数字图像处理实验报告范文

时间:2023-04-07 21:00:27

导语:如何才能写好一篇数字图像处理实验报告,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

数字图像处理实验报告

篇1

【关键词】实验指导 资源管理 应用

图像处理课程的目标是培养学生的实验综合素质与能力。使学生通过实践,理解相关理论知识,将各类知识信息进行新的组合,创造出新的方法和新的思路,提高学生的科学实验与实际动手操作能力[1]。从影像科筛选有价值的图像, 建成影像学数字化实验教育平台, 系统运行正常; 具备图像上传、图像管理、图像检索与浏览、实验报告提交、教师批阅等功能; 能满足使用要求[2]。

1.实验内容设计思路

1.1项目建设内容和方法

数字图像处理的内容:完整的数字图像处理大体上分为图像信息的获取,存储,传送,处理,输出,和显示几个方面。

数字图像信息的获取主要是把一幅图像转换成适合输入计算机和数字设备的数字信号,包括摄取图像,光、电转换及数字化。数字图像信息的存储,数字图像信息的突出特点是数据量巨大,为了解决海量存储问题,数字图像的存储主要研究图像压缩,图像格式及图像数据库技术。数字图像信息的传送 数字图像信息的传送可分为系统内部传送与远距离传送[4]数字图像信息处理包括图像变换,图像增强,图像复原,彩色与多光谱处理图像重建,小波变换,图像编码,形态学,目标表示与描述。数字图像输出和显示,最终目的是为人和机器提供一幅便于解释和识别的图像,数字图像的输出和显示也是数字图像处理的重要内容之一。

1.2 数字图像处理的方法大致可以分为两大类,既空域法和频域法

空域法:是把图像看做平面中各个像素组成的集合,然后直接对一维和二维函数进行相应处理,根据新图像生成方法的不同,空域处理法可为点处理法,区处理法,叠代处理法,跟踪处理法,位移不变与位移可变处理法。点处理法的优点,点处理的典型用途 a)灰度处理b) 图像二值处理点处理方法的优点a)可用LUT方法快速实现b)节省存储空间。区处理法,邻域处理法。它根据输入图像 的小邻域 的像素值,按某些函数 得到输出像素。区处理法主要用于图象平滑和图像的锐化。叠代处理法:叠代就是反复进行某些处理运算,图像叠代处理也是如此,拉普拉斯算子或平滑处理的结果是物体轮廓,该图像轮廓边缘太宽或粗细不一,要经过多次叠代把它处理成单像素轮廓——图像细化。频率法图像是在二维空间分布信息,若将图像进行二维正交变换,则灰度变换对应二维空间频率域的频谱。既空间域-频率域,对图像频谱进行的处理称为图像在频域上处理。跟踪处理法:一般用于图象边界,边缘的跟踪与提取,以便进行图像的分割,识别及特征参数的计算。频率法处理的一般过程:频域处理是建立在修改在图像傅立叶变换基础上,增强感兴趣的频率分量,再将修改后的傅立叶变换值再做逆傅立叶变换,得到增强的图像。

2.协同建设教材

教材对教育质量起着至关重要的作用 [3]。我们在教材的体系结构和内容上都做了改革,为了符合学生的认知规律,从学生熟悉的模拟信号基础上增加了从模拟到数字的转换,引入采样定理;在介绍傅立叶变换时也是从基本的非周期信号入手等;教材的体系结构充分考虑与前后课程的连接,对本专业已经学习的离散系统的知识略讲;教材内容注重基础性和先进性,适当引入新的理论与实用方法。2002年在多年图像处理技术应用的基础上,从应用系统设计的软件和硬件入手,我编著了《 图像处理》《计算机视觉》电子教案。

图像处理涉及的技术比较多,如几何处理,算术处理,图像增强,图像复原,图像重建,图像编码,图像识别,图像理解等。原先占实验主体部分的基本验证型实验项目和实验理论部分一般按实验项目和单元进行介绍,各项实验的知识有一定的独立性,逻辑联系不紧密,实验过程中留给学生发挥的空间不足,实验结果雷同,不容易激发学生的学习兴趣。因此,我将实验课程中大于75%的课时更新为综合设计型实验,将多个单一的实验技术集中体现在一个综合设计型实验项目的实施中,前后相互依赖、贯通[1]。

为进一步深化我校本科实验教育建设和改革,切实推进“实验示范中心”建设,“实验教育改革专项基金”项目申报,力争通过实验教育改革,创建和培育一批行之有效、具有推广和应用价值的实验教育成果。以项目建设推动课程建设,打造品牌,创出特色,带动我校本科实验教育水平跨上一个新台阶。

从影像科筛选有价值的图像, 同时将已有的具有较高教育与科研价值的胶片转化为数字图像, 撰写影像表现及诊断意见, 存储于SQL服务器中, 建立影像学数字化实验教育平台, 在客户端利用IE 浏览器调阅相关图像进行实验教育。完成系统软、硬件建设, 建成影像学数字化实验教育平台, 系统运行正常; 具备图像上传、图像管理、图像检索与浏览、实验报告提交、教师批阅等功能; 能满足教育使用要求。系统具有操作方便、直观、互动性好、安全可靠等优点, 值得推广应用[2]。

以培养学生图像处理应用系统的设计能力为目的,为本科生开设了“图像处理”课程,对研究生开设“计算机视觉”。由于图像处理应用的广泛性,因此,本门课程教育内容选择余地大,也增加了教育难度。我们的教育指导思想定位在了解图像处理基本结构、特点和应用的基础上,深入学习并掌握一款图像处理芯片的设计方法。实验内容包括(1)基本实验;(2)图像输入装置片内外设实验;(3)显示器片外设备控制实验;(4)数字图像处理实验;数字图像信息处理包括图像变换,图像增强,图像复原,彩色与多光谱处理图像重建,小波变换,图像编码,形态学,目标表示与描述。

3.方法

3.1 平台的建立

1) 图像资源的格式与组织。JPEG 是面向连续色调静止图像的一种压缩标准。虽然压缩时被删除的资料无法在解压时还原, 但压缩效率高, 广泛运用在Interne t上, 以节约宝贵的网络传输资源。这样可以减小图像文件大小, 节省磁盘空间。同时, 考虑到实际应用、编程难度和时间要求, 选用了JPEG 图像格式, 而没有使用T IFF、BMP、DICOM 等格式。

2) 图像数据库的建立、维护与查询。图像数据库 SQL服务器可以是基于文件系统的, 图像都是以文件形式存放在服务器上, 为某次检查建立的某一个文件夹下面, 而图像的有关信息包括图像的物理存储路径以记录的形式存储在数据库中, 这些记录起着索引的作用。完成后通过IE 浏览器将图像及相关信息上传到服务器的SQL 数据库保存。系统允许对数据库文件进行维护和管理所有图像资源采用模糊查询, 构建3种查询方式: 成像设备查询、检查部位查询和按疾病名称、类别查询。

3) 影像学数字化实验教育平台的建立。系统采用B /S( Brow ser /Server, 浏览器/服务器) 架构, SQL 服务器操作系统选用Window s Server 2003, 安装SQL Server 2005, 通过IIS ( Internet Information Service, Internet信息服务)提供web服务和图像存储与检索服务。自行开发医学影像学数字化实验教育平台网站程序,用于收集和管理图像资源。编程工具选用的系统开发软件为Visual Studio.

3.2影像学数字化实验教育平台的功能

数字化实现教育平台具备图像上传、图像管理、图像检索与浏、览, 实验报告提交、教师批阅等功能。

3.3影像学数字化实验教育平台的应用

1)课堂实验教育。影像学数字化实验教育平台进行影像学实验时, 学生操作简便, 会上网就会使用系统,

2)网络教育与指导。本文还利用各种正常或有病变的图像, 制作教育课件, 存储在网络上, 并利用网络进行实习教育和考核, 向学生全部开放, 让学生练习或实际书写各种实验报告书, 教育老师通过网络进行修改和指导。

3)开放性实验教育。课余时间学生需要大量阅片学习, 才能使得读片水平迅速提高。快速地调阅各种教育片, 真正实现开放性实验教育。

4.开放性实验的教育模式

学校通过开设开放性实验室,促使学生自觉、主动积极地投入到实验教育过程中来,从而培养学生的综合能力和科学探索精神。开放式实验室不仅加大了实验资源的共享度,而且有助于知识结构的互补优化。

开放式实验教育模式,一般包括三个基本操作程序:首先教师介绍的基础理论及发展前沿,为学生的创新活动提供宽厚基础,拓宽学生的视野;然后学生进行积极思考探索,对实验进行立项、设计方案并实施;最后由学生对实验过程中的发现的新问题进行再探索。

5.基于多媒体网络技术的实验教育模式

随着多媒体技术与网络技术的发展,实验教育也自然将网络和多媒体技术应用其中,达到提高实验教育质量的目的。它倡导环保理念,以优良的教育软件实现实验教育内容、实验教育经验与多媒体技术的有机结合,并在实验教育中融入了教育性、科学性、技术性和艺术性,使实验课教与学的互动性更强,有利于学生主动探索发现新问题,培养了学习者的想象力和创造力[3]。

参考文献:

[1]尹尚军、钱国英等.面向综合素质培养的生物化学综合设计型实验教育改革的探索与实践.中国大学教育,2011,2

[2]祝元仲、游金辉等.医学影像学数字化实验教育平台的研发与使用.实验室研究与探索,2009,12

[3]宋智勇,涂敏,崔鸿.生物科学专业实验课教育模式及评价体系思考.中国大学教育,2011,2

篇2

众所周知,利用单摆可以准确地测定各地的重力加速度。根据,有,只需测出摆长l和周期T,便可求出重力加速度。为了减小测量误差,就必须减小摆长l和周期T这两个测量量的误差;同时需要多次测量重力加速度取平均值。如用传统的实验仪器和方法,不太容易提高其准确度,且计算量特别大,需要实验结束后用计算机器才能完成。若用DIS实验室完成该实验则轻松容易得多,只需准确地测量出摆长,数字采集器可自动测量出单摆的周期,点击一些按钮便可实现计算重力加速度、描绘T-l图像和T2-l图像等功能。

1 器材

计算机、DIS数据采集器、光电门(时间传感器)、细线、金属摆球、铁架台、米尺。

2 装置

用金属球与细线组成单摆,用铁架台悬挂起来。将光电门固定在单摆球平衡位置的下方,使摆球的中央恰好挡住光电门的光束。将传感器与数据采集器相连,数据采集器与计算机相连,装置如图1所示。

3 步骤

1)打开“友高数字化实验室V3.3”,依次点击“物理实验”“单摆”“实验窗口”按钮,进入单摆实验窗口,出现图2所示界面。

2)用米尺测出摆长l,填入“摆长”的大窗口中。

3)让摆球摆动起来,摆角要小一些(最好不超过5°),摆动尽可能处在与光电门的光束垂直的平面内。

4)单击“开始采集”,则表格中逐次显示出连续测量到的周期T值和它们的平均值。

5)单击“停止采集”,然后单击“记录数据”,则当前的一组l、T值(平均值)就会纪录在表格中。

6)多次改变摆长,重复2、3、4、5步骤,公测出不少于6组l、T值(平均值),也会自动记录在表格中(摆长要在0.5~1.5 m范围内取值)。

7)单击“计算T2”,则表格“T2”栏中就会出现一个根据每一个T值计算出的结果。

8)单击“计算g”,则表格“g”栏中就会出现一个根据每一组l、T值计算出的结果,以及这些个g的平均值。

9)单击“保存表格”,将表格保存到“实验报告”中。

10)选定“T-l”图像,单击“画点”,则坐标中出现表格中各组l、T对应的数据点;单击“数据点连线”,则依据这些数据点画出一条曲线。单击“保存图像”,将图像保存到“实验报告”中。

11)选定“T2-l”图像,单击“画点”,则坐标中出现表格中各组l、T2对应的数据点;单击“数据点连线”,则依据这些数据点画出一条直线。单击“保存图像”,将图像保存到“实验报告”中。

12)完成实验报告,单击“存盘”,则会自动形成一个Word文档形式的实验报告。

笔者应用DIS完成“单摆”实验的数据表格及图像分别见表1和图3。从实验结果不难看出,相对误差很小,仅为0.2%,并且将学生从繁琐的计算中解脱出来。

4 思考与探究

篇3

方法:将相关设备和软件连接成医学数字影像传输(DICOM)网络;DICOM服务器与各图像浏览及诊断报告书写终端连接成Ethernet网络;二者再通过集线器连接成PACS。

结果:最终实现了放射科医学影像诊断设备的网络化、数字化,且在整个放射科的结果处理中完成了无胶片的革新。

结论:比起传统的放射科工作管理模式,以网络化为主的工作方法在提高放射科工作效率方面更为明显。

关键词:医学影像诊断设备网络化放射科

【中图分类号】R-1【文献标识码】B【文章编号】1671-8801(2013)04-0326-01

随着我国医疗事业的不断发展以及社会保障制度的不断完善,在放射科中医学影像诊断设备的使用已经越来越受到人们的广泛关注。近几年,因为医学影像诊断设备的使用在临床治疗中的疏忽而引发的事故屡见不鲜,而造成这一现象的最主要原因就是在放射科中医学影像诊断设备的使用工作中的管理不当,导致工作中出现失误所致[1]。医学影像诊断设备的正确规范使用以及合理管理是确保放射科工作安全、可靠的最主要的前提。因此,提高放射科医学影像诊断设备的工作水平和效率是极为重要的。近几年,已经有相关学者发现将放射科医学影像诊断设备网络化对于提高放射科工作质量的提高所作出的贡献是明显的。我们通过对我院放射科将网络化应用于医学影像设备的情况进行统计分析,并对在应用过程中存在的问题及改善措施进行简要探讨,现将调查结果报道如下。

1材料和方法

1.1设备。使用数字化医学图像采集设备为德国Simens公司Magnetomopen0.ZTMRI,Plus4Somatom螺旋CT;ToshibaAukletCT,CoroskopT、O、PDSA;其通讯方式采用的是局部网络通讯技术,可直接产生和输出高分辨率数字化原始图像,在SunAdvantageWindows(简称AW)工作站分别可存储、打印、浏览及后处理。

1.2方法。建立pACS(picture archiving and communieation systems医学影像存档与通信系统),它以DICOM服务器为中心服务器,按照DICOM30标准将CT、MRI、DSA等数字化影像设备联网,通过细缆连接到主干电缆上形成总线拓扑结构的DICOM网络;DICOM服务器与各图像浏览及诊断报告书写终端通过双绞线以集线器(HUB)为中心连接成星形拓扑结构的Ethernet网络,二者再通过集线器连接成星形总线拓扑结构的PACS,供中心存储,打印,浏览,管理及后处理.使用WindowsNTServer/Workstation4.0软件可以在浏览图像后直接书写诊断报告,医疗诊断报告主窗体上的输人项如姓名、性别、年龄、CT号、检查序号及检查日期可直接从数据库获取,报告日期由系统自动生成、科别、报告模板等项通过下拉菜单选择程序提供了撤消、剪切、复制、勃贴、消除、全选、字体等编辑功能”用户可通过1个或多个关键字段检索和调阅诊断报告。

2结果

我们通过将上述的设备和软件按照上面提到的方法进行安装后,通过对其进行多次的调试和实验处理并进行了整体的工作评估后,最终实现了放射科医学影像诊断设备的网络化、数字化。在放射科的整个医学影像过程中,实现了数字化图像在PACS内的传送、中心存储、打印、浏览、管理和后期处理。并且,其后期检测报告的书写也实现了数字化管理,其打印和共享也实现了网络化。在整个放射科的结果呈现中完成了无胶片的革新。

3讨论

3.1根据网络化的优势以及结合我院放射科的特殊性,可以将医学影像诊断设备网络化在放射科管理中的优势归纳为如下几点:

首先,当今的世界在每秒钟都发生着变化,知识结构、信息技术、科技创新,时刻都在向前进步着。在这种大环境下,放射科对于医学影像诊断设备的使用与管理不能停滞不前,而要积极主动,勇于发展,敢于发展。可以说,医学影像诊断设备实现网络化就是在不断进步的过程。所以,将网络化结合到放射科医学影像诊断设备使用和管理中上是符合当下医学发展进程的,其标志着在当今世界科技快速发展的浪潮中,医学影像学也是在向前进步的,并且在该学科中的每一个行为主体也是在不断发展的。

其次,与传统的放射科管理相比,医学影像诊断设备网络化有着许多难以比拟的优点:①传统的影像图像处理上基本是以胶片为主,需暗室冲洗、烘干、归档等,这无疑增大了图像处理的人力、物力和财力。并且,在胶片的保存和使用方面,科室不得不建立一个庞大的区域来放置胶片。在管理上时而会出现错档、丢失等。而网络化的医学影像诊断设备管理则摒弃了胶片式的影像图像处理,实现了数字化的图像呈现。影像结果就算经过长时间的存储其信噪比特性也不会变坏,且任意调用不丢失信息、从而将从根本上改变传统的对胶片等硬拷贝的手工管理方式。通过这种影像管理,可以最大程度的防止丢失和片损情况的发生,节省了人力、物力和财力。②传统的影像图像处理在管理上存在着混乱和不规范,经常会发现胶片的丢失、变质、资源难于共享等缺点。这不但丢失了对病人复诊和其他医师认为有用的诊断信息,而且由于是手工登记,会耗费大量不必要的时间且出错率难以降低。而网络化的医学影像诊断设备管理则实现了数字化的书写功能,克服了手工书写报告字迹潦草的缺陷。同时,便于图像传递和交流。实现数据共享,发挥教学医院教学和支持作用,从而在整体上提高医院的诊断质量、效率和教学、科研水平。

再者,在医学快速发展的今天,疾病的诊断与治疗要通过各个医院与科研院所之间的相互配合,相互协调来进行的。然而,当前大部分医院在临床诊断与治疗方面还是存在着固步自封,闭门造车的现象。这种诊治方式是不利于患者的治疗以及医院的长远发展。而将网络化融入到医学影像诊断设备管理中,可以有效改善这一现状。网络化的医学影像诊断设备管理可以将影像图片实现资源共享,通过医院间医师的相互交流与协作,来对患者的病情进行更有把握的诊断并可做到更为准确的对症治疗,从而提高了患者治愈率,并减少了误诊的发生。而这种开放性的特点,正好满足了医院工作水平和业务能力的提高,不断丰富并完善着医院院际间相互交流与协作的平台。

3.2通过我们的研究发现,在我院网络化的医学影像诊断设备管理工作中还是出现了一些问题,其中较为突出的问题主要是工作人员对于网络化的医学影像诊断设备管理工作业务不精。因此,医院应该高度地关注如何提高工作人员业务水平这方面的工作,应该对工作人员进行一些必要的业务技能培训,可以经常组织工作人员进行网络化的医学影像诊断设备操作专业技能培训并定期对其进行考核。要定期组织工作人员去参观学习网络化医学影像诊断设备管理优秀单位的管理方法和管理理念,提高工作人员对于网络化医学影像诊断设备管理的认知和认可程度;要积极开展一些工作研讨活动,让工作人员之间能够进行网络化管理的经验交流,积极讨论在工作中遇到的问题和解决办法。

3.3近年来,提高放射科工作的质量已经越来越受到广大医疗工作者的高度重视,并得到了广泛研究。医院放射科工作效果的好坏直接影响着医院治疗工作的成败。当今,提高放射科影响诊断工作水平,加强网络化的管理已经成为国内众多学者广泛关心和讨论的焦点问题之一。文峰[2]等通过对该院放射科工作进行PACS管理后发现,PACS可以有效的提高放射科工作的水平程度,实现了放射科医学图像的数字化和无胶片化。兰琦[3]等则通过对该院放射科进行医学影像诊断设备网络化管理后发现,通过对放射科的图像管理进行科学的、合理的且有针对性的网络化管理后,实现了数字化图像在医学影像诊断设备网络化内的传送、存储、报告的规范化和计算机化,实现了图像无胶片化。我们的研究结果可以发现,通过对我院放射科进行网络化的医学影像诊断设备管理后,最终实现了放射科医学影像诊断设备的网络化、数字化,且在整个放射科的结果处理中完成了无胶片的革新。

4结语

随着我国医学水平的不断推进,医院放射科的管理工作已经引起了越来越多的学者和专家的关注。经过多年的研究和临床实践,通过网络化的医学影像诊断设备管理在放射科的工作管理中取得了长足的研究进展,并取得了一次又一次的突破。近些年,已经有相关医疗科研工作者发现,网络化医学影像诊断设备管理在医院诊疗方面的作用越来越明显。比起传统的放射科工作管理模式,以网络化为主的工作方法在提高放射科工作效率方面更为明显。相信随着我国医疗事业的不断发展和完善,医院放射科的管理工作将会越做越好。

参考文献

[1]高培毅,林燕.计算机辅助医学影像学诊断报告处理系统的开发与应用[J].中华放射学杂志,1998,32:41-42

篇4

【关键词】视频监控;联动;计算机监控系统;MODBUS协议

1.引言

视频监控系统如今已经广泛应用于交通、公安、金融证券、电信、电力等各个行业[2]。而现今电力行业中的视频监控系统往往只能达到调阅视频、控制、系统设备告警等功能。越来越不能满足视频监控系统用户对电力生产安全状况进行及时掌握的需求。所以研究并实现一种适用于智能水电厂视频监控系统与计算机监控系统的联动技术十分必要。

2.水电厂视频监控系统简介

在水利水电领域,水电厂是一种生产型的企业,电厂的一切设备都是服务于生产。视频监控系统也一样,其主要的目标也在于辅助安全生产,其目标是监视电厂各设备的运行状态,以减轻现场人员的劳动量和劳动强度,及时发现各种危险状况,制止事故的发生,且随着我国许多水电站及变电站实现了“无人值班、少人值守”的运行管理模式,在较少运行人员的情况下,为有效地保障电站安全可靠的运行,运行管理人员借助计算机监控系统进行水利水电工程内设备监视控制的同时能够观看远方稳定而且清晰的现场图像信息的愿望更为迫切。所以,大部分水电厂已经完成视频监控系统的建设。

然而,由于受视频监控技术发展的影响,许多水电厂仍然采用数模结合系统结构,以模拟视频切换矩阵、数字硬盘录像机为核心,前端视频图像采集主要采用模拟摄像机。目前已建设完成的视频监控系统功能相对单一,仅实现了水电站视频图像观看、云台控制和基本的报警功能联动,不能接入火灾报警系统、智能门禁系统、电子巡检、在线监测、综合自动化及其它计算机监控系统,限制了视频监控系统的横向互联功能,已经无法满足未来水电厂数字化、智能化的总体发展趋势。所以,建设一套能与计算机监控系统进行数字化联动的视频监控系统显得十分重要。

3.视频监控系统远端联动技术

视频监控系统可以与水电厂计算机监控系统进行联动,即计算机监控系统产生告警信号时,通过接口传给视频监控系统数据接入服务,服务将数据转换为符合系统内部协议的信令传送给视频监控系统中心管理服务进行处理。数据联动原理如图1所示。

系统联动流程包括告警数据传输、回复确认、告警数据接入、数据处理、联动动作产生几个过程:

(1)告警数据传输

告警数据指计算机监控系统产生的告警事件,以标准通信协议的形式传输给视频监控系统。若告警事件被成功接收,则回复成功消息给计算机监控系统。

(2)告警数据接入

视频监控系统具有独立告警联动模块,用于接入计算机监控系统,接收其产生的联动信号,如机组开机、关机、刀闸开、合等信息。

(3)数据处理

视频监控系统用户对指定告警进行联动配置,当产生告警时,系统通过读取配置判断该条告警需要进行的联动类型,例如弹出视频、进行录像、调用摄像机预置位等。

(4)产生联动

通过一系列信令交互及视频流传输,视频监控系统将执行告警事件对应的联动动作。例如将告警视频在展现界面中播放,调用相应预置位,或将告警事件对应摄像机进行录像,以备后期可查。

4.视频监控系统接入模块设计

视频监控系统可以与计算机监控系统进行联动,即水电厂计算机监控系统产生告警信号时,通过接口传给视频监控系统告警接入服务,服务将数据转换为符合系统内部协议的信令传送给中心管理服务进行处理。

4.1 模块主要功能

将计算机监控系统的告警信息转换为符合视频监控系统内部协议的数据报文。

实时监听计算机监控系统告警信息。

4.2 模块架构

图2为视频系统告警接入模块设计。

应用层:主要是协议转换模块、实时监听模块;

控制层:实现对整个服务模块的框架构建,对其他所有模块进行协调管理,由主控制模块构成;

通信层:有串口通信模块组成,在模块中起到串口数据的收发作用。

5.联动流程设计

针对告警联动,设计出一套简洁、完整、实用且稳定的信令流程,如图3所示。

告警触发及联动流程如上图所示,其中:

告警事件通知。计算机监控系统通过自定义协议,将告警事件通知视频监控系统接入模块,数据包括电厂号、事件编号、事件描述信息。

告警事件确认视频监控系统成功接收并解析告警事件通知后,给计算机监控系统发送确认信息,告知计算机监控系统告警通知已被成功接收。

告警事件通知。视频监控系统接入模块通过查找数据库,对事件ID与联动摄像机ID进行比对,将联动摄像机ID、预置位ID信息传送给中心管理模块进行联动处理。

告警联动通知。视频监控系统中心管理模块接收到告警联动通知报文后,确定弹出告警视频、调用预置位、录像等联动行为组合,并将弹出告警视频通知应用客户端。同时,中心管理服务调用相应摄像机预置位,并进行相关录像指令的发送。

告警联动确认应用客户端收到告警联动通知后,发送回执信息确认信息的接收,同时进行相应摄像机的视频请求。在展现页面指定窗口上将弹出告警视频画面。

6.联动协议设计

为了使信息和数据能够在两系统之间可靠、高效的传输,必须制定一套稳定、可靠、高效的传输协议。在MODBUS协议的基础上,结合系统特征,做了相应修改和创新。以下是传输协议数据结构及报文定义。

每个站代表一套视频监控系统,均需规定一个唯一的站地址,即唯一标识视频监控系统的站地址。只有被寻址到的站才能响应包含该站地址的询问。当视频监控系统应答计算机监控系统时,应告诉计算机监控系统是哪一个站进行通讯。

RTU传送方式只能用循环冗余校验(CRC)。

循环码形成方法:将报文F(X)乘以X16

(左移16位),再用发生多项式(G(X)=X16 +X15+X2+1)来除,得16位余数R(X),将余数R(X)附在报文F(X)后,就得到包含CRC16校验码的发送的报文,也就是循环码。接收端在收到包含CRC16校验码的报文后,用同样的发生多项式G(X)=X16+X15+X2+1(18005H)来除,如果通讯无错,则所得的余数应为“0”。

进行串行传送数据的设备,总是先发送每个字符的最低有效位(LSB),但在生成CRC时,发送的第一位却是最高有效位(MSB),由于在运算时不考虑进位,在计算CRC时假设MSB位于最右端,发生多项式(18005H)的位次序可以颠倒过来,又由于发生多项式的最高有效位只影响商数而不影响余数,这样发生多项式(18005H)就变为A001H。CRC16校验码可以用“异或”和“移位”代替除法运算得到。

为保证传输质量,该协议满足以下原则:工业电视系统侧收到报文后,进行CRC校验,若报文正确,发送跟收到相同的报文作为回应;否则,不回应;

集控侧若没收到回应,该条报文将连续发送三次;

集控侧若没收到回应的次数超过某值N_MAX后,将报“集控侧与工业电视通讯故障”。

7.联动效果展现

系统联动效果展现在视频监控系统应用客户端中,系统接收到告警信息后,可弹出相关视频画面,以下截取了视频联动技术在某水电厂的应用,其中告警联动画面如图4所示。

8.结束语

本文首先对水电厂视频监控系统做了简单介绍,其次通过模块设计、业务流程设计、消息内容设计几个层面详细阐述了视频监控系统与电厂计算机监控系统对接及联动的实现。该技术已经成功运行于生产环境,运行稳定。下一步的研究主要集中在视频系统与电厂多系统对接及联动的实现上。

参考文献

[1]贾嵘,薛惠峰.水电厂闸门群计算机监控系统[J].计算机工程,2001,27(5):81-83.

[2]江潮,苏祥芳.基于网络的数字视频监控系统[J].武汉大学学报(自然科学版),2003,46(5):608-612.

[3]楼剑,虞露.新一代的视频编解码标准-H.264[J].当代通信,2003(5):29-32.

[4]高会生.图像监控系统与SCADA系统互联实践[J].电力系统自动化,2005,29(6):34-36.

[5]张喜平.变电站远程图像监控系统建设经验[J].电力系统自动化,2005,29(16):97-99.

[6]卢智嘉.基于Modbus远程监控系统的通信研究[J].微计算机信息,2008,24(25):77-79.

作者简介:

篇5

台湾“行政院”2008年9月11日通过“因应景气振兴经济方案”,期望促使提振经济形势,巩固经济长期发展基础。有鉴于此,卫生署配合“行政院”“振兴经济扩大公共建设方案”推动“加速办理智慧医疗照护计划”,针对如何加强医院为民服务、保障病人就医安全及提升弱势与偏远地区医疗质量,提出“医院安全关怀RFID计划”及“医疗影像交换及判读中心建置计划”,于2009年2月25日奉“行政院”院台卫字第0980007847号函核定。

卫生署计划建立“医疗影像判读中心”,提供医疗影像诊断服务,以支持医疗资源较缺乏以及影像诊断医师人力短缺的地区,例如偏远地区及山地离岛,缩短诊疗决策时间,提高医疗质量。希望能解决影像诊断医师人力短缺的困境,提升偏远地区的医疗水平,缩短城乡落差。

“医疗影像判读中心”架构

在最初的设计中,“医疗影像判读中心”需具备如下功能:

1. 判读中心系统,可提供多人同时上线进行远程报告阅览、影像浏览,登入时须配合电子签章制度。

2. 以报告医师身份登入时,会自动显示待处理列表。而用身份证登入,就可以进行跨院影像查询。

3. 打印的报告,须立即回传写入原医院。

4. 共享影像浏览器,需提供报告医师所需的所有诊断工具,如标尺、量角器、放大缩小及Window/Level调整等,且必须支持所有医院的影像。

5. 提供对所有不同使用目的的使用者,进行管理统计。可依照医院、科别、仪器、检查项目、疾病、诊断医师等,进行深度的医疗分析统计及管理功能。

6. 人力资源管理系统,针对报告医师的基本数据、专长及诊断绩效等建立相关数据库。

7. 帐务处理系统,需能管理报告输入后的相关拆帐问题。

8. 报告医师打印报告时能及时查询病历数据。

因第6和第7项效益不高,并未持续使用,其他项目都正常运作中。

IRC系统特色

IRC系统除了提供报告委托诊断服务外,EBM还设计了“影像报告追踪系统暨卫生所PACS自检查询系统” (IRC Image Tracking System),提供委托诊断的医疗院所,掌握委判的影像与报告的进度查询、网络情况自检以及紧急通报功能。

查询系统为Web方式登入,医师除了可在固定工作站上使用,还可在行动装置上登入,随时随地查询与阅读报告,不受时间地域的限制。

登入后呈现总结画面:以数量化、正常/异常状态总览显示,一目了然。

总结内容会显示7日前至查询日的总数量:报告总数量、待诊断数量、已诊断数量、当日/昨日的紧急通报数量、一周内总紧急通报数量。每半小时可自动刷新总结内容(或制作刷新按钮,由用户自行刷新)。

IRC影像报告追踪功能:实时显示IRC报告状态(绿灯:已诊断;红灯:待诊断),用户可搜寻委判影像与报告。

系统默认自动带出7天前至登入当天的影像报告追踪内容,或可通过选择检查日期(亦可指定检查区间)显示该日期(或区间)之内容。

卫生所PACS自检功能:确保IRC系统运作正常,自检系统显示每小时PACS 服务器接收仪器影像、卫生所至IRC网络状况;可提供卫生所查询是否有任何异常状况。

系统默认自动带出7天前至登入当天的卫生所PACS自检内容,或可通过选择检查日期(亦可指定检查区间)显示该日期(或区间)之内容。

紧急通报功能:可查询IRC紧急通报案件,以便卫生所医护人员第一时间关切IRC通报的紧急患者。

系统默认自动带出7天前至当天的紧急通报内容,或可通过选择检查日期(亦可指定检查区间)显示该日期(或区间)之内容。

IRC使用情况

IRC于2009年12月建置完成后,2010年展开测试及试运营。

大同乡卫生所上传一患者X光影像,委托IRC诊断,IRC专科医师诊断疑似肺结核,并通过系统紧急通报机制,请卫生所医师速阅报告、追踪患者。

委托诊断的医疗院所于2010年初数月的试运营期间,实际体验了IRC的运作和效益后,开始大幅利用IRC,诊断报告数量呈大幅增长。由试运营期的每月数百份报告,增加到每月平均千份、高峰达每月5000份报告。

使用IRC的医疗院所,包含署立偏远、离岛医院及山地离岛卫生所。至2012年7月,委托诊断之单位遍及全台;共有18家偏远的山地离岛卫生所、4家疗养院、9家偏远乡镇小型医院及诊疗处、1家胸腔专科医院。平均维持在每月3000份报告左右的使用量。由此可见,IRC是一个使用率相当高的系统。

山地离岛PACS与IRC整合

为提升山地离岛地区卫生所医疗信息化,提供优质的医疗服务质量, 让“行动门诊”的服务深入到偏远部落,2006~2009年,台湾卫生署陆续完成15家离岛及山地卫生所的医疗影像传输(PACS)系统建设,与署立医院联机,并完成卫生所之间的调阅。EBM 协助卫生署于2011年建设偏远及离岛区3县4乡的6家卫生所PACS系统,并将系统与IRC整合。

通过山地离岛PACS与IRC的整合,解决了现有卫生所医事人力及医疗仪器资源不足的现状,提高了当地医疗照护质量。凭借医疗数字化的建设,为未来疾病的统计、健康数据库的建设提供了便利。

IRC拟整合数字心电图

心脏疾病为山地(原住民)十大死因的第二位,但因时间和地域的限制,当地居民就诊不易,故难以早期发现慢性心脏疾病。

若能早期预防、提早治疗,便能守护山地离岛人民的心脏健康。心电图为监测心脏疾病的有效方式,蕴含非侵入式、时间短暂、操作方便、能第一时间供医师判断心脏功能等优点。

篇6

观察光栅的衍射光谱,掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。

【实验仪器】

分光计,透射光栅,钠光灯,白炽灯。

【实验原理】

光栅是一种非常好的分光元件,它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。

光栅分透射光栅和反射光栅两类,本实验采用透射光栅,它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件,刻痕处不透光,未刻处透光,于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数,用d 表示。

由光栅衍射的理论可知,当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时,透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射,同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉,光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。凡衍射角满足以下条件

k = 0, ±1, ±2, … (10)

的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹,其它方向的光将全部或部分抵消。式(10)称为光栅方程。式中d为光栅的光栅常数,θ为衍射角,λ为光波波长。当k=0时,θ= 0得到零级明纹。当k = ±1, ±2 …时,将得到对称分立在零级条纹两侧的一级,二级 … 明纹。

实验中若测出第k级明纹的衍射角θ,光栅常数d已知,就可用光栅方程计算出待测光波波长λ。

【实验内容与步骤】

1.分光计的调整

分光计的调整方法见实验1。

2.用光栅衍射测光的波长

(1)要利用光栅方程(10)测光波波长,就必须调节光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直。先用钠光灯照亮平行光管的狭缝,使望远镜目镜中的分划板上的中心垂线对准狭缝的像,然后固定望远镜。将装有光栅的光栅支架置于载物台上,使其一端对准调平螺丝a ,一端置于另两个调平螺丝b、c的中点,如图12所示,旋转游标盘并调节调平螺丝b或c ,当从光栅平面反射回来的“十”字像与分划板上方的十字线重合时,如图13所示,固定游标盘。

物理实验报告 ·化学实验报告 ·生物实验报告 ·实验报告格式 ·实验报告模板

图12 光栅支架的位置 图13 分划板

(2)调节光栅刻痕与转轴平行。用钠光灯照亮狭缝,松开望远镜紧固螺丝,转动望远镜可观察到0级光谱两侧的±1、±2 级衍射光谱,调节调平螺丝a (不得动b、c)使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合,即使两侧的光谱线等高。重复(1)、(2)的调节,直到两个条件均满足为止。

(3)测钠黄光的波长

① 转动望远镜,找到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合,读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ0和θ0/,并记入表4 中。

② 右转望远镜,找到一级像,并使之与分划板上的中心垂线重合,读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ右和θ右/,并记入表4中。

③ 左转望远镜,找到另一侧的一级像,并使之与分划板上的中心垂线重合,读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ左和θ左/,并记入表4中。

3.观察光栅的衍射光谱。

将光源换成复合光光源(白炽灯)通过望远镜观察光栅的衍射光谱。

【注意事项】

1.分光计的调节十分费时,调节好后,实验时不要随意变动,以免重新调节而影响实验的进行。

2.实验用的光栅是由明胶制成的复制光栅,衍射光栅玻璃片上的明胶部位,不得用手触摸或纸擦,以免损坏其表面刻痕。

3.转动望远镜前,要松开固定它的螺丝;转动望远镜时,手应持着其支架转动,不能用手持着望远镜转动。

【数据记录及处理】

表4 一级谱线的衍射角

零级像位置

左传一级像

位置

偏转角

右转一级像

位置

偏转角

偏转角平均值

光栅常数

钠光的波长λ0 = 589·3 nm

根据式(10) K=1, λ= d sin 1=

相对误差

【思考题】

1. 什么是最小偏向角?如何找到最小偏向角?

2. 分光计的主要部件有哪四个?分别起什么作用?

3. 调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴时很重要的一项工作是什么?如何才能确保在望远镜中能看到由双面反射镜反射回来的绿十字叉丝像?

篇7

关键词:数学;实验;信息技术

中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2014)09-0009-01

波利亚提出:“数学有两个侧面,一方面它是欧几里德式的严谨科学,而另一方面,创造过程中的数学,更像一门实验性的归纳科学。”数学的创新教育更需要数学实验、猜想。信息技术的应用给数学实验提供了可能,使数学概念、理论及数学问题容易用数字的、图形的、语言等多种方式表达,可以用计算机的数据处理分析功能,也可以用计算机的作图功能来探索数学;信息技术融入数学教学不仅能为学生进一步展示数学知识的发生、发展过程,为学生理解数学提供“直觉”材料,而且有利于创设新颖的教学环境,教学模式将从以教师讲授为主转为以学生动脑动手自主研究、小组学习讨论交流为主,把数学课堂变为“数学实验室”,同时学生通过自己的活动得出结论、使创新精神与能力得到发展,形成更高级的概念与能力,以期达到传统途径下所无法实现的领悟层次。

为此,在高中数学《y=Asin(?棕x+?准)的图像变换》教学中,笔者运用信息技术、通过数学实验手段,尝试转变学生的学习方式。

首先,应用Flash制作四种类型共10个实验平台与一个配套游戏,并将其整合在网站上,同时设计出纸质的实验报告单。组织学生进入网络多媒体教室,2人一台电脑,指导学生进入《y=Asin(?棕x+?准)的图像变换》专题网站。

接着,学生分四个阶段在该网站的四类实验平台进行自主实验。第一阶段:学生在对应类型的Flash实验平台中,通过拉动A、?棕、?准轴初步体验这三个参数对函数图像的影响。第二阶段:学生需研究3个实验平台:平移变换平台、周期变换平台、振幅变换平台,学生通过输入A、?棕、?准的值,观察原函数图像到新函数图像的变化过程。例如,平移变换平台中输入?准=-■就可以看到图像由y=sinx变换到y=sin(x-■)的动态过程及对应的文字表述,学生将这些图像变化过程记录到实验报告单,并试图从中寻求图像变化规律。第三阶段:学生需研究6个实验平台,这些是在上阶段基础上,学生进一步通过输入数据控制图像的变换以期能得到目标函数图像。例如,在周期平移变换平台中若输入的目标函数y=sin(■x+■),学生需先输入“横坐标变为原来的2倍”,接着输入“向左平移■个单位”,才能得到与目标函数重合的图像。而这一阶段的变换涉及到两种变换,所以还得考虑这两种变换的先后次序的区别。即若学生要得到目标函数y=sin(■x+■),还可在平移周期变换平台中先输入“向左平移■个单位”,再输入“横坐标变为原来的2倍”,当然学生也需将实验数据记录在报告单上并研究其规律。第四阶段:学生将研究三种变换之间的先后顺序对图像的影响,学生不仅要控制图像的变换,还要控制图像的变换次序。以上各个阶段研究后期笔者都会逐步引导学生通过分组讨论、交流,总结出阶段结论。

最后,组织学生进行比赛,玩专题网站中的在线游戏。这个游戏的目的是将实验中得到的图像变化规律进行实践应用,相当于用游戏形式表现的测试。游戏中的三关分别对应研究过程中的第二、三、四阶段,充分利用信息技术的优势:随机出题(题量不限,但有时间限制),并有配套的图像变化过程;能即刻判断出所输表达式的正确与否;且能记录错题和所得积分。例如:某学生输入其座号及密码并选择第三关,画面上立刻会出现第1题的图像变换过程及文字表述,这些变换不仅数值是随机的,变换顺序也是随机的。比如,可能出现“第一步:向右平移■个单位,第二步:纵坐标变为原来■倍,第三步:横坐标变为原来的4倍”,学生就得考虑经过这些变换y=sinx会变成哪一个函数,输入认为正确的函数表达式并按“确定”按钮,游戏平台会立刻判断出该表达式是否正确,接着进入下一题。还有一些增加气氛的装置,如第三关做对一题得30分,时间倒计时300秒,按画面左下方的“喇叭”就能听到节奏感较强的音乐,当时的比赛场景真是“热火朝天”,已经不是我们印象中的“数学课”了。计时结束后,平台会自动跳到结束画面,上面显示“XX号同学总积分:XXX”,在此画面上还有“错题记录”按钮,点击即可显示刚才比赛时做错的题目及当时所输入的表达式。而后也要将错题记录在实验报告单上,并结合之前的实验数据,学生分组协作分析错误并更正,从而达到对y=Asin(wx+?准)的图像变换了然于胸。

此活动不仅改进了传统教学中用笔作图的一些缺陷,如:研究速度太慢、无法观察到图像变化的整个动态过程等,而且将研究主体由老师转为学生,学生利用已设计好的实验平台进行网络环境下的探究活动,如自主操作、实验记录、总结归纳、合作交流,从而实现教师预设资源与师生课堂生成资源的有效整合,让学生更易接受,理解得也更透彻。另外,兴趣是学习最好的老师,而游戏又是学生最大的兴趣,实验活动中将游戏与评价紧密地结合在一起,图文并茂且有图像变化过程,极大地激发了学生兴趣,提高了学生竞争意识,进而激发学生研究热情。

篇8

华北石油管理局总医院2009年开始使用PACS系统进行临床影像管理。在硬件环境方面,PACS系统服务器采用HP Proliant DL380 G5,客户端为HP DC7800 Core 2 Duo E6750、医用3M显示器,网络采用接入-汇聚-核心三层架构,到桌面的铜缆为超五类非屏蔽双绞线。接入层交换机通过单模或多模光缆与汇聚交换机相连,汇聚交换机与两台核心交换机之间连接的光模块为万兆,数据存放在EMC的存储系统上。PACS系统软件环境采用上海岱嘉图形图像管理及应用系统,以及MS SQL2008数据库。

PACS系统采用以下工作流程:门诊医生开具电子申请后,患者凭就诊卡、电子申请单直接交费,影像学科登记工作站读取到患者就诊卡的基本信息及申请单信息后上传至RIS服务器,在预约、登记成功后,患者即可去做检查。

影像科技师在完成患者的影像检查后,将影像上传至PACS服务器。这时,报告工作站的医生可从RIS服务器获取患者的相关检查信息,并从PACS服务器下载患者的检查影像来进行诊断。医生在完成影像检查报告后将报告上传至RIS服务器。审核完成后的报告通过打印机进行输出,之后由医师签字后提交,同时,诊断报告上传至主服务器存储备份。

PACS系统建成后,我们做了一个调查,以对比考察PACS系统的应用效果。我们在门诊随机抽取了50名患者构成实验组和对照组。结果发现,在以往传统胶片模式下,患者完成一次检查约需30分钟(平均拍摄1.6部位/次),而采用PACS系统后仅需15分钟即可完成,极大地缩短了患者的检查时间和等候时间,并可按照患者的需要决定是否打印胶片,患者的电子影像图像则保存在服务器上,减少了患者复诊时因丢失胶片而进行多次拍摄的麻烦,不仅降低了医疗费用,也节省了时间。

由于申请信息实现电子化,避免了医生手工书写模糊而引起的医疗纠纷。在医生完成报告提交的同时,任何一台医生工作站都可实时调阅患者的影像资料及查看报告结果,并准确处置,以免延误病情。

篇9

关键词:数字图像处理 互动 课堂教学 实验教学

中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)08(a)-0153-02

目前,许多高等院校都为电子信息、工业自动化等本科生开设了“数字图像处理”课程,其目的是为了使学生熟悉常见的图像处理技术,以便将其应用到工程学、计算机科学、信息科学、生物学以及医学等相应技术领域中。该课程是学习“数字图像处理”的基本理论、方法、实用技术以及典型应用的一门工程技术课程,是一门理论与实践、原理与应用结合紧密的课程,具有理论性较强,涉及的基础课程多,同时又要求实践性高的特点。

1 教学过程中存在的问题

传统的“数字图像处理”教学中侧重理论知识的介绍,由此带来了许多方面的问题:(1)基本原理在整门课程中占有较大比重,从而导致学生接触与实际应用相关的前沿内容太少;(2)大量的公式推导和证明造成学生在学习过程中产生畏难情绪,不利于激发学生对学习的兴趣和积极性;(3)学生对数字图像处理缺少直观上的了解,即使掌握图像处理算法的原理,也不易和实际效果相联系[1]。面对教学中存在的普遍问题,在教学过程中激发学生的学习兴趣,提高学生进行图像处理实验的主观能动性,缓解学生在学习理论知识时的抵触情绪成为教师必须思考的问题和改善的现象。

2 互动式教学在数字图像处理中的应用

互动式教学指在课堂教学过程中,通过一定的教学手段,使教师、学生、环境、教学内容等互相协调、互相促进,提高教学效果的一种教学模式。大学课堂师生互动是指在特定的课堂教学情境下,为了实现教师的教和学生的学,师生之间相互作用和影响的贯穿于整个教育教学活动的一种教学手段,是一种特殊的人际互动,具有目标性、启发性、可操作性、反思性、可评估性等特点[2]。

在“数字图像处理”的课堂教学中,主要以讲授其基本原理和方法为主要同容。传统课堂教学中多以教师为主导,强调知识的灌输,缺乏与学生的交流,互动教学内容单一,这种教学模式会使学生对本来理论性偏强的课堂教学失去学习的兴趣,无法与实际应用相结合。课堂教学是教师与学生共同参与的活动,将互动式教学融入到“数字图像处理”的课堂及实验教学中,使学生意识到自己在教学中的重要地位和作用,激发学生的学习兴趣和积极性,有助于学生克服对枯燥理论的抵触心理。教学流程可分为以下几部分。

2.1 课前教学准备

做好充分的课前准备是进行互动教学的基础,教师应该从两个角度来准备上课内容,首先是站在教师的角度,教师要对本堂课的主要内容非常熟悉,要了解本堂课的教学目的、要求、重点和难点,根据教学内容采用合适的教学手段和方法。互动是师生共同完成的过程,所以教师在备课时理应站在学生的角度思考一些问题,想学生之所想,关于重点内容如何讲解才能引起学生的兴趣和重视,哪里会成为学生不易理解的难点问题,进而进行课前准备,这样才能达到事半功倍的效果。例如,第一讲绪论中会介绍数字图像的发展、应用、特点、定义等内容。通过这一讲需要让学生对数字图像处理建立正确的认识,但是大部分学生在开始接触这门课时都会产生一个误区,认为图像处理就是利用Photoshop等软件处理图像,所以,介绍数字图像处理在文化艺术的应用时要向学生着重强调这些软件只是数字图像处理的应用,在学生开始学习前及时更正这一误区,同时也会促进学生对本课程更加深入地了解。

2.2 授课内容引入

高尔基说“文章的开头为定调”,好的开头是成功的一半,一堂课引人入胜的开场白则是为互动营造氛围,同时可以吸引学生的注意力,钳住学生的思维,为互动提供了主观条件。内容引入的方法有许多种,只要合理、积极的选择就可达到很好的效果。例如,在介绍图像增强的时候,以一个生活中常见例子为开场白:同学们平时使用手机或旅游时使用数码相机都可以拍照,会不会遇到这样一种情况,虽然你所使用的拍摄工具的分辨率很高,或者拍摄者的摄影技术很好,可是拍摄的图像依然会模糊。学生会回应遇到过这种情况,并开始想知道为什么会这样。无形中增加了学生对这堂课的吸引力,提高学生的兴趣,营造一种轻松自由的课堂氛围。在这种氛围中,学生的思维比较活跃,注意力比较集中,学习积极性也有所提高,这就为互动话题的展开提供良好的条件。

2.3 互动教学展开

教师对本堂课的基本原理进行讲解,提出若干问题留出时间让学生思考并对问题进行分析、转化和整理,按问题划分小组讨论,每一组挑选一个学生来叙述讨论结果,并由其他学生进行提问和补充。当所有学生认为没有问题之后,教师根据讨论过程进行适当的点评,并及时对提出问题和解决问题的学生予以充分在肯定,并鼓励其他学生也踊跃参加,最后由教师对整个过程进行归纳总结。

例如,学习傅里叶变换的目的是为了利用图像在频域的性质和特点,将图像由所在的空间域转换到频率中进行频域处理,然后再反变换回原图像。掌握傅里叶变换的性质是进行频域处理的基础。在讲解傅里叶变换时,先讲解二维离散傅里叶变换的公式,再将图像的二维离散傅里叶频谱的实例展示给学生(见图1所示)。图像的频谱特性与图像的灰度变化是有对应关系的,频谱图表示图像能量的分布,很明显该图像的大部分能量都集中在频谱图中心,并且关于中心对称。根据傅里叶变换的公式并规定图像的空间坐标原点在左上角,而频谱图的频率坐标原点在中心,提出四个问题:(1)为什么图像的能量都集中在了原点周围?(2)为什么频谱图的原点在中心?(3)为什么能量关于中心对称?(4)根据频谱如何重建原图像?学生分成四组分别讨论其中一个问题。在讨论过程,学生可以向教师提出自己的疑问,教师进行适当的提示,并且了解学生的讨论情况进而对整体进行把握。讨论结束后由每组选一个代表来回答问题。学生通过讨论和思考后认为:第一个问题是因为频谱的原点对应图像灰度的平均值;第二个问题是因为图像进行了中心化,中心化的依据是傅里叶的平移性;第三个问题是因为傅里叶变换具有共轭对称性;第四个问题是根据周期性图像可重建。虽然在回答问题过程中学生也会出现不确定、回答错误或是被其他学生质疑的情况,但是经过教师的引导都可以很好地回答出问题。最后教师再对傅里叶变换的性质进行归纳总结。采用这种方式,学生把傅里叶变换的性质和图像很好地结合起来,同时加深了印象,为后面介绍频域处理打下了良好的基础。

2.4 课堂小结

在教师进行课堂小结之前,先让学生自行进行总结本节课的主要内容都有哪些,哪些知识比较容易,哪些知识比较难理解,课堂互动过程中提出了哪些问题,解决了哪些问题,主要的解决方法是什么等等,最后由教师进行补充和扩展,因为限于学生的知识范围,当所有学生都发表完自己的观点之后,难免会遗漏一些重要的知识点,这就需要教师在学生讨论过程中记录这些相关的知识点,最后进行补充,并进行详细地分析和讲解,让学生对这部分内容有足够的认识和理解[3]。

2.5 实验教学互动

实验教学是数字图像处理课程中的一个重要内容,通过MATLAB上机编程使学生将理论知识与具体的应用结合起来。为了充分调动学生的主观能动性,在实验教学中通过互动关注学生的分析能力、综合能力以及探索创新能力的培养。整个过程可分为内容领会阶段、分析实现阶段、综合及创新阶段。第一阶段,让学生对所学内容进行回顾,知道本次实验要解决和验证的问题。教师采用现场提问来引导学生对实验内容的思考并通过让学生自己制定实验流程图来调动学生的主观能动性。第二阶段,根据学生自己制定的实验流程图,教师确定其是否合理,如果合理,让学生自己去编程实现,如果不合理,则指出问题所在并让他思考调整实验流程。在这一阶段,老师只扮演引路人的角色,不能替代他们解决问题,只能告诉他们解决问题的思路,具体要让学生自己去实现。第三阶段,重点培养学生的探索和创新能力,学生依据自己写下的过程报告总结在实验过程中遇到的问题及其解决方法,要求学生回过头来看本次实验,对自己制定的实验流程进行剖析,归纳出它的优缺点,并思考本次实验中采用的方法能否还可以与其他方法综合在一起,提高实验效率。此外,还要对实验结果进行分析,发现其中是否包含某种规律性。最后,找到本次实验方法和过程中存在的不足,并思考其改进方法,力求发现新问题,提出新思路[4]。

例如,对含有噪声的图像进行均值滤波处理,让学生分别使用MATLAB图像处理工具箱的已有函数和利用MATLAB基础工具箱进行流程图设计及编程仿真,运行结果如图2所示。很明显,二种方法的处理结果并不一致,由此引发学生对两种算法的分析及深入理解。在基本方法的基础上改善和优化程序,提高学生的逻辑分析能力和编程水平。

3 结语

课堂互动过程不是简单地教与学,不是单一地输入与输出的静态展示,而是充满各种可能的互相影响、相互制约的动态展现[5]。互动式教学应用到数字图像处理课程的课堂教学和实验教学中,充分的课前教学准备是互动的前提,引人入胜的开场白是互动的基础,重点及难点内容是互动的话题,课堂小结是互动的结尾。通过实践,互动可以充分发挥学生在课堂中的主人翁意识,促进学生参与到课堂教学中来,提高了学生的学习热情和积极性,有效的提高了课堂的教学效果。

参考文献

[1] 饶俊慧.《数字图像处理》课程教学改革探索[J].中国科教创新导刊,2012(10):22-23.

[2] 任书庆,董新宇,薄辉龙.大学课堂师生互动现状及改进策略[J].现代阅读,2012(3):7.

[3] 张雷,李霞.“主动式互动”在程序设计中的应用[J].运城学院学报,2012(2):31-33.

篇10

随着各金融单位对自身生产安全管理机制的日益重视,目前的绝大多数银行营业网点均配备了视频图像监控系统。但是,传统的各银行营业网点的模拟图像监控体系通常是基于本地监控,即各营业网点各自组建一个完整的监控体系,分别配有监控主机、监视器、磁带录像机等设备,网点之间、网点和支行之间缺乏监控信息的有机联系。各网点均需配备专人负责图像监控、磁带更换、设备保养维护等繁琐工作。由于监控中心均设在各网点本地后台,极易被人恶意破坏销毁监控信息数据。而且,由于网点和支行之间无法共享监控图像信息,一旦网点有事件发生,上级单位不能及时全面地掌握有关情况。为了加强银行系统营业网点的安全管理,提高营业网点的服务质量,根据中国人民银行总行和公安部联合发文关于银行图像监控系统的数字化改建要求,建议对现有的图像监控系统进行必要的改造,要求是:前端摄像头不得低于480线;图像数字化后要满足:每路图像25帧/秒;每路图像要加入声音并且保证同步;分辨率在352×288以上。

二、数字视频监控模式的比较

目前,对于传统的模拟监控系统的数字化改造,或者是新增的直接采用数字监控系统的营业网点,在解决方案方面基本上可分为两大类型:一种是基于硬盘录像机的第二代准数字化本地视频监控模式,另一种是基于网络视频服务器的第三代全数字化网络视频集中监控模式。第二代准数字化本地视频监控模式以数字硬盘录像机为核心,一方面数字硬盘录像机将监控前端摄像机传送过来的模拟图像进行数字化编码压缩并录像保存;另一方面还可以执行报警联动控制等功能。某些功能强大的数字硬盘录像机只要接上电脑及安装配套管理软件就可以执行图像显示、控制功能了。和传统的模拟监控模式相比,基于硬盘录像机的第二代准数字化本地视频监控模式不亚于一次飞跃。但是,通俗地讲,数字硬盘录像机就是一台配置较好的PC机加多片音视频压缩卡与软件捆绑所构成,由于其本身技术架构上的局限性,在本地监控应用中,如果系统监控点比较多须多台数字硬盘录像机层叠应用时,其控制就不是很方便,有时候需要采用传统的视频切换、画面分割设备进行前端视频分配和切换,不能有效地实施真正意义上的系统集成;在远程监控应用中,基于数字硬盘录像机的监控模式始终无法解决网络远程监控环境中的长延时、无法多路同时监控等问题。第三代全数字化网络视频集中监控模式及嵌入式主机以网络视频服务器为核心,以网络为依托,综合利用数字视频处理技术、网络传输技术、自动控制和人工智能等技术,不仅具有第二代准数字化本地视频监控模式所具有的计算机快速处理能力、数字信息抗干扰能力、便于快速查询记录等优点,而且依托网络,真正发挥了宽带网络的优势,通过IP网络,把监控中心和网络可以到达的任何地方的监控目标组合成一个系统,真正适应了目前对视频监控系统远程、实时、集中的需求。

三、银行监控应用的特殊要求

由于银行组织架构的特点以及作为金融单位在安全方面的敏感性,其对监控要求具有和常规应用不同的特点。主要可概括如下:

1、本地监控和远程监控相结合

由于银行组织架构的层次性,不仅各营业网点需要看到本地各监控点图像并进行相应的录像等操作,上级的支行机构及相关管理人员在授权情况下也能够随时远程监控录像,以便有效监管各网点生产安全情况以及在紧急事件时及时全面了解现场情况。

2、经济性和效果相兼顾

出于经济性的考虑,本地监控和远程监控系统的设备要能够有机的融合;对于旧模拟系统的数字化改造,在保证实际效果的同时,还要充分利用旧系统的一些设备,节省资金投入。

3、安全性

安全性包括系统本身的安全性和录像数据资料的安全性。

四、基于网络视频服务器的综合解决方案

对于新增营业网点,基于海康嵌入式硬盘录像机的银行营业网点视频本地暨远程集中监控系统,能够很好地满足银行业图像监控的特殊要求。对于现有银行模拟视频监控系统的数字化改造,在完全符合中国人民银行总行和公安部联合发文关于“银行图像监控系统的数字化改建要求”的前提下,本系统能够最大程度地保障用户原来的设备投入。系统主要由各营业网点监控前端设备、各营业网点本地监控中心、远程(支行)监控中心三部分以及之间的网络路由组成。各营业网点监控前端设备包括海康嵌入式硬盘录像机和摄像机、云台以及相关配套器件(如果属于模拟系统的数字化改造,原系统的摄像机、云台等设备基本可以保留。)。海康嵌入式硬盘录像机作为系统的核心设备,一方面通过视频口接监控摄像机,并通过RJ-45标准网络接口连入本地局域网,实现视音频数据信号采集、编码压缩处理并发送到网络上的功能;另一方面接收监控主机通过网络发送过来的控制指令,执行对前端摄像机云镜等的控制动作。海康嵌入式硬盘录像机有多种规格,可以分别支持四、八路视频图像,系统可根据监控点数量灵活配置。各营业网点本地监控中心主要由监控硬盘录像主机以及存储设备组成。硬盘录像机接入本地局域网,对接收的数字图像信号进行解压缩处理,实现对前端上传的视音频、告警、数据信号显示、存储、分析、统计和查询功能,同时执行强大的系统管理控制功能,包括管理系统用户和设定用户权限、管理和配置系统设备、对报警信息进行联动处理等等。存储设备主要用于保存录像数据,根据监控点数量及录像保存时间等因素选择合适的设备类型,可以是电脑内置的普通硬盘,也可以是专门的外接存储设备。由于普通的营业网点规模较小,监控点数量并不多,因此监控主机以执行工作时间自动实时录像、非工作时间报警联动触发录像为主,也可以根据实际需要选择其它的管理模式。各银行支行可以根据需要设立专门的远程集中监控中心,也可以指定任意一台或多台电脑作为监控工作站,通过支行和下属各营业网点之间的网络通道,对各营业网点监控图像进行实时观看、录像、控制以及历史录像资料的检索回放等功能,远程监控主机、监控工作站可以执行和本地监控主机完全一致的强大功能。通常情况下,远程监控以轮巡监视为主、录像为辅。通过对下属各网点的轮巡监视,一方面强化了安全管理力度,另一方面同时也对各网点工作服务质量实施了有效的监督。如果需要,远程监控主机或监控工作站利用“网络视频集中监控系统管理软件”,通过网络可以直接访问营业网点本地主机存储设备,调用历史录像数据进行回放观看。在必要的条件,各支行之上的分行也可以设立更高级别的监控中心,对下属各支行营业网点进行统一的监控管理。银行的有关领导、主管在获得授权密码后也可以随时随地通过联网电脑监控营业网点现场情况或通过访问监控主机检索历史录像资料。

五、系统特点

本系统解决方案基于以海康嵌入式硬盘录像机为核心的第三代全数字化网络视频集中监控模式,和其它监控模式相比,具有以下特点:监控管理便捷:由于全数字化网络视频集中监控模式基于网络的特性,无须增加设备投资,网络上的远程或本地监控中心均可以实时监控、录像或任意回放一个或多个监控现场画面,授权的联网电脑也可以实现监控功能,避免了地理位置间隔原因造成监督管理的不便和缺位。系统结构简单:由于海康嵌入式硬盘录像机监控系统管理软件实现了模拟系统中视频矩阵、画面分割器等设备的众多功能,并通过电脑硬盘实现录像功能,使系统结构大为简化、集成度高。系统功能强大:多种显示模式;多画面智能切换轮巡;多种预警模式;实时、定时、报警触发、随时启停等多种录像方式;图片抓拍打印;智能快速录像回放查询等等。维护管理方便:由于数字监控系统基于计算机和网络设备,绝大部分系统控制管理功能通过电脑实现,无须模拟系统中众多繁杂的设备,减轻了操作维护人员的管理工作强度。安全性高:图像掩码技术,防止非法篡改录像资料;网络上的任意授权电脑均可以进行录像备份,有效防止恶意破坏;网络故障断网缓存功能,有效保护视频数据;视频中断主机报警功能;授权分级管理功能;强大日志管理功能;无限的无缝扩展能力:系统规模的增加主要是监控前端数量的增加,而监控前端通过IP地址进行标识,增加设备只是意味着IP地址的扩充,简单的结构可以组成庞大的多级监控网络。

六、银行的监控部位的划分

1.营业部位

该区域安装固定彩色摄像机、监听器。全面监视营业窗口的情况,系统进行连续10小时录像,并能在出现紧急情况下迅速将警情传送给保卫部门。

2、休息等待处

该区域安装红外彩色一体摄像机,主要目的是为了监视休息处人员的活动情况,系统进行24小时动态录像,并能在报警情况下迅速告警。

3、金库库区

该区域安装红外彩色一体化摄像机、监听器。全面监视库区内人员的活动情况,

4.库区门口

该区域安装红外彩色一体化摄像机。监视人员出入库区活动情况。

5.重要通道门口

在各个重要通道门口安装固定红外敏感型摄像机。严密监视各通道人员的出入情况。

七.主要设备技术参数

嵌入式硬盘录像机

产品概述

产品类型:海康威视第三代嵌入式网络硬盘录像机,DVR、DVS一体机。

视频压缩标准:H.264

视频处理芯片:DSP处理器

主CPU:嵌入式MPU处理器

操作系统:RTOS嵌入式操作系统

特别说明

DS-8001HC最高支持D1分辨率编码;

DS-8004HC的第一个视频输入通道最高支持D1分辨率编码;

DS-8008HC的第一个和第五个视频输入通道最高支持D1分辨率编码;

DS-8012HC的第一个、第五个和第九个视频输入通道最高支持D1分辨率编码;

DS-8016HC的第一个、第五个、第九个和第十三视频输入通道最高支持D1分辨率编码;

其余未特别说明的型号和通道,最高支持CIF编码。

产品技术参数

实时监视图像分辨率:PAL:704*576(D1);NTSC:704*480(D1)

回放分辨率(特别说明的除外):

PAL:176*144(QCIF),352*288(CIF),704*288(2CIF),528*384(DCIF),704*576(D1);

NTSC:176*120(QCIF),352*240(CIF),704*240(2CIF),528*320(DCIF),704*480(D1))。

视频输入:1-16路(NTSC,PAL制式自动识别),BNC(电平:1.0Vp-p,阻抗:75Ω)。

视频输出:1路(NTSC,PAL可选),BNC(电平:1.0Vp-p,阻抗:75Ω),可切换,支持1/4/9/16画面分割。

视频帧率:PAL:1/16—25帧/秒可调;NTSC:1/16—30帧/秒可调。

码流类型:可选择单一视频流或复合流,自定义。

视频压缩输出码率:16K~2M可调,也可自定义(单位:bps)。

音频输入:1-16路,BNC(线性输入,2Vp-p,阻抗:1kΩ)。

音频输出:1路,BNC(线性输出,阻抗:600Ω),可切换。

音频压缩标准:OggVorbis。

音频压缩码率:16Kbps。

语音对讲输入:1路,BNC(线性电平,阻抗:1kΩ)。

通讯接口:1个RJ4510M/100M自适应以太网口,1个RS232口,1个RS485口。

键盘接口:1个。

级联接口:1个。

硬盘IDE接口:DS-8001HC~DS-8003HC:2个IDE接口,支持4个IDE硬盘;

DS-8004HC~DS-8016HC:4个IDE接口,支持8个IDE硬盘;

支持的每个硬盘容量达2000GB。

USB接口:1个,协议:USB1.1;支持U盘,USB硬盘,USB刻录机。

VGA接口:1个,分辨率/刷新频率:800×600/60Hz,800×600/75Hz,1024×768/60Hz。

报警输入/输出:DS-8001HC~DS-8003HC:4个输入/2个输出;

DS-8004HC~DS-8010HC:8个输入/4个输出;

DS-8011HC~DS-8016HC:16个输入/4个输出。

报警输出支持开关量或干结点方式。

电源:90~135VAC或者180~265VAC,47~63HZ。

功耗:20W~42W(不含硬盘)。

工作温度:-10℃~+55℃。

工作湿度:10%~90%。

尺寸:19英寸标准机箱(450mm*450mm*95mm)。

产品硬件接口

视频输入:1-16路,标准BNC接口。

视频输出:1路输出到监视器,标准BNC接口;

1路输出到显示器,标准VGA接口。

音频输入:1-16路,标准BNC接口。

音频输出:1路,标准BNC接口。

语音输入:1路,标准BNC接口。

本地备份:USB1.1标准接口。

串行接口:1个RS-232,1个RS-485,均为RJ45型接口。

键盘接口:1个,RJ45型接口。

级联接口:1个,RJ45型接口。

网络接口:1个,RJ45型接口。

报警输入:4/8/16个开关量输入。

报警输出:2/4个开关量(或干节点)输出。

室内彩色摄像机

型号:日本BLFLBF-988H

1/3型(英寸)索尼SONY芯片,795(H)×596(V)像素

水平清晰度520线。数字信号处理(DSP)功能降低拍摄网格图像时的彩色噪波。

垂直数字增强和数字光圈矫正功能,增强水平和垂直边缘的信号强度,提供清晰图像。

先进的数字背景光补偿(BLC)功能。拐点电路有效地扩大拍摄明亮物体时的动态范围。

大于52dB高信噪比,提供自然图像。

最低景物照度:F1.2时0.03lux。

特别设计的镜头安装接口可安装C和CS型镜头,亦可使用DC或VIDEO伺服ALC镜头。

先进的电子光线控制(ELC)功能,可选用价格便宜的固定光圈镜头,有效降低系统成本。

电源同步功能保证系统操作时的自由切换。系统中可采用极其方便的VD2同步功能。

工作温度:-20度——55度

红外彩色一体化摄像机

型号:日本BLFLBF-949

1/4型(英寸)索尼SONY芯片,795(H)×596(V)像素

水平清晰度480线。数字信号处理(DSP)功能降低拍摄网格图像时的彩色噪波。

垂直数字增强和数字光圈矫正功能,增强水平和垂直边缘的信号强度,提供清晰图像。

先进的数字背景光补偿(BLC)功能。拐点电路有效地扩大拍摄明亮物体时的动态范围。

大于52dB高信噪比,提供自然图像。

最低景物照度:F1.2时0.03lux。

特别设计的镜头安装接口可安装C和CS型镜头,亦可使用DC或VIDEO伺服ALC镜头。

先进的电子光线控制(ELC)功能,可选用价格便宜的固定光圈镜头,有效降低系统成本。

电源同步功能保证系统操作时的自由切换。系统中可采用极其方便的VD2同步功能。

红外距离25米

(LG、飞利普、三星)显示器

尺寸:17寸

点距:0.264mm

最佳分辨率、刷新率:1280*1024@75Hz

对比度:450:1

亮度:260cd/m2

响应速度:16ms

光端机的选用

4/2通道视频复用器(OSD391/393)—多模光纤。

l特性:四/二路实时、全帧视频

调频调制

640TVL分辨率

8MHz带宽

自动的光增益控制(AGC)

LEDs灯诊断

光信号最大损耗:13分贝;更高可选

平均无故障工作时间>100000小时

l视频信号:4/2路输入

支持黑白:ELA、CCIR,彩色:NTSC、PAL、SECAM

输入视频信号:复合视频1Vp-p

输入阻抗:75欧姆

信躁比:60dB

l供电:输入电压:DC12V~16V

电流:0.2A

功耗:3.2W

1通道视频复用器(OSD381/383)—多模光纤。

l特性:单根光纤传输,单工传输

自动的光增益控制(AGC)

诊断指示:电平/损耗Level/LossTM、视频信号状态指示灯。

l视频信号:单路输入

带宽:10MHz±1dB

信躁比:测试带宽10Hz~4.5MHz>54dB@13dB衰减

输入视频信号:复合视频1Vp-p

输入阻抗:75欧姆

l供电:输入电压:DC12V~16V

电流:0.2A

功耗:3.2W

1通道视频、数据复用器(OSD420BT/BR)—多模光纤。

l特性:10-bit数字式视频传输

560TVL分辨率

用户设定数据格:RS232、RS422、RS485、曼彻斯特、TTL满足超过数EIA-250C平均距离标准

传输距离最大达18公里

信嘈比>67dB

增强的内置诊断检测仪

平均无故障工作时间>100000小时

视频信号:视频传输超过EIA/TI250C平均距离标准的要求

视频通道数:1

支持标准:黑白EIA,CCIR

彩色NTSC,PAL

视频输入信号:1.0VP-P标准复合视频

输出阻抗:75欧

信噪比:最小67dB

视频宽带:7MHz

视频分辨率:>560TVL

视频信号:数据通道数:1

数据方向:双向

数据格式:RS232(三线制和五线制)TTL

RS422、曼彻斯特码、SensornetTM

RS485(二线制和四线制)

数据格式:RS232=250kbps

Manchester=250kbps

Biphase=250kbps

RS422=512kbps

RS485=512kbps

TTL=512kbps

供电:输入电压:DC13.5V~16V

电流:Tx0.35A;Rx0.8A

电功:Tx8W;Rx10W

七.工程实施

工程设计及软件编写:在签定合同后,根据甲方实际需要绘制施工图纸,本公司提供接线图,系统图及平面施工布线图,按照合同文件规定提供设备材料,设备安装调试,系统开通运转,免费提供操作培训和售后服务;现场施工及技术指导:本公司在不妨碍市政设施管线以及本工程周围建筑物或构筑物的情况下进行工程的施工。在施工期间,派出一位有经验的安装指导人员提供随时服务,负责排线施工,安装调试直至竣工验收解决一切有关本系统的现场安装问题。并且施工人员遵守工地的有关规定和制度,并主动做好与土建总承包单位的配合协调工作;调试:在系统安装完毕后,派一组有经验的技术人员进行系统调试,调试完毕通过验收后,即保修期开始;整个工程的设计必须经设计院认可签字后方能实施;工程变更:若买方以书面形式向本公司发出就工程所作的任何指示,则本公司应尽全力达到买方的需求。如遇特殊情况应向买方阐明不能履行的真实理由,本公司不得单方面对承包工程做任何修改。承包工程的任何变更,均应经过买方与本公司双方签字认可,否则无效。

八.验收和方式

验收办法:工程竣工时,本公司应向买方提出书面报告,由买方委托本公司负责牵头,区局技术防范办公室、买方和本公司以及有关专家联合验收。验收标准按国标、市标及市局技防办和买方认可的施工图和材料封样为准。如工程验收不符合合同文件明确的技术规范标准或设计施工图要求,买方认为工程必须返工,本公司必须无条件返工,并承担由此造成的工程返工修改费用。