信息光学原理精选(九篇)

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第1篇：信息光学原理范文

摘 要 本文运用访谈法、实地考察法、逻辑分析法，对广西师范大学羽毛球校队女子运动员的心理特征进行深入的分析与研究。近几年很多高校的体育学院或体育系都设定了羽毛球专业方向，羽毛球项目也成为了大学生运动会必不可少的项目。羽毛球项目是一项对专业技术动作、身体素质及心理调控能力要求很高的体育项目，特别是在双方队员技术相差不大的情况下，心理因素在其中起很大作用。本人通过以广西师大羽毛球校队女子运动员为例，从训练过程及比赛过程进行观察研究，分析出广西师大羽毛球校队女子运动员在心理素质的特征，从而为部分高校羽毛球校队运动员心理素质训练提供相应的理论依据。

关键词 广西师范大学羽毛球校队 女子运动员 心理特征 分析

一、前言

羽毛球运动是对心理承受力、注意力、意志力和抗干扰能力的要求很高的一项运动。比赛中良好的心态和稳定的情绪是确保技战术水平正常发挥基础。羽毛球运动员比赛情绪是指运动员面对队友、对手状况、裁判员的执法与特点、场地器材的布置、比赛环境以及领导教练、观众之间主观体验的反映。比赛的消极情绪对运动员的运动能力发挥起着阻碍作用。良好的心理素质是比赛中取得优异成绩的必备条件之一，而比赛的心理变化和情绪的兴奋性程度更会直接影响到运动员的技术发挥。因此，了解比赛心理状态的一般规律和特征，了解个人情绪变化的特点，并采取应对措施对比赛有着积极的意义，而对情绪倾向性程度的调节和控制，更应该受到教练员和运动员的高度重视。

二、研究对象与方法

（一）研究对象

西师范大学羽毛球校队女子运动动员5名成员，其中有一位是省队退役运动员，一位是市体校运动员，其他三位是大学羽毛球专选班的成员。

（二）研究方法

1．访谈法

本人很有幸成为广西师范大学羽毛球校队一员，并对其他四个队员有一定的了解，在训练过程中及比赛后对她们进行了访谈。

2．实地考察法

在训练场及比赛场对运动员进行实地考察。

3．逻辑分析法

在实地考察和访谈法的基础上，根据广西师范大学羽毛球校队女子运动员对自身的了解及教练员的反馈建议，对广西师范大学羽毛球校队女子运动员的心理特征进行符合逻辑的推理分析，总结出影响广西师范大学羽毛球校队女子运动员心理变化的因素。

三、运动员的心里特征分析

（一）运动员训练过程中的心理特征

在训练过程中，这5位运动员的心理表现都很好，这主要体现在以下几个方面：

1. 在完成教练布置的技术训练任务时，运动员都表现出积极参与的心态，且能在一定程度上保质保量的完成任务。在对于自己本身相对较差的技术时，能抱着学习的态度去请教教练及队员。

2. 在平时训练过程中进行队内比赛时，各运动员都能较好的发挥出自己优势，住对手的弱点，能把技术动作很放开的做出来。因此在比赛时会出现两种情况，一种是两人实力相差比较大，另一种是中间出现实力相当的局面，而不管哪种局面，各运动员都表现出了各自的不同心理素质。

（二）运动员比赛过程中的心理特征

1．自信心缺乏

在一场比赛中如果运动员双方实力相当，在一定程度上就是在心理素质。在这次参加广西省自治区大学生运动会羽毛球比赛中，广西师范大学羽毛球校队取得的团体第二的好成绩，比赛过程中更是很好的展现了运动员的心理素质问题。在决赛时遇到广西大学，比赛采取的是三场两胜的比赛方式，在进行到1:1的情况下，决胜那场落在了第二单打上，而这不仅仅是在考验双方运动员的技术动作，跟取决于运动员的心理素质。最后结果我校运动员每局已几分之差输给对手，而对这场比赛进行几点总结：这场比赛双方的实力是相差不大的，而在一上场，对方运动员首先表现出了自己的气势，并且一开始就打出了5:0的局面，给她自己增加了不少信心。而我校运动员在这种较被动的情况下，心理的压力及紧张的情绪影响了她自己的发挥，在场上的节奏一直都被对手牵制着，压抑的打法使她出现了对自己的打法不自信，回球质量也不高。所以运动员在比赛前一定要树立对自己实力的自信心，把压力转化为动力，这是在比赛前调整好心理素质的关键。

2．比赛中过分紧张

在进行到女单8进4的比赛时，双方运动员在技能的能力上是相当的。而在比赛中我校运动员显出了过分紧张的情绪，技能的稳定性出现了偏差。特别是在以17:14的领先情况下，连杀三个下网，这种情况在一定程度上助长了对手的自信心，也在一定程度上影响了自己的情绪。在随后的关键几分中，因心态的不稳定导致我校运动员丢掉第一局。也因受第一局的影响，第二局出现了10:19的局面。而在此情况下，在我校运动员缺乏保持在冷静的头脑下，对手因太想赢得心态，导致出现了连续丢掉10分，被我校运动员以22:20的情况拿下第二局。这种大逆转在比赛中是很少见的，也进一步说明在比赛过程中摆正心态，抛开内外压力，放开打出自己的水平，也是调整好心理素质不可缺的因素。

3．比赛中外在条件影响

在女单4进2时，这场比赛其实是女单决赛提前，双方运动员都是省队退役运动员，在这种高水平运动员的比赛中，能否取得比赛的胜利，与心理素质是否过硬是离不开的。在进行第三局比赛时，我校队员以17:14领先，而在接下来的关键分时，对手一个杀球出界却被裁判判界内。这一举动影响了我校运动的情绪，吊球下网，高远球出界，搓球下网，连续主动丢失3分，致使比赛出现17：17，而在比分打到19:19时，裁判又以一个误判导致我校运动员出现消极打法，最后以19：21输掉比赛。外界因素的影响也是不可忽略的，特别是在关键局关键分，作为一个运动员在比赛中首先要服从裁判的判决，调整好对于比赛中的误判，也是增强运动员心理素质的不可轻视的。

四、羽毛球运动员比赛消极情绪的调整与克服

动机训练：动机是指运动员进行训练和比赛的内部心理力量，比赛动机过高或不足都会造成消极情绪状态，因此，对运动员正确的比赛动机培养是十分必要的，动机训练的具体包括：

（一） 说服运动员：通过分析，帮助运动员正确认识有利客观条件以及自身客观条件和自身潜力，提高运动员信心；“战绩回忆”。

（二） 言辞调整法：言辞调整法是教练员、领队或同伴用称赞和鼓励的语言对运动员的心理活动施加影响的方法，如果运用得当，言辞调整法能在一定程度上使运动员从紧张状态中解脱出来。

（三）注意力的集中与分散训练：注意力的集中训练是培养运动员抗外界干扰防御能力的训练，如模拟比赛场景，设置困难与障碍等等，以提高运动员比赛的适应能力和抗干扰能力，以提高运动员的情绪控制能力。分散注意力训练指让运动员在思想和情绪上暂时离开过分紧张的训练或比赛当中，在头脑中想一些轻松愉快的事，待情绪稳定后，再将注意力回到训练和比赛现场中去。

（四）呼吸调整法：呼吸调整法是运动员临场处理情绪波动的一种有效心理调节方法，在精神高度紧张的比赛中往往会出现胸闷、气短、呼吸困难等现象，运动员可有意识地放满节奏进行深呼吸，使心情平静下来。

（五）自我暗示法：这是用语言、思维或者表情对心理活动施加影响的方法，是调节运动员临阵状态的一种行之有效的方法，而“默念”是一种有效的自我暗示方法，它能使有运动员保持一定的心理状态，使负性思维和消极情绪中断，代之以积极的情绪，达到提高自信心和稳定情绪效果，临场充分发挥自己的运动水平。他人暗示有时也能反对运动员的心理状态产生影响。

五、结论

运动员在比赛当中的情绪包括积极和消极两方面，而且比赛情绪状态随着比赛的迅速变化，具有强烈、迅速、多变化的特点，产生一系列生理和心理上的放映，并将直接影响技战术水平的发挥，教练员应根据运动员心理过程和个性特征，加强运动员的心理训练，以及开展针对性的实战训练，从而提高运动员的心理素质和心理品质，让运动员从训练中学会意识控制自己的心理状态，保持心理稳定性，发挥个体运动潜能。

参考文献：

[1] 王文教,沈步乙,等.中国体育教练员岗位培训教材(羽毛球)[M].北京:人民体育出版社.1995.

[2] 田麦久.运动训练学[M].北京:人民体育出版社.2000.

第2篇：信息光学原理范文

关键词：通信管道；管孔分配

一、工程概况

广医新造校区选址位于新造镇东侧，番禺氮肥厂南侧，谷围新村以北，思贤村以西，与大学城华工、广药校区隔江相望。建设规划用地约为40.08万平米，其中建设用地面积29.43万平米。依据招标方案，整个本项目按教学实验区、生活区及体育活动区共划分为五个房建总承包标段，各房建总承包标段实施范围包括有各对应建筑单体内的综合布线、计算机网络、视频监控、火灾报警系统等专业的智能化系统工程及其对应的室外通信光缆的敷设。

为满足广州医学院新造校区一期工程内各类通信、信息业务的需要，在本项目市政范围和各房建组团接入范围均建设有通信管道。通信管道内敷设各的光缆包括：1、电话主干光缆；2、计算机网络系统主干光缆；3、视频监控系统主干；4、火灾报警系统主干光缆；5、公共广播系统主干光缆；6、室外LED系统主干光缆。

二、管孔使用的系统及要求

（一）通信管孔使用系统

本项目房建施工总承包单位的综合布线系统（含广州宽带接入）、室外视频监控系统、消防控制系统、室外LED大屏幕系统、公共广播系统、有线电视系统等通信线缆、视频线缆均可穿入通信管道。为防止信号干扰，原则上安全电压的线缆（电压≤48V）才可接入通信管道，电压>48V的线缆如要接入通信管道必须经管道设计单位同意，并报本项目市政监理及建设单位审批后方可实施。

（二）实施工作要求

本项目房建施工单位及施工专业承包单位在室外通信线缆敷设前，须完成如下工作。

1.向市政监理单位提交开工申请及专项施工方案，其中施工方案须包含敷设室外光缆专业类别、敷设工艺、起始位置等；并经市政监理单位审批同意后方可实施。

2.各家房建施工单位须向市政监理单位缴纳通信管道成品保护押金。待线缆敷设完成后，经市政监理单位验收合格且确认实施过程中未出现成品损坏，押金予以退还对应施工单位。

三、本项目的室外通信系统的实施界面

（一）按本项目房建、市政工程施工总承包招标文件约定，本项目室外通信管道、通信线缆的实施界面，具体如下：

1.房建与市政工程部分：以本项目各建筑物外第一个手井为界，该手井（含井，至市政部分）以外的通信管道工程属市政工程实施范围，接线井以内（至建筑物内）属于房建工程实施范围。

2.各房建施工单位室外光缆部分：以教学实验楼网络数据中心的网络机柜进线端为界，各单体建筑物内综合布线系统及连接至实验楼网络数据中心的网络机柜进线端的光缆敷设及端接、对应管道敷设属于本项目该单体建筑物所在房建施工单位的实施范围；教学实验楼网络数据中心的网络机柜进线端之后的综合布线系统以及教学实验楼内的光缆管道敷设属于本项目房建施工单位的实施范围。

3.各房建标段消防火灾报警系统：各单体建筑物内的消防分控中心分控设备及连接至F3服务用房消防控制中心机房的光缆管道铺设、光端机安装属于本项目该单体建筑物所在房建施工单位的实施范围；光端机接收终端安装之后的消防火灾系统以及F3服务用房内的光缆管道属于本项目房建施工单位的实施范围。

四、管孔分配原则

（一）管孔分配原则的适用范围包括本项目市政和房建组团接入的通信管道。

2.备用管孔使用原则，施工单位须向市政监理单位提出申请，经建设单位批准同意后方可使用。

3.大于D24的管孔分配原则：前24孔与D24相同，其余的管孔均为备用。

4.如管孔类型未包含在上述范围内的，根据管道设计图纸，管孔使用的次序参照上述分配办法。

（二）管孔编号方法：

1. 进入建筑物内的第一个手井通信管孔编号原则

以各房建组团建筑物外第一个手井为站立位，背向建筑物，管孔从左到右，从下到上依次按1、2、3…的顺序编号。

2.市政道路范围（含道路A、B、C、G、H线道路）的人（手）井截面定义及编号原则：

（1）面向道路里程号递增方向，所对应的截面定义为a截面，其它的按顺时针方向转180°定义为c截面（如图所示）。

（2）a、c截面管孔编号原则：面对a截面，取此截面最靠左下角位置的管孔为起始编号1，从左及右、从下至上依次进行管孔编号（如图所示）；c截面的管孔排列顺序与a面成镜像对应（如图所示）。

3.合并说明：人（手）井若超过两个以上截面、管孔编号根据上面要求排列，根据镜面原理，在合并人（手）井的各截面后，管孔必须一一对应。

五、施工过程要求

（一）本项目室外通信管道采用硬质双壁波纹管，其管身无伤痕，管孔无变形。

（二）管道段长：直线管道允许段长一般限制在120米以内，弯曲管道段长应相应缩短，管道弯曲的曲率半径一般不宜小于36米，曲线部分所夹圆心角不应大于90度，且在一段弯曲管道内不应有反向弯曲。

六、标识要求

由于本项目室外通信管道内各种线缆类型较多，为便于线缆敷设和日后检修，具体的标示要求如下：

（一）市政施工单位：按展开图所示要求，须在每个人（手）内的a、c截面的管道末端，用红色油漆标示管道编号，同时，须在a、c截面处贴示管孔编号示意图。

（二）房建施工单位：凡线缆进出两端和人（手）井处必须挂牌标识：线缆的系统、类型、路由（始端、末端）。

七、结束语

本项目通信管道管孔分配管理实施方案通过了实践检验。在建设管理过程中起到了两方面的主要作用，一是在群体性建设项目且参建施工单位较多的情况下，通过一个统一且有效便捷的管孔分配方案保障了室外通信工程有序、高效的进行；二是通过管理手段提高了室外通信管道的利用率，并为日后通信扩容管理提供了便利。

参考文献

[1]GB50373-2006. 通信管道与通道工程设计规范

[2]GB50374-2006.通信管道工程施工及验收规范

第3篇：信息光学原理范文

[关键词] 光信息科学与技术 人才培养 教学改革 企业需求

一、光信息科学与技术专业的地位与现状

近年来,国内许多重点大学和地方院校都相继设立了光信息科学与技术本科专业。据统计,全国共有106所高校开设了这个专业,广东高校就有将近10所,各高校逐步形成了具有自身特点的人才培养模式和培养方案。重点高校由于具备深厚的学科基础和优质生源,而且有光学硕士点和博士点,其毕业生中有相当大的比例是继续考研深造,其余的毕业生则选择就业。地方高校无论从师资力量、教学设施到学生的整体水平都无法与重点院校相比拟,同专业的毕业生面对就业如何与重点院校的毕业生抗争?一般说来,用人单位会倾向录用重点大学的毕业生。那么,如何提高地方院校毕业生的竞争力就成为我们必须认真思考的问题。本文结合佛山科学技术学院在建设光信息科学与技术专业过程中的实际做法,来讨论这个问题。

二、我校光信息专业建设过程中遇到的困惑

佛山科学技术学院是地方性应用型本科院校,在人才培养方面要充分考虑区域经济对人才培养的需求,及时了解区域经济的发展趋向,适时地根据区域经济的发展来合理调整培养目标、课程体系和教学内容,以便更好地服务于区域经济,同时也可以在不断满足市场需求的同时,自身得到更快的发展与提高。

我校的光信息科学与技术专业于2002年获得教育部批准正式招生。我校物理系原先只开设了物理学(师范)专业,在申报新专业前的几年时间里,引进了多名光学专业的教授和博士,自身也培养了一部分光学专业的骨干教师。为了办好该专业,我们组织了相关教师到省内的中山大学、华南师范大学、暨南大学等院校参观学习,同时还和省外的同济大学、中国科技大学、西北工业大学、华中科技大学等重点高校有学术往来和交流,聘请了华中科技大学的专家学者担任顾问。由于各个高校的学科优势与师资情况不同,所开设的课程也有所不同。一般说来,都会根据原有的学科基础来制订新专业的人才培养计划。我们想,上一个新专业不容易,要想办好新专业,则需要在专业人才培养方案、课程设置、教学安排、实验室建设等方面都要有周密、合理的筹划。

我校于2001年在物理学专业里首先开设了光电子方向,为办新专业打基础。当时开设的课程在原来专业的基础上增加了激光原理、光电子学和信息光学等几门光学和信息类课程。实验室的仪器设备不成规模,专业实验项目少(只有6个),实验时数36学时。随着新专业教学的需要,实验室建设迫在眉睫。我们组织骨干教师和实验室技术人员到外校考察取经,从理论课程的设置到实验课程的开出,从实验项目的设置到仪器的规格、型号都借鉴了其他高校的做法,筹建了光电信息与技术实验室。经过在02、03级学生的教学中实施,基本能够满足教学需要,但同时我们发现存在以下问题:(1)所开的专业基础课和专业课与其他高校大同小异,缺乏特色;(2)实验室的建设也与其他高校雷同,实验项目相差无几,并且以验证性实验为主,难以在实践方面提高学生的综合能力。

这种状况迫使我们反思:一味照搬别人的做法是不行的,有特色才是生存的关键。2004年起,珠三角地区的光电企业突起,特别是LED产业得到国家的大力扶持,普立华公司、国星光电公司、佛山照明、欧斯朗公司、联动科技公司、腾龙光学公司、奇美电子有限公司、中国网通公司、威而信科技有限公司等一批知名企业落户佛山,这些企业是光信息专业学生的主要就业意向单位,为本专业的学生提供了新的机会,但同时对人才的要求也有所提高。

为此,我们主动和相关企业联系,到企业的人事、技术等部门进行调研。在与企业沟通的过程中,企业向我们反馈:由于学校教育观念和教学内容的陈旧与落后,学生所学的内容几乎在企业里都用不上,而企业需要的知识却没有接触过,理论脱离实际, 缺乏社会实践。由此而造成的后果是,虽然近几年培养的本科以上毕业生在数量上有大幅度的增长,而社会急需的能胜任研究、开发、设计、策划等工作并具有较强创新能力的工程技术人员仍然是目前非常紧缺的专门人才,佛山本地的光电企业需要的人才要具备光学系统设计、光电检测、LED封装等技能。

三、采取的改革措施

1.合理定位,目标创新人才培养模式,更新课程设置

我们摆脱陈旧的教育观念,将培养企业需要的技术人才作为合理的培养目标,着手修订了2005级人才培养方案和教学大纲,开设了以下专业基础与专业课程:波动光学与应用光学、激光原理与技术、微电子技术、EDA技术、光纤光学、光纤通信原理、信息光学、光电子学、光度学原理、光电检测技术、电光源原理等。

2.加大实验室建设投入,实现模块化教学

从2002年至今,光电信息与技术实验室共投入200多万元购买各类仪器设备。组建了3个实验分室:光信息处理与光电检测技术分室、光电子器件技术分室、电光源技术分室。经过7年的专业实验课程建设实践,逐步形成较为系统的教学体系、先进的教学内容和开放的实验教学环境。

(1)有机整合、独立开课,构建了模块化实验教学体系

打破基础实验与专业基础实验、专业实验独立分块,实验从属于理论课的传统实验教学体系,将光信息科学与技术专业教学计划中的实验组成一个有机整体,独立开课,构建模块化实验教学新体系。

(2)改革教学内容,优化基础实验,大幅增加综合性、设计性实验

光电信息与技术实验共108学时。由于多门实验有机整合为一门课,总课时增加,课程之间内容相互融合、渗透。因此,可以开设足够数量的高质量的综合性、设计性和研究性实验。实验项目与科研、工程、社会应用实践密切联系,把学科最新发展成果和科研成果引入教学,形成良性互动,实现基础与前沿、经典与现代的有机结合。结合企业需要,我们开设了“电子镇流器电参数测量”“光源光强角分布测量”“光源色温测量”“光电显示面板亮度均匀性测量”“光致发光及荧光粉相对亮度测量”等实验项目。

3.重视师资队伍建设,打造合理的人才梯队

开办新专业仅有好的课程设置和合理的实验室配置是不够的,还需要有优良的师资队伍建设。从2002年起,我系就注意引进光电人才,共吸收了两名分别为LED照明和光学层析成像专业的博士后,还有2名光学专业的博士,多名光学专业硕士。新生力量的加入充实了教师队伍,加强了科研的实力。另外,我们还注重在职教师的学术进修。这几年,通过在职攻读学位和利用访学得到提高的教师有十几人,取得博士学位的有5人,还在攻读博士的有3人,攻读硕士的有2人。加强与国外的合作,几年来,派出3名教师到美国和台湾等地的高校进行学术访问和交流。也通过邀请国内名校的专家来校举行学术讲座。整个专业教师队伍呈现高学历、高职称的态势,以中青年为主力的科研梯队充满活力。

4.重视实践环节,提高学生的专业技能

这几年,我们重视学生实习基地的建设,与对口的企业建立了良好的关系。另外,我们利用佛山与广州、深圳、中山等地路程不远,交通便利的优势,组织或鼓励学生参加光电照明等博览会,让学生多接触专业知识的应用。

严格把握毕业论文的选题,鼓励选择应用型课题,让学生尽早参与教师的科研课题。比如,“基于LABVIEW的多路LED老化测量系统”“用脉冲光声技术测量吸收系数”“太阳能LED照明灯的设计”等课题,是学生在大学三年级时就开始参与到指导教师的科研工作中完成的。

四、专业建设效果

毕业论文的质量有一定的提高,紧密结合光电专业方向,每年都有一定数量的论文具有创新性和应用价值。比如,09届毕业生的论文中“大功率白光LED开关稳流电源的设计”“排线顺序正确性的自动检测系统设计”等论文获得了优秀毕业论文。

最近几年,每年都有多名毕业生被国兴光电、滕龙光学有限公司等企业录用。根据毕业生质量跟踪的结果显示,我们的一些毕业生在企业里能吃苦、肯钻研、表现良好,得到了重用,在企业的技术岗位上作出了一些成绩。另外,我们在考研方面也取得胜利,如今年32名光信息专业毕业生中,有7名同学考上中山大学、华南师范大学、暨南大学和广东工业大学等高校的研究生。

近3年来,我们培养的学生在“挑战杯”“广东省大学生物理实验设计大赛”等各类竞赛中获奖18项,75人次获奖。通过竞赛,学生将所学的知识运用到实践中,有效提高了他们的综合素质。

五、思考与建议

经过7年的建设实践,我们有过教训,也取得一些经验,总结如下:

(1)合理动态地更新教学内容,淘汰已经过时的内容,特别体现在专业课程的教学内容和实验项目上。

(2)要建设有特色的专业实验室,推行模块化实验项目,有助于学生针对就业意向来选择学习内容。

(3)不足。专业设计软件的熟练使用是当今很多光学企业在招聘技术人员时强调的条件。如ZEMAX、Lighttools、Tracepro等,我们还没有开设相关的课程来介绍这类软件的使用。但我们已经在09级的人才培养方案中加入《科研训练》环节,实施导师制,让学生提前进入老师的科研项目,为毕业设计做准备。

参考文献:

[1]王宁,贾传磊,焦志勇.光信息科学与技术专业人才培养现状分析与思考[J].科技信息,2008,(23):372.

[2]李晨霞,康娟,夏涛.光电信息工程专业人才培养研究[J].高等理科教育,2008,(6):35-37.

[3]韩军,张群,李纯青.光电类专业学生创新能力培养模式研究[J].中国成人教育,2005,(11):68-69.

[4]龙青云,李富全,张昌莘.光电信息技术实验教学改革的思考[J].高校实验室工作研究,2007,(3):21-23.

[5]吕玮阁,殷森余,高红叶.光电信息专业实验教学中的创新能力培养[J].光学技术,2007,(3):303-304.

[6]徐慧娟.信息动力与大学生创新能力培养[J].武汉理工大学学报•信息与管理工程版,2006,(9):110-112.

第4篇：信息光学原理范文

关键词 光学工程专业硕士；教学体系；实验室建设

中图分类号：G482 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）03-0140-03

Establishment of Experimental Teaching System and Laboratory Construction for Optical Engineering Professional Master Degree//Zhao Songqing， Jiao Zhiyong

Abstract In this paper， based on the practice of experimental teaching system and the laboratory construction for optical engineering professional master degree， we put forward a new experimental teaching system for the cultivation of high quality of excellent creative talents who will work for related enterprises and research institutions of photoelectric and marine resource. We also raise the teaching system which is of the characteristic of theoretical teaching tightly combined with experiment and core of the ability training for the optical engineering professional master degree. We tried to set up some of the preliminary related experiments.

Key words optical engineering professional master； teaching system； laboratory construction

目前，信息产业的发展已从传统的无线电波向光频波段扩展，现代光学工程技术已扩展和渗透到国民经济和人民生活的每一个领域，可以预计，本世纪是光和电并存发展的时代。近年来，我国多所重点大学和部分普通高校相继设立光学工程专业学位硕士点。根据该专业的特点，一般将其设置在物理学院（物理系、理学院）或电子信息学院（光电信息系、电子工程学院）。中国石油大学光学工程专业是经教育部批准，于2010年在理学院中新设置的一个硕士点专业。该专业旨在培养光学技术在石油领域应用的创新型人才，应用面广、实践性强。鉴于本专业大多数学生来自非石油院校，对光学技术在石油领域的应用不了解不熟悉，同时缺乏相关的石油的勘探开发炼制和储运的背景知识，因此，建立石油领域相关的光与油气实验课的教学体系尤为重要。专业实验课在专业人才培养中，特别在提高学生的工程实践能力以及科技创新能力上起着至关重要的作用[1-3]。本文将研究中国石油大学光学工程专业硕士学位实验教学体系构建的思路及内容，实验室的具体建设情况以及今后要做的工作。

1 光学工程专业硕士实验教学体系的构建

本专业建设初期，走访天津大学、南开大学、北京交通大学、北京邮电大学、山东大学等兄弟院校，考察他们的专业培养方向、实验教学体系、实践教学环节等。由于各校的学科优势与师资情况各不相同，各校的服务对象以及地理位置、招生情况也不尽相同，使得各高校在该专业的人才培养模式和专业方向上各有特色。在借鉴兄弟院校建设该专业经验的基础上，结合学校特色，经多次讨论研究，制订中国石油大学光学工程专业硕士的培养方案，在此基础上，初步建立光学工程专业学位研究生教学体系。

1.1 光学工程专业硕士培养方向的确定

中国石油大学为教育部直属的石油特色鲜明的全国重点大学，因此，人才培养目标是：1）为光电类高新技术企业、科研机构培养优秀人才；2）为海洋资源部门包括中海油等石油石化企业培养优秀人才。

基于以上目标，在光学工程专业硕士下设置两个选修方向，其一是“光检测技术”，课程设置以光电信息与检测技术及应用等为主，其就业面向光电高新技术企业、显示设备制造企业，兼顾石油系统的测井行业；其二是“海洋光学仪器与应用”，课程设置以海洋光学与海洋光学仪器、遥感技术与应用、激光测量技术、军用光电系统等为主，其就业面向海洋资源探测机构，以及海洋石油勘探与开发企业和国防部门。

1.2 光学工程专业硕士实验教学体系

根据本专业的知识结构特性，并根据学校本专业课程设置情况，该专业可分为激光原理与技术、光信息技术、光电子技术、光通信技术、光电检测技术、光显示与存储技术、T赫兹光谱技术、海洋光学技术等8个方面的内容，见图1。专业实验的教学体系的设立与设计围绕这8个方面进行，形成8个模块的实验内容，做到与理论教学的有机结合，既服务于理论教学，又是对理论教学的补充和提高。

为便于管理和教学，提高学生综合运用知识处理实际问题的能力，在实验课程的设计中，拟将以上8个模块的内容融合为4门实验课程：光信息技术实验（包括信息光学技术、光通讯技术）、光电技术实验（包括激光原理与技术、光电子技术）、光电检测与显示技术实验（包括光电检测技术、光显示与存储技术）、海洋光学仪器实验（包括激光光谱技术、海洋光学技术）。其中前2门实验课程是光信息科学与技术专业的必修实验，后2门实验课程为两个专业选修方向的选修实验。后2门实验课程学生在选做时完成每部分必选实验后，可以交叉选做另一专业方向的实验，以充分利用现有资源，培养复合型人才。

建立专业实验教学体系与设计实验课程还必须兼顾专业实验教学环节的特点、功能和培养目标。本专业实验是建立在大学物理实验、电子技术实验的基础上的，主要从专业知识与实验技能两个方面训练学生的综合素质和能力，为毕业论好准备工作，从而为继续深造和就业打下良好的基础。围绕4门实验课程，建立8个实验模块，按照人才培养规律，设置3个层次的实验教学体系：层次一，专业基础实验；层次二，设计型/综合型实验；层次三，研究型/创新型实验。内容安排由浅入深，由基础到创新，由单一知识点到系统的综合的实验研究训练，构成一个完整、科学、独特的光信息科学与技术实验教学体系，见图2。

2 光学工程专业硕士实验室的建设

2008年，学校投资600余万元用于建设材料物理与化学学科，购买太赫兹光谱检测设备、光纤传感设备、光谱与光电子检测设备，这些设备在立足科研的同时又可用于光学工程专业学位研究生的实验教学。同时基于学校的大学物理实验室、创新实验室、超声实验室、演示实验室，初步建立光学工程专业学位研究生实验教学实验室的规划建设，并实现本专业部分实验项目开设。下面是拟开设实验和需要购买的设备。

2.1 光信息技术实验

通过本系列的实验，使学生对信息采集、处理、传输、存储等方面的光学方法有深入的理解。具体实验项目有：1）全息照相，全息光栅制作；2）阿贝成像与空间滤波、θ调制；3）菲涅耳全息照相、相面全息、彩虹全息；4）全息高密度信息存储、特征识别；5）傅里叶变换光谱实验；6）偏振光学实验；7）光纤偏振控制实验；8）基本光纤光学实验；9）Mach-Zehnder光纤干涉实验；10）波分复用（WDM）原理性实验；11）掺铒光纤放大器原理性实验；12）光纤各种参数测试实验。其中有7项属于第一层次的实验，5项属于第二层次的实验。

2.2 光电技术实验

通过本部分实验的开设使学生加深对光电子学知识及其应用的掌握。具体实验项目有：1）光源基础实验LD/LED特性研究；2）光电探测原理实验；3）CCD原理及应用实验；4）光电报警系统设计实验；5）光电定向实验；6）光电倍增管特性参数测量；7）磁光调制实验；8）电光调制实验；9）声光调制实验；10）太阳能电池原理性实验；11）激光器系列实验。其中第一层次实验7个，第二层次实验3个。

2.3 光电检测技术实验

本部分为专业选修实验，具体的实验项目有：1）光纤位移传感器实验；2）光纤温度传感器实验；3）光纤压力传感器实验；4）光谱分析实验；5）液晶电光效应与显示原理；5）CCD系列实验。其中第二层次实验2项，第三层次实验4项。

3 下一步建设的设想

下一步建设的目标是按照提出的实验教学体系补充完善所缺实验设备，丰富各个层次的实验内容，出版光信息科学与技术专业实验课教材，希望学校加大投资力度尽快完善实验室硬件和软件。

1）在实验室硬件方面的建设中，继续完善、补充实验设备，完善激光原理与技术实验模块，完善光电检测技术实验模块，完善光显示与存储技术实验模块，完善激光光谱学实验模块以及海洋光学技术实验模块。并筹建光信息技术软件模块，建设光学计算机辅助设计实验室，完成对光学设计与CAD课程的支撑。

2）通过教学实践，建立完善的实验教学体系和实验教学模式。按照校级实验室的要求，建设光学工程专业学位实验室，合理安排不同层次实验项目的比例，优化验证型实验对原理的体现，加大设计型实验思考的力度，强化综合型实验对学生动手能力的培养，增强创新型实验对学生的针对性，做到因材施教。

3）建设网络实验教学资源和实验室信息化平台，包括实验室总体介绍、课程体系及大纲、每个实验的实施计划、试题库、相关多媒体课件、典型教案、网上选课系统等。实验教学及仪器设备的管理实现计算机网络管理，实现信息化、网络化，有效地提高工作效率。

4 结束语

根据培养方案确定了光学工程专业学位实验教学体系，即开设4门实验课程，包含8个实验模块，分为3个层次的实验教学体系。利用学校已有的科研实验室实验设备，初步建设了光学工程技术专业学位研究生教学实验室，整个实验室具有基础性的验证性实验项目、设计性实验项目，同时具有综合性实验项目，还有创新性的实验项目，能够部分满足学生的需求，极大地调动学生的积极性，为锻炼和培养学生的实验技能、分析问题和解决问题的能力提供很好的实践基地，为学生继续深造和参加工作打好基础。

参考文献

[1]李叶芳，于清旭，王晓旭，等.光信息科学与技术专业实验室的建设[J].实验技术与管理，2005，22（8）：110-112.

第5篇：信息光学原理范文

关键词： 相位恢复算法； 数字水印； 全息图二值化； 盲检测

中图分类号： TN919?34； O438 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）16?0085?04

0 引 言

数字水印技术是信息安全研究领域的重要分支，已成为目前数字产品版权保护研究的热点。基于信息光学理论的数字水印技术具有高鲁棒性、大容量、高加密维度、高处理速度等特点，近年来得到广泛关注与重视[1?6]。2002年，日本学者Takai和Mifune最早提出利用全息技术，将二维数字全息图作为待嵌入的水印信息的方法[7]。Chang等改进了这个方法，提出在离散余弦变换域嵌入数字全息图的技术[8]，实验表明全息水印具有良好的抗剪切能力。陈大庆等提出了基于相位恢复和数字全息技术的图像水印方法[9]，该方法采用相位恢复算法将得到高对比度的全息图，具有很好的稳健性。

以上方案嵌入的全息图均为灰度图，信息量较大。相同条件下，在宿主图像中嵌入的水印信息量越大，水印的透明性和鲁棒性就会相对越差。因此为了减少嵌入信息量，进一步提高全息水印的实用性，2011年，李国明等提出在计算出数字全息图的基础上，进一步对全息图进行二值化，将二值化后的全息图作为水印嵌入载体图像中[10]。但由于直接对全息图二值化，对全息图本身是一种破坏，损失了一定的全息信息，再现像质量有所下降。在上述方案的基础上，本文提出一种基于相位恢复算法的计算全息图二值化改进方法。该方法采用相位恢复算法将水印信息编码为虚拟入射物波的纯相位函数，同模拟参考光波发生干涉，得到对比度很高的计算全息图，二值化后作为待嵌入的水印信息。仿真实验证明改进方法具有更好的鲁棒性。

1 计算全息图二值化

1.1 传统傅里叶计算全息图二值化

将水印图像的灰度值[m（x，y）]作为物光波的振幅，并通过一个[-π，π]范围内的随机相位模板调制，以达到平滑傅里叶谱的目的。物光波复振幅为：

[o（x，y）=m（x，y）exp[iφ（x，y）]] （1）

其傅里叶变换为：

[O（ξ，η）=o（x，y）exp[-2πi（ξx+ηy）]dxdy] （2）

然后同参考光相干涉，设参考光表达式为：

[R（ξ，η）=R0exp[2πi（aξ+bη）]] （3）

式中a，b是空间频率， 决定参考光波的传播方向。相干后的光场分布为：

[H（ξ，η）=O（ξ，η）+R（ξ，η）2=O（ξ，η）2+R（ξ，η）2+ O*（ξ，η）R（ξ，η）+O（ξ，η）R*（ξ，η）] （4）

式中，第一、二项为全息图的晕轮光和中心亮点，对再现像的质量有很大影响，可以通过计算参考光和物光的功率谱密度加以去除。

[H（ξ，η）=O*（ξ，η）R（ξ，η）+O（ξ，η）R*（ξ，η）] （5）

式（5）可用来恢复原始像及共轭像，对[H（ξ，η）]进行二值化，并制作二值全息图。

全息图的再现是用照明光的表达式与全息图相乘，并通过傅里叶逆变换得到再现像的光强分布。为简化计算，假设照明光波振幅为1，相位为0，傅立叶逆变换得到的重构图像为：

[oR（x，y）=H（ξ，η）exp[2πi（ξx+ηy）]dξdη] （6）

将式（3），式（5）代入式（6）就可以得到重构光场为：

[oR（x，y）=o（x-a，y-b）+o*[-（x+a），-（y+b）]] （7）

适当地选择a，b的值，使原始像和再现像分离。

图1为128 pixel×128 pixel原始信息经过传统傅里叶全息法得到的二值化全息图及其再现像（经二值处理），可以明显看出，再现图像质量有所下降。

1.2 基于相位恢复算法计算全息图以及全息图二值化

相位恢复算法是一种通过已知光场强度来确定相位分布的技术，包括GS算法、POCS算法、HIO算法等。GS算法的原理图如图2所示，通过在空间域和频域之间进行傅立叶正反变换来回迭代，并在空间域和频域中分别应用空间域和频域约束限制条件，具体步骤概括为：

（1） 给定一个初始随机相位[?（x0，y0）]（取值范围为[-π，π]），乘以物光波振幅[m（x，y）]，构成入射波复函数[f（x，y）]，并对[f（x，y）]做傅里叶变换，得到频谱函数[F′（μ，ν）]。

（2）引入频域限制条件，去除振幅信息，只保留[F′（μ，ν）]的相位部分[F（μ，ν）]，对其做傅里叶逆变换得到[f′（x，y）]。

（3）运用空域约束条件，取[f′（x，y）]的相位部分与物光波振幅[m（x，y）]构成新的入射波函数，并进入下一次循环。

（4）重复以上过程，直到[f′（x，y）]与期望值[m（x，y）]的差异小于预设值为止。随着迭代次数的增加，输出函数逐渐收敛，最终得到所需要的相位信息。设最佳相位分布为[F（μ，ν）]，以上过程可用公式表示为：

[FT{m（x，y）exp（i?（x，y））}=F（μ，ν）=exp（jψ（μ，ν））] （8）

采用大小为128 pixel×128 pixel的黑白太极图案，同等条件下，传统傅里叶干涉全息和相位恢复法计算全息图对应的灰度直方图如图3所示，可发现传统方法灰度值相对集中，相位恢复算法得到的全息图灰度值分散且具有更高的对比度。所以经过相位恢复算法后的二值全息图比传统傅里叶二值全息图损失的信息量更少，大大提高了再现像的质量。

图4为相位恢复算法二值化全息图和对应的再现像。可以明显看出，该方法比传统傅里叶二值全息图的再现像质量有很大改善。

2 全息水印的嵌入和提取

采用上文的二值全息图作为待嵌入的水印信息，为了提高水印的抗压缩能力，将水印嵌入在宿主图像离散余弦变换（DCT）域中。DCT变换是正交实变换，它有良好的能量压缩能，考虑到人眼对高频成分的失真不太敏感，而压缩、滤波等操作主要破坏高频信息，将水印信息嵌入到宿主图像DCT系数中低频成分上。

2.1 嵌入算法

设原始载体图像[X]是[N1×N2]像素的灰度图像，水印图像[H]是[M1×M2]像素的二值全息图，水印嵌入原理图如图5所示。

具体的嵌入步骤如下：

（1）通过逐行扫描，将二值水印信息[H]转化为一维水印序列[W]：

[W={w（i）=0 or 1 ， 0≤i

（2）采用Logistic方程产生混沌序列，对[W]进行混沌置乱加密。消除了水印像素之间的空间相关性，并提高了水印的抗剪切能力。同时将Logistic方程的初始值作为密钥，提高了水印的安全性。

在非线性系统中，混沌是普遍存在的现象，混沌序列具有对初始条件和微小扰动的高度敏感性、非收敛性、非周期性、运动轨迹的遍历性、随机性和类似噪声等特点，这些特点使得混沌序列广泛应用于水印的加密。

最典型、应用最广泛的产生混沌序列的方法是Logistic映射方法。Logistic映射形式定义如下：

[xk+1=μxk（1-xk）] （10）

式（10）中，初始值[x0∈（0 ，1）]且[x0≠0.25 ，0.5， 0.75]。当[μ=4]时，系统工作于完全混沌状态，[X]在[（0 ，1）]内遍历。混沌状态对初始值极其敏感，所以取不同的初值，可以得到不同的结果，将[x0]的取值作为密钥。对于一维水印序列[W]，通过以下步骤实现空间置乱：

①选取初始值[x0]，产生一个一维混沌序列[m（i）]，其元素个数为[M1 ×M2]的整数倍；

②将[m]序列按照公式（11）进行预处理，使得[m]序列转化为一个整数序列，且[m（i）∈[1 ， M1 ×M2]]；

[m（i）=ceilm（i）×M1 ×M2] （11）

③从[m]序列第一个元素开始，按照下述公式对水印序列置乱，其目的是根据[m]序列，将一维水印序列[W]中的对应位置元素对调。

[a=W（i） ；W（i）=Wmodm（i） ， M1 ×M2+1； Wmodm（i） ， M1 ×M2+1=a] （12）

（3）将宿主图像按照像素8×8分块，并对各个分块作DCT变换。

（4）利用Matlab软件生成两组取值较小、相关性很小且服从高斯分布的一维四位随机序列[K1]，[K2]。

（5）分别计算原始载体图像每个分块的方差，根据方差的大小线性调整水印在各个分块上的嵌入强度。逐个读取置乱后的一维水印序列，若[w（i）=1]，嵌入[K1]；否则，嵌入[K2]，按照加法准则将水印信息嵌入到各个分块的中低频系数上。

2.2 提取算法

水印提取就是水印嵌入的逆过程。首先，将含有水印的图片8×8离散余弦变换，读取嵌入水印部分的DCT系数；然后，分别检测出其与[K1]，[K2]的相关性，比较大小，得到一维二值序列；最后，利用密钥，反置乱，并最终还原为二维二值全息图。通过傅里叶反变换或者光学再现，就可得到原始的水印信息。在提取全息水印时无需原始宿主图像，实现了水印的盲检测。

3 仿真实验

通过Matlab软件仿真验证了本文所提出的全息二值水印方法的稳健性，并且进一步跟传统傅里叶全息二值水印进行对比，验证该方法的优越性。

3.1 水印的嵌入和提取

采用上文制作的128 pixel×128 pixel太极图案的相位恢复算法二值全息图作为待嵌入的水印信息。宿主图像采用512 pixel×512 pixel的灰度Lena图，如图6（a）所示。图6（c）为相位恢复算法的二值全息图，进行混沌置乱后嵌入宿主图像DCT域的中低频区域，图6（b）为嵌入水印后的图像。图6（d）为提取的二值全息图，通过计算机或光学全息再现可得到清晰的原始信息，如图6（e）所示。

3.2 与传统傅里叶全息二值水印的对比试验

为了验证相位恢复算法二值全息水印对各种图像处理方法的抗攻击能力，在相同的嵌入条件下与传统傅里叶全息二值水印方法进行对比。采用峰值信噪比（PSNR）来客观评价嵌入算法对宿主图像的影响。采用归一化互相关系数（NC）定量衡量水印的原始信息和提取信息的相似度。

JPEG压缩对比实验如图7所示。图7（a）～（c）是压缩质量分别为80，70，60时，传统傅里叶全息二值水印法的水印再现像，图7（d）～（e）是本文方法的水印再现像。表1是两种方法对比实验的PSNR和NC。可以看出，在相同嵌入条件下，两种方法的PSNR相近，说明这两种方法的JPEG压缩效果相近，而本文提出方法的NC系数优于传统傅里叶全息二值水印方法。

剪切对比实验。把含水印图像分别切掉10%～40%，然后提取水印信息，结果如图8所示。图8（a）～（d）是传统傅里叶全息图二值水印法的结果，图8（e）～（h）是本文全息二值水印法的结果。表2是两种水印方法剪切对比实验中提取出的水印信息的归一化互相关系数（NC）。可见本文方法具有更好的抗剪切能力。

4 结 语

本文提出了一种基于相位恢复算法的二值全息水印方法，该方法采用相位恢复算法得到高对比度全息图，再将该全息图二值化，大大减少了传统傅里叶全息图直接二值化造成的信息丢失，改进了全息二值水印技术。在宿主图像子块离散余弦变换域的中低频部分嵌入水印，由于水印是二值化的全息图，因此具有较大的水印嵌入量。提取水印时无需原始宿主图像参与，实现了盲检测。通过仿真实验证明，与传统方法相比，本文方法具有更好的稳健性。该方法能够成为数字产品版权保护的有效方案。

参考文献

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[8] CHANG H， TSIAN T. Image watermarking by use of digital holography embedded in the DCT domain [J]. Applied Optics， 2005， 44（29）： 6211?6219.

第6篇：信息光学原理范文

关键词：创新意识；专业课教学；高校教育

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）14-0089-02

一、创新意识的含义

自同志提出“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力”以来，“创新”已成为关乎中华民族伟大复兴的最具时代特征的词汇，“创新教育”已成为我国教育改革的主旋律。“进行创新教育”、“培养创新意识”作为当前军队院校教学改革中频繁出现的词语，逐渐从一个术语名词转换为可以具体实施的教学实践。怎样的教育实践才算是创新教育呢？这需要找到其内涵才能真正运用于教学中。

按照《汉语大辞典》解释，创新是“创立或创造新的”。按照《常用新词语词典》的解释，创新是“抛开旧的，创造新的”（记录、局面、成绩等）。如果只是将培养创新意识简单地定位为培养学员创造新知识的意识，是不切实际的，知识是经过长期实践逐步增长出来的，少有人能够在短短的一生中能够在某一个知识点上多有建树，因此教育中创新意识的培养不是简单的“创新”和“意识”两个概念的简单融合。在高校教育中要求每个学员都具有高度的创新能力不太现实，但完全可以要求学校教育注重培育创新意识和创新精神，通过各种教育形式，培养学员再次发现知识的探索精神，培养重新组合知识的综合能力和准备“首创前所未有”事物的创造意识和创造能力。

二、在专业课教学中开展创新意识培养的可行性分析

军用光电工程、军用光学仪器维修等专业的学员主要学习的课程包括光学基础知识、军用光学仪器知识以及光电平台系统综合知识应用的学习。粗看起来这些知识模块的内容是对现有光学知识的应用，没有涉及到光学理论发展的前沿，不具备任何知识创新的可能，但是创新意识的培养不是只有站在学科发展前沿才能实现的。创新意识是一种意识形态，并不绝对地依赖于掌握知识的厚重程度，谁能说天真的孩童不具备创新意识呢？其所缺乏的仅仅是一种获得高层次创新成果的能力，缺乏的是知识基础。

军队院校的全日制学员来源主要两个方面，一是所谓的直通车学员，每年从高考生中直接录取的学员，一是国防生，地方大学从高考生中直接录取的学员，培养四年后进入军队院校再进行一年左右的任职培训。这些学员接触到专业课时的平均年龄在19岁到21岁之间，属于自我意识正在逐步形成阶段，接受能力强，可塑性好，对于创新意识的培养具有较高的接受度；其次，大部分学员在接触专业课之前，得益于现代传媒的高度发达，学员通过各种媒体形式对于红外热像仪、微光夜视仪、激光制导、激光测距仪等光电装备都有一些浅显的认识，对于各种军用光学仪器具有强烈的好奇心和高度的知识渴望，这种积极向上的学习态度使他们成为创新意识的良好受体；再次，在学校中学习的学员年龄较小，顾虑少，初生牛犊不怕虎，对于未知事物有着强烈的求知欲，虽未必正确，但其想法是海阔天空的，是创新意识的良好载体；最后，学校是体系性知识传承的重要场所，是培养学习习惯、形成思维定式的重要阶段，形成何种思维定式直接影响其进入社会后的发展方向。

创新型人才不是天生的，更多地是依赖于后天培养，作为人才培养的重要阵地――院校教育，对创新型人才的培养具有极大优势。因此在本专业开展创新意识的培养是必要的，而且是完全可行的。

三、如何在光电工程专业课教学中展开创新意识的培养

创新意识是驱使个体进行创造行为的心理动机，没有创新意识的人不可能进行创造和发明。许多调查结论都指出，学员普遍具有创造潜能，在适当的教育下，它可能在每一学员身上发展和显现。因此专业课教学中需要在厚重学员专业知识的基础上激发学员的天马行空的创新意识。

1.创新意识培养。许多已知的事实告诉我们，世界上绝大多数的创造发明，都有原有事物的再次发现和重新组合，产生质变后才表现为前所未有的创新，其本质是有中生有，因此培养创新意识的同时要注重对知识传承的强调，在已有传承知识基础上突出已有知识的新发展、新条件下对已有知识的新用途。

例如，同是对光速的测量，由于计时工具的粗糙，伽利略山间测速实验失败，但是现在具有了精密的时钟计量方法，同样原理的实验却能取得成功；测量长距离使用的工具从米尺――光学测距机――激光测距机发展过来，其原理各不相同，分别是参照物――人眼的生理功能――因光速的恒定可测时求距离，但却完成同样的任务……不胜枚举，均可通过各种问题的设定培养学员问为什么的良好创新意识。从光学测距机的测量精度随距离增加而降低，到激光测距机无视远近在有效测量范围内保持±5m测距精度；对景物的观察从人眼可见的场景到人眼不可见红外、紫外图像，交叉学科的发展促进了光学学科的进步，因此在对学员培养过程中要将学员的眼光从本学科局限中超脱出来。

2.探索精神培养。科学是知识系统，学习科学并不是为了记忆和背诵真理，而是为了认识和不断更新真理，教学中强调的应该是发现知识的过程，而不是简单地获取结果；要结合课程教学进行知识探源，把握其发展变化趋势；要让学员深刻感受到，任何科学知识都是人类艰苦努力不断探索的结晶，以此弘扬科学人文精神；要鼓励学习中的探究和怀疑，凡事多问几个为什么。

例如，在探索光的本质的过程中，经历了波动性和粒子性争执风波，粒子性占上风――波动性成为主旋律――新的粒子性又重新出来，到目前达成了光的波粒二象性的暂时的共识，但光本质究竟是什么，现在还在探索之中；在扩展人类视觉能力的追求当中，为了看见遥远的远方目标、看清细微的细菌，反复组合光学元件，发明了一系列望远镜、显微镜等可见光仪器……光学的发展一波三折，走过了许多弯路，惠更斯、普朗克们在提出新假说时都受到了权威人士主流思想的阻碍，通过教员有意识的引导，培养学员“大胆假设、小心求证”的学术思想，敢于挑战权威，并勇于去深入研究。在教学中坚持对知识再次发现的探索式学习观念，本身就是一种科学精神。它要求学员不盲目接受和被动记忆课本或教员传授的知识，而是主动地进行自我探索，把学习过程变成一种再次发现人类以往积累的知识的参与式活动。

3.综合能力培养。需求推动创新，发现机会是创新的不可或缺的重要步骤，例如，人们为了将美丽的瞬间留下，最初是画家手绘，速度慢，再现性不好，传统照相机出现了，能够拍摄出一个侧面的景物，代表了几何光学文明的较高成就，为了能够全方位地记录景物或人物，全息摄像出现了，信息光学大行其道；为了能够马上看到拍摄结果，数码相机出现了，试想能够拍摄出全息照片的数码相机还会远吗？如何实现呢？有创新热情的人会去深入地学习、分析、提炼的。学会学习比学会知识更加重要，人类文明几千年来的知识浩淼如海，不可能在有限的生命中学会，因此教学中综合能力的教学更加重要的培养目标是学会分析，学会提取精华。

四、教员如何进行创新意识教学

我军装备的光电仪器集中了光学、机械、电子、计算机技术等专业知识。学员在第五学期开始接触专业课的学习时已具备了高等数学、电工电子、机械制图、计算机编程等基础知识，在专业课教学中学员必然优先掌握的课程就是应用光学、物理光学、光电技术，这些知识储备完成光到电的转换，为其他课程的学习奠定了必要的理论基础。虽然军用光电装备有百余种，结构千变万化，但是万变不离其宗，因此正确的学习方法和创新意识的培养在课程教学中就十分重要且必要。

光电装备的教学目的不仅仅是教会学员现役光电装备的原理、构造与维修，更重要的是教给学员一种思想，一种意识，一种能够自己设计和分析装备的能力，当学员面对新型号光电装备时具有自主分析的能力，对于新装备的研制能够提出可行的基于现有技术的创新想法。因此教员的任务就是以呈现教学目标、学习情景、活动情景等方式来呈现学习任务，启动并组织学员的学习活动。创新意识的培养需要将课堂教学从教员“讲”变为学员“学”，形成以学员为主体，教员为主导的教学模式，学员的学习活动成为课堂的主要活动，教员的主要作用是把学员的学习活动启动起来，组织起来，使他们能够紧张、高效地投入学习，并在学员的学习过程中，了解学员的学情，提供适时而有效的支持和帮助，使各类学员都能按自己的特点进行学习，逐步培养学生创造“前所未有”事物的能力。教员教学思路由重教转向重学、重结果转向重过程、重继承转向重创新、重知识转向重能力，有目的、有意识地培养学员的创新意识、创新兴趣、创新思维和创新能力。

五、结语

创新意识是创新型人才所必须具备的非智力因素，它是一种想象力，一种精神，一种对已有知识的升华和发展，需要知识奠基，因此重视创新教育必须是在传承教育基础之上，在进行创新意识培养的实践过程中更要重视知识的传承。在军队院校中进行装备教学过程中恰好具备了知识的传承以及知识应用创新能力的培养，有利于学员创新意识的建立。

参考文献：

[1]叶平.“创新教育”解析[J].教育研究，1999，（12）.

[2]彭小虎.论创新教育的三个层次[J].教育科学，2001，（02）.

[3]余文森.创新教育与课堂教学[J].福建师范大学学报：哲学社会科学版，2002，（1）.

第7篇：信息光学原理范文

摘要：工程教育认证工作的开展必然推动了高等院校的人才培养，在此背景下培养方案的建立和改进对于促进二者的关联性和发展起到了不可或缺的作用。本文面向于工科院校分别从培养目标、人才培养要求、质量保障、知识体系和核心课程体系等方面探讨了工程教育教W的现状并给出改进措施，以为工程教育的改革和发展提供参考思路。

关键词：高等工程教育；工程教育认证；培养方案制定；教育理念；课程体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）24-0165-02

一、引言

工程教育占中国高等教育专业设置、毕业生总量的三分之一。为促进我国工程教育的改革，加强工程实践教育，进一步提高工程教育的质量，为相关工程技术人才进入工业界从业提供预备教育质量保证，2005年以来工程教育认证工作逐步在我国开展，相关教育专业以工程教育专业认证标准为准绳、全面推进专业建设及改革，加速专业国际化进程，提高人才培养质量，切实提升学生收益[1]。工程认证从一定程度上提高了现有高等教育的质量体系，主要表现在其新颖的育人理念可为未来工程师“毕业生”提供通行国际的执业资格。从以学生为本、目标导向、持续改进等方面来衡量和推进教育工作，改变了传统的学习策略方式，通过反馈机制对专业设置不断探索提高[2]。作为国际就业市场的“通行证”，目前几乎所有相关院校都对参与工程教育认证表现出空前的热情。然而，在探索推进专业认证工作的过程中，高等院校或多或少的存在以下几点问题：①在可预期的未来所培养的人才与社会需求的衔接性、是否能够反映区域特色尚需改进。②人才培养模式过于单一，不能够做到与时俱进。③课程设置不足以支持相应知识体系和毕业要求，缺乏创新创业类课程，在授课内容方面应强化专业背景等。针对这些问题，本文从培养方案着手，分别以培养目标、人才培养基本要求、质量保障体系、知识体系和核心课程体系方面分析了当前工程类院校专业情况，有针对性地提出了对专业建设及培养方案的建议。

二、培养方案分析

1.培养目标。依据现有工科院校专业培养方案的内容，目前各高校制定的培养目标主要有以下问题：①根据中国工程教育认证协会2012年7月修订的《工程教育认证标准》培养目标“应能反映毕业生主要的就业领域、竞争优势及毕业后事业发展的预期”并且可以“检验和评价培养目标的达成度”，而目前很多高校的培养目标比较虚化，这样会导致检验和评价培养目标的达成度比较困难[3]。②各高校的培养目标比较趋同，有些能很好反映学校的学科特色以及行业特点，但很少能够反映学校的区域特色；再者，在培养目标的定期评价和修订方面，不能反映不同领域行业或企业（也可以是科研院所）专家的参与。③在培养目标的公开性方面，认证标准明确培养目标必须向社会有效公开，但部分高校网上找不到专业的培养方案，向社会有效公开方面有所欠缺。

2.人才培养基本要求。近年来随着工程教育国际认证工作在我国高校的全面展开，越来越多的高校在修订毕业要求时参考了工程教育国际认证的要求，对毕业要求进行细化、量化，除了对专业知识和技能的重视，也增加了对团队协作和沟通能力、运用现代技术获取信息能力、以及具有良好的质量、安全、效益、环境、职业健康和服务意识等综合能力的要求，但仍然有很多高校的毕业要求过于简单笼统，较难进行评价。

3.质量保障体系。各高校普遍都有相应的规章制度来监控教学过程、跟踪毕业生以及根据各方反馈进行持续改进，但较少有根据毕业生的反馈信息形成分析报告，并根据各方反馈形成文档形式的持续改进报告。同时对于围绕毕业要求对应到质量点的有效性考查不足，对于实施情况的效果评价并没有到位。在实践教学方面对于教学实际内容是否能支持毕业要求达成分析不足，往往不能反映部分同学的训练不足问题。

4.知识体系和核心课程体系。工程教育认证标准要求课程体系设计有企业或行业专家参与[4]。然而尽管当前一些高校在形式上让部分专家担任企业导师进行授课，但在授课内容方面过于偏重工程实际，造成学生重视工程技术类操作过程而忽略了其相关理论。在知识体系方面，以上海理工大学光电信息科学与工程专业为例，学科基础知识需涵盖电路与电子技术、计算机系统与应用、信号与系统、电磁场与波等知识领域的核心内容，专业基础知识应包括物理光学、应用光学、光电子学、光电检测、激光原理、信息光学、通信原理、工程图学中至少4个知识领域的核心内容。同时在讲授相应专业基本知识领域和专业方向知识时，应讲授相关的专业发展历史和现状。根据我们对47个收集到的培养方案的分析，很多学校缺乏信号与系统知识领域的相关课程。应积极探索这些核心课程的评级机制，因为科学的课程评价方式是人才培养目标顺利实现的保证。但部分高校仅仅是设置了这些工程课程，所缺乏的评价机制不能够切实让这些外部专家在课程教育教学中充分发挥其应有的作用。

三、专业建设及培养方案改进策略

根据以上分析发现的针对工程教育的一些共性问题，我们对工科专业培养方案及专业建设提出以下建议。

1.培养目标。增加对学生创新创业能力的要求；增加对学生毕业后应该具有能力的预期要求，促进和加强这些要求和毕业要求的关联性；培养目标应更好反映学校的学科特色、行业特点以及学校的区域特色；培养目标的制定应有行业专家参与并有相关文字资料佐证；培养方案应尽量做到网上公开。做好毕业生5年后情况跟踪，为培养目标的持续改进提供有效的数据，通过调研毕业生的竞争优势和社会责任承担情况，合理规划在校生培养目标。

2.毕业要求。参考工程教育国际认证的要求，对毕业要求进行细化、量化；除了对专业知识和技能的重视，也应增加对团队协作和沟通能力、运用现代技术获取信息能力、以及具有良好的质量、安全、效益、环境、职业健康和服务意识等综合能力的要求。培养学生综合利用以新兴互联网、增强现实为代表的现代工具提高其模拟预测能力，以达到实现深刻掌握和理解相关知识和技能的要求。面向全体学生对象，制定教学过程训练和考核规划方案，做到公平公开。建立长期有效与业界同行和社会公众的沟通机制，及时解决工程问题，在不同文化背景下加大不同类型的交流活动，促进教学实践的国际化。

3.质量保障体系。建立有效的跟踪和反馈机制，及时了解毕业生信息，进而形成社会参与的各方常态评价。依据毕业生的反馈信息和评价意见，进行持续改进。

4.知识体系和核心课程体系。增加创新创业类通识课程；在授课内容方面增加专业导论课程相关的专业发展历史和现状；注意增加知识领域的相关体系课程。注重理论联系实际，从而能够培养工程人才感受基础理论是如何有效指导工程技术和实践操作的过程。重视企业导师开展的实践课程和课堂效果，实施有效的评价机制促进设计性实验、课程设计、毕业设计和生产实习的进行过程。

5.理科类与工科类教学实践环节的共性与差异。目前各高校均比较重视实践环节，认证过程对实验设备和经费投入的要求很大程度上也是为了保证实践环节的数量和质量。理科类专业队实践环节的要求并不比工科类专业低，但由于培养目标的差异，两者对实践环节的要求还是各有侧重的。工科培养的是工程型人才，应加强和企业联合的实践环节，加强规范化、标准化等方面的训练；理科培养的是科研型人才，更注重动手组装和搭建实验的能力，应加强和科研院所的联系，从理解器件原理、设备原理及其关键注意事项着手训练。

参考文献：

[1]邓琼.探究工程教育认证提升专业建设水平[J].教育教学论坛，2015，（9）.

[2]林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J].工程教育前沿，2015，（2）.

第8篇：信息光学原理范文

中图分类号:TN919-34文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)22-0117-03

Method of Curve Vector Data Compression Based on IWT and FCM

ZHANG Jun-lan1, WANG Yi2

(1. College of Information Science and Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875, China;

2. Ocean University of China, Qingdao 266003, China)

Abstract: The vector data compression has great significance in GIS data storage, network transmission and its application in mobile devices. A compression method based on the integer wavelet transform (IWT) and fuzzy C means (FCM) is proposed according to the analysis for the characteristic of curve vector data. The compressionscheme includes 3 steps: integer form of vector data, offset sequence processing with IWT and coding compression of transformed wavelet coefficients. The lossy coding of curve vector data was realized with the dictionary coding of FCM. Compared with other algorithms, this method has the characteristics of high compression ratio and less distortion.Keywords: spatial vector data; integer wavelet transform (IWT); FCM; dictionary encoding; SHP

对矢量化后的地形图等进行压缩处理的过程称之为空间矢量数据的压缩。地图数字化中矢量数据的压缩主要包括各种地形图要素的数据压缩。等高线是地图中最多的图形要素,所以对矢量化后的地图的数据压缩主要是对曲线的压缩,目前讨论最多的也是曲线矢量数据的压缩。在此针对矢量数据的压缩问题进行研究。

传统的矢量数据压缩方法的核心思想是从矢量数据的坐标点集中运用一定的算法抽取出最能体现矢量数据特征的子集。这类曲线矢量数据压缩算法主要有:垂距限值法、角度限值法、Douglas-Peucker算法(Splitnig算法),以及黄培之提出的具有预测功能的曲线矢量数据压缩方法等[1-3]。

近年来,矢量数据的量化编码压缩算法的研究得到重视。钟尚平等[4]根据平面矢量地图文件的存储特性,有机结合“无附加码书”字典编码方法,可逆并显著地压缩了矢量地图。王立胜等[5]基于第二代小波变换理论实现了对空间矢量数据的无损压缩。黄越峰等提出了使用基于整数小波变换和FFEP编码的曲线数据压缩方法[6]。Kolesnikov等提出了链码方法用于矢量数据压缩[7]。

本文首次提出结合实际矢量数据文件的存储结构和曲线矢量数据的特性,将浮点型的矢量数据坐标值预处理成整型值表示的坐标值之间的偏移量。进而引入先进的整数小波变换对整型的偏移量序列进一步处理,分析变换后的小波系数的幅值,分布等特征后,采用了高效的基于模糊c均值聚类和字典法编码方案进行压缩存储。实验结果表明,本文的压缩方法能够达到较高的无损压缩比。

1 矢量数据的整型化

矢量数据文件一般包括表示数据属性和存储结构的元信息和实际图形的坐标点序列,其中浮点型坐标点序列占据了文件的绝大部分存储空间。对矢量数据文件进行压缩主要是对坐标点序列进行压缩。

对于二维的平面矢量数据,坐标点序列由x坐标序列和y坐标序列组成。由于使用浮点型表示,每个坐标值占用的存储空间为8个字节。本文使用的是基于整数小波变换的压缩方法,因此首先是将坐标点序列用整型数表示。

由于同一曲线和多边形实体的坐标点序列是密集的和顺序的,因此相邻点间的坐标值之差的变化范围很小,可以用整型数来表示。对于由N个点序列([Xn,Yn],n=0,1,2,…,N-1)表示的曲线或多边形实体,坐标值整型化为([X′n,Y′n]n=0,1,2…N-1)过程如下:

步骤1: 记录X0, Y0,令X┆0 ′ = 0,Y┆0 ′ = 0。

步骤2: 对于n=1,2,…,N-1,X′n=Xn-Xn-1Y′n=Yn-Yn-1。

步骤3: 已知Xn的最高精度为10-p,Yn的最高精度为10-q,则X′n=X′n×10p,Y′n=Y′n×10q。

2 整数小波变换及其在矢量数据压缩中的应用

2.1 整数小波变换

传统的小波变换又称为第一代小波变换,其变换过程主要是利用小波滤波器组对图像行列分别滤波,进行卷积运算,由于都是实数域的变换,即使待分析信号本身是整数序列,相应小波变换系数也是实数。由于数字图像一般都是用整数表示,非常希望有一种“整数-整数小波变换”,将整数序列映射为整数小波系数,并且这种映射是可逆的,具有这种性质的小波变换称为整数小波变换(IWT)。Sweldens等提出的提升(lifting)小波变换方法是一种新的小波变换工具,利用它可以不采用傅里叶变换作为主要分析工具,能够很容易地构造一般的整数小波变换[8]。

2.2 整数小波变换在曲线矢量数据压缩中的应用

整数小波变换可以将数据的绝大部分能量压缩到低频系数中,只有少部分在高频系数中。利用整数小波变换的这个特性可以实现数据的压缩。近年来基于整数小波变换的图像压缩已经成为一个研究热点[9]。

为了直观说明整数小波系数分布的特点,本文对国家铁路线曲线矢量数据(SHP格式)使用第1节中的整型化处理后,进行了两层整数小波变换分解,并对小波系数进行统计分析如图1所示。

图1 全国铁路线曲线矢量数据

经过对图2的数据点分布图和图3的整数小波系数分布图进行对比,可以发现数据点经整数小波变换后得到的小波系数在空间分布上聚集性更强,大量的幅值分布在零附近,达到了去相关的目的,适合于采用高效的编码压缩方法。

图2 整型化处理后的数据点分布图

图3 数据点经整数小波变换后的小波系数空间分布图

3 基于整数小波变换(IWT)和模糊k-均值聚类的编码压缩方案

3.1 压缩流程

使用IWT变换压缩曲线矢量数据的原理是通过IWT变换将空间域的坐标串变换为频率域的小波系数序列,对系数序列进行量化和编码获得压缩数据流。在使用IWT变换前,将同一条曲线或者多边形实体的矢量数据组成一个待压缩子块。对每个块中的x和y坐标序列使用第一节中整型化方法转化成整型的偏移量序列。对得到的整型偏移 量序列进行整数小波变换,得到小波系数序列。对小波系数进行编码,得到压缩后的矢量数据。压缩流程如图4所示。

图4 IWT曲线矢量数据压缩流程

3.2 整数小波系数编码

由2.2节的统计分析可知,曲线矢量数据经过整型化和整数小波变换处理后得到的整数小波系数在空间分布上非常集中,大量的幅值集中在零附近。本文针对这个特点,提出使用改进的一维模糊c-均值聚类算法对整数小波系数进行聚类,建立系数字典,将整数小波系数转换为其所属类均值对应的字典索引,从而实现快速高效的编码。

3.2.1 模糊c-均值聚类(FCM)

设{xi,i=1,2,…,n}是n个样本组成的样本集合,预定类别数目c,mi,i=1,2,…,c为每个聚类的中心,μj(xi)是第i个样本对于第j类的隶属度函数。用隶属度函数定义聚类损失函数Lμ:

L│ = ∑cj = 1∑ni = 1[μj (xi )]bdi 2j (1)

式中:di j = xi -mj 为第i个样本与第j个聚类中心间的欧几里得距离;b∈(1,∞)是可以控制聚类结果模糊程度的常数。

模糊c-均值方法[10]要求每个样本对于各个聚类的隶属度之和为1。Ъ匆满足:

∑cj=1μj(xi)=1, i=1,2,…,n(2)

使用拉格朗日乘数法进行推导,可以得到使式(1)取极小值的必要条件:

mj=∑ni=1[μj(xi)]bxi/∑ni=1[μj(xi)]b(3)

μj (xi ) = 1/∑ck = 1(di j /dik )2/(b-1)(4)

由上述2个必要条件,模糊c-均值聚类算法是一个简单的迭代过程。算法步骤如下:

步骤1:设定聚类数目c和参数b。

步骤2:初始化各个聚类中心mi。

步骤3:根据式(4)计算隶属度函数。如果小于掣霆确定的阈值,或相对上次隶属度函数值的改变量小于某个阈值,算法停止。

步骤4:根据式(3)更新各类聚类中心。

3.2.2 使用FCM字典法对整数小波系数编码

分别取出x方向的部分小波系数和y方向的部分小波系数当做做样本集合,使用3.2.1中的FCM算法分别得到x方向和y方向上的若干个聚类中心。由于整数小波系数是一维的,因此使用的是计算速度和收敛速度都很快的一维形式的FCM。

建立由聚类中心和对应索引组成的字典。编码时,将小波系数转换成其所属聚类中心对应的字典索引。字典索引的编码长度由聚类数目决定,若聚类数目为2n,则索引的编码长度为n位。

4 实 验

实验数据采用了国家基础地理信息中心下载的中国数字地理地图数据SHP文件,包含中国国境线矢量数据,中国境内铁路线、公路线、河流分布等矢量数据。采用本文的压缩编码方案和文献11中直接对曲线矢量数据进行聚类法压缩方式[11]进行压缩实验,得到的实验结果如表1所示。

表1 实验结果

实验数据bou1_4p.shpHydl_4p.shprai_4m.shproa_4m.shp

原始数据大小 /KB1 041 910754584

直接聚类法

压缩后大小/KB133.5115.2101.981.1

压缩比7.87.97.47.2

均方误差16171615

最大误差30313329

本文算法

压缩后大小/KB65.959.149.939.7

压缩比15.815.415.114.7

均方误差9.28.99.18.6

最大误差22212019

实验主要对比的性能指标:

(1) 压缩比。原始矢量数据大小与压缩编码后的数据量的比值。

(2) 均方误差(mean square error,MSE)和最大绝对误差(maximum absolute error,MAE)。假设原始数据由M个点组成,每个点的值为Pi ,重建后的点为Pi′,那么MSE和MAE定义为:

MSE=1M∑M-1i=0(Pi-Pi′)2

MAE=max0≤i≤M-1{|xi-xi′|,|yi-yi′|}

实验结果表明,使用本文的算法相比直接使用矢量数据的聚类算法能够提高压缩比并且能够降低重建后的矢量数据的失真程度。

5 结 语

GIS地图数据中的曲线或多边形矢量数据,其坐标相邻点间的坐标值之差的变化范围很小,可以用整型数来表示,并且坐标点序列内部存在很大的相关性。因此,可以通过对浮点型的坐标点序列转换成整型偏移量序列,再进行整数小波变换和采用合适的编码压缩方案进行此类矢量数据的压缩。实验结果表明,使用本文的基于整数小波变换的曲线矢量数据压缩方案,可以达到较高的压缩比和较小的失真。在实际GIS系统实时使用中,对压缩解压缩的速度也有很高的要求,如何在尽量不减少压缩比的前提下最大化的降低计算的时间消耗有待进一步的研究。

参考文献

[1]黄培之.具有预测功能的曲线矢量数据方法[J].测绘学报,1995,24(4):316-319.

[2]DOUGLAS D H, PEUCKER T K. Algorithms for the reduction of the number of points required to represent a digitized line or its caricature[J]. The Canadian Cartographer, 1973,10:112-122.

[3]KOLESNIKOV A ,AKIMOV A. Distortion-constrained compression of vector maps[C]//Proceedings of the 2007 ACM Symposium on Applied computing. Seoul: ACM, 2007:8-12.

[4]钟尚平,高庆狮. 一类矢量地图的无损压缩算法[J].系统仿真学报,2004,10(16):2189-2194.

[5]王立胜,闵晓瑜.一种面向移动用户的空间矢量数据压缩算法[J].自动化技术与应用,2004,12(23):20-22.

[6]黄越峰,钟耳顺,郭会.移动计算环境中曲线数据实时压缩方法[J].计算机辅助设计与图形学学报,2009(21):88-93.

[7]AKIMOV A, KOLESNIKOV A, FRANTI P. Lossless compression of map contours by context tree modeling of chain codes[J].Pattern Recognition,2007,40(3):944-952.

[8]丁绪星.基于整数小波变换的图像编码研究与实现[D].南京:南京理工大学,2004.

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