前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的交互技术论文主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:虚拟用户交换机(CENTREX)泵站应用
虚拟用户交换机(CENTREX)技术,也称为集中小交换机,是当今电话通信中较新的应用技术。虚拟用户交换机可以根据用户需求,在集团用户端不装任何用户交换机(PBX),而利用电信局的数字程控交换机的软件功能,将若干用户定义为一个系统用户,组成一个虚拟内部网,并将其并入公用电话网,在为用户提供普通电话用户的各种通信业务功能的同时,使用户享有小交换机的基本功能,就像这台小交换机集中到局用交换机中来了;CENTREX用户除了拥有一个普通市话号码外,还有一个用于虚拟网内部通话的4位数字的分机号码。CENTREX技术通过利用公用电话网的资源来组成专用虚拟网络,取消用户交换机,从而简化了用户的网络层次,便于用户统一规划和管理,对网络整体运行水平的提高具有重要意义,它的出现是通信技术发展和电信市场竞争的结果。
一、虚拟用户交换机(CENTREX)的特点
虚拟用户交换机突破了原有小交换机的框架,克服了用户交换机接续迟缓、通信不畅等缺点,其优点是PBX无法比拟的。对电信运营商而言,它充分利用了网络资源,提高了已有投资的回报率,同时也统一和加强了对集团用户的管理。而对我们用户而言,则节省了初期投资费用和设备维护费用及通信费用。CENTREX的主要特点包括:
节省投资:由于在用户端不需提供安装场所,用户也不用购买交换机等设备,装机费用与普通电话相同,因此初期投资费用较低;在日常使用中,虚拟网用户内部通话直接拨分机号码即可,而不用缴纳通话费;同时由于用户端没用交换机等设备,因此不许设专人进行维护操作,也不存在设备更新升级问题,节省了日常的运营维护费用。
扩容方便:使用CENTREX的用户能够根据实际使用需要非常方便地增加或减少容量,相对PBX扩容性几乎无限(104),能灵活适应变化着的要求。
业务多样:用户不仅能使用CENTREX的特定功能和PBX的基本功能,同时还可使用公用电话网中普通用户所能使用的新业务和功能。
家庭办公:CENTREX还是解决日益增多的家庭办公的良好手段。公司可以将雇员家中通信设备作为虚拟专用网中的一部分,通过虚拟交换机实现内部通信。如果结合广域集中用户交换机(WAC)业务使用,还可将分散在不同地方CENTREX用户整合在一起,而不用受地域的限制。
二、虚拟用户交换机(CENTREX)的业务功能
虚拟用户交换机(CENTREX)运行的业务分为基本业务和补充业务两种。基本业务主要包括:
1、权限限制:根据使用要求,对CENTREX网用户进行呼入、呼出的权限进行设置,也可设定内部通话、市话、长途限制;
2、话务员功能:可应答拦截网内外呼叫或转移呼叫,提供网内分机号码的查询,配合话务台还可实现其他更多功能;
3、区分振铃:可对于网内呼叫或网外呼入采用不同的振铃音;
4、呼叫代答:当呼入电话无人应答时,有权限的任意电话都可拨打代码接听;
补充业务的种类与公用电话网上普通电话所具有的补充业务基本相同,包括:缩位拨号、免打扰服务、查找恶意呼叫、呼叫转移、遇忙回叫、呼叫等待、三方通话、会议电话、主叫号码显示等。同时,CENTREX还能直接向系统内用户提供综合业务数字网(ISDN)服务。
随着我国虚拟用户交换机(CENTREX)技术的发展,一些新的功能如异地设置无条件呼叫前转、由主叫用户控制的呼叫等待、语音/数据保护等也将逐步得到推广。
三、虚拟用户交换机(CENTREX)在太浦河泵站工程中的应用
太浦河泵站位于江苏省吴江市太浦闸南侧,是太浦河工程的重要组成部分,其等级为I等大(1)型规模,主要建筑物包括泵房、管理区、拦污栅闸、公路桥、进出水渠、变电站等。泵站装有单泵流量为50m3/S、设计扬程1.69m、斜15°轴伸式轴流泵及配套1600kW异步电机6台,配套电机与水泵之间通过齿轮箱连接,设计总流量为300m3/S。
根据太浦河泵站原设计,泵站设置1台30门普通电话程控交换机,供泵站和管理区日常使用。交换机和总配线架设置于管理区总机房内;在变电站继保室内设置分配线架,用于连接主泵房和变电站内的电话接线盒。电话机布置按管理区10门、主泵房及变电站20门分配。为将来扩展及电话位置调整方便,在主泵房及变电站各操作面共配置100门电话接线盒,管理区各办公室及宿舍均配置电话接线盒,并敷线到位。从管理区总机房总配线架拉一路60对电话电缆至变电站分配线架。由于进行太浦河泵站工程初步设计时,虚拟用户交换机(CENTREX)技术尚未得到大规模推广(尤其是在工程所在地),故原设计方案是当时技术条件下最经济可行的方法。
2003年3月,我们准备开始程控交换机系统设备的采购、安装,但在项目实施过程中,我们了解到虚拟用户交换机(CENTREX)业务已在吴江地区开通并推广应用。于是从技术和投资两个方面对虚拟用户交换机(CENTREX)和用户小交换机(PBX)进行了综合对比分析:
1、技术角度
首先我们从技术角度对两种方案进行了对比:
如果采用CENTREX方案,由于在用户端没有交换机等设备,因此原设计的总机房可取消。由于CENTREX方案使用的电信局的大数字交换机,一般来说电信局的交换机都有热冗余备份,设备的维护也由电信部门负责,因此系统的可靠性相对PBX方案要高;同时,用户还能与公用电话网同步升级,无需像使用用户交换机那样另行投入资金进行设备的更新换代。采用CENTREX方案,可以灵活的进行扩容,电话接通率也较高,不像小交换机扩容要受交换机容量的限制,同时由于中继线数量的影响其电话接通率也较低。另外,相对PBX方案,CENTREX方案还能轻松实现ISDN等功能。
2、投资角度
我们从初期投资和日常使用两个方面对两种方案进行了对比。
A、初期投资
如采用PBX方案,需配置一台30门的小交换机,按设计技术要求其价格一般在4000~5000元左右;根据吴江地区电信部门的要求,30门的小交换机中继线数量按交换机容量3:1配置,则需设置10条中继线,每条中继线开户费500元,计5000元;加上安装、调试等其他费用,其初期投资一般在20000元左右,这还不包括另外单独设置总机房的费用。
如采用CENTREX方案,按开通30门电话计,开户费每门电话208元,其初期投资仅为6240元。比较CENTREX方案,可节省1万余元。
B、日常使用
采用PBX方案,在日常使用时需按中继线数量交纳月租费,按分机数量交纳代维费,计1000元/月。通话费按每条中继线实际发生情况结算,其资费标准同普通电话用户。另外交换机等设备还需设置专人进行维护操作,增加了用户的行政性支出;加上设备折旧费用,我们估算共需2000元/月。这样每月开支为3000元+通话费。
在日常使用中,月租费分两种情况:如开通市话,月租费按15元/门计算;如不开通市话而只进行CENTREX网内通话,月租费按30元/门计算;其它资费标准与普通电话用户一样,而在CENTREX网内用户之间通话时不需交纳通话费。由于用户端没有安装交换机设备,因此不需设专人进行维护操作,节省了设备折旧费和运行维护费用。我们按月租费30元计算,每月开支仅为900元。不考虑通话费的因素,每月节省费用2100元。
从而可以看出,在技术经济性上,CENTREX方案要优于PBX方案。根据吴江地区电信部门开通CENTREX业务的条件(不少于16门电话),在太浦河泵站采用CENTREX方案是完全可行的。经研究,我们决定采用CENTREX方案。
根据泵站目前运行需要,暂时只开通了18门电话,管理区布置11门,变电站布置7门。同时考虑以后扩容和电话位置调整方便,保留原设计总配线架、分配线架、电话接线盒及电话电缆位置、数量不变,并从管理区西侧公用电话网拉一路50对电话电缆至总配线架备用。
大量临床工作实践证明,整个医院的医疗质量与护士的责任心和业务技术水平关系极大[7]。而护生的社会责任感直接关系到将来医疗护理工作中的责任意识、服务质量和社会的和谐稳定。因受到当前社会大环境中一些不良方面的影响和护生自身的原因(大多是独生子女),导致护生的社会责任感普遍欠缺。所以,教师应加强对护生社会责任感的培养,在教学中可以通过一些相关的事例,比如由于工作责任心不强,导致医疗差错事故,造成病人生理和心理上的痛苦,病程迁延甚至危及生命,使护生认识到以后自己工作的重要性,提高护生的责任意识;另外,在基础护理技术操作技能的实训练习中,可以让护生参与实训的组织、管理,培养护生良好的职业道德和职业素养。教师还应培养护生的理想信念和责任意识,向护生讲述护理界一些优秀工作者的先进事迹,用实际事例感染护生、号召护生,使护生对护理事业有坚定的信念,热爱护理事业,愿意为人民的健康服务。
2在基础护理技术教学中培养护生的人文关怀
护理的服务对象是人,现代护理学的理论将人看作是由生理、心理、社会、精神文化等方面组成的整体。因此,人文关怀已成为护理的基本要素和核心内容之一,是护士必备的素质和能力。有研究表明,护生在校时期建立起来的人文关怀能力有助于其将来关怀护理工作的开展[8]。教师可以在基础护理技术教学中灵活采用多种教学方法和教学形式引导护生体验、感悟和实施关怀。具体做法是:教师在进行护理技术操作示范教学时,将关怀知识和关怀技能清晰而准确地展示给护生,使护生体验到关爱,知道该如何在操作中去关爱服务对象。如教师在演示鼻饲法时设置临床案例:25床,李红,女,47岁,中学教师。因“舌癌”入院行手术切除,病人术后第一天,神志清楚,生命体征平稳,但比较虚弱,遵医嘱给予鼻饲流质饮食,补充营养。教师在准确细致地进行操作示范的同时随时运用关怀语言,如“您好,因为手术的原因您需要进行鼻饲补充营养来帮助您早日恢复健康。鼻饲的时候需要从鼻腔插入胃管,插胃管时可能有些不舒服,但如果配合好会很顺利的,一会儿在操作时我会随时提醒您怎样配合,操作时我的动作也会很轻柔的,所以请您不要紧张,好吗?”在插管的时候,当插至咽喉部(约14~16cm)时,嘱咐病人“请您现在做吞面条的动作,对,好的,您做得非常好”在用注射器抽取温水和流质饮食后,先将注射器在自己的手腕处试一下温度,感觉温度合适了再灌注到病人胃内。通过教师的语言、态度和行为引导护生观察和评判。在随后的实训教学中,还可以让护生用角色扮演法,分别扮演护士和病人进行真人的鼻饲操作练习,然后让护生分别反思“在今天的操作中你关心病人了吗?你的关心体现在哪些方面呢?你觉得还有需要改进的地方吗?“”你在扮演病人接受操作时心里有什么感受呢?你对‘护士’的操作满意吗?”等等,请护生之间先互相评价,然后教师再对护生的操作及关怀行为进行评价,针对问题给出正确的信息,并将鼓励性和建设性的评价及时反馈给学生。通过上述环节,逐步形成和发展护生的关怀意识和能力。
3通过基础护理技术教学培养护生的人际沟通能力
沟通是人际关系建立的基础,在护理工作中,良好的护患关系是保证各项工作顺利进行的前提,也是开展优质护理服务的重要组成部分。然而,在教学中发现,大部分护生更倾向于对操作技能的掌握,却不知道该如何有针对性地与病人进行沟通。因此,作为担任基础护理技术这一专业核心课程教学的教师要积极承担起指导护生人际交往的任务,在课堂上为护生创造尽可能多的交流沟通机会,有意识地锻炼和培养护生的人际沟通能力。在基础护理技术教学中,采取课前发言、课堂提问的方式既可以考察护生对于基本理论和知识的掌握,还能锻炼护生的语言表达能力。有的学生在发言或回答问题时,声音很小,这时教师要及时鼓励学生再次大声复述一遍,并告诉学生为什么要这样做。在进行操作技能的传授时,教师可以灵活采用案例、情景、角色扮演、护理双向体验等教学方法培养学生的沟通交流能力。在进行操作示范时,教师首先要做好与“患者”的解释和沟通;在进行操作练习时,教师要向学生强调操作前、操作中、操作后和“患者”解释和交流的重要性,并在操作考核时,将护患沟通记入成绩,引起学生的重视,并促使学生主动练习和强化。
4培养护生探索实践的创新精神
教师可利用基础护理技术的操作实训课培养护生勇于探索实践的创新精神。为此,教师首先做到“以学生为主体、教师为主导、临床护士典型工作任务为内容”来精心设计教学活动,激发学生的学习兴趣和创新意识;其次,采取“教学做合一”的教学模式,实行任务驱动、项目导向,结合护士实际岗位的工作过程,将必需的知识和技能的传授贯穿在完成项目的过程中,学生边做边学,教师边做边教。教师在“教”的过程中更多地强调基础护理操作原则,而不去过分地强调具体的操作步骤,让护生有机会在实践中思索、探讨,不断改进和完善护理技术操作方法。
5结论
第一,顺应新课改的要求。新课程标准要求学校进行课程改革,增强课堂中学生的主体地位,强化教师的引导作用。行动导向教学法在《网络互连技术》课程教学中的应用在很大的程度上提升了学生在课堂上的主体地位,满足了不同层次学生的学习需求,因此行动导向法的应用在很大程度上顺应了新课改的发展要求。第二,提高学生的能力。行动导向教学法在平常的课堂中营造出一种工作的氛围,根据不同学生的学习需求制定不同的教学方案,在很大程度上激发了学生的自主学习的能力,提高了学生解决实际的能力,增强了学生应用信息技术的能力。第三,维持院校的可持续发展。行动导向法在顺应新课改的要求下提升了学生的实际能力,提高了教学质量,为院校赢得了一个很好的教学成绩和社会声誉,有利于维护院校的可持续发展。
二、行动导向教学法在《网络互连技术》课程教学中的应用策略
(一)建设科学的教材
《网络互连技术》是计算机网络教学中的一种,知识具有更新快的特点,所以在实际应用行动导向教学法的时候,首先要保证教材的更新。《网络互连技术》的教材大多是以思科的网络互连为主,但是目前国内许多单位的网络建设采用的是华为等设备,所以《网络互连技术》在教材中不仅要设置思科组网的解决方案,同时还要设置一些华为组网技术的实际案例,以增强教材和实际生活的联系,从而提高学生解决实际问题的能力[2]。
(二)建立真实的实验平台
传统的《网络互连技术》的教学模式就是课堂教学,对于实际操作过程中的难点学生没有办法亲自体会,也就难以理解,同时这种传统的课堂枯燥乏味,没有办法激发学生的学习积极性。所以行动导向教学法在《网络互连技术》课堂教学中的应用要打破传统的课堂教学模式,对《网络互连技术》学习中相关的实验室进行重新的规划,建设一个以真实的网络运行模式为基础的真实的实验平台,根据学生的兴趣与能力,将学生编入不同的功能区,在提高学生学习积极性的同时,提高学生解决实际网络问题的能力[3]。
(三)完善课堂教学过程
在行动导向教学法中要充分体现学生的主体地位,发挥教师的主导作用,注重对学生解决实际问题能力的培养,通过引导学生完成某一个任务入手,引导学生进行学习,可以保证在提高学生实际能力的同时完成教学任务。因此《网络互连技术》的课堂教学可以遵循这样的过程:任务展示、完成任务演示、布置学生的实践任务、对学生完成任务的情况进行测试和验收、总结任务。在这个过程中,以真实的网络工程为背景,建立课堂教学的实训环境,让学生深入其中,理解自己完成任务需要掌握的知识,明白自己在完成任务的过程中出现的问题并提出相应的解决措施。从演示到实际操作,也就完成了知识从理论到实践的转化,实现了课堂目的,提高了课堂效率。
(四)科学合理的评价体系的建立
在建立评价体系的过程中要遵循三个原则,一是理论与实践相结合的原则,也就是在评价的过程中既要有理论知识的测评,也要有实际能力的测评;二是结果与过程相结合的原则,也就是在评价的过程中既要重视学习结果的评价,也要注重在学习过程中的表现;三是自评与互评相结合的原则,也就是在评价的同时要注重学生的自我评价,同时也要注重别人对学生的评价。
三、结语
《市政道路养护技术与管理》课程表面看起来,知识点多,内容繁杂、难于理解与学习,但是实际上这是教师对于内容理解本身没有融会贯通、相互连贯的原因造成的,当然也有教材编写条块化原因造成的。《市政道路养护技术与管理》是在学习《土质与土力学》、《道路路基路面工程》、《桥梁工程》等内容之后进行学习的,在施工过程中每道施工工序的进行都要进行相应的养护过程,在道路使用过程养护,承载能力、表面的清洁、排水的畅通始终贯穿于各个章节,每个章节的展开都是围着这两方面的问题,所以在学习过程中,学生要明白那些属于影响承载力降低的问题及相应的养护,哪些是引起排水堵塞的问题及相应的养护。在明白基本理论的前提下,要让学生与其他专业可能的知识连贯起来学习。例如:在进行讲授沥青路面常见病害的治理的过程中,可以先从土质与土力学、路基路面的施工角度分析病害产生的原因、日常维护、病害产生的发展过程,最后阐述病害的治理,由理论到实践,有浅入深的融会贯通相关的知识点,形成系统,深化知识的应用,让学生不光明白如何养护,更要明白出现问题的原因,从而增加学生学习的兴趣,避免盲目的学习,不能学以致用。
2教学方法的改进
2.1培养学生学习的兴趣
目前大多数的教学还是采用传统的、单一的教学方式,即教师的口授、黑板板书多媒体为主,学生听的云里雾里,大部分学生趴在桌子上睡觉或者玩手机。通过课后与学生的交流以及期中教学座谈会,发现导致学生上课注意力不集中的现象,主要原因是教材中全是理论的知识,缺乏立体感、生动感,同时不知道所学内容在以后的就业工作中是否有用。针对这种情况,老师一方面要让学生明白:学习不仅是知识的学习,更重要的是所学知识的具体应用及能力的培养问题。通过一些形象的比喻,联系实际生活,让学生直观的了解理论知识。例如:桥梁的检测分为经常性检查、定期检查和特殊检查,可以比喻为人身体的体检和具体病理具体检查;桥梁检查后的评定就如同体检后的检查报告等。可以尽量用学生平时生活能接触到的内容来讲授我们深奥的理论知识,增加学生的兴趣。同时,在授课的过程中,让学生按照提出问题—分析问题—解决问题的方式学习知识,培养学生的学习兴趣。
2.2互动式教学
在平时的教学过程中,一定要注意师生的互动交流,避免老师在讲台上讲的口沫横飞、学生在下面听着趴桌上流口水的现象出现。《市政道路养护技术与管理》是一门实践性强、应用性强、经验性抢的课程,可以给学生布置一些市政道路的病害或者日常养护方面的实例,让学生课后查资料,课堂讨论方式,由点带面,增强学生对相关知识的理解与掌握。
3改进教学手段
3.1多媒体辅助教学
《市政道路养护技术与管理》课程知识点多,仅仅用多媒体教学不够生动具体,可以充分利用各种视频、动画材料,条件允许的情况下可以带着学生到市政道路的养护现场进行观看以增加学生的兴趣及强化所学知识的具体应用。
3.2多种教学手段结合
虽然多媒体教学已经在各种学校很普及,但是不能作为主要的教学手段。为了加深学生对知识的掌握,融会贯通,在多媒体教学过程中须配以必要的板书讲解。在教学过程中,尽量少用抽象的断面图来讲解,尽可能多的收集工程实物图,并结合具体案例进行讲解,让学生做到一目了然。
4结束语
多媒体交互技术应用于展示设计中在很大程度上改变了传统的展出方式,其不仅能够扩大信息承载量、提高展出效率,同时还充分强调了人的主体作用。笔者主要介绍多媒体交互技术的特点,并详尽阐述其应用于展示设计中的特殊意义,希望能够为展示设计的发展有所启示。
关键词:
多媒体交互技术;展示设计;应用
随着计算机技术以及计算机硬件水平不断更新改进,多媒体交互技术在各行各业展览中的应用越来越频繁,该技术的应用在很大程度上提高了观众的观感体验,极大提高了展出效率。多媒体交互技术有自身的应用特点,将其应用于展示设计中之后,这两者相结合会产生新的应用特点,本文对这种新特点进行总结,并阐述其对展示设计的意义,希望能够使多媒体交互技术更加完善。
1多媒体交互技术应用的特点与意义
人机交互技术指的是人可以通过计算机输入设备和计算机输出设备以某种有效的方式实现与机器或者计算机的对话[1]。人给机器输入相关信息或者进行相应的指令动作,机器根据指令做出相应回答,比如人们可以通过语音、动作等实现与机器的交互。多媒体技术现在通常指的是把影音、图像、文字等多种多样的媒体信息通过专门的计算机程序进行一系列的加工处理,然后以单独的形式或者合成的形式表现出来的一种计算机技术[2]。多媒体交互技术主要有以下4个特点。
1.1大容量信息整合设计
传统的展示设计是通过实物、展览板、影音、文字描述等手段向观众传递信息,这种展示设计受时间和空间的限制,不能够多方面、多角度地向观众展示信息,并且能够传递的信息量十分有限,展出效率不高。在实际的展示设计中通过交互技术应用多媒体、虚拟现实技术等对大量繁杂的数据信息进行归纳、分析、处理、整合,并根据数据信息的重要性进行分类,可以在很大程度上弥补传统展示设计在信息承载、信息处理等方面存在的不足[3]。交互技术可以作为一个共享平台,整合之后的数据信息可以通过多媒体技术向观众传达,或者观众可以通过对界面进行相应操作,以获取自己想要得到的信息。比如,博物馆都是以实物的形式展出珍贵的艺术品,为了让参观者能够对艺术品有更深入的了解,通常在每件展品前面都会有一个对展品进行简要介绍的信息牌,但是这个信息牌承载的信息有限,无法将艺术品更深层次的信息完整、全面地向观众传达。现在在博物馆展厅设置触摸屏,观众可以对触摸屏进行相应操作,调出自己想要的信息,这样观众就能够获取到展品更深层次的信息,对展品有更深层次的了解。
1.2故事性讲述与环境真实感营造
现在很多博物馆、规划馆通常用文创产品实现与大众的有效联系,这种文创产品兼具故事性和创新性,能够吸引更多的观众参观。传统的展示设计一般采用文字、图片、VCR或者模型等讲述故事,但是需要大量工作人员预先进行一系列策划工作,如故事脚本的设计等,准备周期比较长且工作量大,并且由于不能与观众进行有效互动,很难引起观众共鸣。交互技术的应用可以有效解决上述问题。多媒体投影以及现实虚拟技术可以将丰富的、有层次的故事场景更生动、更形象、更真实地展现出来。在故事讲述过程中,观众可以通过电子沙、电子翻书等交互设施更深层次地了解故事,并且可以进行人机互动,这样可以吸引观众注意力,让观众更积极地参与到故事中,更能产生共鸣。
1.3富有趣味性的信息传播
交互技术和交互设施能够营造真实的故事场景、空间环境感,并且展览样式丰富新奇,可以实现与观众的亲密互动,让观众在玩乐之中获取自己想要了解的知识,这种寓教于乐的展示方式深受人们喜爱。多媒体交互技术可以对环境进行真实模拟,比如创建城市、动物、飞船等模型,通过极具表现力的方式激发起人们好奇心,吸引越来越多人参观[4]。比如香港历史博物馆通过还原以前的建筑特点、创造以前的城市空间和具有时代气息的小物件等来引发人们的怀旧情怀。这种新兴的展示设计还可以通过多丰富多彩的展示道具、新奇的展示方式以及灵活多样、功能众多的平面展示设计来吸引观众。
1.4技术复杂性与更加人性化
交互技术想要实现如上众多功能,并且使这些功能能够有效满足人们的心理需求,更具人性化,必须借助多种技术手段和软件才能够实现,其复杂性不言而喻。在展示设计过程中,如果需要增加一个被整合的元素,技术的实现难度以及复杂性就会相应增加[5]。
2多媒体交互技术应用于展示设计中的意义
2.1促进展示手段创新
传统的展示设计因为展示手段单一,对观众的吸引力十分有限。而多媒体交互技术兼容了游戏互动、虚拟现实技术、计算机平面设计等多种技术和手段,因此,其展示手段不仅多样,而且极具特色和表现力,并且其人性化的设计[6]使观众在观展过程中可以自由选择自己喜爱的展示方式。比如可以通过阅读文字、欣赏视频短片或者体验生动真实的模拟环境,获取自己想要了解的内容。而且随着科技的不断发展,多媒体交互技术的更新速度越来越快,更多的展示手段会在不久的将来被研发出来并投入使用,以不断满足观众需求。
2.2给观众提供新的审美体验
通过虚拟现实技术,可以进行天马星空的艺术创造或者对未来世界进行虚拟化构建,让观众有身临其境的感觉,可以满足观众视觉、听觉、触觉等多种感官体验,实现了艺术与高科技的有机融合,颠覆人们传统的美学经验,为观众提供了新的审美体验。
2.3使展示手段更加适应数字时代
随着科学技术的不断发展,信息载体以及记录方式越来越多样化,传统的纸张记录形态逐渐被录音带、光盘、录像带、磁盘、影片以及微缩胶卷等新型载体和记录方式所取代。传统展示设计无法全面将信息展示出来,而使用多媒体交互技术可以将这些数据信息通过多种表现形式展现出来,并且能够在很大程度上提高展出效果。
2.4提高观众的观看效率
展示设计所要展示的内容不仅多,而且繁杂,应用多媒体交互技术可以通过多种展示手段向观众传递信息,并且观众有选择的权利,他们可以只挑选自己感兴趣的内容进行了解,这样可以极大提高展出效率和观众的观看效率。
3结语
多媒体交互技术应用于展示设计中可以有效促进展示手段创新、给观众提供新的审美体验、使展示手段更加适应数字时代以及提高观众的观看效率。但是,由于对其的应用还在初始阶段,各方面的技术还不是很成熟,所以在实际展出中仍然存在很多不足,这就需要研发人员不断钻研,不断改进设计理念,以完善多媒体交互技术在展示设计中的应用。
作者:高翔 单位:呼和浩特市规划展览馆
参考文献
[1]傅兴.数字与物质重构下的信息空间设计---应用多媒体交互技术对展示设计的影响[J].艺术与设计(理论),2010,12(24):35—37.
[2]钱小轮.多媒体交互技术下展示设计发展趋势的分析[J].经济研究导刊,2013(9):103-105.
[3]徐秋苗.互动多媒体装置艺术在展示设计中的应用——以2010年上海世博会为例[D].杭州:中国美术学院,2011.
[4]傅兴.展示设计中应用多媒体交互技术出现问题的反思[J].艺术与设计(理论),2016(14):120-123.
数据双向流动本来应该是一个最基本的信息传输方式、理论上应该每根数据线都应该双向传输数据,但在电视技术领域却不是这样。由于播出的特性和信噪比的原因使得无论在无线广播还是有线电视网络中,技术总是侧重于单向的向用户传输数据而几乎步考虑用户对播出方的数据传输。在电视一统天下的时候,用户对此还是可以接受的。但互联网络产生后,用户开始认识到相互交流信息的重要性。超文本文件传输协议的出现使用户可以便利地和网络交互信息,共享网络资源。用户可以自由地在网络上浏览文字,图像,声音甚至视频,这种数据双向流动技术给传统的电视业者带来危机感并产生对电视未来的迷惑。
为了对抗这种迷惑,电视技术领域引入了一个诱人的概念:视频点播。当这个概念被提出时,所有人都双手赞成,认为通过这种技术,我们可以改变电视领域的未来。但事实却不尽如人意,时间过去很久了,真正的视频点播依然还是一个概念。我们现在知道依靠现有的电视广播平台,实现广泛的视频点播无论是从技术角度或是从商业角度考虑都有很大的难度。而Internet却依靠其平台优势和利用流媒体技术率先实现了一些具有视频点播特性的功能,我们可以利用流行的流媒体格式,如Microsoft Windows Media和Real Media及相应的RTSP、MMS等传输协议在互联网上实现视频点播,但其从本质上来看并不能算是真正的视频点播。
视频点播无疑是数据双向流动技术在电视技术领域内应用的一种,但数据交互技术决不仅仅等同于视频点播。本文将就在电视技术领域内各种数据的应用形式以及数据交互技术在电视技术和其它媒体技术之间相互交流所起到的作用进行探讨。
下面我们将分别讨论在电视技术领域和互联网技术领域建立联系的数据交互技术和所谓得交互电视技术,进而讨论在一个跨平台的界面上使用数据交互技术。从而分析数据双向流动技术在电视技术领域内的应用及前景。
电视技术领域和互联网络数据交互的几种数据手段
现在电视网络和计算机互联网络相互渗透。这种渗透体现在两个方面:一、用户通过传统的电视设备浏览互联网络的内容,二、互联网用户通过现有的电视广播传播系统对互联网络进行访问。这两种方式看起来是相近的,但是无论从概念上到具体技术细节上却存在着很大的差别。
一、 用户通过传统的电视设备浏览互联网络的内容。
这对ISP(互联网络服务提供商)来讲当然是一个很好的思路,它可以使得现有的电视用户成为互联网络用户。于是以微软公司为代表的计算机业界的巨头们率先步入了这个领域,提出了WEBTV(网页电视)的概念。这个概念的引入基于用户使用现有的电视机设备访问互联网,收发电子邮件,而无需购置价格相对比较昂贵的计算机系统。而传统的电视机设备对信息是没有处理能力的,所以利用现有的电视机设备访问互联网络就必须在电视机设备上加装机顶盒(Set-Box)。
其结构示意图如图-1所示:
机顶盒内内置调制解调器(MEDOM)和处理芯片,用户可以通过控制机顶盒在电视机设备上选择收看有线电视节目还是浏览互联网络。当用户选择浏览互联网络的时候。机顶盒通过电话线或双绞线与互联网络服务提供商(ISP)进行连接,在电视机设备上显示用户所点取的网页。ISP同时还提供电子邮件服务,用户可以通过机顶盒的遥控装置或外设(如键盘)来书写和发送基于文本的电子邮件。
这种工作方式意图提供给电视用户提供一个廉价的互连网络接入方案,其本质上使用相对较为廉价的机顶盒代替计算机的处理系统,用传统的电视机设备替代计算机系统的现实设备。但在实际应用中这种方式的一些技术缺陷却阻碍的它的广泛推广。
不同的推广商在采用这种交互手段时,在技术细节上可能有所不同,但是其基本架构均是如图1所示的机顶盒与ISP连接的结构。这种交互方式其本质实际上是将用户的电视机设备添加外设来作为互联网络(INTERNET)的终端来使用。
二、 互联网用户通过现有的电视广播传播系统对互联网络进行访问。
这种方式是用户利用现有的广播电视网络作为途径访问互联网络,这种途径可以是有线网络,也可以是无线网络、微波或是卫星通信方式。
目前应用的比较广泛的是基于有线电视网络的Cable Modem系统,其基本架构如图-2所示:
如图-2所示,有线电视网络通过Cable Modem终端系统(CMTS-Cable Modem Termination System)与互联网络连接。用户通过二路分离器将从CMTS得到的信号分为两路,一路直接接到用户的电视机中用于用户观看有线电视节目,另一路连接到用户的Cable Modem上,通过Cable Modem调制解调与用户的计算机连接,用户可以使用计算机通过Cable Modem浏览互联网络。
在这种工作模式下,Cable Modem通过正交调幅(QAM)的方式调制解调信号,通过有线电视同轴电缆上和下载数据。这种技术实际上是从有线电视同轴电缆的模拟信号带宽中分离出6MHz作为载频建立下行通道。根据采用的调制方式的不同以不同的速度传输数据。Cable Modem一般采用的是64-QAM和256-QAM两种调制方式,其特性如表-1。
同样,为了抑制上行的噪声积累,一般采用16-QAM或者QPSK ( Quadrature Phase Shift Keying ) 调制方式。其特性如表-2所示:
由此可以看出这种工作模式其本质就是利用现有的有线网络带宽来传递互联网络数据。
在这种模式下工作时,Cable Modem终端系统(CMTS)在整个系统中起到非常重要的作用,它不但是Cable Modem的控制中心,而且它还是有线电视网络与互联网络的接口部分。用户通过CMTS与互连网络交换数据。
CMTS结构如图-3所示:
它其实与一般的互联网接入方案没有太大的区别,系统包括路由器、以太网交换机、用户账号管理服务器、数据缓存服务器。但与一般的互联网接入方案不同的是,它增加了Cable modem控制服务器和将与互联网络交互的数据转为RF信号并嵌入有线电视信号的部分。
这种工作方式所带来的好处是显而易见的,有线电视用户不用铺设新的数据通道,利用现有的有线电视线路,即可以与互连网络交互数据。并且根据表-1所示,用户使用时的数据下载速率和现有的DSL、LAN等宽带接入方案不相上下。用户甚至可以无需缴纳网络使用费用,当然这要取决于有线电视网络服务商是否愿意提供这项服务。
但这种工作方式的缺点正如表-2所示,由于信噪比的原因,数据上行的速度就远远慢于数据下行的速度。这从以浏览为主的用户而言并不是什么问题,但对一些需要大量上传数据的用户而言这种接入方式就不是很理想了。
图-4所示为应用卫星系统传输数据的系统结构图。用户和互联网络服务提供商采用廉价的电信线路(例如电话线、无线电)连接,用户利用此线路通过互联网络服务提供商向INTERNET发出请求。INTERNET响应后,通过互联网络服务提供商将数据经过调制后传输给卫星信号发射设备。卫星信号通过通讯卫星传输给用户端的卫星信号接收设备。调制解调设备将接收到的卫星信号解调后得到数据再传送给请求数据的用户使用。利用卫星信号,可以给用户提供宽带的接入方式。
在这种工作模式中,可以明显看出上行数据速度和下行数据速度是不平衡的,我们甚至可以认为这只是一个单向下行的接入方式,而且这种工作模式占用卫星线路的资源。但是这种工作方式非常适用于地形条件恶劣的地区,如山区、极地等不适合铺设高速数据线路的地区。另外,它还适用于海上作业等许多的移动目标接收数据。如果我们将数据嵌入卫星转播的电视信号之中,在用户卫星信号接收解码后使用类似于Cable Modem 的调制解调设备接收数据。那么它对于卫星电视用户来说将更加节省资源。
利用微波系统传输INTERNET网络数据的方式与上面介绍的利用卫星系统的方式基本相同,只是使用微波发射接收设备替代卫星信号发送接收设备。二者的工作原理是完全一致的。
以上介绍了在电视技术领域和互联网络技术领域数据交互的几种技术,下面我们要介绍在电视技术领域内的数据交互技术,即所谓的交互电视。但通过分析我们将会看到上面介绍的这几种技术在交互电视技术领域中所起到的作用。
交互电视技术
交互电视(Interactive Television)技术已经不是一个概念了,许多基于这种技术的产品已经在现实中得以应用。在美国基于交互电视技术有线网络服务商已经拥有上百万的用户。国内有些电视台也开始在这个方面发展。
厂商的宣传往往是含有水分的,正如我们在前言中所起提到的,视频点播(VOD)技术是交互技术的一种,但视频点播决不等同于交互电视技术,交互电视技术在电视技术领域内有着各式各样的应用。
首先我们可以给出一个最简单的交互技术的例子,实际上国内的很多电视台已经在使用它。如下图所示:
这样的通过电话点播的结构其实已经属于交互电视技术的范畴,用户在拨通点播电话之后使用电话上的按键对电视屏幕上的选项进行选择。信号转换单元将用户给出的信号转变为点播控制服务器可以接受的指令发送给点播控制服务器。由点播控制服务器控制视频服务器播放用户所选取的节目片断。
这其实上就是一个交互的过程,只不过用户是使用电话作为反向数据传输手段来实现这个交互的过程的。
图6
图-6所示的工作方式本质上与图-5所示的工作方式完全相同,只不过用户不用通过电信网络,而是直接利用有线网络反向传递指令信号。用户利用这种工作方式的时候和打电话点播没有太大的区别,任务依然只能面对单一对象。但是这种工作模式下,如果节目播出方面愿意给用户权限,那么在节目播出的过程中给用户一些控制节目的权力,包括节目的中止、慢放等。
上述这两种工作方式虽然也属于交互电视技术的一种,但是从商业角度来应用价值不大。
另外有一种技术看起来比上面介绍的交互方式更吸引人一些,用户加装机顶盒后,电视屏幕上出现字幕画面等选项提供选择,用户可以通过遥控器在屏幕上进行选择所要收看的节目或信息。
这种工作方式如下图所示:
这种体系的工作方式是利用数字压缩技术,将若干路视频、字幕和图像等信息压缩调制到一路信号通道上,用户的机顶盒内包含处理芯片和解码器。用户可以通过机顶盒来选择想要收看的信息,机顶盒中的解码器负责将用户选择的内容显示在电视屏幕上。在这个意义上而言机顶盒其实是一个选择开关。用户并不反向传递控制信息给节目提供方,用户只是使用遥控器来控制并行接收的众多数据中自己感兴趣的节目信息或视频信号。
而这些信息中有的信息数据量非常小,而且利用存储和在互联网络比较成熟的技术(如Flash技术等)可以使这些信息的传输流量更小。比如本地交通状况,天气预报,股票行情等等,使用图片或字幕显示,只要定时更新就可以了。而大量这样的信息提供给观众选择却能给观众一种交互的感觉。这是很多厂商的卖点,而且这样的工作模式从商业角度来看比前两种工作模式更加的具有吸引力.
这种工作模式的优势在于它不用对现有的有线电视网络线路进行改造,不用考虑信噪比对反向传输数据的影响,节目提供方只需要在播出部分和用户方加以改造便可以投入使用。而且节目提供方不需要为了迁就某一个孤僻的用户而降低收视率。
从严格的意义来讲这种工作方式其实已经不能算是交互技术,它应该算是数字电视技术的一种应用。当然厂商是不会承认这一点的。但它在商业上的应用价值却使得它首先在交互电视技术领域投入应用。因为它提供了媒体发展最本质的东西--信息量的增加。现在,欧洲和美国已经拥有大量采用这种方式的电视用户,而且正在逐步增加中。基于这种工作原理的电视设备厂商也已经开始进入中国市场,有些电视台已经开始提供类似的服务。
但是国外的交互电视服务提供商并不满足于单单提供信息和多路视频给用户,比如美国的Meta TV等交互电视服务提供商还提供给用户其它的一些服务,如电视购物、查询个人信息、电子商务服务等。这些行为确实是用户与提供商在进行交互,但它涉及到下面我们要谈到的问题--跨平台。
跨平台
上面所提到交互电视服务提供商所提供的电子商务等服务其实是在一个跨平台(Cross-Platform)的技术平面上实现的。如下图所示:
图8
交互电视网络服务提供商接收从用户方反向传递的信息,经过处理系统进行处理后跨平台的传输给互联网络Internet或合作的服务提供商(比如银行、证券交易所)等等。并将这些服务提供商的应答信息反馈给用户。
进一步了解这种模式,我们会发现其实上它和图-2所示的Cable Modem工作方式在原理上是相同的。只不过图-2中由Cable Modem终端系统(CMTS)提供的跨平台服务被图-8中的交互电视服务提供商所替代。而图-8中的机顶盒起到了的图-2中Cable Modem的作用。
这种方式下交互电视服务提供商其实已经同时成为了互联网络服务提供商(ISP)。利用其它的一些非视频领域内的信息传输交流手段,提供一些服务给电视用户从而提高用户数量和增加服务收费。
交互电视服务商可以通过加密等手段将信息反馈给用户,但这并不是真正安全的,因为依旧是所有的用户都可以收到该信息,只是不能解码罢了。在这种工作模式下,点对点传递数据依然无法真正的实现。因为它有一项关键的障碍-用户寻址的技术。
寻址技术是互联网络的关键技术,每一个互联网络的用户都有一个IP地址来表明自己的身份,所以在互联网络上可以实现视频点播技术,只要视频点播播放端的处理能力够强,网路带宽足够(如使用DSL等宽带手段),就可以支持相当多的用户采用点对点的视频点播方式。而有线电视用户却没有自己的地址标识,节目提供方并不知道要把特定的节目送到哪一个用户的电视上,并且使用单一的线路(同轴电缆、广播、卫星、微波等)的带宽无法适应同时传输所有用户点播的节目数据。
要真正的在电视领域内实现视频点播,则必须要将互联网络的数据传输交换技术引入电视技术领域。电视技术不能再局限于自己的领域,跨平台的数据传输方式必将主导未来的交互电视领域。互联网络数据可以利用有线电视网络传播,电视节目也可以通过其它的网络形式进行传播。
我们可以从MPEG-4在传输方面所提供的手段看出这种趋势。在MPEG-4标准中定义了DMIF(Delivery Multimedia Integration Framework 多媒体综合传输架构)。DMIF在MPEG-4体系中是一个非常重要的架构,它体现了MPEG-4对于传输方式的概念改变。与MPEG-1和MPEG-2不同的是,应用DMIF的MPEG-4可以通过DMIF层来利用其它的传输格式实现数据传输的功能。
图9
如图-9所示,MPEG-4定义了一个FlexMux的工具来实现传输,从上图我们可以看出来:MPEG-4通过DMIF提供的FlexMux工具可以使得MPEG-4标准下的应用采用其它格式的传输方式来传输数据,比如可以利用MPEG-2的传输格式,可以利用ATM的传输格式,也可以利用UDP(IP)的传输格式。在这个意义上看来,基于MPEG-4的应用可以在跨平台的多种传输网络中交互数据,这也正是它最重要得优势之一。
我们不能说MPEG-4这样的标准代表着电视技术领域的未来,但我们可以从中看出电视技术领域的发展方向。未来的电视技术领域一定是多种平台并存,多种传输手段相互交织的技术领域。那时我们对交互电视的要求就不仅仅是可以在电视上收看即时的天气预报和交通状况了。人们将会得到全方位的交互服务。
我们不妨大胆设想一下跨平台的数据交互方式如何实现:
图10
如图-10所示的交互网络中,每个用户或基于一个社区的用户拥有一个自己的地址,用户通过数据接口与小区服务器相联接,服务器具有大容量缓存并提供服务(包括视频、电子商务和其它各种的服务)在小区服务器不能提供服务的情况下通过多种网络交互的平台向(视频/数据)服务提供商提出要求并获得服务。服务提供商同时也通过多种网络交互平台连接其它的服务提供商。这种工作方式可以分级减缓用户对数据源的压力,使得每个用户都可以真正得到数据交互。
这种大一统的方式在目前技术及商业条件下显得并不现实,但技术的进步将使这种网络格局逐步形成,比如说交互电视的下一步很可能就是采用分布式的视频服务器,应用流媒体的相关技术使用户可以实现真正点对点的视频点播或其他服务。而多种网络平台的交互技术将使得我们区别不出谁是有线电视服务提供商,谁是交互电视服务提供商,谁是互联网络服务提供商。
关键词:计算机视觉 手势识别 OpenCV 静态手势识别
中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)03(c)-0048-02
计算机从问世以来就在逐步改善我们的生活。随着计算机在各个领域使用的普及化,人机交互技术正在此时引起了世界各国专家们极大的兴趣,并对其开始进行深入的研究。近些年来,对于符合人际交流习惯的新型人机交互技术的研究变的相当的活跃。而这些研究中主要包含了人的脸部识别、面部表情变化的识别、唇读、凝视与头部运动的跟踪以及手势识别等方面。而手势识别则因为更加符合人与人之间的交流习惯,从而成为了一种以人为交互的中心的新型的人机交互技术。因此,手势识别技术已经成为人机交互领域的一大研究热点,本文主要研究基于视觉的静态手势识别技术。
1 手势识别技术的分类
近些年,手势技术已经出现了几种比较完善的理论体系,通过不同的手势输入设备可以将手势的识别主要分为基于视觉的手势识别和基于数据的手势识别这两种技术。
1.1 基于数据手套的手势识别
作为一种交互设备的数据手套,它在虚拟现实中应用广泛,有只利用几个传感器来测量手势中手指的弯曲度的简单的数据手套,也有用多个传感器来测量手势中的多个信息的复杂的数据手套。基于数据手套的手势识别技术是利用数据手套和位置跟踪器测量手势在空间运动中的轨迹和时序信息。在手势识别的过程中,被识别人佩戴数据手套后建立3D手势模型,系统可以通过所佩戴数据手套上的多个传感器来采集动态手势的运动信息,应用一系列识别算法,达到识别的效果。
1.2 基于视觉的手势识别
基于视觉的手势识别技术是通过摄像头来采集手势,这里的摄像头可以是单个或者多个。之后对所采集到的手势进行相应的特征提取后对特征进行识别,从而达到识别手势的目的。相比前者,基于视觉的手势识别技术的优势在于手势采集设备比较便宜,同时基于视觉的手势识别技术能够使人以更自然的方法与机器进行交互。缺点是这种技术实时性较差,受外界因素的影响较大,例如背景、光照等。
2 手势识别技术在人机交互中的应用
手势识别作为典型的人机交互技术,主要有以下几个方面的应用。
(1)主要用于虚拟环境上的交互。如:虚拟的装配、虚拟的制造、产品设计等等。虚拟的装配主要是通过手的动作来控制零件的装配工作,并且还可以通过语音与手势之间的合成来定义零件之间的装配关系,同时还可以将手势识别用在复杂的设计信息输入上。
(2)主要用于手语的识别。对于聋哑人来说,手语是他们的语言,也是他们依赖的对象,而手语则是由手型、动作、表情、姿势等方面所构成的一套手语交流的体系,它主要是依赖视觉与动作的交流。当手势识别与手语相互结合之后,机器就能看懂聋哑人的语言,故而,形成一套人与机器的手语翻译系统,这样就很好地便于聋哑人的交流。
(3)用于机械手的抓取。机械手的自然抓取一直是机器人研究领域的难点。手势识别,尤其是对于基于数据手套的手势识别技术的研究对克服这个问题有重要的意义,是手势识别的重要应用领域之一。
3 手势识别技术的主要识别方法
目前,无论是在基于数据手套的手势识别还是基于视觉的手势识别技术都有很多的分类识别算法,常用的主要有模板匹配法、神经网络法、隐马尔科夫模型法(HMM)和支持向量机法等等。
3.1 神经网络方法
神经网络作为一种被广泛应用的工具,在静态手势识别中也起到很大的作用。神经网络是一种大规模并行处理网络。由许多具有非线性映射能力的神经元组成,神经元之间通过权相连。神经网络作为一种静态手势识别技术,具有自组织和自学习能力,能有效抗噪声、同时具有很强的容错性和鲁棒性。经过多年发展,人工神经网络已经具有很多模型,例如模糊神经网络和BP神经网络。目前应用比较广泛的是以反向传播学习算法为基础的多层神经网络,简称为BP神经网络。
3.2 隐马尔可夫模型(HMM)方法
对于动态的手势,可以理解成一个连续区间内的手势信号。而对于分析区间内的信号,通常采取HMM方法进行模型化。HMM是在马儿可夫链的基础之上发展起来的。由于实际问题比马儿可夫链模型所描述的更为复杂,观察到的事件并不是与状态一一对应的,而是通过一组概率分布相联系,这样的模型就称为HMM。它是一个双重随机过程:一是马儿可夫链,这是基本随机过程,它描述状态的转移;另一个随机过程描述状态和观察值之间的统计对应关系。这样,站在观察者的角度,只能看到观察值,不像链马儿可夫模型中的观察值和状态一一对应,因此,不能直接看到状态,而是通过一个随机过程去感知状态的存在及其特性。因而称之为“隐”马儿可夫模型,即HMM。 然而正是由于HMM拓扑结构的一般性,导致这种模型在分析动态手势信号时过于复杂,使HMM训练和识别计算量过大,尤其是在连续的HMM中,由于需要计算大量的状态概率密度,需要估计的参数个数较多,使得训练及识别的速度相对较慢,因而以往手势识别系统所采用一般为离散HMM。
3.3 模板匹配方法
这是一种最简单的识别技术,其核心的思想就是将输入的原始数据与预先存储的模板进行匹配,通过测量两个模板之间的相似度来完成识别任务。最常用的匹配方法有加权欧氏距离法,相关系数法以及对数距离法。目前,这种方法广泛用于静态手势识别,具有计算简单、速度快的特点。
4 本文研究工作
4.1 本报告的研究内容
本手势识别系统的工作原理:在已经获取的手势照片中,每个手势选取4张图片作为模板,提取三个特征值,作为贝叶斯分类器的训练样本,训练完成后,用同样的方法提取读入图片的三个特征值,用贝叶斯分类器对其分类进行预测,从而得到识别结果
系统可以实时的对本文预定义的六个手势进行识别,六个手势按照手指数分别定义为0,1,2,3,4,5。系统由三个模块所组成,分别为图像预处理、特征提取以及手势的分类识别。
(1)手势图像预处理:减少图片的像素值后通过肤色检测检测手所在区域,将图像二值化,用边缘检测方法提取手势的边缘图像。
(2)手势图像特征提取:在得到手势的边缘图像以及轮廓矩阵之后,按照本文所采用的手势特征,对手势进行特征提取,生成手势的特征向量。
(3)手势的分类识别:本文采用训练过的贝叶斯分类器计算后验概率,选择最大的后验概率的类作为该手势所属的类别,即得出系统的识别结果。
4.2 图像处理与特征提取
4.2.1 图像预处理和肤色区域提取
对读入的图像先进行预处理,将图片的像素减少以增加运行速度。肤色区域的提取算法原理如下:肤色在YCbCr空间里的Cb、Cr分量聚集成一个椭圆形状,KL变换就是将坐标轴按照训练肤色样本的分布方差经过旋转平移成一组新的正交坐标轴,然后再这新的坐标系中构建椭圆肤色检测模型,在本系统中就是把图像的Y、Cb、Cr三个通道分开,然后用指针分别对这三个通道的每一个像素进行处理。
4.2.2 手势图像特征提取
本系统主要提取了手势的三个特征,提取方法如下:
(1)手势图像内手所占面积与手区域外接矩形面积的比值,提取方法为对图像内的像素点进行扫描,得到最靠近图片四周的白色像素点,经过这几个像素点做图片边长的平行线得到该矩形并计算面积,手势面积是计算提取肤色之后的图片中白色像素点的数量来获得。
(2)手区域外接矩形的宽与长的比值,矩形的长与宽的获得方法如上。
(3)手指数量,用一根水平线对进行过边缘提取的图片进行从上到下的扫面,求出出现在该水平线上白色像素点的最大值,记为ymax,手指数量即为ymax/2。
4.2.3 贝叶斯分类器训练和识别
本程序中对bayes分类器使用步骤如下:
(1)样本的选择。
对每个手势选取较有代表性的四张图片,对其三个特征进行提取,并作为训练样本对贝叶斯分类器进行训练。
(2)手势的识别。
用训练好的贝叶斯分类器对输入图片处理后得到的特征向量进行分类,得到其所属的类别。
5 实验结果及总结
5.1 实验结果
对获得的130张手势照片中,识别正确的照片的张数为94,占总数的72.3%,对与算法比较简陋的程序来说识别率还是令人满意的。
5.2 程序可改进的技术途径
(1)手势区域的提取。
本程序采用肤色检测来识别手势区域,实际使用中效果不佳,任何类肤色区域都将被识别成手势区域,故检测程序时,采用的是深色背景的手势图片,以减少背景被检测为手势区域的可能。可见单纯的肤色检测并不能很好的检测手势区域,尤其是复杂背景下的手势区域,在肤色检测的前提下,另外可以通过提取手势图像的灰度图的直方图,确定阈值来对图像进行二值化,二者结合使用必定回避单纯使用肤色检测的准确度有所提高。
(2)分类器的设计。
本程序采用的是opencv内置的贝叶斯分类器,而且也只是用了三个特征值,如果要进行优化,可以增加有效地特征值数量,来提高识别的准确度。
(3)特征值的提取。
在手势区域较好的识别的情况下,面积比和宽长比的获得较为简单。手指数量的提取在实际操作中的效果并不如人意,因为实际检测中,犹豫肤色检测本身的缺陷,导致提取出来的手势区域存在缺陷,进而导致手指数量的不准确提取。
参考文献
[1] 戴丹.基于图像的静态手势识别及在服务机器人的应用[D].浙江大学本科生毕业论文,2007.
摘要:本文以科学发展观为指导,对大学计算机基础教学的改革问题进行了深入的探讨,并对课程改革提出了具体措施。
关键词:科学发展观;基础教学;课程建设;教学改革
中图分类号:G642
文献标识码:B
1课程体系建设
我们将计算机基础的知识结构划分为以下四个领域:
计算机系统与平台:涉及计算机硬件结构、操作系统、网络工作平台等方面的基础知识的应用技能;
计算机程序设计基础:涉及程序设计语言,程序设计基本方法、数据结构与算法基础等;
数据分析与信息处理:涉及应用计算机系统进行数据分析与信息处理的技术与方法,包括数据库技术、多媒体与人机交互技术、计算机接口与控制技术、辅助设计技术、数值计算与处理技术等方面的内容;
信息系统开发:涉及较大型信息应用系统的设计方法(特别是网络应用软件的架构技术),以及软件开发过程等方面的内容。
围绕知识结构的四个领域,将其所涉及的一些理论与技术系统的划分成三个阶段:
第一阶段要求基本概念的“博学”“审问”,即需要牢固掌握大学生必备的计算机通识性基础知识。主要有计算机硬件技术基础、计算机软件技术基础、操作系统概述、网络与分布式计算机介绍、信息系统安全基础。
第二阶段要求技术与方法的“慎思”“明辨”,即需要深刻理解具有共性的知识领域中的一些技术与方法,主要有程序的控制结构、基本数据类型与数据结构、面向对象程序设计方法等。
第三阶段要求应用技能的“笃行”,即要求熟练使用一些可视化编程环境以及掌握程序的测试与调试等技能。
2以学生为中心进行课程设置
由于不同专业所涉及和要求的计算机信息处理技术的不同,在课程设置上采用“1+X”方案,即计算机应用基础+若干必修、选修课程。每门课程的总学时数可划分三部分:理论课学时、课内实验学时、课外实验学时。理工类非计算机专业学生四年课内外上机学时(不含毕业设计(论文)上机)不低于400学时,人文、管理、外语类专业学生不低于200学时。在规划必修、选修课程时,可根据学生所在专业的不同需求,采用以下不同方案:
(1) 电子/控制类专业
需要有较强的程序设计能力;在“计算机系统与平台”方面,偏向于计算机硬件结构以及网络与通讯等,同时需要掌握软件平台方面的基本知识;在“数据分析与信息处理”方面重点掌握计算机接口与控制技术等。具体方案如表1所示。
(2) 科学计算类专业
需要有较强的程序设计能力;在“计算机系统与平台”方面,掌握计算机软、硬件以及网络方面的基本知识,重点掌握软件平台方面的应用技能;在“数据分析与信息处理”方面重点掌握数值计算与处理技术和多媒体与人机交互技术等。具体方案如表2所示。
(3) 信息管理类专业
对一般程序设计知识和技能有较好的理解,在数据库应用系统设计方面有较强的能力;在“计算机系统与平台”方面,掌握计算机软、硬件以及网络方面的基本知识,重点掌握软件平台方面的应用技能;在“数据分析与信息处理”方面重点掌握数据库应用以及多媒体技术等方面的知识与技能。具体方案如表3所示。
(4) 辅助设计类专业
具有较好的程序设计知识和技能;在“计算机系统与平台”方面,掌握计算机软、硬件以及网络方面的基本知识,重点掌握软件平台方面的应用技能;在“数据分析与信息处理”方面重点掌握辅助设计技术以及多媒体与人机交互技术等方面的知识与技能。具体方案如表4所示。
(5) 基本应用类专业
在“计算机系统与平台”方面,掌握计算机软、硬件以及网络方面的基本知识,重点掌握常用软件的使用方法;在“数据分析与信息处理”方面重点掌握信息检索与分析方法。具体方案如表5所示。
3题库建设
题库建设是一项长期、复杂的工作,技术要求高,工作难度大。教师在设计题库时根据不同专业学生的培养目标,应用现代教育测量理论和技术,合理制定课程考试标准,科学把握考试的合格标准,引导学生按照专业、课程要求,全面、准确地理解、掌握和应用所学知识。
众所周知,考试是检验学生学习效果的常规手段,所以每到考试前出试卷时,教师总是为出一套好题费尽心思,既要几乎覆盖全部知识点,又要每个层次的题目都有,还要难易程度比例适中。为了使考题真正能检验教师的授课水准与学生的掌握程度,更为了严密考试程序及提高组卷的效率,学院及时开发了“大学计算机基础”电子题库管理系统。此题库设计实现了实用性与科学性相统一,并具有开放性、安全性和动态发展等特性。在课程考核标准的把握、命题质量的控制、参数估计和试卷生成模型上形成自己的特色。入库的题目在内容考核点、重要性、认知层次、难度层次和题型等方面的分布要有合理的结构,以保证生成多套平行试卷。该系统采用了高性能的快速算法具有高效的组卷能力,并具备对所组成的试卷自动进行分析的功能,同时为教员提供了试卷批改后的试卷分析功能。
参考文献
[1] 黄国兴. 中国计算机科学与技术学科教程[M]. 北京:清华大学出版社,2002.
【关键词】软件工程;数字媒体;专业建设
1.引言
随着计算机技术、通信技术和数字广播等技术不断发展,以互联网、无线通信为传播载体,以传统媒体内容与创新内容模式为核心的数字媒体产业在全球范围快速崛起,并正在改变着人们的信息获取方式和休闲娱乐的形式。
我国的数字媒体业近几年正处于高速发展时期,对于具有较高人文素养、掌握数字媒体核心技术并具有艺术创意能力的复合型数字媒体技术开发与设计人才需求旺盛。四川理工学院软件工程专业是与IT企业合作办学、实行“3+1”人才培养模式,即学生前3年在校学习,第4年在软件企业实习并完成毕业设计(论文)。为使培养的学生既有较扎实的理论基础,又有适应人才市场需求的职业技能,在软件工程专业大框架下设置了数字媒体技术方向。
数字媒体技术作为一个宽口径、以技术为主、艺术为辅、技术与艺术相结合的新的专业方向,涉及到不同的学科知识,因此,我们有必要通过探索与改革人才培养模式、课程体系以及实践教学体系的研讨,搭建科学的创新人才培养平台,促进软件工程专业人才培养整体水平的提升。
2.人才培养目标
培养目标是制定教学计划、设计课程结构、选择知识发展方式以及确定教学组织形式的依据,也是教学内容、教学方法、教学组织与管理、教学手段、教学评价等方面改革的基础和前提。软件工程专业数字媒体技术方向具有软件工程与数字媒体技术相结合的特色,注重对学生软件开发、应用能力的培养,实践性强。结合我们自身办学特色和办学条件,我校软件工程数字媒体方向人才培养目标是:“培养具备计算机科学、多媒体网络、软件工程技术、信息安全等方面的专业知识与技能,具有扎实的软件工程和数字媒体技术基础理论、宽厚的专业基础知识、较强的实践能力,能够从事包括新媒体应用以及虚拟现实等在内的多媒体技术开发、数字媒体设计与创作、计算机游戏设计、网页设计与网站维护、信息服务及数字媒体管理等工作的创新性技术人才。”
3.核心课程体系
数字媒体方向课程体系的建设以创新性复合型人才培养为基本指导思想,重视实践课程的开设,使学生所学习掌握的方法具有充分的实效性,真正做到学有所用,以适应未来的工作岗位,成为本行业和企业所欢迎的有用人才。课程体系分为软件工程专业核心课程模块、数字媒体方向核心课程模块、专业实训、毕业实习和毕业设计(论文)等模块。
3.1 核心课程
软件工程专业数字媒体技术方以软件工程专业为主线构成专业基础和专业主干课程。其中,计算机与软件基础课程有:计算机导论、程序设计入门、面向对象程序设计、数据结构与算法、Java程序设计、计算机组成原理、数据库原理、计算机网络、操作系统、编译原理、信息安全技术、计算机体系结构以及J2EE与中间件技术;软件工程专业课程有:软件工程导论、软件测试技术、需求分析与UML设计、软件项目管理与过程控制;数字媒体技术专业课程有:数字媒体技术导论、计算机图形学、数字图像处理、网络流媒体技术、用户界面设计、视频音频制作与处理、数字影视特技应用、高级游戏特性与游戏引擎、人机交互技术、虚拟现实技术与应用、高级脚本与插件技术等。对于实践性较强的课程开始单独的实验课程和配套的课程设计。
3.2 特色课程
计算机网络游戏由计算机技术、艺术设计学和计算机动画以及计算机图形图像技术高度交叉结合,目的是培养具有扎实的游戏编程功底和良好的逻辑思维习惯,具备较强的审美能力和一定的艺术素养,熟悉游戏产品开发流程,具有一定的策划能力,能在游戏公司、门户网站、手机运营企业、动画公司等单位从事游戏设计、游戏开发、游戏制作、游戏策划、游戏运营等方面工作的富于竞争力与创新精神的高级复合型人才。
计算机游戏程序设计。课程目标:本课程主要学习普及游戏开发理念,培养游戏开发氛围,挑选有潜力的学生组成开发团队;传授游戏开发中的程序设计要素,特别是游戏引擎开发的基本知识。通过本课程的学习,学生能够掌握游戏开发的基本理念,熟悉游戏开发的基本技巧和流程,并具备从事游戏程序设计工作的基本技能。
虚拟现实与数字娱乐。课程目标:本课程主要介绍虚拟现实的基本概念及其系统组成、相关的软件技术及虚拟现实的应用,并介绍了当前数字娱乐的现状,发展和一些关键技术。内容包括:虚拟现实的定义、特性和组成,虚拟世界的创建和管理,虚拟现实中的视觉计算,虚拟现实中的交互技术,虚拟现实中的声觉计算,增强现实,分布式虚拟现实,虚拟现实应用,与虚拟现实相关的数字娱乐技术。
4.实践教学体系
培养符合时代需要的创新性人才,就要强化实验教学的开放性和多层次化。基于创新性原则和以生为本原则,结合培养目标和自身教学特点,数字媒体技术方向实践教学体系分为课程实验,专业实训、毕业实习和毕业设计三个方面,各实践环节之问相互协调、相互衔接、循序渐进。
4.1 课程实验
依照实践能力培养循序渐进的原则,根据实现数字媒体技术专业基本能力培养的系列课程,并按照系列课程的复杂度和规模设计实践环节,开展了多层次课程实验教学,根据学生的需要和实践能力培养的渐进规则,将实验课安排大学四年的各个环节。
多层次实验教学是指在实验大纲与目标的规范基础上,将实验项目设计成基础型、综合设计型、研究创新型不同层次的实验。同一学生从基础规范一综合设计一研究创新这样难度递增的实验项目中逐渐进行训练,实现系统培养学生综合实践能力。课程实验主要包括:手绘训练、视频特技与非线性编辑、多媒体网页设计、移动娱乐软件开发、网络娱乐软件开发、界面设计课程设计、虚拟现实开发课程设计等。
4.2 专业实训
专业实训作为知识、能力、综合素质教育的结合点,成为数字媒体技术专业实践教学的重点之一。专业实训是对课堂教学具有延伸作用,是学生培训职业能力、熟悉职业环境、了解实际知识的重要渠道。通过专业实训,学生不仅可以把所学转化为所用,还能使学生在学习操作过程中通过不断调整自己的知识结构来慢慢适应相应职业岗位,锻炼职业的能力,为实习以及今后走向社会积累经验、打下基础。
我校软件工程专业是校级专业综合改革试点专业,以争建微软IT学院、HP软件学院为契机,与知名IT企业开展深度合作,联合培养具有国际视野的软件开发、软件测试和服务外包人才。与中软国际、Tarena(达内)科技等十多家IT企业联合建立了实习实训基地、就业基地。
4.3 毕业实习和毕业设计
毕业实习是学生将前期学习到的知识运用到生产实践中,真正了解、感受未来的工作,锻炼自己各方面的综合能力。真正实现与行业需求的专业实践能力对接。能胜任相应岗位的工作,从而积累工作经验,为就业做准备。为了增强学生和指导老师对毕业设计(论文)及毕业实习的重视,提高毕业设计(论文)的质量和提高学生在毕业设计(论文)及毕业实习实践环节获得的实践能力,也为缓解毕业设计时间(论文)不足,笔者将毕业实习与毕业设计(论文)有机结合,实行“毕业实习+毕业设计”相结合的模式,学生毕业设计的内容来自于毕业实习,并且毕业设计的内容要将毕业实习的内容进行一定的升华,除体现学生四年来所学知识综合之外,还要体现出学生的创新能力与科研能力,达到培养创新型、复合型人才的标准。
5.结束语
通过对国内外数字媒体技术相关专业及方向的调研,基于创新性人才培养目标,建立了相关的核心课程和多层次实践教学体系,融合专业技术、实践教学、校企合作共同培养为一体的软件工程数字媒体特色专业方向的知识体系,着力培养学生的艺术与技术交叉结合的数字媒体制作与开发能力和职业素质,进而使得学生的基础知识、科学素养、艺术感悟、专业知识、创新能力、工程能力和职业素质都得到全面均衡的发展,以增强他们在数字媒体行业就业的竞争能力。
参考文献
[1]沈琦,于学军,张丽,等.软件工程(数字媒体技术)特色专业复合型创新型人才培养模式研究[J].中国校外教育,2010,16:162-163.
[2]蔡建平,沈琦,于学军等.软件工程(数字媒体技术)特色专业的特色建设[J].软件,2012,33(4):108-111.
[3]耿卫东等.面向数字媒体技术专业的数字化学习平台建设[J].计算机教育,2010(16):99-101.
[4]向辉.数字媒体技术专业课程体系探讨[J].计算机教育,2008(15):28-30.
[5]黄成云.数字媒体技术本科专业实践教学体系研究[D].华中师范大学,2012,5.