必須進(jìn)行教學(xué)改革，這也是時(shí)代的必然。據(jù)國(guó)內(nèi)部分院校開(kāi)設(shè)的課程實(shí)踐證明，以綜合素質(zhì)的培養(yǎng)為目標(biāo)的教育模式勢(shì)必成為我國(guó)未來(lái)藝術(shù)設(shè)計(jì)教育的主導(dǎo)。綜合教育所涉及的學(xué)科領(lǐng)域廣泛，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，對(duì)學(xué)生解決問(wèn)題的能力培養(yǎng)大有裨益，同時(shí)，有利于學(xué)生人文精神方向的把握，可以從根本上改變以往傳統(tǒng)教學(xué)只重視視覺(jué)審美意識(shí)培養(yǎng)的弊端。如1999年11月，清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院（中央工藝美術(shù)學(xué)院與清華大學(xué)合并）成立之際，采用的教學(xué)模式即跨學(xué)科合作，采取綜合授課的形式，課程內(nèi)容囊括了藝術(shù)、人文、社會(huì)等學(xué)科，為學(xué)院培養(yǎng)科學(xué)與藝術(shù)結(jié)合的優(yōu)秀人才產(chǎn)生了積極作用，也提高了學(xué)院的教學(xué)水平與科研水平。2003年江南大學(xué)推出教育改革，對(duì)課程結(jié)構(gòu)、課程設(shè)置等方面做了重要調(diào)整，明確提出了“學(xué)科交叉”“不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)科背景教師組成特體教學(xué)團(tuán)隊(duì)……實(shí)施教學(xué)”“重視綜合素質(zhì)的考察”等規(guī)定，且取得了一定的成效。設(shè)計(jì)創(chuàng)造力建立在綜合知識(shí)與技能訓(xùn)練的基礎(chǔ)之上。單純的技能訓(xùn)練、課程的過(guò)分細(xì)化根本實(shí)現(xiàn)不了培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的目標(biāo)，只能使學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)單一，且限制了其設(shè)計(jì)思路與創(chuàng)造力的發(fā)揮。由此可見(jiàn)，視覺(jué)藝術(shù)教育要想改變學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)單一、缺乏創(chuàng)造力與欣賞力的現(xiàn)狀，必須進(jìn)行教學(xué)改革，調(diào)整原有的課程結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)課程之間的聯(lián)系，重視與其他學(xué)科之間的融合，注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。課程必須本著全面提升人的素質(zhì)的角度，注重學(xué)生情商的培養(yǎng)，扭轉(zhuǎn)原有的教育觀念，這既有利于學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向，發(fā)揮個(gè)性，也有利于高校未來(lái)的發(fā)展。我國(guó)高校中的藝術(shù)設(shè)計(jì)教育問(wèn)題頗多，必須在借鑒國(guó)外先進(jìn)辦學(xué)理念與經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，結(jié)合本國(guó)實(shí)際，真正做到“以學(xué)生為本”。

四、結(jié)語(yǔ)

篇8

在數(shù)字化發(fā)展迅速的今天,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行平面輔助設(shè)計(jì)已成為平面設(shè)計(jì)工作的主流。在平面設(shè)計(jì)領(lǐng)域,傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)的方式方法正不斷地被計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)所替代,圖形、圖像處理和特效文字的設(shè)計(jì)制作也在逐步滲透到人們的日常生活中。

2 文字設(shè)計(jì)

文字是人類(lèi)文化的重要組成部分。無(wú)論在何種視覺(jué)媒體中,文字和圖片都是其兩大構(gòu)成要素。文字排列組合的好壞,直接影響其版面的視覺(jué)傳達(dá)效果。因此,文字設(shè)計(jì)是增強(qiáng)視覺(jué)傳達(dá)效果,提高作品的訴求力,賦予版面審美價(jià)值的一種重要構(gòu)成技術(shù)。文字在視覺(jué)傳達(dá)中,作為畫(huà)面的形象要素之一,具有傳達(dá)感情的功能,因而它必須具有視覺(jué)上的美感,能夠給人以美的感受。人們對(duì)于作用于其視覺(jué)感官的事物以美丑來(lái)衡量,已經(jīng)成為有意識(shí)或無(wú)意識(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。

在計(jì)算機(jī)普及的現(xiàn)代設(shè)計(jì)領(lǐng)域,文字的設(shè)計(jì)工作,很多時(shí)候也是由計(jì)算機(jī)完成的。利用現(xiàn)代的平面設(shè)計(jì)軟件Photoshop、CorelDraw可以設(shè)計(jì)制作出很多使用傳統(tǒng)繪制工具無(wú)法表現(xiàn)的特殊效果文字。如可以利用Photoshop、CorelDraw制作出許多富有質(zhì)感的文字,這是利用傳統(tǒng)的紙、筆所無(wú)法達(dá)到的。

在進(jìn)行這一模塊的教學(xué)時(shí),以文字的特效制作為主,并結(jié)合廣告設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充,使學(xué)生掌握的技能更加完整。除了技能掌握之外,廣告設(shè)計(jì)中的文字設(shè)計(jì)的理論以講座形式穿插到技能的訓(xùn)練當(dāng)中,使枯燥的理論融入實(shí)際的操作中。文字設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)作品主題的要求,突出文字設(shè)計(jì)的個(gè)性色彩,創(chuàng)造與眾不同的獨(dú)具特色的字體,給人以別開(kāi)生面的視覺(jué)感受,有利于設(shè)計(jì)意圖的表現(xiàn)。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)從字的形態(tài)特征與組合上進(jìn)行探求,不斷修改,反復(fù)琢磨,這樣才能創(chuàng)造出富有個(gè)性的文字,使其外部形態(tài)和設(shè)計(jì)格調(diào)都能喚起人們的審美愉悅感受。

文字設(shè)計(jì)的成功與否,不僅在于字體自身的書(shū)寫(xiě),同時(shí)也在于其運(yùn)用的排列組合是否得當(dāng)。如果一件作品中的文字排列不當(dāng),擁擠雜亂,缺乏視線流動(dòng)的順序,不僅會(huì)影響字體本身的美感,也不利于觀眾進(jìn)行有效的閱讀,難以產(chǎn)生良好的視覺(jué)傳達(dá)效果。為了造成生動(dòng)對(duì)比的視覺(jué)效果,可以從風(fēng)格、大小、方向、明暗度等方面選擇對(duì)比的因素。

但為了達(dá)到整體上組合的統(tǒng)一,又需要從風(fēng)格、大小、方向、明暗度等方面選擇協(xié)調(diào)相同的因素。將對(duì)比與協(xié)調(diào)的因素在服從于表達(dá)主題的需要下有分寸地運(yùn)用,能造成既對(duì)比又協(xié)調(diào)的,具有視覺(jué)審美價(jià)值的文字組合效果。

文字的設(shè)計(jì)中色彩因素也是很重要的內(nèi)容,色彩對(duì)于人們的重要性,猶如陽(yáng)光、空氣和水一樣必不可少,Photoshop、CorelDraw作為影像、圖形處理軟件,在文字色彩的使用及調(diào)控方面有著很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),快捷的填充、靈活的色彩更換方式,每一項(xiàng)極為方便也大大提高了文字設(shè)計(jì)的工作效率。

3 教學(xué)方法研究

3.1 趣味教學(xué)法

教師上課時(shí)親切幽默的語(yǔ)言散發(fā)出教師良好的個(gè)人魅力,同時(shí)教學(xué)內(nèi)容的巧妙安排更是課堂是否能夠引人入勝的制勝法寶。筆者在安排教學(xué)時(shí),總是穿插一些趣味性的案例來(lái)組織學(xué)生學(xué)習(xí)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。例如講解鼠繪技巧時(shí),男生制作球類(lèi)物體,女生制作花朵或者飾品,這樣“投其所好”的趣味教學(xué)法抓住學(xué)生的好奇心,練習(xí)時(shí)容易注入自己的創(chuàng)造性思維,從而更好更快地掌握軟件的操作技能。

3.2 探索教學(xué)法

計(jì)算機(jī)平面設(shè)計(jì)的課程,僅憑興趣是不夠的,還需要培養(yǎng)學(xué)生具備獨(dú)立的創(chuàng)作能力和創(chuàng)意性的思維方法,因此講課的過(guò)程中要不斷挖掘課題中深層次的內(nèi)容。同一效果,可以使用不同的操作方法;同一方法,不同參數(shù)可以產(chǎn)生不同的設(shè)計(jì)效果。例如在講解Photoshop風(fēng)景圖片拼合的課題中,筆者會(huì)先后講解簡(jiǎn)單的蒙版拼合法、橡皮擦拼合法、圖層混合模式拼合法。這樣探索性的教學(xué)方式,可以不斷激活學(xué)生的思維和創(chuàng)作源泉。

3.3 案例教學(xué)法

計(jì)算機(jī)平面設(shè)計(jì)課程的教學(xué)如果按部就班,分別講解菜單、工具、調(diào)板等功能,往往效果不佳,良好的設(shè)計(jì)效果需要軟件各部分的完美結(jié)合。因此,除教材所提供的案例外,教師在講解菜單與工具箱的用法時(shí),結(jié)合具體的實(shí)例,將一些原本用語(yǔ)言很難表達(dá)清楚的、學(xué)生較難接受的理論與操作變得形象生動(dòng)。

篇9

 

 

摘要：圖像的視網(wǎng)膜采樣與表示是視覺(jué)理論與應(yīng)用研究的重要工具，然而要實(shí)現(xiàn)它卻有許多固有的困難。本文提出一種直接用于視網(wǎng)膜圖像的圖像分析算子的有效機(jī)制和提取視網(wǎng)膜圖像特征的有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并用一種基于表格的結(jié)構(gòu)表示并生成各種算子，基于復(fù)對(duì)數(shù)求解視網(wǎng)膜視覺(jué)問(wèn)題，可在幾乎達(dá)到幀頻速度的情況下進(jìn)行有效計(jì)算, 并且算法的計(jì)算復(fù)雜度大大降低。

篇10

[關(guān)鍵詞]視覺(jué)素養(yǎng)；視覺(jué)素養(yǎng)教育；研究進(jìn)展

[中圖分類(lèi)號(hào)]G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1009 ― 2234（2015）06 ― 0145 ― 02

信息技術(shù)的迅猛發(fā)展深深地改變了人們的生活方式，傳統(tǒng)的以口、文字為媒介的交往模式中出現(xiàn)了以符號(hào)為特點(diǎn)的新的趨勢(shì)，而且這種符號(hào)呈現(xiàn)出多元化的特征，即由語(yǔ)言符號(hào)、文本符號(hào)和視覺(jué)符號(hào)共同構(gòu)成人與人之間的交往媒介。其中經(jīng)由視覺(jué)符號(hào)而進(jìn)行的交流于傳統(tǒng)的交流方式基礎(chǔ)上開(kāi)創(chuàng)了一種新的人類(lèi)理解和溝通的方式。

一、視覺(jué)素養(yǎng)概念的內(nèi)涵

最早提出視覺(jué)素養(yǎng)概念的是國(guó)際視覺(jué)素養(yǎng)協(xié)會(huì)創(chuàng)始人約翰?蒂貝茲。他把視覺(jué)素養(yǎng)定義為：“一個(gè)人通過(guò)看所獲得的一系列視覺(jué)能力，并同時(shí)將看與其它感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)相整合。當(dāng)這些能力得到發(fā)展時(shí)，它們使有視覺(jué)素養(yǎng)的人能區(qū)分和解釋視覺(jué)行動(dòng)、視覺(jué)物體以及自然的或人造的視覺(jué)符號(hào)。創(chuàng)造性的運(yùn)用這些能力，他能理解和享受視覺(jué)交流的杰作?！薄?〕但是，由于在教育、藝術(shù)史批判、修辭學(xué)、符號(hào)學(xué)、哲學(xué)、信息設(shè)計(jì)、圖形設(shè)計(jì)等多個(gè)學(xué)科都涉及到視覺(jué)素養(yǎng)，因此很難對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)做一個(gè)普適的定義。威爾曼強(qiáng)調(diào)視覺(jué)素養(yǎng)中的理解因素，霍頓指出圖畫(huà)在視覺(jué)素養(yǎng)中的地位，雷扎拜克則在與傳統(tǒng)相對(duì)照的基礎(chǔ)上著重于信息在其中的重要性。

由此，從不同的角度進(jìn)行思考，對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)的理解也極為不同，但是綜觀來(lái)看，他們都認(rèn)同了視覺(jué)素養(yǎng)的一些基本特征：〔1〕視覺(jué)素養(yǎng)是一種“能力”，可以通過(guò)后天學(xué)習(xí)獲得；〔2〕視覺(jué)素養(yǎng)能力可以幫助人們“理解”和“創(chuàng)造”圖像；〔3〕重視“圖像”與“文字”的區(qū)別。

總之，視覺(jué)素養(yǎng)是一種與其他感官經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的綜合性視覺(jué)能力過(guò)程。約翰？蒂貝茲認(rèn)為視覺(jué)素養(yǎng)包括感知、理解和運(yùn)用這三種能力。具體來(lái)說(shuō)，感知是通過(guò)視覺(jué)接觸信息的能力；理解是通過(guò)與其他感覺(jué)的結(jié)合判斷、分析信息的能力；運(yùn)用是創(chuàng)造性地使用信息的能力。對(duì)于視覺(jué)信息的感知、理解、運(yùn)用的過(guò)程形成了視覺(jué)素養(yǎng)。

二、視覺(jué)素養(yǎng)教育的原則、途徑和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

科技進(jìn)步拓展了圖像的表現(xiàn)空間和表現(xiàn)力，視覺(jué)圖像在帶給人們美的享受同時(shí)，千姿百態(tài)、良莠不齊的視覺(jué)信息也魚(yú)目混珠、泥沙俱下。如何正確理解圖形、圖像、和視頻等視覺(jué)現(xiàn)象背后的涵義，如何正確使用這些視覺(jué)工具來(lái)表達(dá)思想，需要培養(yǎng)對(duì)視覺(jué)現(xiàn)象的解讀、批判和表達(dá)視覺(jué)信息的能力，即進(jìn)行視覺(jué)素養(yǎng)教育。由于視覺(jué)素養(yǎng)教育自身的特點(diǎn)，需要我們打破傳統(tǒng)思想的束縛，緊密結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，并堅(jiān)持和貫徹教育的基本理念。下面將就視覺(jué)素養(yǎng)教育的原則、途徑和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

（一）視覺(jué)素養(yǎng)教育的原則

1.盡早開(kāi)展視覺(jué)素養(yǎng)教育

依據(jù)兒童的視覺(jué)生理特征，1歲大的孩子能精確地看懂一些圖像，他們能將書(shū)上的圖片以及電視中出現(xiàn)的某個(gè)具體事物和現(xiàn)實(shí)中物品聯(lián)系起來(lái)。3歲的孩子大多喜歡用積木來(lái)搭建一些東西，并用其表示較簡(jiǎn)單的一些事物，如房子、汽車(chē)等。因此，在兒童發(fā)育早期階段讓其接觸圖像作品，盡可能早地開(kāi)展視覺(jué)素養(yǎng)教育。在兒童發(fā)育早期階段開(kāi)始視覺(jué)素養(yǎng)教育，效果就越明顯。

2.重視橫向與縱向相結(jié)合

視覺(jué)素養(yǎng)的定義很難統(tǒng)一，其主要原因是這種能力不僅僅適用于一門(mén)學(xué)科，傳媒、美學(xué)、藝術(shù)、文學(xué)、信息技術(shù)等學(xué)科中都可涉及視覺(jué)素養(yǎng)，其內(nèi)涵中本身也內(nèi)在地包含著運(yùn)用多種感官予以綜合的能力。因此，視覺(jué)素養(yǎng)教育是一個(gè)系統(tǒng)的工程，不僅需要我們理解和掌握它的發(fā)展歷史，從縱向的角度去梳理它的形成、發(fā)展以及未來(lái)的發(fā)展趨向，而且要從多學(xué)科、多角度進(jìn)行思考和運(yùn)用。

3.加強(qiáng)培養(yǎng)批判思維能力

視覺(jué)素養(yǎng)能力涉及到批判性思維能力和問(wèn)題解決能力，這與我們平時(shí)接觸到的信息的繁復(fù)與龐雜有很大關(guān)系。面對(duì)五花八門(mén)的信息的大量涌入，哪個(gè)才是真實(shí)的事物的體現(xiàn)，事件背后的根源是什么，這都需要我們以批判性的思維，辯證地去看待這些信息。只有以批判的思維能力為基礎(chǔ)，才能很好地運(yùn)用視覺(jué)素養(yǎng)能力，真正地解決問(wèn)題。

（二）視覺(jué)素養(yǎng)教育的主要途徑

與教育的途徑相契合，視覺(jué)素養(yǎng)教育也主要有學(xué)校的、專(zhuān)業(yè)的視覺(jué)素養(yǎng)教育和社會(huì)性的視覺(jué)素養(yǎng)學(xué)習(xí)等兩種方式。學(xué)校視覺(jué)素養(yǎng)教育可以與具體的課程相結(jié)合，授課過(guò)程中需要依賴(lài)圖像符號(hào)的傳媒專(zhuān)業(yè)、藝術(shù)專(zhuān)業(yè)、計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)等本身即是一種視覺(jué)素養(yǎng)教育。而其他課程中由于現(xiàn)代教學(xué)設(shè)備的運(yùn)用，也可以借助于聲圖并茂的形式來(lái)強(qiáng)化教學(xué)效果，同時(shí)也是視覺(jué)素養(yǎng)教育的開(kāi)展。還可以將視覺(jué)素養(yǎng)教育整合到其他課程的教學(xué)活動(dòng)中，如與地理課程、語(yǔ)言課程的整合等。

除了學(xué)校視覺(jué)素養(yǎng)教育外，很多社會(huì)性實(shí)踐也加強(qiáng)了視覺(jué)素養(yǎng)教育效果。例如加入攝影、制圖、電影等一些社團(tuán)使學(xué)生更多地將視覺(jué)素養(yǎng)的理論與實(shí)踐相結(jié)合，加深了他們對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)的理解與自覺(jué)運(yùn)用。學(xué)生還可以通過(guò)一些勤工儉學(xué)的工作直接參與到一些社會(huì)實(shí)踐中，在具體工作中運(yùn)用視覺(jué)素養(yǎng)來(lái)完成任務(wù)，這是對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)的靈活應(yīng)用，也體現(xiàn)了視覺(jué)素養(yǎng)教育的最終目的。

（三）視覺(jué)素養(yǎng)教育的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)教育的認(rèn)識(shí)與理解從對(duì)其重要性的思考到視覺(jué)素養(yǎng)內(nèi)容的探討進(jìn)而發(fā)展到如何評(píng)判學(xué)生的視覺(jué)素養(yǎng)，共經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。開(kāi)展視覺(jué)素養(yǎng)教育的重要性和必要性已經(jīng)獲得認(rèn)可，視覺(jué)素養(yǎng)教育的培訓(xùn)內(nèi)容也逐漸發(fā)展和完善。然而迄今為止，如何建立一套系統(tǒng)有效的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)還是一個(gè)備受爭(zhēng)議的問(wèn)題，這勢(shì)必影響視覺(jué)素養(yǎng)教育的開(kāi)展。

“美地區(qū)教育工作者從創(chuàng)作的主體是否明確，構(gòu)圖簡(jiǎn)潔；能否借助簡(jiǎn)單的工具進(jìn)行創(chuàng)造性活動(dòng)；視覺(jué)文本是否友好，方便閱讀；以及是否能夠準(zhǔn)確地運(yùn)用視覺(jué)文本表達(dá)自己的思想等4個(gè)方面評(píng)價(jià)中小學(xué)生視覺(jué)文本創(chuàng)作?！薄?〕“澳大利亞在視覺(jué)素養(yǎng)教育理論與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，以視覺(jué)素養(yǎng)與美術(shù)教學(xué)整合為依托，通過(guò)回答問(wèn)題的方式，提出了評(píng)價(jià)視覺(jué)素養(yǎng)教育的“Show Me”框架?！薄?〕

三、我國(guó)視覺(jué)素養(yǎng)教育的實(shí)踐路徑

我國(guó)對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)教育的關(guān)注起始于卜衛(wèi)發(fā)表的《論媒體教育的意義、內(nèi)容和方法》，文中的“媒介教育”即今天的“視覺(jué)素養(yǎng)教育”。文中作者追溯了“媒介素養(yǎng)”概念在西方發(fā)展演變的歷史，由對(duì)媒介教育的關(guān)注生發(fā)出對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)教育的思考。目前，我們國(guó)家對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)教育的重要性已提升到教育過(guò)程中，學(xué)齡前兒童參加的畫(huà)畫(huà)、手工制作等輔導(dǎo)班，義務(wù)教育階段中開(kāi)設(shè)的美術(shù)、計(jì)算機(jī)課程都是對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)能力的培養(yǎng)。尤其高校由于其課程的廣博性和專(zhuān)業(yè)性特點(diǎn)，更是出現(xiàn)了以視覺(jué)素養(yǎng)本身為對(duì)象的相關(guān)課程，“如南京師范大學(xué)開(kāi)設(shè)了“視覺(jué)文化與信息技術(shù)”必修課和“視覺(jué)文化素質(zhì)教育”選修課，以提高大學(xué)生視覺(jué)素養(yǎng)?！薄?〕

雖然視覺(jué)素養(yǎng)教育在我國(guó)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，貫徹到了教育的各個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)了縱向發(fā)展和橫向發(fā)展的有機(jī)結(jié)合，但我國(guó)視覺(jué)素養(yǎng)教育的起步較晚，一些落后地區(qū)由于受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約缺乏開(kāi)展素養(yǎng)教育的硬件設(shè)施，對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)教育的重要性還有待提高。另外，如何建立一套有效的批判標(biāo)準(zhǔn)也是眾說(shuō)紛紜。西方發(fā)達(dá)國(guó)家在視覺(jué)素養(yǎng)教育方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)可以我國(guó)提供一些有益的借鑒。

（一）加強(qiáng)政策引導(dǎo)

政策是教育發(fā)展的向?qū)АＤ壳?，我?guó)視覺(jué)素養(yǎng)教育剛剛起步，許多教育工作者目前還沒(méi)有形成視覺(jué)素養(yǎng)教育的意識(shí)，需要借鑒西方發(fā)達(dá)國(guó)家視覺(jué)素養(yǎng)教育的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，制定符合我國(guó)國(guó)情的視覺(jué)素養(yǎng)教育政策，盡快形成教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為此，有關(guān)方面要通力配合，制定出利于視覺(jué)素養(yǎng)教育發(fā)展的相關(guān)政策。只有正確的政策引導(dǎo)，視覺(jué)素養(yǎng)教育的理論才能在一定框架內(nèi)加以完善，具體的實(shí)踐才真正有據(jù)可循，也才能促進(jìn)視覺(jué)素養(yǎng)教育更快更好地發(fā)展。

（二）強(qiáng)化理論研究

理論指導(dǎo)實(shí)踐，由于我國(guó)視覺(jué)素養(yǎng)教育起步較晚，因此對(duì)其理論探討尚不完善，而對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)教育理論的探討有助于深化我們對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)教育的實(shí)踐，因此要加強(qiáng)視覺(jué)素養(yǎng)教育理論的完善、深化和創(chuàng)新。具體來(lái)說(shuō)，要加強(qiáng)在理論方面對(duì)于視覺(jué)素養(yǎng)教育概念的辨析，強(qiáng)化視覺(jué)素養(yǎng)教育原則，制定切實(shí)可行的視覺(jué)素養(yǎng)教育評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展多種視覺(jué)素養(yǎng)教育途徑。在理論研究的基礎(chǔ)之上，于實(shí)踐中切實(shí)加強(qiáng)視覺(jué)素養(yǎng)教育。

（三）開(kāi)展師資力量培訓(xùn)

視覺(jué)素養(yǎng)教育的主體是人，要充分重視主體的能動(dòng)性。而教師在視覺(jué)素養(yǎng)教育中處于主導(dǎo)性的地位，其對(duì)視覺(jué)素養(yǎng)教育理解的程度，形成的視覺(jué)素養(yǎng)教育能力直接決定著視覺(jué)素養(yǎng)教育的成效。因此，重視教師視覺(jué)素養(yǎng)教育的培訓(xùn)是實(shí)現(xiàn)較高層次視覺(jué)素養(yǎng)教育的關(guān)鍵。只有教師的教育理念、教學(xué)方法、教學(xué)效果得以提高，有效的視覺(jué)素養(yǎng)教育才能得以順利展開(kāi)。

（四）制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

無(wú)規(guī)矩不能成方圓，究竟什么樣的視覺(jué)素養(yǎng)教育體現(xiàn)著教育的本質(zhì)，有利于視覺(jué)素養(yǎng)教育的貫徹實(shí)施，這些都依賴(lài)于視覺(jué)素養(yǎng)教育的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如何，有效的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有助于視覺(jué)素養(yǎng)教育的順利開(kāi)展。應(yīng)該根據(jù)課程與學(xué)習(xí)者的具體需求，明確視覺(jué)素養(yǎng)內(nèi)容是什么，培養(yǎng)目標(biāo)是什么，制定出操作性強(qiáng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。只有制定了一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，具體的實(shí)踐才能有據(jù)可循，才能更好地評(píng)估視覺(jué)素養(yǎng)效果。

西方國(guó)家在視覺(jué)素養(yǎng)教育方面發(fā)展較好，我們要借鑒其有益的成果。但是，由于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家視覺(jué)素養(yǎng)教育與我國(guó)在教育形式、教學(xué)觀念上有很大的差異，在借鑒西方視覺(jué)素養(yǎng)教育的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)同時(shí)必須在實(shí)踐中摸索出適合我國(guó)國(guó)情的視覺(jué)素養(yǎng)教育的路徑。

〔參 考 文 獻(xiàn)〕

〔1〕周憲.崎嶇的山路――文化批判論集〔M〕.武漢：湖北教育出版社，2000.

〔2〕吳兵，王清，韓仁瑞.北美地區(qū)青少年視覺(jué)素養(yǎng)教育特色與啟示〔J〕.中小學(xué)信息技術(shù)教育，2008，（10）.