计算机视觉的主要任务精选(九篇)

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第1篇：计算机视觉的主要任务范文

关键词：拉铆钉；视觉检测；实时在线；多参数

中图分类号：TP273+.5 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 16-0000-01

Pop Rivets Multi-parameter Online Real-time Visual Inspection System Study

Yu Qiong

(Southwestern University School of Computer Science and Technology,Mianyang621010,China)

Abstract:In this paper,the introduction of re-innovation model,integrated machine vision technology,automation technology and process technology cluster collaboration,research and development"pop rivets real-time online multi-parameter visual inspection system."

Keywords:Pop rivets;Visual inspection;Real-time online;Multi-parameter

一、引言

由于工业产品或者零部件的复杂性使得其需要测量的尺寸的参数很多，传统的人工测量难以满足大规模生产需求和短时间内测量多个尺寸参数的要求。本文结合拉铆钉生产现状及其外形轮廓特点，以工件外形边缘的投影图像作为被测边缘，基于计算机视觉在线测量技术，采用多摄像机组合测量的方式，开发了拉铆钉在线视觉测量系统。该系统将计算机视觉和数字图像处理技术应用于拉铆钉的大批量检测，对拉铆钉的各个尺寸参数进行自动在线测量，并根据预先设定的各参数检验合格标准，自动完成对拉铆钉的在线筛选，并统计出检测数量、不合格数、合格率等测量数据。该检测技术不仅可实现拉铆钉的在线检测，而且测量速度快、精度高，代表了工业产品及其零部件在线检测的发展方向，具有广阔的发展和应用空间。

二、系统方案设计

按照拉铆钉多参数实时在线视觉检测系统的主要任务与技术指标，可将整套系统分成图像传感器模块、图像处理模块、无线传输模块、自动化定位模块及系统控制管理主机。其体系结构如图1所示。

图1：拉铆钉多参数实时在线视觉检测系统的体系结构

三、拉铆钉多参数实时在线视觉检测系统的设计与实现

（一）图像传感器模块。图像传感器模块由高性能的ARM9处理器、高速总线和CMOS图像传感器构成，使用多个视觉传感器进行同步采集和处理，直接将参数检测结果传送至图像处理模块。其所有参数采集、处理和检测结果传输过程少于10ms。图像传感器提供了良好的人机界面和丰富的底层控制方式，可对CMOS的曝光时间、白平衡、亮度获取等成像操作进行控制，并内置图像处理和几何检测算法，可直接得出检测所需如深度、角度等参数值。每个图像传感器还配备有自动化位置侍服机构，可以进行精度为20微米的上下微距调节。

（二）图像处理模块。图像处理模块由大容量的数据存储器SDRAM和程序存储器NAND FLASH、DSP处理器组成。前者为图像的快速处理提供硬件基础，后者对采集的图像进行底层处理，如图像滤波、图像增强、边缘检测等，以便处理程序从图像中抽取诸如角点、边缘、线条、边界以及色彩等关于场景的基本特征。同时，DSP通过编程对CMOS的曝光时间、白平衡、亮度获取等成像操作进行控制。

（三）无线传输模块。为了便于检测组网和数据传输、共享与协调控制，本文设计了与图像处理单元搭配的以太网接口和基于ZIGBEE技术的无线传输模块。

（四）自动化定位模块。自动化精确定位机构能够实现针对T12-T24型号的拉铆钉的精确定位。整个机构能够实现拉铆钉的型号自适应、自动进料和位置校正。整个定位系统可靠性高，可保证在20ms内完成所有的机械动作，使用寿命可达500万次以上。

（五）系统控制管理主机。系统控制管理主机为以上各个模块的正常运行提供保障。工件由自动传输机构传送给定位机构，由定位机构固定在待测位置，在背向光源照明下，图像采集装置采集到图像，由图像处理器将其转化为数字信号保存在计算机内，通过相关的软件算法对图像数字信号进行处理，从而得到所需要的各种目标图像特征值，并在此基础上实现模式识别、图像分析、参数计算等功能，最后用得到的结果来控制自动分选机构做出判断，对合格品和不合格品进行分类。并且通过人机界面实现人机交互。同时，系统外接打印机，可对测量数据进行打印。

四、实验

拉铆钉多参数实时在线视觉检测系统已研制成为生产检测装备在工厂试用，如图2所示，运用此设备后，检测质量和检测效率得到明显提高。其检测速度高达1800件/小时，准确率达98%以上，检测精度达到10微米；整个检测系统属于全自动在线检测系统，可实现T12-T24五个型号22个规格的拉铆钉的全部尺寸参数用视觉传感器集群进行实时在线检测，残次品自动剔除。T16-20型号的拉铆钉实际检测数据如下图，4#数据是一个不合格产品，能准确识别和分检。装备的正确运转，证实工件多参数视觉传感器集群测量技术与方法切实可行。

图2：拉铆钉在线检测测试生产数据

五、总结

拉铆钉多参数实时在线视觉检测系统，解决了拉铆钉生产过程中要求实时在线检测工件的多种参数，自动质量控制的行业性难题。系统在工业生产现场能够实现多参数精准、高速的实时在线测量，并自动完成对拉铆钉的在线筛选，统计出检测数量、不合格数、合格率等检测数据。检测精度为0.01mm，检测速度为每分钟1800件以上。提高了生产工人的工作效率，降低了劳动强度，也大大降低了生产成本。高速量化了拉铆钉技术指标，提升企业竞争力。

参考文献：

[1]刘华东,朱目成.数字图像处理技术在螺纹检测中的应用[J].现代机械,2007,2:23-26

第2篇：计算机视觉的主要任务范文

关键词：数字图像处理；教学改革；试验教学

0 引言

《数字图像处理》是一门汇聚光电探测、电子学、数学和计算机等众多领域技术的综合叉学科，通过对原始图像的加工，可以使图像具备更好的视觉效果，同时满足某些应用的特定需要。《数字图像处理》是一门偏重于应用的工程学科，经过半个多世纪的发展，目前已广泛应用于工业检测、医疗保健、航空航天、军事等各个领域，其巨大成就表现在航空航天遥感和医学图像的处理方面。在航天领域，为太空探测成功处理了数万张照片在生物医学领域，为开辟了无损诊断的先河，体现出其远大的发展前景。数字图像处理是模式识别、计算机视觉、图像通信、多媒体技术等学科的基础，已经成为高等院校电子信息工程、通信工程、信号与信息处理、计算机应用与软件等学科的一门重要专业课程。

对于工科类应用型高校，主要是培养具有创新意识和竞争力、符合市场需求的实用型人才，强调学生的应用动手能力。在《数字图像处理》课程的教学过程中，我们主要从授课内容、授课方式、试验课设计以及考核方式进行了改革，培养学生学习兴趣，掌握图像处理最基本的流程和基础知识，通过主动查阅文献资料与团队协作培养学生分析問题与解决問题的能力。近几年，我们对课程教学内容体系、教学方法与手段以及教师队伍等方面的进一步建设，不断进行科技创新，将工程与项目的开发与设计理念引入课堂与试验，取得了较明显的效果，最为显著的是学生在大四毕业设计中，具备扎实的图像处理相关基础知识，能很好地完成与图像处理相关的毕业设计课题。

1 授课内容改革

随着科学技术的发展以及信息时代的到来，图像处理的新理论和新方法层出不穷，并逐步应用于实践。《数字图像处理》课程教学的侧重点和教学内容也必须发生相应变化以适应时代对应用型人才培养的需求。

1.1优化整合教学内容

在众多的《数字图像处理》类教材中，选择了西安电子科技大学许录平编写的《数字图像处理》教材为主。主要考虑到该教材内容全面、知识新颖，在内容阐述上重点突出，实践性强，有较多的实例来帮助学生理解图像处理的理论和算法。同时以清华大学章毓晋编写的《图像工程（上册）图像处理和分析》与冈萨雷斯的《数字图像处理》作为我们的辅助教材。

该教材共分八章三大部分，第一部分是数字图像处理基础，包括绪论、图像处理基础和图象变换共三章。第二部分介绍图像处理基本方法和技术，包括图象增强、图像恢复和重建、图像压缩编码共三章。第三部分讲述数字图像分析的基本原理和技术，包括图象分割和图像描述共二章。对于应用型本科教学，我们对教材内容进行适当增删、重组。并划分成如下内容模块：图像基础知识（图像采集、量化与人眼视觉系统）、图像变换、图像增强、图像恢复、压缩编码、图像分割、图像描述与图像分类识别。课程教学的主要任务是系统地讲授各个模块的基本概念、基本原理与典型方法。目的是让学生掌握图像处理的基本理论和技术，建立一个比较完整的图像处理和分析的理论体系，并了解和掌握常用的图像处理和分析技术。

根据几年的教学实践经验，图像描述与图像分类识别应该属于图像理解的范畴，作为图像工程的高一级别的内容，可以在本科阶段略讲：而图像基本概念、各种图像变换、灰度图像增强、图像平滑、图像锐化和彩色图像处理的应用性比较强，且在生活中经常会遇到此类的应用需求，应尽量详讲；频域增强、图像复原、图像编码和图像分割的地位比较特殊，这些部分的数学知识比较多，现实中具有很大应用价值，应该予以讲授。

1.2补充学课前沿知识

在每个模块的内容讲授安排上，在注重基础知识与经典算法讲授的前提下，按照由浅入深、由易到难的顺序逐渐展开，并适当补充本领域中的一些新技术、新方法、新成果。例如：在讲授图像变换模块时，其中的Fourier变换与离散余弦变换（DCT），学生在其他前期课程中有所接触，相对来说学生容易接受与理解。在这个模块我们要补充的前沿知识就是“小波变换”。小波分析是当前应用数学与工程学科中一个迅速发展的新领域，经过近十年的探索研究，重要的数学形式化体系已经建立。理论基础更加扎实。与Fourier变换、DCT变换相比，小波变换是时间（空间）频率的局部细化分析，它通过伸缩平移运算对信号（函数）逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细化，低频处频率细化，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细节，解决了Fourier变通的困难問题，成为继Fouri-er变换以来在科学方法上的重大突破，有人把小波变换称为“数学显微镜”。小波变换联系了应用数学、物理学、计算机科学、信号与信息处理、图像处理、地震勘探等多个学科。它在信号分析、语音合成、图像识别、计算机视觉、数据压缩等方面的研究都取得了许多具有重大科学意义和应用价值的成果。再例如：在讲授图像平滑去噪模块时，除了讲解教材的均值滤波、中值滤波算法之外，还补充基于偏微分方程（PDE）的图像去噪方法。在图像处理与计算机视觉中采用PDE方法，是近些年以来图像处理领域中的一个重要分支，因为它在图像处理中具有更强的局部适应性（Local Adaptability）与高度的灵活性（Flexibility），并且日益成为相关领域研究者关注的一个热点，在图像去噪、边缘检测与图像分割方面积累了丰富成果。

通过在课堂上适当地补充学科前沿知识，不但可以开阔学生的视野，丰富学生的知识面，让学生明白更多、更新的方法在教材之外，要学会查阅相关文献，而不要局限于书本，从而激发学生的创新意识。同时，在各个模块内容的设计中要注重知识点之间、模块之间以及本课程与其他课程之间的内在联系，既体现知识的内涵，又关注知识产生的过程。既引导学生对当前所学内容举一反三，又能将新旧知识融会贯通。

2 教学过程的改革

2.1教学方式的选择

《数字图像处理》课程是一门既具有较强理论性又具有较强实践性的学科，其中不但有基本概念与理论。还有许多具体的算法与应用举例。所以，在教学过程中采用以“多媒体”为主，“粉笔+黑板”为辅的教学方式。多媒体教学手段的采用能使教学内容由平面到立体，由抽象到具体，由文字到声音图像，这一教学手段的运用极大地增强了课堂教学的直观性、互动性，调动了学生学习的主动性。而“粉笔+黑板”的板书可以用来进行公式的推导与演算，加强学生对公式的理解与记忆。

2.2项目式教学

为了有效地培养学生的应用能力，把基于项目式的教学策略引人课堂之中，以促进学生高级认知技能和問题解决策略的形成，将理论联系实际，培养学生分析問题与解决問题的能力。这一策略的主要方法就是：在讲授教材的知识点或具体算法时，先引入一个具体工程项目，通过对此项目的需求进行分析，让学生知道我们将要学习的知识在项目的哪个环节可以得到应用。这样既可以激发学生的求知欲，又能增强学生的学习兴趣，调动学习的主动性。例如：在讲授“图像增强”这个模块时，我们就以“视频监控”项目为背景，因为受光照条件、天气变化（雨雪、大雾）等因素影响，采集的视频图像往往不清晰，视觉效果很差，但是，通过我们将要学习的图像增强方法，可以大幅度地改善图像的视觉效果，提高图像的质量，如图1所示。

由于这一真实项目引领整个“图像增强”模块的学习过程，能够有效提高学生的学习积极性，也有利于学生掌握该知识点的具体应用价值，提高学生对理论知识的综合运用能力，从而提高学生分析与解决实际問题的能力。

3 试验教学的改革

在以住《数字图像处理》的试验课中，通常都是在MatLab环境中，对课本中的一些算法进行重复性验证，试验内容简单枯燥，无法引起学生学习的兴趣，更加不能使学生将所学的知识与实际生活中的应用需求相联系。

针对上述問题，我们进行了如下改革：

（1）设置具有应用性的“学期项目”让学生开发，激发他们的学习兴趣。俗话说“兴趣是最好的老师”，只要能够激发学生的学习兴趣，就能调动学生学习的主动性与积极性。为了调动学生的学习兴趣，我们选择兼具应用性与兴趣性的试验题目——例如“基于肤色特征的人脸分割”、“基于视觉相似性的图像快速检索”、“监控图像的增强与锐化”与“运动模糊图像的恢复”等，学生根据这些“学期项目”，分成多个小组，每个成员在组内具有明确的分工与任务，各负其责，共同完成“学期项目”软件开发。

（2）在“学期项目”软件开发时，鼓励学生多采用教材之外的新理论与新方法，培养开拓创新能力。要求学生在了解试验目的前提下，自己进行方案设计，选择适当的算法。近些年以来，各种类型的图像处理新理论与新方法层出不穷，在不同的应用场合，各自的优点与缺点互不相同。鼓励学生通过互联网与学校的图书馆，查阅最新文献，形成自己的特点，培养学生的科技创新能力。在试验成功后，不但要进行试验结果与算法性能分析，还要书写软件设计方案等文档。

（3）组建图像处理兴趣小组。因为受课程学时限制，仅仅只利用课内时间，则非常有限。我们就组建了图像处理兴趣小组，让他们参加到教师的科研与项目中来，使学生在真实的项目研发中锻炼自己的综合能力。

最后，在期末之前安排两周的时间对学生的“学期项目”进行集中检查，检查的内容主要包括：①系统演示；②功能方面是否正确完整；③算法的适应能力是否鲁棒；④算法的效率是否高效；⑤程序代码是否规范；⑥试验分析报告与PPT汇报。然后，根据这些方面的检查情况，对学生的学习情况与动手能力进行评分。这是基于项目试验教学改革的重要环节，不但可以督促“学期项目”完成的质量，还能提高学生分析問题与解决問题的能力。

4 评价机制的改革

对于公选课的《数字图像处理》课程，我们采用了“笔试+课堂表现+试验考核”的一种综合考核方式。其中笔试环节重点考察学生教材上的基本概念、基本算法等知识点记忆与掌握程度：课堂表现主要考察学生的学习态度，主要包括出勤率与读书心得等内容：试验考核主要是考察学生综合应用能力，其中包括所选“学期项目”的完成质量与试验分析报告与软件设计文档。

《数字图像处理》作为一门实践性、应用性都很强的课程，在考核时，要加大平时考查在最终成绩认定中的比重，要重点突出“学期项目”完成质量在学习中的重要性，从而激发学生实践学习的主动性，提高学生的实践能力、创新能力，最终达不到理想的教学效果。

此外，由于选修本门课程学生基础各异，专业背景相差较大，采取“分层评价”也是一种应该提倡的方法。“分层评价”也是教学过程中的一个重要环节，它是根据学生的知识水平和学习能力的差异，对不同专业的学生采取不同的评价标准以及对他们的期望值。

5 结语

第3篇：计算机视觉的主要任务范文

【关键词】数字图像处理 家庭安防系统 目标跟踪

随着计算机技术和集成电路的快速发展，智能家庭安全系统的技术门槛和生产成本越来越低，我们将计算机视觉技术、数字图像处理技术与传统安防技术相结合，设计出同时具有目标理解、目标分类、目标跟踪、目标检测等功能的高智能化家庭安防系统。

1 家庭安防系统的重要子系统

1.1 数字图像获取系统

智能家庭安防系统包含监控、报警与门禁三个部分。其数字图像由室内所安装的监控摄像头提供，摄像头的布置要求在监控无死角的基础上尽量减少重复地带，在房间、厕所、厨房以及各个入室口均需要安装摄像头，进而对水管破裂、煤气泄漏、入室盗窃等事故进行有效防范。为保证监视器在夜间也可以完成监视工作，需要采用内置红外模块的摄像头。所取得的数字图像通过图像传感器传送给主机。

1.2 警情处理控制系统

当家中出现非法入侵或煤气泄漏等警情信息后，本地会发出声光报警信息，同时系统主机会拨打电话、发送短信、彩信、抓拍现场图片给多个指定的用户手机；用户收到警情信息可第一时间拿起手机或电脑查看家中监控任意的画面，并可以通过手机或电脑对家中摄像机、报警器、智能家电进行控制。

1.3 报警子系统

入侵报警子系统由报警探测器、报警主机和接警中心构成。报警探测器可以是红外微波双鉴探测器、窗磁、门磁、玻璃破碎探测器、烟雾探测器、紧急按钮和燃气泄漏探测器等，而系统的关键是接警中心。

2 数字图像的预处理

2.1 灰度降解

家庭安防系统要求监控工作必须具有很强的实时性，同时也需要更快的信息处理速度，在处理图像信息之前需要κ字图像进行灰度降解。

2.2 图解增强

由摄像头传来的数字图像会受到来自多方面的随机干扰或条件限制，所以原始数字图像往往不能直接使用。一定要对原始数字图像进行噪声过滤、灰度校正等预处理。而视觉系统的图像处理并不需要考虑图像降质，只需要将图解中重要的特征进行有选择的突出，对不需要的特征进行误差处理，这种数字图像处理方法被称之为图像增强法。

家庭安防系统中的摄像头所采集的图像往往存在灰度值分布不均匀的问题，其灰度值在某一区间的会比较集中，比如在夜晚采集到的图像其灰度会比较低，而在光照比较强的情况下所采集图象的灰度会比较高。我们可以采用直方图均衡化的方法重新调整原始数字图象的灰度值并使其均匀分布，进而现实增强图象对比度的目的。由此可知，直方图修正的方法可以有效提高数字图象的对比度。

3 目标检测

家庭安防系统的主要任务就是对家庭环境进行实时检测，一旦出现问题立刻发出警报。在家庭安防系统的观测范围内出现的一切危险状况都被视为运动目标，通常通过三种方法对运动目标进行检测，分别是背景减法、帧间差法以及光流法。由于家庭安防系统通常设置在室内环境中，周围环境比较稳定，通常采用背景减法的方式来完成目标检测工作。

3.1 建立前景模型

在系统正式运行时，根据白天和晚上不同的时段以及不同的天气对无运动对象进行提取，将提取出来的背景图像存储到背景模型库中。由于室内的摆设、家具可能发生变化，在室内背景出现变化时需要对背景模型库进行更新。家庭安防系统可以对背景模型库进行自动更新，并根据不同家庭的具体情况自动设定更新频率。

3.2 背景减法

在背景模型建立完成后，需要设置背景减法。家庭安防系统会根据不同的安全等级要求，对背景减法间隔时间进行设定，用户对实时性安全要求越高，其间隔时间越小，系统的运算频率也相应提高，对系统内的计算机性能要求也越高，整个家庭安防系统的造价也更高。

3.3 目标检测

本文之前已经提到，家系安防系统包括监控、报警以及门禁三个部分。报警装置可以通过气压、光或声音等方式对室内人员进行提醒或警示。安防系统可以对光学报警系统进行精密处理以及重点控制。在室内无人的情况下，家庭安防系统所发出的警报无人理会，这时需要系统将报警信号以及现场图像进行分析并将所分析出来的结果以微信或短信的方式发送给房屋的主人。

系统根据二值化的背景减图进行目标检测，通过摄像头所取得的图像，其中有一部分是我们并不感兴趣的信息。比如所采集图像的非室内景象等。为了有效提高家庭安防系统的实时性，我们可以专门对背景减图中有用的部分进行目标检测。

经过背景减法以及二值化获取多个块，根据事先设置的合并阈值来决定是否将各块进行合并，以图象中合并之后的连接区域用矩形线条进行标识。并将矩形的长宽比或面积与识别目标的长宽比或面积进行对比，并判断其是否为检测目标。由于每个摄像头有着不同的监控区域，其所监控的危险目标也有所不同。所以需要我们对所有不同的摄像头进行各自的目标检测预设。

4 家庭安防系统中数字化数字化图象系统的工作原理

目前国内市场上多数家庭安防产品主要的报警方式为电话报警，或是通过局域网向大楼管理员报警，然而这种报警方式存在着一定的缺陷。由于电话线路稳定性欠佳，当房屋主人正在进行通话时，无法将警报及时地传递给房屋主人致使延误警情，而且电话能够给人提供的信息也是十分有限的。所以图1所示的家庭安防系统不仅包含了单片机控制模块和图像处理模块，由数字家庭安防主机对系统内所连接的各个模块进行自动化调配，收集并计算来自系统内各个摄像头的图像信息以及来自红外探测器与火警探测器的报警信息。以图像报警系统为基础，结合接警中心、传输系统、救助按钮、安防主机、摄像头、各类传感器等元件，使家庭安防系统更加智能。由芯片图像采集系统将报警信息转换为数字信息，由编解码芯片完成编码压缩工作，通过CDMA Modem/GPRS Modem无线通信模块将报警信息传送给房屋主人。

当有陌生人进行房屋时，家庭安防系统的红外探测器和房屋内的摄像头会捕捉到可疑目标的位置和动作，一旦陌生人移动或拿走了室内的任何一样物体，房间内的家具设置布局就会发生改变，与系统之前所建立的背景模型不一致。数字图像处理模块会立即对摄像头所拍摄到的图像依照安全等级要求进行背景减法处理，最后由家庭安防系统中的核心运算单位即嵌入式处理芯片对经过二值化背景减法处理的的图像进行目标检测，将检测与的结果自动生成数字化信息并利用系统内部的程式软件将运算结果转化为文字，通过无线通讯模块将可疑人员的位置和行为以及房屋的现状以彩信的方式转送给房屋主人并同时激活房屋内部的报警装置，吓走可疑人员。这一系列数字图像的收集、处理、计算、警报的工作可以十分有效地保护房屋内部的财产安全并将重要信息传达给房屋主人。

5 结束语

住宅智能化是现代家庭电子设备发展的重要趋势，我国信息技术和高科技领域正在由智能大厦转向智能小区，现在已经逐渐迈向智能家庭。未来的智能家庭会为人们带来更加便利、舒适、安全的生活环境。家庭安防系统中的图像处理系统可以有效收集被监控对象的可疑信息，这些重要信息可以作为追踪犯罪责任的重要证据，极大地方便了有关部门日后的取证与调查，为相关的司法裁决工作提供了便利条件。作为住宅智能化领域的重要组成部分，智能家庭安防系统中的数字图像处理技术最为重要，其中防卫对象的检测方法、背景模型的更新方法还需要相关技术人员作进一步的研究与探索。

参考文献

[1]姜文博.基于嵌入式Linux的数字家庭安防图像采集系统[D].上海：上海海事大学，2007，06（01）：38-39.

[2]王艳超，赵金宪.基于图像报警的无线数字家庭安防系统的研究[J].安防科技，2008，03（05）：147-148.

[3]管健.南京信息职业技术学院数字化安防系y设计[D].南京：南京邮电大学，2014，01（01）：13-14.

[4]范鹏.基于ARM-Linux平台的家庭智能安防系统的研究与设计[D].南京：南京理工大学2013，12（01）：27-28.

[5]王h婷.家庭安防系统中流媒体服务器的研究[D].上海：华东师范大学2008，04（01）：34-35.

作者简介

陈静（1982-），女，满族，大学本科学历，学士学位。现为江苏省郑州市中心医院计算机 助理工程师。

第4篇：计算机视觉的主要任务范文

关键词：测绘技术；工程建设；应用

中图分类号：TU9文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

随着数字化测绘技术的提高，GIS技术的不断成熟、GPS技术在各行各业的广泛应用，现代工程测量必将朝着测量数字工程化的方向发展。大力开展数字化测绘技术的应用与研究将是测绘单位提升自身竞争实力和创造经济效益的首要任务。

1 测绘工程概述

测绘是采集、量测、处理、分析、解释、描述、利用和评价与地理和空间分布有关数据的一门科学、工艺、技术和经济实体，具有基础性、前期性和公益性的特点。测绘产品是反映地表上的自然、人工要素及其在地理空间的位置和属性信息的，而这些信息是社会发展和经济建设的各行各业需要利用和必须依赖的基础。而工程测绘是把工程地区各种地面物体的位置和形状，以及地面的起伏状态，用各种图例符号，依照规定的比例尺测绘成地形图，或者用数字表示出来，为工程建设的规划设计提供必要的图纸和资料。要测绘的地球表面形态以及地物地貌虽然复杂多样，但其形状和大小均可看作是由一些特征点的平面位置和高程所决定的。测绘工程的主要任务有控制测量，碎部测绘、线路测绘、施工放样、数据处理等工作。

2 测绘工程的特点及发展趋势

2.1 现代测绘工程的特点

现代测绘工程的主要特点概括起来就是“六化”和“十六字”。“六化”即测量内外业作业的一体化、数据获取及处理的自动化、测量过程控制和系统行为的智能化、测量成果和产品的数字化、测量信息管理的可视化、信息共享和传播的网络化。“十六字”是精确、快速、可靠、实时（动态）、遥测（遥控、遥传）、集成、简便、安全。组织测绘工作应遵循的原则是“从整体到局部”、“先控制后碎部”，这样可以减少误差的累积，保证测图的精度，可以分幅或分区测绘，加快测图进度。

2.2 现代测绘工程的发展趋势

现代测绘工程的发展趋势：（1）测量机器人为代表的智能和自动化系统的广泛应用；（2）基于知识和数据挖掘的工程信息系统；（3）从土木工程测量和三维工业测量到人体医学测量；（4）多传感器的集成和混合系统；（5）GPS、GIS、RS、TPS和激光扫描系统等多S技术集成与融合；（6）大面积空间数据的快速采集和处理；（7）精密数据处理和海量数据处理方面的数学物理建模；（8）信息服务的网络化和可视化。

3 数字化技术在原图处理中的应用

3.1 原图数字化处理

在建立各种GIS系统时，需要对原有地图进行数字化处理，对于原始地图，若其现势性、精度和比例尺能满足要求，就可以利用数字化仪对其进行数字化处理工作。当前主要有手扶跟踪数字化和扫描矢量化、GPS数据输入三种方法，手扶跟踪数字化需要的仪器为计算机，数字化仪及相关软件，是较早的一种数字化输入方法，输入速度较慢，劳动强度也较大。扫描矢量化是通过扫描仪输入扫描图像，然后通过矢量跟踪，确定实体的空间位置。随着扫描仪的普及和矢量化软件的不断升级，其作业方法越来越趋于自动化，它是一种省时，高效的数据输入方法。GPS输入是依据GPS工具能确定地球表面图形精确位置，由于它测定的是三维空间位置的数字，因此不需作任何转换，可直接输入数据库，目前主要是应用PTK（Real Tine Kinematics-实时动态）技术，它是在GPS基础上发展起来的，能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果，并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式，通过将1台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测，将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去；流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也接收由基准站电台发射的信号，经解调等到基准站的载波相位观测量，流动站的GPS接收机再利用OTF（运动中求解整周模糊度）技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后求出厘米级精度流动站的位置。应用这种测量方法测量可以不布设各级控制点、界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次生成电子地图。同时，也可以根据已有的数据成果快速地进行施工放样。而实际应用得较多的主要是数字扫描矢量化软件，针对大比例尺地形图，大多数扫描矢量化软件能自动提取多边形信息，高效、便捷、保真的对地图进行数字化处理。下面简单介绍MAPCAD软件的原图数字化处理作业流程。

3.2 数字化原图作业流程

由于MAPCAD软件扫描矢量化输入方法具有图像清晰、编辑方便、易于转换等特点一般外设精度都能满足，所以地形图的精度主要取决于人工跟踪精度和输出设备精度，而人工跟踪精度主要取决于作业人员的技能掌握熟练程度和工作态度，所以必须在加强作业人员基本技能培训上下工夫，要求工作人员严格按矢量化方案作业，确保图件的精度和质量高于国家现行数字化测图规范所规定的数字化精度和质量。在工程测量实践中，要做好地形图外业测点与数字化图缩放相结合、符号图层的划分子图、线形符号库的设计等工作保证满足工作进度的同时又节约项目经费，设计出的数字地图简单易用、美观整洁、易于使用地形图的工作人员叛读。

4 数字化绘图

4.1 数字化绘图的特点

大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测量的重要内容，数字化绘图克服了手工绘图存在的许多弊端，如工作量大，作业艰苦，作业程序复杂，烦琐的内业数据处理和绘图工作，成图周期长，产品单一等缺点，符合现代飞速发展的工程需要。目前，数字化成图技术主要有内外业一体化和电子平板两种模式。内外业一体化是一种外业分工明确、便于人员分配，从而具有较高的成图效率。作业人员，外业工效大大提高，时间缩短，直接生产成本大幅度下降。劳动强度：小数字化成图的过程，减轻了作业人员的劳动强度，使生产周期大大缩短，能及时满足用户的要求。便于保存管理及更新方便：数字化产品既可以存储在软盘上，也可以通过绘图仪绘在所需的图纸上，线条、线划粗细均匀，注记、字体工整，图面整齐、美观。且便于修改，能更好地保证图形的现势性和不变形性，避免重复测绘造成的浪费，增加地形图的实用性和用户的广泛性。

4.2 外业数据的采集

在采集数据时，数据采集人员要准确应用地物代码，以免在内业成图时出现错误。

4.3 绘制内业数据处理

无论是工程进程各阶段的测量工作，还是不同工程的测量工作，都需要根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段，并对测量成果进行处理和分析。

5 工程测量中的数字摄影测量技术

数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法就摄影测量本身而言，从测绘的角度上来看数字摄影测量还是利用影像来进行测绘的科学与技术；而从信息科学和计算机视觉科学的角度来看，它是利用影像重建三维表面模型的科学与技术，也就是在“室内”重建地形的三维表面模型，然后在模型上进行测绘，从本质上来说，它与原来的摄影测量没有区别。因而，在数字摄影测量系统中，整个的生产流程与作业方式，和传统的摄影测量差别似乎不大，但是它给传统的摄影测量带来了重大的变革。

6 结束语

测绘事业的跨越式发展，已成为国家重要的基础地理信息产业，其服务领域也已渗透到社会的方方面面。它为国家建设和管理提供与地理位置有关的各种专题性和综合性的基础信息，其成果是进行环境监测、农业建设、交通、水利等大型工程建设、城乡规划建设、重大灾害监测预报和科学研究以及国防建设等必不可少的基础资料。

参考文献：

第5篇：计算机视觉的主要任务范文

论文摘要：舒尔曼提出的“学科教学知识”推动了教育研究与实践的向前发展。高校《通信原理》课程学科教学的知识结构与内容框架主要包括通信原理课程教学模式等七个方面，对《通信原理》课程教学策略的知识应用进行论述，具有较强的理论和现实意义。

一、教师的学科教学知识

在20世纪80年代的西方教师专业化运动中，美国斯坦福大学的Shulman教授，针对当时在对教师的资格认证中，将教师的教学能力简单理解为教师具备的学科知识和教学知识的问题，指出对教师知识的分析是推动我们对教师行为分析的最主要的因素，提出了“学科教学知识”(pedagogical content knowledge/PCK，也有人译为教育学内容知识、教学学科知识、教学专业知能、学科内容教学知识等)这一重要概念。舒尔曼认为，学科教学知识是学科知识和教育学知识的特殊混合体，是教师对学科知识独特的专业理解，为教师所特有，是“教师对如何帮助学生理解具体学科内容而做出的理解”。学科教学知识使教师学会如何组织和呈现具体学科的主题、问题、结果，使之与学习者多样的兴趣与能力相适应，从而组织教学。学科教学知识的提出，为教师的专业化发展提供了理论基础。

学科教学知识是教师在教学中将特定的学科教学内容加工转化而形成的能为学生接受的知识。学科教学知识的形成需要教师对学科知识、教学知识、学生知识、情景知识等进行整合，并对教学经验不断归纳、总结与调整。因此，学科教学知识具有实践性、情景性和个体性。学科教学知识的形成揭示了教师教学能力发展的复杂过程，使对教师教学能力的研究更为深人与科学。

舒尔曼提出的“学科教学知识”概念引起了学者们对与教师教学实践相关知识的重视，学者们进行了大量的论述与研究，“学科教学知识”理论成为教师教育、课堂教学行为分析、科学教育等学科教育研究的重要内容与基础框架。后经过修改和补充，舒尔曼又进一步阐释了学科教学知识的框架。以此为基础，学者根据自己的理解，提出了学科教学知识的内涵;尽管不同的学者有不同的见解，但大同小异，基本上都认为学科教学知识包括:教师教育信念、学科知识、教育学知识、关于学生的知识、教学情境知识等几个方面。

二、《通信原理》课程教师的学科教学知识

现代社会是信息社会，电子与通信类专业从而也成为极为热门的专业。在电子与通信类专业的课程结构中，《通信原理》是极为重要的专业基础课程。此课程的主要任务在于研究通信系统中的基本概念和基本原理，让学生掌握通信系统的基本组成、理论原理、实现方法和系统性能，能够在后续课程的学习和工作中灵活应用，并激发他们对通信学科方面的学习兴趣和热情，使他们有足够的自信和能力来适应这一日新月异的领域。该课程内容涉及随机过程、复变函数与积分变换、信息论、信号与系统、数字信号处理等多方面的知识。高等教育是人才培养的主渠道，而教师则是决定学校教育质量的关键。在创新人才教育的大背景下，有必要对《通信原理》课程教师的知识结构框架进行分析、研究。

对于教师学科教学知识框架，除理论研究之外，也要进行实证研究，如调查分析、测量、比较等;而教师知识结构必然会涉及学科和专业。以往的研究多涉及基础教育领域的教师;近年来，高等教育专业的教师学科教学知识也开始受到重视。笔者在理论分析、听课、亲历教学的基础上，提出了高校《通信原理》课程教师的学科教学知识框架。高校《通信原理》课程教师的学科教学知识应该包括如下主要内容:

(一)《通信原理》课程教学模式知识

《通信原理》课程教学方法因课程中具体内容的性质而有所不同，常用的教学模式有:仿专家思考模式，是要求学生像通信专家一样思考，强调学术严谨，以传授专业知识为主的教学模式。概念转换模式，是通过使学生产生情景上的冲突，改变学生原有的概念，帮助他们建立通信科学概念的模式。探究模式，包括一般意义上的探究和以学习共同体为中心、分工负责、利用实验室条件进行研究的“小组合作学习”或“合作探究”模式。基于项目或课题的教学模式，即以“导向”性的问题为中心，围绕一个主题组织概念、原理，指导学生通过实验和调查得出解决方案等。

在熟悉《通信原理》课程教学模式的基础上，应根据本科和高职专科的《通信原理》课程教学目标的不同和学生基础的不同，采用不同的课程教学模式。根据作者的经验，本科教学中适合采用仿专家思考模式、概念转换模式、探究模式;高职专科教学中，则宜运用基于项目或课题的教学模式和探究模式。这些模式在教学中还需要灵活交替使用。不论采用何种教学模式，《通信原理》课程的教师都应当具备体现《通信原理》课程特点的教学策略。笔者在教学中大量使用了理论教学与实验、实习相结合，以及案例教学的策略。

(二)通信专业课程专业培养目标和教学目标知识

通信专业的培养目标是:培养一批具有坚实的理论基础、很强的创新意识和动手能力的人才，主要培养德智体全面发展、基础扎实、知识面宽、素质高、富有创新意识、在通信领域内获得专业训练的高级技术人才，以适应国家加速信息化发展对人才的需要。专业是以通信技术为主，结合计算机应用的宽口径专业。根据教学目标，我们应该重点围绕通信系统设计、智能信息处理、无线通信及测控、现代交换技术、光通信技术、计算机视觉与图像处理等展开教学应用型人才的培养。

只有从总体上理解了通信专业课程专业培养目标和教学目标，才能在课程教学中处理好《通信原理》和其他课程的关系，达到预期的专业培养目标。为此，我们需要根据创新人才教育的大思路，从高等教育特点和各学校具体条件出发，结合各个专业的特点，加强专业理论教学、实验教学、实践教学活动。

(三)《通信原理》课程目标与内容知识

为了适应新世纪的需要，《通信原理》课程的培养目标是:培养具有厚基础、宽口径、高素质、强能力，特别是具有工程实践能力和创新能力的科技人才。通过本课程的学习，使学生获得必要的信息通信与传输方面的基础理论知识和基本技能，为后续专业课程的学习打下扎实的理论基础和动手能力;使学生在模拟和数字通信方面建立清晰的系统概念，掌握通信系统的一般分析方法，并具备一定的通信系统设计能力;使学生了解通信技术的最新发展方向，从而把握通信学科发展脉络，激发学生的主动性与创新性，提高学生的综合素质和创新能力，为培养能够解决挑战性问题的新一代工程师打下坚实的基础。

《通信原理》课程内容具体包括:通信的概念、通信系统基本组成、数字通信系统、信道简介;信息嫡的基本概念;AWGN信道下香农信道容量理论;信号的频域分析方法，自相关函数与功率谱密度，互相关函数与互谱密度;Hillbert变换，解析信号，等效基带分析;随机信号与平稳随机信号，窄带平稳随机信号，高斯白噪声过程;模拟调制;模拟信号的数字化;高斯白噪声信道中的数字传输;带限AWGN信道下的数字传输等。对这些内容的深入了解和精深掌握是做好《通信原理》课程教学的前提条件。

除了对这些基础知识的牢固掌握以外，教师还应该对通信的研究史和发现史、学科研究与开发最新进展，特别是光电子通信有较多的了解，并在教学中适当进行最新研究与开发成果介绍。

(四)学生对本专业知识的理解能力知识

通信专业教师应该了解学生对具体专业知识的理解能力，包括学生学习需要和学习困难的知识。所谓学生学习需要的知识指的是学生在学习某个通信原理课程内容之前必备的专业知识和技能。学生的学科理解能力是影响教学效果的重要原因。只有深人了解学生学习《通信原理》课程需要哪些预备知识、难点是哪些等，才能有的放矢，提高学生学习的积极性，提高教学效果。学生学习《通信原理》课程时，较难理解和接受的知识包括通信的抽象概念、随机过程概念、信息熵、Hillbert变换，教师教学中应该努力让学生掌握这些方面的内容。

(五)通信安全意识

通信安全涉及国家、单位，以及个人的通信秘密保障，关乎国家、社会征集、经济、军事等各方面的安全。现有的《通信原理》课程教材都不涉及通信安全教育，这是一个很大的缺陷。《通信原理》课程教师不仅自己应该具有一定的通信安全知识和相关思考，更应该将其渗透于《通信原理》课程的教学之中。

三、《通信原理》课程学科教学知识的运用

《通信原理》课程教师应该具备上述学科教学知识，并能熟练地运用于教学实践活动中。作者在自己的教学实践中对《通信原理》课程学科教学知识进行了灵活运用。下面对其中的教学策略知识的运用举例说明如下:

(一)学科知识传授方面，教学重点放在数字通信系统部分

《通信原理》内容包括通信的基本理论、模拟调制、数字传输、编码技术几个大部分。由于现代通信的发展方向是数字通信，因此，教学重点在数字通信系统部分。在课程的开始阶段，让学生准确把握数字通信系统的组成、各模块的功能，使得学生能够把本课程的内容有机地组合起来，在学习具体知识点时能明确它们在通信系统中所起的作用，收到“既见树木，又见森林”的效果。《通信原理》是一门理论和实践并重的课程，在理论教学方面，要让学生掌握通信系统的基本组成、理论原理、分析方法。为了提高教学效果，在课堂上采用设问思考和逆向思考提问等教学方法，启发学生思考、诱发学生的思维、激起学生的求知欲望。在教学过程中注重考虑学生的学习方法和接受能力，在备课时，采用换位思考方法，感受学生的困惑，考虑讲解的技巧，以在最短的时间内收到最佳的教学效果。同时根据不同的教学内容和教学对象，注意将学生自学和精讲重点、难点结合起来。在每章及每小节结束时，注意进行课程总结，让学生及时巩固所学内容，便于继续学习新的内容。

(二)通过介绍新技术进展，提高学生学习的兴趣

《通信原理》是通信专业的基础课程，涉及的最新技术不多，而本院电子信息与科学技术专业通信方面的后续课程也不多。而且，在中国的高等教育中，工科教育的一个较明显的缺陷是最新科研与开发成果很难及时在教材中体现，用什么教材讲什么内容的传统也使得最新科研与开发成果很难在教师的授课过程中被包括进来。通信的发展日新月异，新技术层出不穷，如何在有限的课时里让学生掌握通信基本理论的同时，尽量了解更多关于通信方面的新理论和新技术是教学中需要解决的问题之一。作者在教学中采用课内附带介绍最新进展的形式来实现。例如，在讲解基本内容的同时，附带介绍了移动通信的发展状况、移动通信中常用多址方式、3G技术及其现状等内容，既能提高学生的学习兴趣，开拓其视野，也能为他们将来从事这方面的研究和开发指明方向。

(三)通过CAI和仿真辅助教学，加深对理论的理解

大量使用多媒体进行教学，并在课件设计上注意突破简单的演示型模式，体现知识的建构过程，重视知识要点的剖析，提高学生主体的参与程度;在课堂讲解上，注意将重点内容在黑板上列出，避免让学生有看电影的感觉，同时便于学生理解掌握原理，从而弥补了传统教学和多媒体教学各自的不足;同时，利用仿真软件对通信系统进行仿真观察，提高了学生对理论的理解能力，培养了学生的系统观念。

(四)加强教学实践，巩固所学内容

《通信原理》是一门实验性很强的课程，为了帮助学生巩固所学的内容，加深理解，笔者在教学中采用两种方法来进行教学实践。其一，精心设计实验，利用本系现有的实验设备，设计实验内容;其二，利用MATLAB仿真软件，编写仿真程序，采用课堂演示的方法。比如，通过仿真实现多种解调方式的误码率曲线，可以让学生们直观地了解它们的性能差异，体会“面对面”交流的乐趣。而编程基础比较好的同学可以开发一个简单的数字通信系统，重点让学生练习使用信源编码信道及接收机的仿真实现等。这样，既提高了学生的编程能力，也加深了其对整个通信系统的理解。