数学建模和3d建模的区别精选(九篇)

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第1篇：数学建模和3d建模的区别范文

Abstract： 3D printing technology is another name for the additional material manufacturing technology， and is widely used in aerospace， automotive， electrical， medical， cultural creativity industries. In the course of computer-aided manufacturing， 3D printing technology is introduced， the content of additional material manufacturing is arranged， and flexible teaching method is used， which is helpful to improve students' learning initiative and enthusiasm， and to improve students' innovative design and practical ability.

关键词： 3D打印技术；计算机辅助制造；教学改革

Key words： 3D printing technology；computer-aided manufacturing；teaching reform

中图分类号：G434；G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）10-0167-02

0 引言

算机辅助制造课程是机电一体化技术、模具设计与制造、数控技术等机械制造类专业的主干课程之一，课程主要学习应用计算机辅助制造软件（Master CAM、CAXA、Pro/E、Solid Works、CATIA、UG）对复杂零件的先进制造进行工艺规划、刀具路径计算、加工仿真、程序输出、后置处理等，是一门实践性非常强的的课程，内容抽象难懂，需要学生具备良好的空间想象能力和形象思维能力。然而教学现状是学生对于零件的认识处于识别图纸、建立三维模型阶段，学生的学习积极性不高，成就感不足，把课程当成一种负担。因此不能满足学习、教学、生产的需求。

如何提高学生的学习趣味性、主动性、积极性，学生能够具备计算机辅助制造基本知识、基本技能、掌握新的专业知识，是一个亟需解决的问题。为此将3D打印技术引入计算机辅助制造课程教学活动中，设置增材制造教学内容，采用灵活教学方法，促使学生参与全过程，学生能够使用3D打印机制造出自己设计的三维模型，对难懂的知识有更加直观的了解，也拓展了专业视野，从而增强对计算机辅助制造原理、制造工艺、制造过程的认识。

1 计算机辅助制造课程教学现状

目前的教学是以工作过程知识为系统的课程内容，将机械制图、机械结构与设计、零件数控加工工艺、UG NX8.0软件的使用、设备通信操作等知识在计算机辅助制造的工作过程中重构，通过课程学习使学生了解只有具备这样的知识才能完成工作任务。具体教学过程如图1所示。

教学中呈现如下特点：①知识体系内在联系较为松散、逻辑性不强，涉及的基础理论知识内容繁多、深度不够；②学习能力较差、数控加工工艺的缺乏，导致大多数学生学习进度停滞在三维建模阶段，未完成教学内容，教学效果较差；③由于教学实训设备的单一，数控机床不足以满足每位学生的数控加工需求，不能制造学生自行设计三维模型的实物，致使学习积极性不高、成就感不足；④教学手段和形式较为单一，未能充分利用UG CAM功能，刀具轨迹的规划能力不足，不能很好地进行数控程序的后期处理，不会数控机床的基本操作，涉及具体操作过程仅靠老师侃侃而谈，学生难于理解教学内容，致使学生上课兴趣不高。

如何在教学过程中，将理论知识与生产实际结合，加强师生互动环节，学生将自行设计的模型实物化，为计算机辅助制造课程寻求新的创新教学培养模式，使学生更好地掌握专业知识，完善知识结构，提高综合素质。3d打印技术的迅猛发展，为计算机辅助制造课程的教学活动提供了新的思路、新的方案、新的方法。

2 3D打印技术概况

3D打印技术是增材制造技术的别称，它以正向建模或逆向扫描等方式建立的3D模型文件为基础，按照某一坐标轴切成有限多个剖面，然后逐层通过数字化叠加材料而形成三维实体的技术。根据3D打印机使用的材质，可以将3D打印技术划分为箔材粘接技术、光固化成型技术、粉末激光烧结技术、喷射成型技术、熔融沉积造型技术、气溶胶打印技术、生物绘图技术等。它直接由三维建模软件生成任意形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期、提高生产效率、降低生产成本。

随着工业级、桌面级打印机的快速发展和3D打印技术的日趋成熟，3D打印技术在大学课堂中充分发挥了优势。3D打印进入课堂成为现代高职教育教学改革的一个新举措。目前，我国许多高校已采用3D打印技术进行课堂教学与实验。利用3D打印机，可以将微观的零件放大并呈现出来，可以将复杂的零件快速制作出来，可以将学生自行设计的个性化模型打印出来。一方面可以使教学更加可视化，更加具有可操作性，更加具有吸引力；另一方面为学生提供更多的动手机会。

3 基于3D打印技术的教学设计

3.1 教学目标

融入3D打印技术的计算机辅助制造教学主要目标是培养学生掌握CAD/CAM最新应用技术，具有较强的产品设计与3D打印设备操作技能，成为从事产品设计与制造和生产管理的技术技能型人才。具体教学要求如下。

①了解3D打印技术的原理、特点、应用范围、发展方向的基本知识。

②掌握当前主流3D打印方式：FDM、SLA、SLS、3DP 、LOM、EBM、DLP等的成型方法、工艺过程、工艺特点。

③重点掌握FDM（熔融沉积成型）的相关知识，主要包括能够熟练使用3D打印设计软件（UP！、MakerWare）、会3D打印机（UP mini、UP PLUS2）的基本操作、能使用三维扫描仪、合理选择3D打印工艺参数、后期处理等内容。

④熟练掌握逆向工程软件Geomagic Studio 、正向建模软件UG NX8.0 、数据转换软件Image To STL Converter-master及其他设计软件。

3.2 教学内容设计

3D打印技术在教学内容上主要分为三部分：一是建模软件Geomagic Studio 和UG NX8.0的应用。二是3D打印技术基础知识。三是基于FDM原理的设计软件的使用，桌面级3D打印机的操作、维护、保养。教学内容的安排上按照练、学、思、拓的能力训练模式展开：第一阶段，以照片、视频和实物的形式，让学生对3D打印技g有一个基本的认知，用直观形象的表达方法极大地激发学生对3D打印技术的兴趣和学习热情；第二阶段，通过任课教师对具体技术、原理、思路和方法的讲授使学生进一步学习3D打印技术涉及到的技术环节，熟悉整个设计流程；第三阶段，以常见机械零件为例熟练使用Geomagic Studio 和UG NX8.0的逆向工程功能、正向建模功能、装配功能、仿真加工功能，具备相关知识后，学生能够自行设计个性化的创意工艺品、通用零部件、结构较为复杂的零件；第四个阶段，学生们进入实质的设计阶段，通过分配给自己的设计题目，各自搜集整理相关资料，理出设计要点，进行具体设计并进行加工装配；第五阶段，学生用UP！软件进行STL文件校核与修复，确定模型摆放方位，选择切片参数与打印工艺参数，存储分层文件进行模拟加工，根据预打印效果修正参数，将整理好的数据传输到打印机UP mini打印所设计的作品，再进行表面处理去除支撑和打磨，如图2所示。

3.3 教学能力训练

3D打印技术涉及多门交叉型学科，包括材料学科（金属、非金属、尼龙、石膏、高分子、陶瓷），金属加工工艺学科（等材制造、减材制造、增材制造），自动化控制学科，正向建模与逆向扫描工程软件学科，机电设备拆装调试学科，三维实体的测量学科。采用团队学习机制可以降低学员的学习难度，提高学员间的团队合作能力。团队学习机制是指一个指定的设计项目或研究方向，由3～4人构成的团队来完成，1人为领队，其他为队员。上课时每个团队安排在同一个区域，以方便交流、讨论。领队负责协调工作，队员间分工明确，任务到人，主要内容分为：设计和加工，即一人负责整体设计，一人负责参数确定与加工，一人负责打印机调试和应用。团队学习机制使学习过程更接近企业的实际情况，人与人之间的工作既相互区别又相互联系，这就使学员的学习更加深入，学员间合作更加紧密，小组最终的作品也更加丰富和多元化，如图3所示。

4 结语

通过融入3D打印技术，极大丰富了教学内容，提高了学生的学习兴趣、积极性、主动性、动手能力，开阔了学生的专业视野，对进一步完善计算机辅助制造课程教学有一定推动作用。

参考文献：

[1]王可欣，张红哲，梁延德，唐勇超.工程训练中设置“3D打印技术”实训课程的研究[J].实验室科学，2015，18（4）.

[2]张海灵，张增凤，郭睿智.基于3D技术机械类“3+1”人才培养模式教学改革与实践[J].中国电力教育，2013（34）.

[3]莫文锋.基于能力本位的《计算机辅助制造》课程改革与实践[J].装备制造技术，2010（8）.

第2篇：数学建模和3d建模的区别范文

关键词：艺术设计 参数化 思路与创新

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（b）-0136-02

参数化设计中的参数是将视线、环境、地形等诸多影响设计的因素，通过软件⑵渲匦卤嗯抛橹并转化成图像信息，生成新的形态模型，以此来改变设计的结果。参数化设计在形态结构、构造节点、建筑表皮、建造过程、3D建模等很多方面都被广泛运用。

参数化设计的根本是把影响设计的主要因素组织到一起，把影响设计的因素看作一个变量或参数形成参数模型，并用计算机语言进行描述，以此得到一种新的规则或关系，并且通过计算机把变量、参量数据转化为图像。这样的设计更像是用一种没有形式逻辑的设计过程来得到一个意料中的形式结果，在结果产生的过程中，根据各种制约性的条件产生意料之外的设计变化，比如模型的定位、曲度、长度等因素都会在设计过程中产生详细的数据，因为模型的改变和参数化信息的变动，模型的零部件信息就会自动更新和调整，这样通过参数化的设计就会让设计模型不断改变，得到想要的最终状态，大大节约了设计成本和时间成本。

1 参数化设计在国内外设计领域的研究现状

参数化设计在过去十几多年探索过程中，涌现了多位建筑师大师的作品。人们逐渐开始意识到参数化在设计领域的极大潜力，通过计算机编程技术融入艺术设计的数学演化，运用几何规律、算法逻辑、编程设计等参数化思维方式作为设计的原动力进行数字化的探索，为艺术设计领域的发展指引新的方向。

参数化设计在过去十多年的探索过程中，涌现出了多位建筑师大师的作品。西方参数化建筑教育已经相对成熟，计算机在设计领域的极大潜力逐渐被人们意识到。参数化工具在具体项目中的应用方法在新一代数字艺术设计师身上充分拓展了，大量人为无法处理的信息在参数化软件的处理中只需要短暂的时间。

目前，参数化设计团队大多存在于全球先锋的建筑事务中，这是因为在建筑设计领域中，建筑结构、建筑表皮的模型设计需要结合创意思维进行多套数据模型的导出和调整，如扎哈的Computer Design小组，主要研究如何将设计师作品的风格同参数化技术结合在一起，这其中包括计算机建模、计算机软件运用、数据库建立、软件开发等研究性工作。通过从数字模型中导出技术参数和施工图数据来实现参数化设计以及建造过程的数字化信息控制。国外知名的设计公司都致力于参数化设计的软件，使之能更好地控制复杂建筑形体在建造过程中的成本和时间。同时，设计团队会从概念设计一直到施工现场，参与到设计的所有阶段。三维建模的每一个构件都必须定制，这为整体设计提供了更为准确的数据，同时也极大地提高了施工效率和生产速度。

中国的建筑设计环境正在经历一个快速发展的阶段，新生力军大多也是从Berlage、UCL、AA等国外知名建筑院校毕业的海归派建筑师。参数化设计在中国的十年发展，数字建筑展已经到了第五届，未来的10年，我们很难想象中国的参数化设计会发生什么样的变化。在互联网的联通下，计算机技术与全球化的教育不断加速新知识新文化的传播，这使得国内的设计领域也都受到了不同方面的影响，国际化的设计风潮也不断涌入国内。在中国，参数化设计的方法大多被海外归来的设计师、留学生应用，国内的参数化设计还不能够提供更为专业和系统的研究平台，很多参数化设计领域的知识和内容还是以个体为单位展开，更多的是学习国外的先进技术，但是新一代的设计师更多的是对其创新，通过互联网的手段加速这一设计风潮的延续。

2 参数化设计的特征

参数化设计发展到今天，已经将图像、文本、声音、音频、动画等多种元素或形式融合在一起，形成了以多种学科为载体的一门技术，为当代艺术设计的发展提供了新的发展思路和方向，为艺术设计的创新提供了设计介质、设计行为、新材料、新工艺。同时，参数化设计在艺术设计的运用中也越来越多要求学科之间的综合和交叉，在新时代的背景下，参数化设计作为一个综合性很强的方法系统和一种全新的设计方法，新的设计形式和设计方式打破了传统学科之间的专业界限，在形式中结合最新数字技术的参数化设计，给人们带来无限的新鲜感。在数字艺术时代，参数化设计有着强烈的艺术设计特征。

2.1 参数化设计师的认知与表达的提升

社会的进步、技术的发展、互联网的传播、信息的膨胀让设计师清醒地意识到要在数字艺术时代不断地提高自我认知。参数化艺术设计的结合离不开计算机技术与传统的艺术设计理论，设计师必须在技术信息与艺术信息之间以大量的实践来填补技术空白。技术的更新和软件的更新也要求设计师要不断地提升自我认知以适应新时代下的挑战，无论是软件的进一步改良改进还是硬件性能的进一步攀升。

2.2 参数化设计的表达与创新

随着参数化设计的迅速发展，多种艺术设计表现形式不断涌现，计算机硬件软件的发展也不断地配合参数设计的发展。参数化能够从传统的二维表现到数字技术的三维空间表达到在复杂的思维空间、动态空间、多维度空间形象而直观地表达出来，在今天来说已经是一件非常简单的事情。随着参数化设计的创新，设计表达方式不断得到突破。在未来势必会有更多的表达形式及技巧出现在艺术设计作品中。

2.3 参数化设计的审美特征

参数化时代的到来为艺术设计提供了更为广阔的设计手段和空间。在设计过程中，形式与功能、空间与体量、人与物的关系都将是艺术家在作品中着重处理的部分。参数化时代下设计工具、设计行为、设计介质等与传统审美标准不大相同，产生了一种使得当代设计具有了区别于以往的新的审美形式。这种审美环境下必须注重创造性思维的提高和作品的意义，不能过于依赖数字技术带给我们的无穷变化，虽然美学范式和新艺术观念已经产生，但他们还是以传统艺术为本质特征的。

3 参数化与艺术设计的结合

数字化艺术设计更趋向对“非物质性”的描绘或设计，看起来是真实的，但是现实中不一定存在。数字技术使艺术设计创作不必拘泥于传统设计形式，这扩大了设计创作的空间。这也要求传统的艺术设计院校能够推陈出新，加强数字化专业教学，将参数化与艺术设计结合在一起朝着更广阔更高层次发展。

艺术设计在数字技术的推动下了更大范围地扩，数字技术在新兴的专业方向中更加活跃，其他艺术设计领域如室内设计、产品设计、服装设计也都在教学内容中推陈出新。在参数化设计的教学和理论应用中，建模过程中创意思维更加灵动也会到导致理性思维的随意性，尤其是理论基础较薄弱的学生，这就要求在加强培养数字技术的同时，还要对建构有较强的控制力，将自身的创意思维和创造力通过扎实的数字机能综合表现出来，增强教学的体验性。

3.1 参数化与建模工作的结合

除了在游戏、建筑、工业产品的应用之外，参数化设计同样被艺术家们所关注。对于艺术家来说，计算几何模型可以做更胆大的设计，通过参数的调节可得到更个性化的形态，这其中包括装置艺术、行为艺术、概念设计等，当然也包括更细致的尺寸。三维建模的工作大概分为两个部分，一个是对方案里面复杂形体的一些参数化设计和性能进行分析，另外一个就是简单建模下的大众化设计。二者的技术含量虽然不同，但为当代艺术设计和结构设计提供了一个共存的关系，甚至所有的设计和制作流程中所运用的软件，都会通过独特的参数化模式派生而来。

3.2 参数化与平面艺术设计的结合

参数控制同样可以控制产品的装饰图案，这就解决了图案复杂程度、图案色彩变化、图案肌理密度、图案样式等。图案的逼真程度往往是由点的数量决定的，一个图像的控制参数既包括点的厚度又包括点的数量，点的数量的选择在图案设计的参数化设置中至关重要，图案想要更细致精确，点的数量也就要越多，反之，图案质量会下降。

3.3 参数化与新媒体艺术设计的结合

多种数字媒体带来视觉、听觉上的互动，新的传达形式对旧媒体形式产生巨大的冲击，从而极大地丰富了设计创作形式。新媒体艺术设计在参数化设计的运用中会使数字动画、网页设计、电子游戏等行业的外延艺术设计有更广的发展领域。参数化设计在艺术设计领域是一个新的设计风潮，未来的艺术和设计将被程序、数字、规律所解释、演绎和替代，参数化设计将是艺术设计的一个新时代。

4 创意产业与参数化艺术设计结合的意义

参数作为一种前沿的建筑设计手段是将设计中的各种条件利用计算机数字技术进行改变，使设计结果发生改变，设计效果焕然一新。参数化设计颠覆了传统的思维方法和创作方式，让设计师的思路和个性和有了更广阔的发挥空间，它还是技术层面的革新。在参数化设计方法中同样也没有抛弃传统设计方法，更多的是在一定程度上解放了设计师的头脑，提高设计师工作效率和控制力。在某些领域中是以理想设计方式用新的数字技术加以实现。运用“文化+科技”的创意产业模式，成功地构建了以动漫、网络影视、音乐制作出版、时尚设计、软件服务、开发，建筑设计、景观设计等方面具备发展潜力的文化创意产业链。

由于参数化设计环境在国内不成熟，被人们认为是以计算机技术对于复杂体面形态的机构和表皮进行计算，得到基本数据，它只是把根深在程序或函数的关系作用于建筑建模或相关技术延伸本身。也因为理论教学的不深刻导致设计类学生对参数化设计有很多误解。但是随着教育方式的发展和改变，国内的很多专业类院校已经开始意识到这一“新潮”的技术，这来自于工作的需要和世界的大同，参数化设计虽然目前还不能承担设计的全部意义和工作，却是一个非常有潜力的思路，为未来开拓设计行业更广阔的领域做好了准备。

参考文献

[1] 邵韦平.数字化背景下建筑设计发展的新机遇[J].建筑设计管理，2011（3）：25-28.

第3篇：数学建模和3d建模的区别范文

关键词 三维数字地形图；三维空间数据；实时获取

中图分类号 TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）106-0217-03

0 引言

三维数字地形图是三维GIS和虚拟现实技术VR的技术与数据基础，是能够实时获取三维空间数据的重要手段，由此可以进一步开展三维空间数据的可视化操作，或者让三维影像地图得以制作出来。较之于传统的二维数字地形图，三维数字地形图是一种使用更加简便，应用更广泛的矢量或线划地形图，它不受绘图空间的局限，促使二维数字地形图被三维的地理空间信息所取代，进而能够从三维空间的角度对真实复杂的客观世界进行理解和表达。

从现实层面来看，现实世界不仅有鳞次栉比的地上高楼大厦，而且还有密如蛛网的低下管线，立体化呈现纵深发展趋势，为了实现立体表达、精细管理和科学决策之目标，就迫切需要三维地理空间对这些“上天入地下海”的现代人类活动进行支撑。三维数字地形图能够使计算机存储、运算、处理信息的能力和屏幕可视化表达的优势得到进一步发展，在具体操作上， 能够通过人机交互方式来便捷地应用于查询、浏览、分析立体地图甚至动态地图信息，并使操作者能够更直观、更丰富地对空间地理环境信息进行模拟再现，因此，在计算机三维可视化发展基础上，用大比例尺针对小区域地理空间信息（例如：物体的空间立体结构、形状以及所处地形的高低起伏细节）进行形象、完整、直观、精细地表达。可见，三维数字地形图是实施获取三维空间数据的一个有效方法。

1 三维数字地形图的主要特征

其一，三维数字地形图不仅能够准确地将制图区域内地表中的微小的高低起伏状态准确定位，而且还能对其地上物的空间立体形状和结构给予准确体现。

其二，三维数字地形图的表达媒介将是电子形式或者数字形式取代传统的纸质形式的模式。

其三，三维数字地形图较之于三维地理信息系统（3DGIS），两者之间既有联系，也有区别，具体而言，三维数字地形图主要用于工程规划和设计，主要关注的是实时获取三维空间信息，并且涵盖三维地形可视化以及地物的绘制等工作，从而使三维数字地形图的可编辑、可操作功能得以实现，而三维地理信息系统则主要侧重于实现三维地理信息的数据管理与分析的功能，侧重于三维空间数据建模领域。

其四，三维数字地形图通过对三维离散点采用矢量或者线划地图的形式来显示地形以及其地上物的空间立体结构，在反映地上物的平面位置以及垂直方向的高度时，比例尺一般为1：1。

其五，三维数字地形图能够对空间地理信息进行较为直观、细致、精确、细致的反映。常用的三维数字地形图比例尺为诸如 1：500、 1：1000和 1：2000的大比例尺。

2 三维空间数据的实时获取技术

三维数字地形图在对地形地物进行精细、直观、形象、完整表现的同时，促使测绘技术面临着更大的挑战。因为三维空间数据对地理信息完整、精细的表达建立在大量和细致的数据采集基础上，因此较之于二位数字地形图，采样点相对更加密集，这就决定了三维数字地形图不但要对地物与地形的特征进行收集，而且还要涵盖地物的高度。所以，下文将具体论述目前常用的三维数字地形图空间数据。

2.1 基于点方式的数据获取技术

1）传统测量技术。

即使在测绘技术快速发展的今天，作为空间定位的基本手段之一的传统测量技术仍然无法被其它手段取代。传统测量技术主要包括全站仪测量技术、数字化水准仪技术、电子经纬仪技术以及被称之为“测量机器人”的全自动电子全站仪测量系统，特别是针对全站仪测量技术来说，它是比较理想的方式，在采集三维数字地形地图方面，不仅可以直接获取2D坐标数据（x，y），还能够直接在自然表面上测量和获得被测点的3D坐标数据（x，y，z）。此外，全站仪测量技术能够针对高程数据z坐标值获取高精度数据，因此适用于大比例尺、小范围的要求高精度的三维数字地形图。因此，全站仪定位测量技术至少包括如下优势：一是效率高，不同于传统的人工数据采集方法，该项技术所采集的全部测量数据能够自动传输到计算机上，并自动成图；二具有很好的经济效益，这项技术能够自动化的实时的对3D坐标数据进行测量，所以在提高工作效率之时有效降低资源耗费；三具有较高的可靠性，因为要观测每一条边长，所以抵抗粗差的能力得到了明显提高；四有较高的精度，全站仪适合用于大比例尺、小范围的精度高的空间数据更新，因为它比同等级的三角锁/网的点位精度提高；五是具有灵活的布点，这项技术区别于三角锁/网要求具备有利的几何图形，所以在矿井、林区等复杂的情况下都能进行定位测量。

2）卫星导航定位技术

卫星定位与全站仪集成的技术会成为未来测量技术发展的重要趋势之一， GPS（Global Positioning System）最初是由美国国防部研制开发的，能够进行授时与导航定位功能，等距分布在6个轨道面上的高度约20200km的24颗卫星构成了它。现今，正在运行的全球定位系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）有俄罗斯的全球定位系统（GLONASS）和美国的全球卫星定位系统（GPS），前者因为经济上存在问题，所以没有连续性的进行实时定位。此外，我国在2001-2002年期间成功研制了” 中国北斗卫星导航广域增强系统”，该系统能够实现中国及周边海域的区域定位导航功能。

在具体工作的实践运行过程中，传统控制测量工作的工作量和工作强度都很大，尤其是在地标不明显以及不具备地面测量控制点的情况下，测量工作面临着极大的困难， GPS定位的优势也就由此得到了体现，在没有遮蔽的条件下实时定位速度快，抗干扰性能好，几乎不受地形、地物、天气的限制，能够在不依靠地面控制点的状态下开展工作，因此大大提高了传统测量工作的效率。

GPS目前在我国已成为控制测量的主要手段，自GPS技术出现之时至今，国内科研人员研制成功了差分GPS 技术，使GPS的定位精度得到进一步提高，应用领域也进一步被拓宽，同时也大大提高了原有GPS的精度。随后又产生了实时动态测量技术（Real Time Kinematic，RTK），但由于该项技术受制于城市中卫星信号接受不足以及高程异常等不利条件的限制，因此在获取地物的高度值h时，还存在一些障碍，这也是今后需要进一步研究的地方。

3）激光测量技术

激光和电子技术的不断进步，让激光测量技术朝着动态性的实时跟踪测量的方向迈进，并且逐步出现了三维立体量的测量。早在20世纪末，法国的MENSI公司和美国的CYRA公司将激光技术运用在了3D测量领域中。借助于高速激光扫描测量的手段，激光测量技术高分辨率、大面积地被测空间对象表面的三维坐标数据（x ，y，z）进行迅速获取，从而促使物体的三维模型能够迅速构成。由此可见，激光测量技术具有以下优势：一是实时性：激光测量技术不用考虑空间与时间的因素，借助于自身发射的光对相关的空间信息进行真实的获取；二是穿透性：激光扫描技术能够在一瞬间在某区域内能够获取大量的、能够反映目标地物不同层面采样信息的采样点；三是高密集性，借助于对地物目标进行直接扫描的手段，激光扫描技术能够得到空间信息的基本特征，能够得到点距很小的采样点，因此密集程度高；四是不需接触：激光测量技术可以在不用接触被测量的对象的情况下，获取所需要的空间数据信息，因此可以为具有危险性的测量区域的数据采集工作提供了方便；五是迅速性：激光测量技术可以在更大的程度上采集目标空间的数据，然后迅速获取地物目标空间的立体结构。

从实际应用层面来看，机载激光测量技术在目前是一项新兴的应用技术，具体而言，这项技术是继航空摄影测量之后又一项新的先进的对地观测技术，广泛地应用于地球科学领域。从构成要件的角度来看，该技术有三大核心系统，一是GPS全球定位系统，二是激光测距仪，三是惯性导航系统（INS），这就决定了该项技术在获取地面及附属物的数字影像数据以及三维坐标方面能体现出可准确、快速、高效的优势，尤其是在测量地形复杂多样，或地面被被森林大面积覆盖、或因地理条件恶劣二导致人力不能及的特殊地区，技术优势能够体现得更加明显。

2.2 面状方式获取技术

1）遥感技术

作为一门现代科学技术，遥感（Remote Sensing）利用红外、可见光、微波以及干涉雷达等电磁波探测仪器，从外层空间和远距离高空的多种平台上借助于扫描、信息传输、摄影以及信息处理等各项工作流程，对地面物体的形状、所处环境、位置和大小等信息进行获取，并由此进行后续研究。

遥感技术一致被得到广泛应用。从实际层面来看，例如，土地荒漠化的不断演进是全球共同面对的一个重大环境问题，这一生态换进的不断恶化趋势同样也对我国造成了很大的威胁，因此，土地荒漠化检测的重要性也就不言而喻。对土地荒漠化的发生和发展情况予以及时和准确地掌握无疑是有效防止和治理土地荒漠化的首要条件，在这一领域，遥感技术的众多优点也就得到了充分的体现，一是信息监测覆盖面广，二是能够对被检测目标快速获取有效信息，三是信息获取量大，并且，遥感技术能够在具体工作过程中环节人力物力不足等限制因素，因此，在过去的很长一段时间内，遥感技术一直被视为监测土地荒漠化动态演变的重要甚至不可替代的技术手段。

从发展现状分析来看，多分辨率、多波段、多时相以及多种传感器相融合成为遥感技术发展的方向，例如，遥感技术能够和GIS、GPS集成，并由此形成多信息量、高精度的对地观测系统。值得注意的是，因为受到分辨率和精度等的影响，在三维模型的构建之时，遥感技术对大地测量的数据信息具有恒强的依赖性，这就决定了遥感技术适用于对较大场景、较大区域以及精度要求相对不高的地区开展测量工作。

2）摄影测量技术

摄影测量技术是借助于其他传感器或者光学摄影机，采集被测物体的数据信息，并且对所采集的数据进行分析和处理，以获得被摄物体的形状、空间位置、各因素之间的相互关系以及大小等合理的信息。摄影测量技术可按照如下指标进行分类：一是距离指标，包括地面摄影测量技术、近景摄影测量技术，显微摄影测量技术、航天摄影测量技术以及航空摄影测量技术；二是技术方法指标，包括采用光学和机械方法的模拟摄影测量技术、根据被测物像点与相应地面点之间的数学关系的剖解数字摄影测量技术、摄影测量技术。特别是数字摄影测量技术，能够基于计算机对被摄对象的形状、大小、空间位置及其之间相互关系进行高效率、高质量地测量。从目前来看，数字摄影测量技术能够开展空中三角测量、自动正射影像图制、自动定向以及自动数字地面模型生成（辅以交互式编辑）等一系列工作，因此是目前应用较为广泛的一种舌音测量技术。

从实际应用层面来看，水下摄影测量技术是舌音测量技术在空间范围维度的进一步拓展，该技术是近景摄影测量中一种特殊的测量技术，即被测量物体存在于水中、也能够像该物体存在于空气中一样，通过相对便捷地拍摄到所需的图像来精确定位水下被摄目标的几何特性，从而以此对被测物展开进一步研究。因此，海洋工程、水生物研究、水深测量以及海底测图等相关测量工作中，都能够发挥水下摄影测量技术的重要功能。、

3）多传感器集成技术

前文所述的摄影测量技术以及遥感技术有很多的优势，但在三维空间数据的更新与采集方面仍然有很多亟待解决的问题。详细一点来讲，比如，遥感技术尽管可以获取所提供的目标物的空间数据，但缺少空间立体信息，侧重于对目标物顶面信息的采集；再如，尽管激光扫描仪LRS可以运用三维手段描述得到的数据，可是在拓扑关系以及目标物的空间信息方面存在一定难度；又如，地面摄影测量仅仅侧重于提供目标地物的立体造型。可见，如果把上述不同的方法进行整合，将会在更大的程度上提高技术水平，所以，在采集多元数据之时，可以运用多传感器集成技术，并且运用融合手段，建立三维模型，这可以成为现在乃至未来研究的重要课题。

既然多传感器集成技术在采集三维空间数据时，可以借助于多种传感器，这就表明不同的传感器可以组合成多样的多传感器集成空间数据采集系统。基于此，本文对多传感器集成体统进行如下三个层面的分类：一是机载激光扫描系统：这项系统借助于激光测量技术，对目标物的三维坐标（x，y，z）以及数字地面模型DTM进行高分辨率和高精度的测量，结合目标地物的光学成像结构，并进一步获取地表目标物的垂直结构形态，从而显著提高对目标物的识别水平；二是地面车载测量系统：该系统一般由车辆等移动载体、车载计算机、多传感器以及数据采集软件构成，是一种多传感器集成的数字成图系统；三是星载测图系统：星载多传感器集成具有大范围、大比例、高效率优势，该系统由此已成为研究焦点。

2.3图像扫描数字化技术

由于现有的纸质地图对地形表达的手段是图解形式，因此无法被计算机接受和解析，而将现有地形图用数字化仪表达，则其负载的大量信息能够被转换成能够被计算机处理和接受的数字信息。在这一技术前提下，能够检测出地形图中包含的非常重要的数据信息，其一，含有诸如高程点、等高线等3D空间数据所需要的几何信息，二是含有地理目标的平面、高度或层数等不同纬度的坐标数值，三是含有被测物目标的名称、用途、结构等属性信息。

对地图数字化的坐标数据精度的影响，主要来自于三个层面，一是扫描仪的分辨率高低，二是扫描过程的规范性程度，三是地图中数据源本身的精度以及控制点的精度，上述三个因素自然成为了图像扫描数字化技术的约束条件，因此，该尽管能够对被测物的高度获得概略性信息，但在高度准确测量方面却有着较大的困难，因此借助于这种手段无法对三维数字地形图获得较高的精度。所以，测绘机构常用的手段就是运用AutCAD 软件对地形图数据开发和管理，这也是值得在今后继续深入研究之处。

3 结论

较之于侧重于三维空间数据建模的三维地理信息系统（3DGIS），三维数字地形图侧重于对三维空间信息的实时获取以及对三维地形的绘制和可视化表达，由于这项技术还比较新颖，现在还在研究的初期阶段。本文对三维数字地形图获得三维空间数据的相关技术进行了探讨，实际上，今后还有必要针对集成匹配优化技术和地物地形的绘制技术等方面，对三维数字地形图进行更加全面的研究。

参考文献

[1]Kadobayashi，R.，Kochi，N. Obtain，H. Comparison and evaluation of laser scanning And photogrammetric and their combined use for digital recording of cultural heritage[J]，Remote Sensing and Spatial Information Science，2004，35（5）： 401-406.

[2]Kraus，K.PrinciPles of airborne laser scanning，Journal of the Swedish Society For Photogrammetric and remote sensing，2002：1，2002： 53-56.

[3]李清泉，杨必胜，史文中.三维空间数据的实时获取、建模与可视化.武汉：武汉大学出版社，2003.

[4]朱军辉.三维城市建模与基本作战能力分析[D].郑州：信息工程大学，2006年硕士毕业论文.

[5]李成名，王继周，马照亭.数字城市三维地理空间框架原理与方法[M].北京：科学出版社，2008.

[6]周爱华.基于大比例尺地形图的三维地理场景快速构建方法研究[D].南京：南京师范大学，2008年硕士毕业论文.

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[8]编写组（朱列克主编）.第三次全国荒漠化和沙化监测报告.我国荒漠化和沙化状况及动态变化分析[M].中国荒漠化和沙化动态研究.北京：中国农业出版社，2005.

第4篇：数学建模和3d建模的区别范文

随着科技的不断发展，算法技术作为一种全新的技术，已经越来越多被设计行业所利用，其本质是从技术层面衍生出来的一种思维方式。不但能够使用该技术进行科研、制造，同样在现代首饰的设计中可以被应用。以科技代替原有思维的局限性，以科学手段代替传统手段的不足，将这种技术引用到现代首饰的创作中是具有一定必然性的，它的参与不但可以辅助设计而且可以更高效地运用设计，使现代首饰艺术具有当代社会特质。

关键词：

算法技术 现代首饰设计 计算机辅助设计

一、算法技术的概念

基于“非线性科学”的算法技术在一定程度上深受现代主义哲学思想的影响，其设计思想能充分呈显出自组织性、动态性以及不规则性等特质。实际上，在设计领域中，算法技术将会在未来设计中得到广泛的推广与应用。

在时下流行的参数化设计中，算法技术是其重要组成部分，如下式为参数化设计的简单表达式：A=F（X1，X2，……，Xn）。其中A是生成的最终模型；X为影响模型形态生成的参数，它是一个具体的参数数值，可以是一些直接可测量的参数，如曲率、重量等，也可以是某些抽象参数，如理念等；而F则称为算法（algorithm），是模型生成的规则。由此可见，参数化的设计重点无非就是两要素：算法与参数，参数化设计是由设计者确定方法与规则，然后由计算机通过计算取得最终的模型结果。

算法技术设计通过设计者设定相应的算法逻辑，然后确定相应的量化参数，通过计算机软件得到难以量化的多元结果，这就意味着生成的结果会大大超出人们思维的想象，所以这使得首饰设计师获得了巨大的创作空间，只要在多种结果中，选择其一进而深化设计，就可设计出有高度复杂性的作品。通过这样的设计策略，可以使设计实现形式多样性的探索，与以往的由平面到立面或者从剖面到透视的设计思路会有很大差别，其作品一改传统设计中的比例、尺度等概念，也与现代主义中的“盒子”式设计原型有所区别开来，所以这种创作彰显了涌现性、系统性、复杂性三大特征。算法技术设计可以使原本的设计工作获得更加值得深入的研究，符合艺术院校侧重于培养学生创意想象空间和独特审美需求的教学宗旨，为高等艺术院校设计行业教学改革工作做出积极的推动作用。

二、算法技术设计的优势

1.高效地生成多种选择方案

算法技术可以自由生成多组设计方案，而且这些方案主要是由于构思的角度不同、形体操作不同而形成的，这些方案从概念设计到最后完成都能平行发展。如建筑领域，美国某建筑事物所就Bishopgate大厦设计提出了几百个方案供相关人员选取，在方案的深入过程中，通过软件评估测试不断地对方案加以否定和优化，最后就有了如下的“尖塔”塔楼（详见下图1）。

2.快速及时的方案调整适应各种需求

算法技术一改以往线性设计无法逆转的流程。在整个设计工作过程中，即使修改最开始的参数，只要算法依旧采用，设计结果自动跟随调整，甚至还可通过细部设计表现出来，而整个过程所耗费的时间并不多。在首饰设计行业中，利用算法技术可以将设计师的工作重心转移到探索和总结作品的逻辑算法，算法可以形象地比喻成首饰的DNA，然后将大量的计算、模型生成工作交给计算机。最终在生成的不同结果中，选取造型及结构符合设计师设计理念的结果进行深入优化和完善。

3.实现复杂的形态需求

首先，算法技术能够挖掘出设计师的创造潜力，给予设计师更加丰富的想象空间，尤其是立体结构以及细节推敲方面都发挥有重要作用；其次，作品的风格及纹理等除了满足工业创造的条件，还富有独特的美感，符合当代审美对多元化的需求，如美国设计工作室“神经系统”（Nervous System）在设计众多优秀创意首饰之后，又通过算法与3D打印技术，创造出了塑料制造的衣服（参见图2），借助算法技术能够进一步分离模具，分成若干三角片，中间由铰链连结。设计师能够自由控制三角片的规模、个数以及位置，且可以预先观赏改变之后的效果。

4.优化设计使其达到最高效

就定量计算分析方面而言，与人工操作速度相比，计算机的速度更快且工作更加精准化。在计算机调整方案或者自动生成方案时，生成的模型结果不仅高效，而且更容易符合设计者的预期目标。

5.高效共享设计信息

由于计算机是辅助算法设计全部工作的完成者，因此，不仅设计师之间可以在首饰设计的各个环节中不断根据最新的想法随时对模型进行修改，在进行最后的3D打印或者铸造的环节中也可以借助于互联网和制造商共享模型，共同优化设计细节，并对其中的结构关系进行完善，降低反复修改工作的几率，及时进行交流与反馈，在最大程度上提升设计工作的效率。

三、算法技术得以应用的背景

在早期的首饰设计过程中，计算机对首饰的设计工作并没有发挥太大的帮助。那个时期，计算机价格昂贵并且操作麻烦设计师的很多工作不能在计算机上完成，计算机仅仅代表了新可能、新方向。在计算机技术迅猛发展的今天，计算机功能不断完善，而且价格也在不断降低，产品化的个人电脑在全球得以普及专为不同设计领域而开发的软件不断出现，这促使计算机成为首饰设计师的理想工具。其不仅在传统方式的起版建模中起到重要帮助，算法技术的应用同时也给首饰设计师提供了一个完全不同的、新的思维方式。“从现代社会来看，信息化社会不断在发展，计算机不仅可以辅助设计师进行设计工作，而且已经成为设计师无法逃脱的生活方式，因为计算机已经深深地影响了人类的社会文明，计算机不再是只影响设计师的工作，而是对设计师的思想和认识上有巨大影响。”

上世纪七十年代以后，科学研究的对象逐步转变成不规则、无序、非线性、不可逻辑分析、非平衡态、不确定的对象。此外还生产了新的学科――拓扑学、分形几何学等，用于分析复杂系统。很多设计师开始转变设计思维，让作品更具创造力，能直接体会到的就是许多复杂形体结构的作品出现在我们的视野中。

复杂的形体结构不能借助传统几何词汇进行表达，也不能将其简化与分离。在造型设计中“折叠”、“分离”等拓扑学中的词汇被运用得越来越广泛，随之而来的大量造型复杂的首饰作品呈现在我们面前。

作为复杂形体的理论依据，分形几何学可谓是一门新兴的数学分支，多用在阐释自然界中好似复杂无规则的现象。分形几何学的种种规则逐步被发掘，这无疑会直接影响到先锋设计师们的造型创作。如今，人类愈发追求真实的、天然的事物，伴随着后现代时期推崇仿生、自然、解构等设计思想的产生，分形几何学的成果被运用到设计中去已成大势所趋，成为算法设计的关键理论源头。它们形成的两门学科――拓扑学与分形几何学，这两门学科与算法技术联系紧密，在很大程度上帮助了设计师进行创造，提高了创造的效率，改进了设计效果。

四、算法技术发展现状及前景

现如今，现代首饰设计的方法与手段已经不仅仅局限于传统的设计方式。随着现代科技的发展，首饰的设计理念及制作方式也与时俱进。新时期的现代首饰，应该在科学、技术和艺术这三个方面做到和谐统一。设计师可以把科学和技术作为新时期下的创作工具来寻求更加丰富的表达手段。

就目前国内首饰设计行业而言，仅仅通过计算机将建模作为批量化生产的一种快速打板成型手段。对于前期的设计，往往仍是停留在纸面二维空间内，因此首饰很难在空间关系以及内部结构上做出精彩的内容，所以现代首饰设计方法的创新便显得尤为重要。国内算法技术的主要应用领域仍是建筑行业，随着鸟巢、水立方、银河SOHO等利用算法技术设计的建筑不断地走入人们的视线。大众对于这种非线性结构的品味也在逐步提高。算法技术在现代首饰设计中的应用，目前行业内仍处于试验阶段，仍有相当长的一段路要走。仅有部分建筑从业者的跨界首饰作品问世，但无论从形式到创意都受建筑作品很深的影响，往往忽略了首饰自身的属性与美感（参见图3）。也有个别首饰业内设计师利用算法软件进行设计制作的案例，但设计理念仍局限于传统首饰设计方式的思维模式，仅仅是为了追求造型上的标新立异，其设计理念与流程同算法技术的思维方式大相径庭。因此算法技术在首饰设计行业内的研究与推广具有相当的意义。

对于现代首饰设计而言，基于传统设计方法的创新显得十分重要。算法技术作为新的技术手段成为首饰设计师的辅助工具，它的参与对于现代首饰的设计与制作而言都是积极而正面的。现代首饰的设计与制作也不应局限于在工作台上敲敲打打，作为一名首饰艺术家或是首饰设计师应思考如何充分利用当下的科学技术手段来不断完善自己的表现手段。

第5篇：数学建模和3d建模的区别范文

【关键词】：计算机；图形图像；处理技术

中图分类号：G623.58 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

计算机图形图像处理技术包括图像处理二维制作技术和图形处理三维制作技术两个大方面。图形处理是利用三维制作技术造出各种物体，然后为它设计动作，它的整个制作过程都是在计算机上完成的。图像处理是对已生成好的图像的处理。

二、计算机图形图像处理的基本概念

1.概念

计算机图形图像处理是指把由概念或数学描述所表示物体的几何数据或几何模型，用计算机进行显示、存储、修改、完善及进行图形处理的操作过程。

2.主要内容

图形图像处理包括的主要内容：(1)图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割和图像分析等；(2)几何变换，如平移、旋转、缩放、透视和投影等；(3)建模或造型设计；(4)隐线、隐面消除，明暗处理等；(5)曲线和曲面拟合(6)色彩设计。各种图形图像处理软件也是以这两种技术为基础，利用图形图像处理技术改造、创造图形、图像的整个过程都是在计算机上进行。例如把一个苹果渐变成球体，同时材质也会跟着变化。两个物体都是在计算机上制作出来的。另外对已生成好的图像的作图像技术处理，俗称“变脸”。比如把小孩脸变成大人脸，是先将拍摄好的照片输入到计算机系统，然后应用计算机的二维处理软件将所输入图像进行渐变即可[1]。

3.图形与图像的区别与联系

(一)数据来源不同：图像数据来自客观世界；图形数据来自主观世界。

(二)处理方法不同：图像处理方法包括几何修正、图像变换、图像增强、图像分割、图像理解、图像识别等；图形处理方法包括几何变换、开窗和裁剪、隐藏线和隐藏面消除、曲线和曲面拟合、明暗处理、纹理产生等。

(三)理论基础不同：图像处理主要用到数字信号处理、概率与统计、模糊数学等理论；计算机图形学主要用到仿射与透视变换、样条几何、计算几何、分形等理论。

(四)用途不同：图像处理主要用于遥感、医学、工业、航天航空、军事等。计算机图形学主要用于CAD/CAM/CAE/CAI 计算机艺术、计算机模拟、计算机动画等[2]。

在实际应用中，图形、图像技术又是相互关联的。把图形、图像处理技术相结合，可以使视觉效果和质量更加完善，更加精美。目前许多广告、片头都是把两种处理技术结合起来使用，以取得相当完美，逼真、生动的效果。例如1994年荣获奥斯卡最佳特技效果奖的《侏罗纪公园》是一个最典型的范例。影片中的恐龙是真实生活中所不存在的，它是由三维制作技术造出模型，设计它的各种动作；影片中的人是用电影手法拍摄的，两部分的图像生成之后，由二维处理技术把两者进行合成，就产生了人与恐龙共生的场面。它充分运用了计算机图形、图像处理技术和各种电影手法，是一都精彩的科幻影片。

三、 运行环境

1.软硬件配置

硬件配置基本上可分为两大类，工作站和微型机。软件配置：工作站的软件包括TDI和Alias，它们都是工作站上的专门图形制作软件，功能上各有所不同 ；微型机上的软件包括3D Studio MAX(简称3DS)的各种版本，Photoshop，Winmorph等，3D Studio MAX是微型机上所使用的图形制作软件，目前已在我国广泛应用。Photoshop是一个专门处理图像的专业软件。Winmorph是一个二维图像处理软件，功能是把一幅图像变成为另一幅图像[3]。

2．功能比较

工作站无论从CPU 的速度，内存容量和图形显示等方面都具有下列微型机无法比拟的优越性：

(一)工作站所生成的图像质感(指运用不同的表现手段，表现出各种不同物体所具有的特质)优于微型机，这是因为两种系统对于图像处理的计算方法和计算参数的数量上有很大不同。TDI全称Transport Driver Interface，它指的是WindowsNT操作系统中各种运输层协议（如SPX、TCP等）与接收软件（或重定向软件接口）之间的接口层。对于图像的每一像素点，TDI采用了每一像素点又细分成许多小块分别计算颜色的方法，因此一幅720*576的标准图像，工作站的计算量远超过微型机。图像的总体质感要比微型机好。

(二)从造型方面来看，3DS没有曲面造型功能，对于一些复杂的曲线曲面来讲，这就不太方便了。而TDI提供了强大的曲线曲面造型功能。

(三)从用户界面来看，用过3DS的制作者都会感到物体上材质是比较困难的，你必须在一个模型上调好材质，然而材质在物体上的效果是看不到的，只有在图像生成之后才能看到真正的效果。而在TDI中的IPR模块提供了直接在最后的图像上调物体和光源材质的方法，因而具有最快的视觉反馈，所得到的结果与最终的生成效果是一样的。

(四)3DS与TDI对自然世界物体的仿真效果相比，3DS缺乏一些真实感。比如对于生成植物的处理，3DS只是对真实事物的模拟。而TDI中的AMAP吸收了植物学家对自然界中植物的研究成果，通过计算机把它表现出来，因此由它所生成的植物与自然界中的植物的拓扑结构完全相同，因而TDI的仿真效果相当好，且真实生动。

3DS与TDI的区别内容甚多，就不一一列举了。尽管TDI的制作效果比3DS要好一些，但是3DS在我国还是相当流行的，这主要是因为3DS所要求的硬件基本配置是80386以及完全兼容的个人电脑。一个数字浮点运算器、4MB存储器、20MB硬盘、VGA显示器及显示接口卡、DOS3．3以上的操作系统等，这对于微型机比较普遍的今天是容易实现的。而且一些好的3DS作品可以达到以假乱真的效果。同时我们也可利用网络技术，在工作站和微型机之间建网，以充分发挥两种资源的优越性。

四、Photoshop功能简介

对于大部分人来说，最熟悉的计算机图像处理软件就是Photoshop了，Photoshop的应用领域很广泛的，在图像处理、视频、出版各方面都有涉及。因此笔者在此特别介绍Photoshop的基本情况。Photoshop是Adobe公司开发的一个跨平台的平面图像处理软件。PS的专长用于图像处理，而不是图形创作。图像处理是对已有的位图图像进行编辑加工处理以及运用一些特殊效果，其重点在于对图像的处理加工。从功能上看，该软件可分为图像编辑、图像合成、校色调色及特效制作部分等。

图像编辑是图像处理的基础，可以对图像做各种变换如放大、缩小、旋转、倾斜、镜像、透视等。也可进行复制、去除斑点、修补、修饰图像的残损等。这在婚纱摄影、人像处理制作中有非常大的用场，去除人像上不满意的部分，进行美化加工，得到让人非常满意的效果。

图像合成则是将几幅图像通过图层操作、工具应用合成完整的、传达明确意义的图像，这是美术设计的必经之路；该软件提供的绘图工具让外来图像与创意很好的融合，使图像天衣无缝的合成变为可能。

校色调色是该软件中深具威力的功能之一，可方便快捷的对图像的颜色进行明暗、色偏的调整和校正，也可在不同颜色进行切换以满足图像在不同领域如网页设计、印刷、多媒体等方面应用。

特效制作在该软件中主要由滤镜、通道及工具综合应用完成。包括图像的特效创意和特效字的制作，如油画、浮雕、石膏画、素描等常用的传统美术技巧都可藉由该软件特效完成。而各种特效字的制作更是很多美术设计师热衷于该软件的研究的原因。

而Photoshop的具体功能更是涉及到我们生活的方方面面，主要有：专业测评、平面设计、修复照片、广告摄影、包装设计、插画设计、影像创意、艺术文字、网页制作、后期修饰、绘画、视觉创意等等。

五、计算机图形图像处理技术的应用领域

图形图像处理技术正以意想不到的方式和速度渗透到我们生活的各个领域。在生产活动中，主要的应用领域有计算机辅助制造CAM、计算机辅助没计CAD、计算可视化、计算机辅助教育CAI、计算机动画、虚拟现实和计算机艺术设计、计算机模拟等。其中最常用到的领域是CAD辅助设计，而CAD和CAM是计算机图形学在现代工业领域中应用最为广泛的工具。

计算机图形处理技术被设计师们广泛的应用于室内建筑设计、工程施工图纸的设计、机械设备的设计。其中，几乎所有的飞机、轮船、动车、汽车的外形设计都涉及图形的处理。在电子工业的设计领域中，计算机图形图像技术被更大规模的运用到集成电路、电子线路、印刷电路板以及网络分析等方面，发挥的优势十分明显。

六、结束语

计算机图像处理技术与国民经济发展有着密切的关系，在这一领域我们要力争赶上直至超过发达国家，在计算机图像处理技术的研发方面，必须随时掌握国际动态，才能把握好方向。

参考文献

[1] 王应荣.计算机图形图像处理技术.天律理工学院学报.2005,11(3).

第6篇：数学建模和3d建模的区别范文

近年来， 全球热火朝天的创客运动和经久不衰的学习科学研究， 在教育领域制造了一波又一波的热点话题，成为教师、教学研究者和教育管理者关注的重点。创客活动不仅仅是创造本身，也是和创造活动有关的所有因素： 从好奇心的激发到初步调查和动手捣鼓， 到制定计划和仔细研究， 到借鉴其他项目，到反复尝试甚至失败，到制作出原型，到获取反馈，再到反复改善直到成为更好的物品。所有上述活动在很大程度上都和教育、学习密切相关，因此，建构可持续发展的校园创客教育生态系统， 以呼应并促进创客运动在校园中的发展尤为重要。国内外现有文献研究表明， 通过基于创客活动的学习体验，使学生得到了创造和实现创意的机会，增强了自信，培养了创造性，激发了对科学、技术、工程、数学、艺术等学科以及学习自身的兴趣。并且，校园创客活动也促进了学生创新创业实践和双创时代创新创业课程体系的设计开发， 为培养未来新经济和多样化工作环境下的创新创业型人才， 从理念和能力发展上打下了基础。因此，有必要在创客运动深入发展的大环境下，对校园创客教育进行探索。

二、创客教育的演进过程和在全球的发展

一般认为，创客教育是对基于设计、电子电路技术、传统手工和桌面制造系统的独特结合而开展的针对性创意创新创业教学。姜强和赵蔚认为，创客教育是指培养学生创新、创业所需的知识、能力和视野等方面的教育。祝智庭和孙妍妍通过对中外相关文献的综述和分析，总结了创客教育的内涵，对创客教育在我国的现状和发展方向进行了深层次解读，并把创客教育界定为信息技术使能的创新教育。其实，自从人类开始制造工具以来，通过制造或实践进行学习一直是人类学习、发展的主要手段，创造或制造是让学生的思考或使思想呈现在人们眼前， 在此意义上，创客活动成为纪录学生在创造或制造物品时的思考或思想的方式。正如有学者指出，创客教育有助于培养学生的批判思维、设计思维、计算思维和可视化表达能力。

继2014 年6 月白宫首次举行创客大会，美国总统奥巴马宣布在全国范围内倡导并实施创客教育行动后，并于2014 年12 月正式成立创客学校高等教育联盟，了美国高等教育机构第一份《全国创客教育现状》报告。报告以全美40 家高等教育机构创客实践为基础，采用景观分析法，介绍了大学里的创客教育现状以及大学对校园创客文化的深层次思考和具体支持措施， 并重点描述了美国高等教育机构进行创客教育的方法、创客活动参与度和支持创客教育的校园资源， 成立了联盟网站MakeSchools.org 作为开放式平台，汇聚、分享并探讨高等教育机构创客活动的结果、资源和最佳实践。

目前，除蓬勃发展的中小学创客活动外，全美各地成百上千家高等教育机构也纷纷擎起创客运动的大旗，倡导创客精神，建立创客空间，提供创客活动所需工具、课程、项目和指导老师，以鼓励学生参与创客活动。同时，这些高等教育机构也支持教师对创客活动进行研究和实践，并在学校、当地社区和全国性机构之间建立联系以创建创客生态体系。在创客教育研究与推广方面， 近年来发展迅速的教育技术信息公司EdSurge，在延续其对慕课和学习管理系统的重点关注和报道外， 了大量针对创客和DIY 学习的文章和报告。

在各高校纷纷建设校园创客空间， 开展校园创客活动，探索实施创客教育和创新创业教育的同时，全国各地中小学也顺势而为， 利用信息技术课堂和第二课堂开展活动。比如，针对中小学生学习特点和兴趣爱好，展开了3D 打印、开源软件程序设计应用、机器人搭建及竞赛、拼搭模块的创意搭建、科学DV、创意七巧等课程，让学生通过观察、实验、探究、游戏等形式多样的创客教育。在中小学创客教育走在前列的温州市实验中学，专门为热爱编程、热衷创新、乐于交流的学生建设了创客空间， 并开设了创客教育课程和午间开放创客主题活动。

可见，在全球创客运动和大众创业、万众创新国家战略推动下， 创客教育正日益成为推动经济转型、教育变革和社会发展的驱动力，这为各级各类学校和全社会培养创新创业人才提供了新的选择。

三、校园创客教育生态系统的构成要素

随着云计算、大数据、物联网、移动计算、设计媒体等新技术的广泛应用， 社会整体信息化程度不断加深，技术赋能的学习、技术赋能的教学、技术赋能的学习测评和教育信息化基础设施建设， 正在全球各地重新定义21 世纪的教育、教学。通过应用信息技术和桌面制造技术以培养、发展学生创意创新能力为宗旨的创客教育， 成为近年来引领教育教学创新的变革性力量。纵观国内外，各高等教育机构以及不少中小学， 正加大投资力度以建设智慧校园和新的学习空间、开发新的课程体系、培育创客教育教师以发展校园创客文化、实施创客教学。

国内外校园创客教育实践表明， 校园创客教育的推动和发展， 离不开拥抱创客精神、支持创客运动、践行创客教学实践的教师和学生，也离不开发展校园创客教育、配置相应资源的校园创客环境和空间。同时，创客课程建设也是促进校园创客教育可持续发展的条件和要素。

然而， 现有校园创客教育实践研究还缺少对发展校园创客教育的系统分析， 尤其是缺少对校园创客教育生态系统构成要素的识别和分析。因此，我们在综合国内外创客教育研究文献和创客教育实践的基础上，把学生创客、创客教育教师、创客教育课程和校园创客空间， 作为校园创客教育生态系统的构成要素，从创客教育视角对校园创客的界定、创客教育教师及素养、校园创客环境与空间和创客课程建设等四个方面，并对上述要素展开详细论述。

(一)创客教育视角下对校园创客的界定

对大多数人而言， 创客一词让人想起那些利用工具和资源亲自设计、建造或创作的人。从这个意义上看，创客是一名词，特指某种身份或职业。因此，创客可以是面包师、插画师或者木工师傅等热衷于动手实践的人。正如德比查克拉(Debbie Chachra)所说，创客泛指任何制造物品的人。然而，各类文献，包括新闻媒体、博客、报告或研究文章中所谈到的创客，往往特指在机器人技术、工程技术、电子技术等方面具备专门知识，并能够使用诸如3D 打印机、微电子仪器、数控机床、开源平台等创新工具和技术的人。因此，克里斯安德森把创客界定为：利用互联网、3D 打印机和各种桌面设备与工具将自身各种创意转变为实际产品的人。杨现民和李冀红把创客界定为：喜欢或享受创新的人，是一种文化、态度和学习方式。

但是，上述对创客的狭义理解受到了李别克利(Leah Buechley)的批评，她认为，对创客的狭隘理解不只是产品和项目问题， 而是对创客这一身份或职业的限制。[18]当前，对创客一词的混乱使用和理解，造成了错误的二分法，即，参加创客运动的是创客，不参加创客运动的就不是创客。因此，就创客教学而言， 有必要重新明确并把重点放在什么是创客学习? 如何进行创客学习? 而不是把关注点聚焦在谁是创客? 这一身份或职业标签上。正如大卫兰格(David Lang)所指出，对创客而言，在承认创客空间和创客教室里的活动具有自身独特文化和精神的前提下，需要拓宽对创客运动、创客文化和创客的包容性理解， 而不只是狭义地把创客理解为某一身份或职业。

也有人认为，如何界定创客并不重要，只是某些吹毛求疵之人的语言文字游戏。然而，作为教师、学生、教育研究人员，应当从学科、专业或职业的视角审慎思考创客一词，毕竟用词的精确至关重要，尤其是在考虑到测评、学科标准、课程设计和教师培训等创客教学内涵时。因此， 对校园创客概念的界定，有利于创客教育的实施和健康发展。目前，人们普遍认为，创客通过参与大众化的以生产为导向的生产制造系统变革， 甚至颠覆了传统的消费导向的大规模生产制造时代， 并且， 创客文化、创客运动的最终结果与项目和创造力、创新和创业精神相关。创造力大师、心流理论的提出者、积极心理学奠基人米哈里希思赞特米哈伊(MihalyCsikszentmihalyi)经过30 余年的潜心研究，在深入访谈近百位卓越创新者和数十位诺贝尔奖得主的基础上，指出有创造力的人风格多样，即，可以是修士、也可以是唐璜，唯一的共同点就是复杂：他们是相互矛盾的两个极端，却能够在两者之间自如转换。换句话说，人人都是矛盾体，那些无法驾驭矛盾、在矛盾中试图寻求不变或确定性并因此感到不适的是普通人;而在矛盾中转换自如的人，则能够充分利用矛盾，并把矛盾变成其创造力的源泉。

在综合创客研究专家观点的基础上， 我们尝试用文学性的语言，把校园创客界定为：热爱创新和技术应用的复合体。就像白色包含了光谱中的不同色调，他们把各种可能性集于一身，既思维缜密又感性热情，既活力四射又安静恬淡，既专注持久又灵活多变， 既外向好客又内向冷漠， 既骄傲自信又谦逊低调， 既聪慧敏感又迟钝木讷， 既超脱客观又斤斤计较， 既嬉戏无常又严于律己， 既傲慢自尊又彬彬有礼，既桀骜不驯又温和谦让。总之，他们充满创意，行动能力强， 并热衷于用自己的双手在现代桌面制造工具的帮助下，把创意转变成实物。

(二)创客教育教师及素养

2016 年6 月，教育部在最新的《教育信息化十三五规划》中明确指出，面向未来培养高素质人才，教师能力是关键。尤其是2015 年5 月，国务院《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，要求健全创新创业教育课程体系、加强教师创新创业教育教学能力建设。自国内外创客运动所触发的校园创客教育日益普创客教师需要什么素养? 具备传统教育背景的老师，能够成为合格的创客教师吗? 外部创客专家能够成为校园创客空间或创客教室中的教师吗? 创客教育研究人员艾米哈克金(Amy Hachigian)指出，学生的创客学习结果和教师行为密切相关。此外，创客教师在创客教学活动中扮演着复杂角色， 并随着环境和学生需要的变化而变化。

然而，长久以来，灌输式、说教式教学主宰着课堂教学，而忽略了教师的其它角色和职责。随着社会、经济和技术的发展，教育在很多方面突破了传统的束缚， 实现了长足的发展，包括人们对教师角色的认识，教学也日益遵循新的教学理念和实践，比如，合作学习和项目学习，教师在教室里的角色也越来越接近赋能者、促进者。创客空间或创客教室环境下的教师显然承担了更多的职责和角色，正如艾米哈克金(Amy Hachigian)研究表明，创客教师是：引导者、拉拉队队长、激励者、联系人、倡导者、楷模、学习者、良师益友、朋友、批评者、咨询师、心灵导师、合作者、教练。

在上述众多角色中，教师作为像学生一样的学习者角色，是创客教学环境下教师职责和身份的一个较大转变。设想某物理教师未能解决某一物理问题，在传统课堂教学中， 学生不可避免会质疑其权威和专业水平， 但在创客教学环境下， 这是学生摆脱传统灌输式、说教式教育而进行自主学习的机会，有助于其通过网络、创客社区其他专业人士或同学帮助，发展信息获取能力，共同探讨问题的解决方案，而不是传统遇到难题只能寻求教师帮助的问题解决模式。这一角色转变，有助于培养师生间的良好互动关系，有助于师生合作探究答案、解决难题，强化学习体验。第二个教师角色的较大转变是作为联系人的教师职责和作用。在创客教学环境下，学生有机会称为特定技能或专业领域的专家， 教师不再是唯一的信息和知识来源;相反，教师承担了拥有不同技能的学生之间联系人的角色，促进学生之间的合作互学，这有助于增强学生探索新知、学习新技能的信心。教师也可以在学生、外部专家、企业、其它创客空间资源之间搭建桥梁。教师作为联系人的这一新角色，有助于引入新思想、新思维模式以开拓学生视野、丰富其学习体验。

对教师来说，创客教育强调人的兴趣、热情，以及随时随地解决问题、制作物品的能力，这和人类倾向于通过动手实践进行学习的本性一脉相承。因此，倡导并激励学生在设计和制作过程中直面挑战、克服困难的教师和教学环境， 有助于培养学生独立解决问题的信心和能力。这对习惯了顺从教师要求的学生而言是全新的开始，也让支持创客运动、拥抱创客精神的教师思考并采取更加有效、基于真实情景的教学模式和方法， 以及寻求更合适教学效果的测评手段。孙颖指出，理想的创客教师相当于中介，管理并促进学生学习，帮助学生评估创意设想、分析技术难点，以及寻找可以实现创意的技术、专家和方案， 从而实现资源整合。杰西卡罗斯(JessicaRoss)指出，在创客学习环境下，由于创客活动往往不是课程表所要求的学习科目， 没有相应的教学大纲，也不是正式的学科专业，没有校方系统的、正式的组织支持和保障，因此，成立并发展创客教学小组或联盟以支持各自为战的创客教师，形成互通有无、取长补短的平台，对促进创客教学至关重要。

2015 年5 月，麻省理工学院AbD 实验室(Agencyby Design)在加州旧金山市举办了创客教师大会(Maker Educator Convening)，讨论了在创客学习环境下建设创客教学小组、创客社区联盟的重要性。这和哈佛大学教育研究院零项目(Project Zero)长期以来所倡导并推行的成立教师研究小组， 以支持他们在教学过程中的有效应用，并对新理念、新挑战一脉相承。在国内，为促进创客教育的发展，清华大学、北京大学、陕西师范大学和中国教育技术协会等九家单位的创客教育专家，于2015 年7 月发起成立了全国教师创客联盟，该联盟由全国高校及中小学教师、创客企业和支持创客教师培养的机构和个人组成， 旨在共建共享创新教育思想和方法的创客教师学习型共同体。这一类似创客教育论坛的活动或创客教师自发成立的组织， 为志趣相投的教育工作者提供了相互学习、启发的机会。综上，实施创客教育的创客教师和传统教学过程中的教师之间的区别，括生物医学、物联网等众多软硬件设备和技术，不是一般个体教师能全面掌握并胜任的。对此，有创客教育专家建议，政府相关机构应该发挥行政力量，统筹建设跨地域、跨学科的创客专家资源库，协助解决学校创客教育中的困难和障碍。或者通过政府购买社会服务的方式，来实现创客专家资源的调剂与运用，既可以解决学校创客教育师资短缺的问题， 也可以帮助学校培养自己的创客师资。

(三)创客教育课程建设

课程是教育教学的核心要素， 创客教育也不例外。因此，针对不同创客活动或项目设计、开发相应创客课程，成为创客教育可持续发展的必须。针对创客课程， 创客教育研究和实践人员从不同的角度进行了界定，如，杨现民把创客课程分为广义创客课程和狭义创客课程，他认为，广义的创客课程既包括电子创意类课程，又包括手工制作、陶瓷艺术、绘画等传统以培养学生创新创造能力为导向的各类课程;而狭义的创客课程特指以智能化信息技术等应用为特征的电子创意类课程。同济大学创客空间数制 工坊针对大学生或中小学生等不同年龄段学习者，开设了数控切割(研究2D 设计工具以及激光切割机， 学习设计的核心理念以及将2D 设计转化为3D 实物，理解激光切割的可能性及局限)、增加制造和3D 打印(不同3D 打印技术入门， 了解3D打印的局限，以及从设计到打印的工作流程，分析、调试排除打印错误，设计思维，快速构思、设计、3D打印成型)、减式制造或铣削(铣削基础知识学习，使用Roland 铣床加工三维型面造型，自己动手体验从3D 设计到刀具路径生成以及最终完成轧制成品或设计副本的过程)、电子产品[制作Fab(小型)网络服务器内电路程序， 使用网页Fab 模型及RolandSRM-20 完成预备设计，观察标准电子元件，解释其工作原理以及功能，欧姆定律、基尔霍夫(电路)定律的简单介绍]、电子设计(使用电子设计工具，如Eagle、KiCad 或者KoKopelli Retro 等，设计或修改原电板)、嵌入式编程[ATtiny 44 数据手册、C 语言和Makefile 简介，学习ATtiny44 微控制器的基本特征，使用文本编辑器或集成开发环境(简称IDE)软件，编写或修改微控制器的程序， 修改一个生成文件上传至微控制器]等创客课程。

蒋莘和谢作如从创客教育课程特征上， 指出创客课程具备跨学科(机械、电子、艺术、控制、计算机等)、智能化[运用互动媒体、人工智能、物联网、可穿戴设备、虚拟现实(VR)、增强虚拟现实(AR)等智能技术]和软硬结合(电子与编程技术等)三个核心特征。在综合前人研究和实践的基础上，杨现民用整合性(创课的设计打破了学科界限，不再仅局限于传统的数学、物理、生物等单一的课程模式，而是整合艺术、电子、控制、网络等不同学科知识)、研创性(学研创 是实施创客教育的理想模式，学习、研究和创造形成一个良性循环，持续提升学生的创新、创造力)和协同性(创课的内容与活动设计更多围绕复杂的现实问题展开， 鼓励学生结合兴趣组成项目小组， 在指导教师团队的集体指导下开展协作探究)进一步归纳了创客课程的特征。此外，他还从课程目标定位、内容组织结构、开展方式和评价方式等四个维度指出了创客课程和传统课程之间的显著差异，[当前， 在国内外创客教育实践中主要有两种课程形式：一种是单一式创客课程，即，学习、实践以3D 打印、3D 建模、Arduino 电子电路等软硬件使用、开发为导向的创客学习体验; 另一种是融合式创客课程，即，在单一式创客课程教育的基础上，整合科学、技术、工程、艺术和数学等不同领域和专业，为学生创客提供跨学科创客学习体验。上述两种创客课程的目的是一致的，即，用创新思维、设计思维培养学生创新能力、实践能力和问题解决能力，从而培养具有创客精神和思维的创意创新创业人才。

(四)校园创客环境与空间

1.创客环境与空间模型

研究国务院办公厅在《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》(〔2015〕36 号)强调，要通过加强专业实验室、虚拟仿真实验室、创业实验室和训练中心建设以及促进实验教学平台共享等手段强化创新创业实践。最重要的是创客运动和创客文化所引发的校园创客活动，也日益促使学校管理者和教师用前瞻性眼光，来看待创客运动对现有教育理念和实践以及作为传统学习空间的教室所必然带来的影响和改变。需要借鉴创客大会和创客空间的学习理念和实践，创造新的学习空间以促进并激励学生进行

2.建造校园的创客空间可行性建设

校园创客空间并非困难重重、异想天开，实际上， 绝大多数大学校园里都有利用不足或者甚至被遗弃的场所， 无需高昂的花费就可以改造成满足学生进行创客学习、活动的场所。比如，美国巴尔的摩市的高中信息技术课教师和数字港基金会执行总裁安德鲁柯伊(Andrew Coy)把学校废弃不用的娱乐活动中心大楼， 改造成了全市第一个面向学生和公众开放的免费创客空间。加州塞瓦斯托波尔市的高中数学教师凯西希尔(Casey Shea)把教室变成了创客课堂， 成功地说服了学校管理者同意其清理闲置不用的一处储物空间， 把它改造成一个创客空间。在带领学生清理过程中，发现该储物间原本也是学校的木工房，师生利用挖掘出来的木工工具和材料，制造了桌椅板凳，对空间进行了重新设计以适应创客教学的需要。加州圣何塞市的中学教师和华盛顿创客车间的创始人里克谢特尔(Rick Shertle)另辟蹊径，从学校附近的教堂免费获得了一处空间，并改造成当地学生和社区居民进行制造活动和学习的创客空间。上述校园创客空间建造案例， 为国内校园创客空间建设提供了借鉴和启发。作为校园核心建筑之一，图书馆的部分区域和功能在经过改造后，成为举办校园创客活动、传播创客文化、进行创客教学的最合适场所之一。首先，图书馆是学校的地标性建筑，更是校园生活和活动的中心，在此建设创客空间，便于师生员工以及本地社区居民进出、使用;其次，图书馆具有得天独厚的资源优势， 主要体现在人力资源、时间资源、信息资源和技术资源方面。在很多学校，图书馆是全天开放时间最长，甚至是24 小时开放的场所，不像教室、实验室或其他建筑空间有专门的用途和固定的开放、使用时间。并且，图书馆作为学术资料中心或集散地， 具有校园其他场所无法比拟的信息和技术资源优势。

当然，除了图书馆外，还可以借鉴美国校园创客空间建设实践，按照当前创客空间建设理念，重新设置传统教室也是建设校园创客空间的可行方案。此外，校方也可以通过和所处周边社区合作，利用社区空间资源，把创客空间建在社区里，在社区居民中传播创客活动理念，以促进全社会创意、创新、创业的发展。四、校园创客教育生态系统的构建创新是民族之魂， 是国家发展和社会进步的引擎，当今世界国与国之间的竞赛，本质上是其国民创新能力的竞争。因此，在教育信息化时代构建基于创意、创新、创业教育的校园创客教育生态系统，是高等教育机构和中小学践行历史使命， 也是顺应时代要求的基础和保障。众所周知，创客教育是一项系统工程，涉及诸多要素，比如，学生创客、创客教育教师、创客课程和创客空间等，这些要素在创客教育系统内有着紧密的联系， 而不是零散的挂着创意、创新、创业教学的3D 打印、桌面制造，或者是虚拟现实等技术和工具的展示或相关技能培训。

因此， 学校在实践创客教育时需要全面考虑其要素构成，从创客教育的本质出发，建构校园创客教育生态系统。然而，国内外创客教育研究和实践还处于探索阶段，对创客教育的研究，还主要集中在创客教育的概念、价值和意义等方面。校园创客空间建设不足，跨学科创客教育实践还停留在计划草案阶段，鲜有从校园创客教育生态系统构成要素角度研究并实践校园创客教育的文献和记录。在识别并分析校园创客教育核心要素的基础上， 建构校园创客教育生态系统， 是对基于知识传授和知识消费的传统校园生态系统的创新，对促进校园创客教育和创新、创业教育，也具有理论和实践意义。综上，在校园创客教育生态系统构成要素中，学生创客、创客教育教师、创客教育课程和校园创客空间， 构成了高等教育机构和中小学开展创客教育的生态系统。在这个系统中，培养具有创意、创新、创业思维和能力的学生创客， 是创客教育的出发点、中心，也是最终目的。因此，高等教育机构和中小学以及创客教育教师在实施创客教育过程中， 要转变把学生视作被动的知识接收者和消费者的传统教育理念，代之以技术赋能的教育信息化和大众创业、万众创新时代新的创新教育教学理念，把学生视作知识的创造者，激发并培养学生的想象力、创意、创新、创业思维和能力， 为个人和国家参与未来全球化竞争奠定基础和优势。

四、结语

第7篇：数学建模和3d建模的区别范文

关键词　物体识别；背景效应；场景

分类号　B842

我们生活在复杂的环境中，眼睛每天接触到大量的信息，视觉系统和大脑会对其有选择性地进行加工。从进化的角度而言，人类在加工视觉环境信息时，会从一个视觉环境中有选择地精细加工和知觉一个核心物体，而其他的信息往往会作为背景被忽略，这种从背景中觉察和识别物体的能力对于人类的生存具有重要的意义(Blanchette，2006)。比如：当我们在野外行走时，从视野所及的范围中及时觉察和识别出狮子、蛇等危险的动物，这种从背景中识别危险动物的能力对人类的生存至关重要(LoBue & DeLoache，2008)。随着研究的深入，研究者越来越关心我们如何在复杂而真实的环境中识别物体，物体所出现的背景对物体的识别起什么样的作用。

1　场景知觉中的背景效应

最近，场景知觉研究成为国外研究关注的一个热点。场景知觉主要关注人如何从复杂和真实的场景中加工物体和知觉背景(中文综述见：白学军，康廷虎，阎国利，2008；王福兴，田宏杰，申继亮，2009)。Henderson和Hollingwoml(1999)将场景定义为由空间分布合理的背景和离散的物体构成的真实环境(real-wodd environment)的连贯图像。以往研究中普遍把场景区分为背景和物体两个组成部分，背景和物体具有相对性，场景中的背景是指宽广的、静止的表面和结构，而物体是指那些比例较小的不连续物体(Henderson & Hollingwonh，1999)。已有的研究表明，在场景中识别物体的过程会受到其出现的背景的影响，场景中物体的识别是物体的视觉信息和场景的背景信息相互作用的结果，物体出现的背景会影响对物体的知觉(Davenport，2007；Lofhls & Mackworth，1978)。这种背景对物体识别的影响受到了很多研究的关注，研究者把它界定为背景效应(context effect)。简言之，场景中的背景效应是指与场景中的物体相伴随出现的场景背景对物体加工所起的作用，这种场景背景对物体识别的影响作用在大量的视觉搜索和场景物体识别研究中得到了证实(chun，2000;castelhano & Henderson，2005，2007；Hollingwonh，2009；Neider & zelinsky,2008)。在视觉搜索中，一个大致的空间结构以一种前瞻的机制选择场景区域，将注视引向物体最有可能出现的区域(castelhano & Henderson，2005；Oliva & 1brralba，2006；H籼ula，Tranel， & cohen，2006)。比如Tbrralba等人(2006)的研究表明，当要求被试在一个客厅场景知觉中物体加工的背景效应场景中搜索杯子时，其注视点一般落在图片的中下部支撑面的上方；而要求被试在这个场景中搜索墙壁上的挂饰时，其注视点则落在图片的中上部。此外，有研究者发现场景知觉中存在着对物体识别的预示效应，即在实验提供预示刺激的条件下，被试对物体的识别更快。重要的是，这种对物体的预示效应受到被试对场景整体视觉表征变化(比如：对场景的视觉表征被另一种相同知觉形式的视觉表征所取代)的影响(Henderson & Hollingwonh，2003；Henderson & Siefert，2001)。

背景效应关注在场景中的物体与背景的一致性关系对物体加工的影响。研究发现，物体与场景的一致性会对物体的识别和搜索产生促进作用(LoftIIs & Mackwonh，1978；Hollingworth，Williams， & Henderson，2001；B0yce & Pollatsek，1992)。比如，Loftus和Mackworth(1978)的研究发现，当观看图画时，相对于其中出现的与背景一致的物体(比如农场上有一个拖拉机)，被试对图画中不一致的物体(比如农场上有一条章鱼)注视次数更多，注视时间更长。Boyce(1992)等人的研究发现，当物体处于一个一致(物体放在此场景中是合理的)而有序的场景中时，被试对物体的命名快于当它处于无意义或不一致的场景中。Hollingworth等人(2001)也探索了场景的语义一致性效应。研究发现，被试对于语义一致的场景的视觉表征要比语义不一致场景的视觉表征更加完整、精细。对于这一问题，最近KawahaTa等人(2007)的研究表明，人类有能力从场景中提取出具有一致性的信息以用来为视觉注意提供线索。当背景中的视觉信息与听觉信息相一致时，背景信息有助于被试对于物体的搜索与反应，反之则会产生阻碍作用。因此注意不仅受到视觉功能的引导作用，同时也能受到与听觉等多种感官的联合引导。

对于背景是否会促进物体的识别，也有一些研究发现，当物体独立出现时，对其识别的速度反而比物体处于一致的场景中要快(Davebdort & Potter，2004；Davenpon，2007)。从这些结果上推论，与物体一致的背景可能会阻碍对物体的识别。但是，很难通过这些研究来否定背景的作用，物体在一致性场景中识别的速度变慢可能是其他原因导致的。首先，在一个场景中识别物体时。需要先将物体从场景中分离出来，这需要额外的加工，尤其在一致的场景中更是如此。另外，在场景中识别一个物体时，被试可能会分配一些注意给场景中的其他物体，这也可能会导致识别的速度减慢。

基于不同的研究设计，研究者得出了不同的结论。对于背景是否会促进物体的识别、在多大程度上促进物体的识别以及这种促进作用究竟是发生在知觉加工阶段还是在反应选择阶段，研究者提出了一些相关的理论和假设进行解释，本文将在下面的部分对这些理论和假设进行简单的介绍。

2　有关物体视觉加工背景效应的理论

对于物体视觉加工的背景效应，不同的研究者提出了不同的理论。归纳起来可以区分为三种不同的理论，即功能独立理论、相互作用理论和背景引导理论。

2.1　功能独立理论

功能独立理论(Funlctional Isolation Model)认

为物体识别和场景背景之间是相互独立的，背景只在物体识别后期的语义加工阶段起作用。这种观点认为有些研究中所提到的场景促进作用是因为实验设计的不合理而带来的反应偏向(Henderson & HoIlingworth，1999；Kunar’Flusberg，Horowitz， & wolfe，2007)。场景的一致或不一致不是有利于知觉过程，而是影响了做出反应的过程。也就是说，如果被试识别了一个场景背景，他就可以根据自己的经验对场景中某个位置上的物体做出反应，而不管他有没有注意到这个物体。

HendeTson等人(1999)认为，识别物体的提示线索出现在场景前还是后，以及提示线索的设置不同都会导致被试的反应偏向。他们对这种反应偏向进行了控制和研究，在此基础上提出了功能分离理论。然而，仍然有很多证据支持背景在物体的识别过程中是有作用的(alvarez，Konkle， & oliva，2007；Brady & chun，2007)。因为对反应偏向的批评集中于对可能出现的目标物位置的批评，但是场景可能提供的作用不止这些。Biederman等人(1982)总结了可能性、大小、支撑等场景的五种特征对物体识别的影响，而位置特征只是其中的一种。所以即使关于位置的批评是合理的，它仍然无法否定其他的几种场景特征的作用。

2.2　相互作用理论

正如上面所提到的，对位置反应偏向的批评并不能完全否定物体加工的背景效应。Davenpon的研究中发现，反应偏向虽然能在一定程度上影响背景效应，但在对反应偏向性进行了控制后，背景仍然显著地促进物体识别(Davenpon & P0tter，2004：Davepport，2007)。另外，研究还发现物体的识别也可以促进场景背景的识别，也就是说物体识别和场景背景的识别是一个相互促进的过程，并不是背景对物体识别的单方向的促进。相互作用理论(Intemctive M0del)认为，背景与物体之间是存在相互作用的。根据作用的方式，又可以将这种理论分为两种观点：一种是图式激活理论，另一种是视觉表征理论。

图式激活理论(scheme Activated Theory)认为，在观看场景的过程中，会形成关于场景的图式。这些图式包含了物体及背景空间关系的信息，能对场景中物体的识别产生一种预期效果。当一个场景图式被激活时，对于其中可能出现物体的表征也会被激活。因此，当外界输入的视觉形象刺激与记忆匹配时，物体就能更快地被识别，并且相对于视觉形象刺激与记忆不相匹配的情况，物体的识别也更加准确、更加精细(Bar，2004；Biedeman，Mezzanotte， & Rabinowitz，1982)。

视觉表征理论(visual Representation Theory)认为，视觉系统中同时存在着低水平的视觉感觉表征和储存在视觉短时记忆与视觉长时记忆系统中的高水平视觉表征。在一次注视中，视野中首先会产生视觉感觉表征。如果在这一过程中，场景被移走或知觉加工被其他行为打断，对于物体的感觉残留就会迅速削弱，而且这种表征不能和其他注视中获得的视觉表征相结合。然而，如果在这一过程中，场景没有被移走、知觉加工没有被其他行为打断，观察者自然地会将注意在不同的物体间进行转移，那么，当观察者的注意由一个物体转向另一个物体时，对前面注意的物体就会产生较高水平的物体视觉表征，而且这种表征能在视觉短时记忆中得以巩固。这时保持在视觉短时记忆中的视觉表征是从初始的感觉残留中抽象出来的，但它包含了很多关于物体细节的信息，足以对物体的形式变化和方向变化加以识别(Hollimgworth & Henderson，2002；Honingworth，2009)。另外，当视觉短时记忆中激活的对物体高水平的视觉表征与场景表征中的位置相联系后，这种表征将会被储存在视觉长时记忆系统中。所以，这一理论认为场景表征有利于物体视觉表征的提取。

2.3　背景引导理论

相对于功能独立理论和相互作用理论，背景引导理论(Contextllal Guidance M0del)是TorraIba和Oliva(2006)等人最近提出的一个理论模型。这一理论在贝叶斯等级模型(Bayesian HierarchicalModel)的基础上，试图从数学计算和建模的角度阐释背景信息是如何影响观察者对于场景以及物体的识别与再认的。相对而言，贝叶斯等级模型只适用于背景信息较少，内容简单、单一的场景。或者在没有要求观察者执行具体任务条件下的场景知觉加工(Li & Perona，2005)；而背景引导理论则更适用于信息量丰富的真实自然场景。背景引导理论认为，在加工与识别场景中的物体时会受到物体背景信息与知识经验的双重作用。观察者的认知系统中同时存在两条平行的加工通路：局部特征加工通路和整体特征加工通路。观察者对场景与物体的识别就是通过这两条加工通路的整合而实现的，而这一整合过程发生在视觉加工的早期。首先，这两种加工通路都要通过视觉加工的最初阶段。在这一阶段中，场景信息通过一系列多量程、多方向的过滤器得以过滤。之后，局部特征加工通路以场景中的局部信息为基础影响观察者的信息搜索与物体再认；而整体特征加工通路则是从整体上提取出背景信息以助于观察者对于场景的识别与再认，同时在视觉搜索过程中，场景中的背景信息也能为观察者提供一定的预期线索。

对比这三种理论，研究争论的焦点在于背景效应到底体现在哪些方面，并起到怎样的作用。功能独立理论认为背景信息与物体的识别是分离的，相互之间不存在影响；而交互作用理论认为背景效应的影响主要是源于观察者对场景知识的预期与对物体的知觉分析之间发生了相互作用：背景引导理论则认为这种影响主要体现为观察者对物体的识别受到了局部特征加工和整体特征加工的双重影响，并通过自上而下和自下而上两种加工方式在场景知觉中起调节作用。三种理论的详细介绍可以参照阅读白学军、康廷虎、闫国利2008年的综述，此处不再赘述。

3　不同类型背景对物体视觉加工的作用

由于研究的不同需要和技术的进步，物体背景效应的研究材料也存在很大的差异。根据已有研究中场景材料的复杂程度和与真实生活的相似性，大体可以将这些材料分为两类：非自然场景背景和自然场景背景。非自然场景背景包括简单的无意义图形、字母和物体序列，比如，在一些色块构成的背景中搜索中间带点的色块，那么目标物体以外其他的色块就构成了背景(Jiang，Olson， & Chun，2000]；在多物体序列中，要求被试搜索或记忆其中的一个目标物体，那么目标物体以外其他的物体就构成场景背景(Hollingwornl，2007；zelinsky & Loschky，2004；zelinsky &

Loschky ，2005)。另外一类是自然场景背景，这种场景一般为日常生活中的一些景物，具有实际的意义，材料一般采用彩色图片或3D模拟的形式呈现，比如客厅场景、办公室场景、教室场景等。物体处于自然场景中时，场景的所有布置和其他物体的分布都对这个目标物构成背景(Becker & Rasmuissen，2008；Davenport，2007；Henderson & Hollingwonh，1999；Hollingwortb，2004)。已有的研究发现，针对不同场景背景的研究得到背景效应的结果存在一定的差异。

3.1　不同场景条件下的背景效应

对非自然场景的研究发现，背景对于物体的识别是否起到作用存在不同的观点。相关的研究表明，对目标物的加工可能与整体背景无关，而只与分散在目标物周围的其他几个物体有关，即局部背景才是影响物体识别的重要因素(Chun & Jiang，1998；Jiang & Wangner 2004；Wheeler & neisman，2002)。例如，Jiang和Wagner的研究(2004)发现，当整体场景背景变化而周围的局部场景背景不变时，背景对目标物识别的作用仍然存在；但是当整体场景背景不变而周围的局部相关物体变化时，背景对目标物识别的作用消失。甚至当搜索序列的整体背景为线条时，整体背景仍然不能对目标物识别产生作用，被试依然使用局部信息来定位目标物。这些研究发现，在简单的非自然场景材料中，只有和目标物体相关的局部背景才影响物体的识别，整体背景的作用可能不够显著。

但其他的一些研究表明，对单个物体的记忆也并不是完全独立于整体背景之外的，整体背景仍然对物体加工产生影响。相关的研究发现，变化不同的整体背景仍然会影响到物体的识别。对非自然场景中物体记忆和搜索的研究表明，对物体的识别和加工受到了周围背景的影响(Jiang，olson & Chun，2000)。研究要求被试在由不规则L构成的空间背景中搜索目标物体T，并判断T的方向。同时，研究者对背景信息也进行了两种操纵，一种是将作为背景信息的干扰项进行相应的空间位置变化，成为新背景组；另一种对背景信息不做改变，成为旧背景组。结果发现，被试对于旧背景中物体的识别要快于新背景(Chun，2000)。这一结果说明，目标物与特定背景的重复出现会利于视觉搜索，背景信息可以促进被试对于场景中物体的加工。Kunar等人则针对背景的总体特征能否加速物体的搜索作了研究。结果发现，背景的特征能够大大加速被试对物体的反应。显著地降低被试对于物体加工的反应时。相比之下，这种背景信息对于目标物可能出现的位置所能提供的指导作用却要微弱的多。然而，当物体出现前把信息性的背景呈现给被试，或提供明确的线索时，背景信息对于目标物可能出现的位置所能提供的指导作用就显著提高了(Kunar.Flusberg， & wolfe，2006)。

相对于非自然场景材料，自然场景材料一般为日常生活中真实情景的再现，具有一定的意义。随着研究技术的改进和高生态效度的要求，大部分的研究都以自然场景作为刺激材料。对于自然场景背景与物体的关系，不同的研究所得到的结果不同。有的研究认为物体表征与背景表征是绑定在一起的，物体表征会受到背景表征的影响；而有的研究则认为物体表征与背景表征是独立的，对背景的表征不会影响到对物体的表征。Tlanaka和sengco(1997)考查了被试对面部特征(鼻子、眼睛、嘴)和房子特征(窗户和门)的记忆，结果发现，当某一面部特征出现在原来的面部背景时比这一特征单独出现时的记忆成绩要好，但是对房子特征的再认却没有出现这种背景效应。但是Donnelly和Davidoff的研究(1999)中有关房子记忆的结果却有不同的结果，他们发现房子特征的再认也存在着整体背景的促进作用。Brockmole等人(2006)的研究中使用真实自然场景为材料，也发现了场景背景对于物体记忆的影响作用。研究发现，当目标物所在的局部区域特征发生改变而整体特征没变时，被试在之前练习中习得的背景线索效应可以发生转移；当局部特征不断重复，而总体场景变化时，被试很难习得背景线索效应。因此研究认为，在自然场景中观察者是将物体的位置与整体的场景联系在一起的。

可以看出，自然场景的复杂性使得很多的研究者致力于探讨并揭示自然场景条件下的背景效应问题，研究者也提出了不同的理论来解释背景效应的作用，具体见本文的第2部分。对于背景从哪些方面对物体识别产生影响，Biedeman在其研究(1982)中给出了一个总结。他把自然场景对物体的识别的影响归结为五个方面：支撑(大多数的物体是有物理支撑的，而不是漂浮的)；相互位置(有的物体在另一物体前时，会对另一物体有遮挡)；可能性(场景中包括这一物体的可能性，比如；章鱼不可能出现在农场场景中)；位置(一些物体在一些典型场景中的可能位置，比如：椅子一般在办公室场景的下半部分)；大小(我们所熟悉的物体在相对位置时视觉上的大小，比如：一头牛在近景中是非常大的，而在远景的草地上是非常小的1。当物体在场景中违反了这些规则时，被试对物体的加工一般会变慢，而且更容易出错。这些规则表明场景的信息可以在知觉加工的早期被抽取出来，并且以一种“自上而下”的加工方式影响单个物体的知觉和加工。3，2自然场景与非自然场景提供的背景信息差异

从以上的介绍可以发现，两类场景的研究结果在背景作用的认识上存在差异。在无意义图形或物体序列材料的研究中，得到的结果大多是，对目标物的加工只与分散在目标物周围的其他几个物体有关，而与整体背景之间是相互独立的(Jiang & Wangner,2004；wheeIer & Treisman，2002)：而在自然场景的研究中却比较肯定整体的场景背景在物体视觉记忆中的作用(Biedeman，et al.，1982；BrOcbnole，CastelhanO， & HendersOn，2006；Donely & Davidoff，1999；Tanaka & Sengco，1997)。究其原因，场景的差异是一个主要的因素。下面以已有的研究为基础，对比了两种不同场景所提供的背景信息差异。

第一，与非自然场景(无意义图形或物体序列)相比，自然场景的全局背景可能比局部背景能够提供更多的信息。在无意义图形或物体序列中，不能通过元素间的排列来生成预期。但在自然场景中，物体间却以某种约定俗成的方式分布(Hendcrson & Hollingworth，1999)，这意味着在自然场景中局部物体的分布需要在物理和语义上满足场景的特征和背景的要求。因此，虽然局部物体还没有被识别，但是自然场景的特征和分类信息已经形成了关于其物体分布和成分的预

期(Brockmole，et al.，2006；Brockmole & HendersOn， 2005； Hoffmam & Sebald， 2005；Niiboer，et al.，2008)。所以，物置与背景信息之间的联系使得个体可以将注意迅速指向目标物。而在物体只与局部信息联系的情况下，则不会有这么大的影响(Hollingworth & Henderson，2002；Hollingwoth，2006)。

第二，自然场景背景可以提供关于再认和目标物位置的提取线索。观察者可以对成百上千张图片在一瞥之后进行外显地再认，而对随机字母序列的记忆却很难在大量学习后再认(Brockmole，et al.，2006；Jiang & Song，2005)。同时研究表明，在自然场景中，目标物周围的局部场景不变但是全局场景变化的情况下，很大程度地降低了之前学习产生的前后线索效应。这可能是由于场景内大轮廓的变化或物体数的变化比一小部分物体的变化更容易导致场景特征的变化，使得关于场景的提取线索消失。此外，场景知觉中物体识别背景效应的生理基础也可能是造成全局信息优先加工的重要因素之一。

第三，两类场景背景的熟悉度存在差异。自然场景一般采用彩色图片或3D模拟的形式呈现，这些场景一般都是日常生活中真实环境的再现，具有实际的意义，观察者具有相关的经验基础(Davenport，2007；Henderson & Hollingwonll，1999；Hollingwonh，2004)。相对于非自然场景而言，观察者对自然场景背景有着较高的熟悉度，因此对于背景中的物体能够快速的识别或精准的再认。而对于不熟悉的场景，被试则需要花费一定的认知资源来对背景信息进行熟悉与适应。

第四，其他差异。除了在目标物学习过程中涉及的认知因素及“自上而下加工”因素外，可能还存在着大量其他的视觉因素，如照明、对比、成分的空间密集度及颜色等。同样，在自然场景和人工刺激序列中这些差异也存在。另外，这两种场景中所表现出来的各自成分的视觉同质性场景知觉中物体加工的背景效应可能也存在着区别。例如，人工刺激序列中的材料视觉同质性要比自然场景中的高。这样，材料间的不同可能导致目标物与背景联系的紧密程度差异，进而导致了对其认知加工的策略上存在差异。

4　场景知觉中物体识别背景效应的生理基础

近来，一些研究者关注在场景知觉的过程中哪些脑区参与了这个过程，以及背景效应的生理基础，为理解场景知觉中物体识别的背景效应的生理机制提供了依据。

在场景知觉的过程中，背景效应激活了大脑中不同的脑区。有研究者针对扫视任务中背景效应对视觉行为与大脑活动的影响作了研究，结果发现与扫视有关的视觉行为以及神经通路都受到背景信息的影响，但受到激活的脑区却不尽相同。具体来说，楔前叶(precllneus)、前额(preflrontalcortex)以及额叶眼动区(frontal eye fields，FEF)与被试受到背景信息影响后的视觉反应行为密切相关，而附属眼区(supplemensy eye fields)等其他脑区则可能与反应倾向更加相关(Dyckman，c锄chong，Clememz， & McDoweIl，2007)。Hayes等人则运用功能磁共振成像技术(fmRI)对编码以及检索过程中背景变化的情况下，被试对物体再认成绩下降现象的神经基础作了进一步研究。结果发现大脑中的PHc(parabippocanpla cortex)区域与场景中背景图式的激活密切相关。同时。这一区域在编码记忆以及提取记忆等记忆活动中都占有相当重要的地位(Hayes，Nadel， & Ryan，2007)。

不仅如此，最近相关的研究还发现不同脑区的激活程度与背景信息的类型有关。Eichenbaum和Lipton的研究发现，当物体与场景中的背景信息密切相关时，PHc就会被激活。但对于空间和非空间的场景信息，这一区域被激活的程度却是不同的。后海马旁皮质(posterior parahippocampalcortex)与空间背景信息的关系密切，激活程度最高；而前海马旁皮质(anterior parahippocampalcortex)与抽象背景信息的关系密切，激活的程度较高(Eichenbaum & Lipton，2008)。这一结果说明，被试在加工非自然场景和自然场景时，PHc区域的反应程度以及PHC内受激活的脑区可能不完全一致，被试对全局信息的反应要强烈的多(BesAminof & Schacter，2008)。这可能是因为，在自然场景中，物体与周围背景之间的关系更多、更密切；但对于非自然场景，这种物体与背景之间的关系则要微弱的多。另一种原因是，人类的大脑中有专门的脑区负责加工全局场景信息，尤其是位于下颞叶上的PPA(the parahippocanpalplace area)。它是人类大脑皮质中对视觉场景信息(例如：城市、乡村风景)反应较强的一个区域，而它对其他视觉刺激的反应则相对较弱。研究者提出假设：PPA这一区域的主要功能是编码场景中与物体同时出现的背景信息，但这一假设还有待进一步的验证(Epstein & ward，2009)。FMRI的研究表明，这一区域可以对所看到的图片做出选择性的自动反应。当个体观看包括结构和几何特征的场景信息时这一区域会被激活，而观看抽离了全局结构的物体时不会被激活(Epstein & Kanwisher，1998)。因此，它可能是全局信息优先加工效应神经机制的一部分。

从上面的介绍可以看出，场景中物体识别的背景效应不仅在行为研究中得到证实，同时有关生理的研究也发现了不同的脑区定位，为行为研究结果找到了生理基础。相信随着这些研究的深入，研究者能够揭开背景效应在大脑中的生理机制。

5　小结与展望

我们生活的真实环境是复杂而多变的，物体出现的背景始终在影响着我们对处在其中物体的识别和加工。虽然现有的研究提出了很多的理论解释，同时进行了很多生理的研究，但是纵观现有的研究，仍有一些问题需要以后的研究来解决。

首先，背景效应发生在知觉加工的哪个阶段仍需要进一步的研究。虽然现在的很多研究都证明了背景效应的存在，但是纵观现在的研究结论发现，很多的研究仍有争议(Bar 2004：Hollingworth & Henderson，2002；HOIHngworth，2009)。这个争议的一个重要议题是有关背景对物体识别的影响发生在知觉加工的哪个阶段。背景对其中的物体产生影响，是作用于早期感知阶段，还是后期的决策阶段，这个问题有待于进一步的研究来证实。尤其是涉及到不同的研究目的和材

料，背景起作用的阶段可能不同，所以很可能这种阶段性在不同的研究中是有差别的。这也可能正是现有对背景效应进行解释的理论之间差异的一个主要原因。

其次，仍需要建立一个同时考虑感觉刺激和原有经验的理论来解释背景效应的发生过程。虽然研究者针对场景知觉中物体识别的背景效应提出了三种不同的理论模型，但三种理论模型在有些方面还存在较大的分歧。背景引导理论虽然考虑到了前面两种理论的不足，试图从局部加工和整体加工的角度来解释背景的作用问题，并试图用整体加工来考虑经验问题，但是这个理论更多从数学计算和模拟的角度来探讨背景效应，而对观察者所具有的经验考虑不足(T0mlba，et aL.，2006)。毕竟我们生活在一个复杂的环境中，大脑对物体的识别不像计算机那么严格地依照计算，而是更多地依赖主观的判断。对于这一理论还需要更多的研究对其进行论证与完善。

再次，不同场景材料的背景效应仍需要进一步探讨。现在的研究更多地是用自然场景或非自然场景来单独的探讨背景效应问题，并且提出一些假设和理论来解释背景效应。但是从两类场景研究的结果对比来看，不同的场景间发现的背景效应有很大的差别。这可能说明了一个很重要的问题，即场景的真实程度和背景的熟悉程度可能会影响到背景效应的作用。因此，仍需要一些研究能够将材料的性质作为一个变量来考虑，整合已有的研究结果以解释不同背景类型下的背景效应问题。从研究的效度分析，自然场景更接近真实的生活，研究的外部效度比较高，但是实验的控制相对较差。虽然非自然场景控制比较好，但是外部效度又相对较弱。所以如何能在严格控制的基础上，探讨自然生活场景中背景对物体视觉加工的作用是目前该领域研究的一个重要议题。