時(shí)間：2022-08-12 19:06:18
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1概述
圖像監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)、郵電、銀行等部門應(yīng)用較多，在電力系統(tǒng)的應(yīng)用尚處于初期和推廣階段。該系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)攝得的圖像通過(guò)一定的通訊通道傳到監(jiān)視中心，即可以清晰地看到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。圖像監(jiān)控在電力系統(tǒng)中有以下功能和特點(diǎn)：
（1）適用于無(wú)人值班變電所，監(jiān)視變電所的設(shè)備運(yùn)行和操作狀況、發(fā)熱情況，解決防火、防盜問(wèn)題，并逐漸與操作人員現(xiàn)場(chǎng)操作的遠(yuǎn)方監(jiān)視相結(jié)合，必要時(shí)各監(jiān)控中心的圖像信息數(shù)據(jù)要上局計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，供網(wǎng)絡(luò)用戶察看。
（2）由于變電所之間距離較遠(yuǎn)，通常幾十公里，甚至上百公里，通訊是用光纖、微波或電話線等方式進(jìn)行連接，圖像信號(hào)傳到監(jiān)控中心必須經(jīng)過(guò)壓縮和解壓縮，因此圖像質(zhì)量較之現(xiàn)場(chǎng)的模擬信號(hào)稍有損失，必須選擇好的壓縮和解壓縮的方式以盡量減少圖像的損失。
（3）變電所設(shè)備的圖像監(jiān)視以靜態(tài)物體為主，
動(dòng)態(tài)物體為輔（如操作、防盜等）；監(jiān)視平時(shí)需登高或帶電位置的設(shè)備情況，如滲油、發(fā)熱、冒煙等狀況；電力大樓的各管理、監(jiān)視用戶通過(guò)MIS網(wǎng)的終端進(jìn)行監(jiān)控。
（4）要有撤防和布防功能。當(dāng)變電所有人工作時(shí)，要撤防，以免誤報(bào)警。當(dāng)變電所位于無(wú)人狀態(tài)時(shí)，要布防。
（5）控制功能的主要對(duì)象是云臺(tái)和鏡頭，包括云臺(tái)的左右旋轉(zhuǎn)、上下俯仰、鏡頭聚焦、光圈調(diào)整和變焦變倍功能。對(duì)于多個(gè)云臺(tái)和鏡頭的控制，一般采用諸如89C51，8031等單片機(jī)加以選擇和控制。
2電力系統(tǒng)圖像監(jiān)控的組成
無(wú)人值班變電所的圖像監(jiān)控主要由攝像機(jī)、云臺(tái)、編碼器、解碼器、畫(huà)面分割器、視頻監(jiān)視器等部分組成。另外，還需與照明系統(tǒng)和防火、防盜系統(tǒng)相結(jié)合，成為一個(gè)完整的監(jiān)控系統(tǒng)。
2.1攝像機(jī)（包括云臺(tái)）
攝像機(jī)可分為：黑白、彩色、廣角、調(diào)焦、一體化等多種，適用于不同情況，技術(shù)參數(shù)也各不相同，黑白攝像機(jī)適用于光線不充足地區(qū)及夜間無(wú)法安裝照明設(shè)備的地區(qū)，可選的分辨率通常高于彩色攝像機(jī)。彩色攝像機(jī)可以觀察設(shè)備的紅綠燈等情況。一般在變電所采用彩色攝像機(jī)，經(jīng)費(fèi)緊張或攝像機(jī)數(shù)目較多時(shí)，在電容器室、電纜層等地可采用黑白攝像機(jī)；門廳可采用廣角鏡頭的攝像機(jī)；控制室、開(kāi)關(guān)室宜采用連帶鏡頭、自動(dòng)光圈的攝像機(jī)，對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)后能迅速自動(dòng)調(diào)整，不會(huì)因支架的抖動(dòng)或人工因素造成調(diào)整困難；球型一體化攝像機(jī)是將攝像機(jī)、光學(xué)鏡頭、全方位云臺(tái)、解碼驅(qū)動(dòng)器以及附屬的底座和防護(hù)罩，集成在一個(gè)單元中，可以嵌入天花板、吸頂安裝或支架安裝，適用于室外和主控室墻壁距監(jiān)控屏較遠(yuǎn)的地區(qū)。室外攝像機(jī)還可內(nèi)置自動(dòng)溫感排風(fēng)和自動(dòng)防霜裝置，可進(jìn)行64點(diǎn)全方位預(yù)置，隨時(shí)對(duì)2～3臺(tái)主變油位、中性點(diǎn)閘刀、電容器以及圍墻外場(chǎng)景進(jìn)行監(jiān)視，總體上降低成本。
此外由于壓縮方式對(duì)圖像的限制，如果圖像傳遞后清晰度最高只能做到640×480，則攝像機(jī)的只要選擇480線水平清晰度即可，不必選擇太高清晰度，以免增加造價(jià)。
2.2視頻監(jiān)視器
監(jiān)視器可分多種：工業(yè)監(jiān)視器、電腦屏幕、電視機(jī)、數(shù)十臺(tái)監(jiān)視器組成的電視墻等，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。一般采用計(jì)算機(jī)作為監(jiān)視器的，易于操作和控制，由于要顯示多畫(huà)面圖像，宜采用17英寸以上的屏幕。采用電視機(jī)作為監(jiān)視器，價(jià)格便宜，但圖像線數(shù)較低，對(duì)圖像要求較低的場(chǎng)合比較適用；工業(yè)監(jiān)視器清晰度較好，但控制和調(diào)節(jié)參數(shù)的靈活度不如計(jì)算機(jī)，條件允許的情況下可以采用計(jì)算機(jī)和工業(yè)監(jiān)視器并用的方式。
2.3畫(huà)面分割器
使用畫(huà)面分割器能同時(shí)顯現(xiàn)前端多個(gè)攝像機(jī)輸出的畫(huà)面。它分為固定式的四畫(huà)面分割器和4個(gè)以上的多畫(huà)面分割器。在監(jiān)控室用計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)視時(shí)，易采用4畫(huà)面分割設(shè)備，既使每個(gè)畫(huà)面比較清晰，容易觀察，又可以觀看多個(gè)圖像；4個(gè)以上的畫(huà)面比較小，且設(shè)備的價(jià)格比較高。
2.4編解碼設(shè)備及相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)
遠(yuǎn)程的圖像傳輸涉及到圖像的壓縮和解壓縮，一般編碼器放置在變電所的控制室內(nèi)，將現(xiàn)場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)壓縮為數(shù)字信號(hào)，傳送到監(jiān)控中心，解碼器放置在監(jiān)控中心，解開(kāi)壓縮的數(shù)據(jù)。編碼器和解碼器是互相對(duì)應(yīng)的。有一對(duì)一的配置方式，也有一對(duì)多的配置方式。基于主機(jī)的視頻圖像壓縮技術(shù)有面向硬件的和面向軟件的（如Intel的In－deo）兩大類。面向硬件的是基于DCT變換（離散余弦變換）等，有如下三種不同的算法：
（1）視頻圖像壓縮算法DVI（數(shù)字視頻交互），壓縮后圖像數(shù)據(jù)率為1．5Mbps。
（2）用于綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）通信中的H．261算法。
（3）用于動(dòng)態(tài)圖像壓縮的MPEG標(biāo)準(zhǔn)，目前有MPEG1，MPEG2，MPEG4三種算法。其中MPEG1的圖像質(zhì)量與家用電視系統(tǒng)相近，壓縮后的數(shù)據(jù)率為1Mbps～2Mbps，亮度信號(hào)的分辨率為360×240，色度信號(hào)的分辨率為180×120，每秒30幀。MPEG2算法的原始目標(biāo)是對(duì)每秒30幀的720×572分辨率的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸速率為5Mbps～10Mbps。
目前應(yīng)用較多的為H．261，MPEG1和MPEG2三種方式，由于變電所的圖像是靜態(tài)和動(dòng)態(tài)相結(jié)合，以靜態(tài)為主，因此三種方式都適合，當(dāng)然，高倍率的數(shù)據(jù)壓縮是以損失原始數(shù)據(jù)信息量為代價(jià)的，會(huì)影響到傳輸圖像的質(zhì)量。
3圖像監(jiān)控系統(tǒng)方案的比較
3.1監(jiān)控與通訊
（1）監(jiān)控方式
1）由調(diào)度或監(jiān)控中心（在局大樓內(nèi)）統(tǒng)一監(jiān)視、控制，適用于變電所數(shù)量不多，分布較集中的電力局。
2）由若干監(jiān)控中心分別監(jiān)控變電所，再將圖像上傳到局大樓的方式，三級(jí)結(jié)構(gòu)，適用于變電所數(shù)量較多，分布較廣的地區(qū)。
3）監(jiān)控中心與MIS網(wǎng)終端應(yīng)有一定的優(yōu)先級(jí)，一般來(lái)說(shuō)，監(jiān)控中心優(yōu)先控制和操作，MIS終端只能監(jiān)視和切換畫(huà)面，兩者不能有沖突．（2）通訊與傳輸方式
圖像視頻信號(hào)的傳輸途徑有多種：一點(diǎn)多址小微波、音頻電纜擴(kuò)頻通訊傳輸、光纖2M數(shù)據(jù)口傳輸、電話電纜傳輸?shù)确绞?。從?shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，光纖傳輸效果最好。用電話線傳輸圖像容易產(chǎn)生斷續(xù)現(xiàn)象，不利于觀察防火、防盜現(xiàn)象，但觀察靜態(tài)事物，尚可應(yīng)用。
圖像監(jiān)控系統(tǒng)的分布與通訊通道的布置有關(guān)，有以下幾種方式：變電所與監(jiān)控中心有直接的通訊連接；變電所與局大樓有直接的光纖連接，監(jiān)控中心再與局大樓有通訊連接，兩種情況考慮的方案應(yīng)有所不同。
信息傳輸通常采用TCP／IP和網(wǎng)絡(luò)組波（Multicast）的技術(shù)，最大限度利用了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能和網(wǎng)絡(luò)帶寬，避免網(wǎng)絡(luò)的擁塞．
3.2信息壓縮形式
（1）硬件壓縮、軟件解壓的方式
用一個(gè)軟件就能解決所有的解壓縮問(wèn)題，且升級(jí)換代容易，降低了成本，MIS網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)只要安裝相應(yīng)的軟件并授權(quán)，就可以成為一臺(tái)功能齊全的監(jiān)控主機(jī)，但穩(wěn)定性較硬件為差，同一監(jiān)控中心的變電所之間兼容性差。
（2）硬件壓縮、硬件解壓的方式
穩(wěn)定性好，若采用一對(duì)多解碼器，成本較低，但兼容性差；若采用一對(duì)一編解碼器，只要總體設(shè)計(jì)原理相同，不受產(chǎn)品限制，但主站的控制軟件也不具備兼容性，且監(jiān)控中心的解碼設(shè)備數(shù)量繁多，若監(jiān)控中心的通訊通過(guò)調(diào)度中心轉(zhuǎn)發(fā)，則電力大樓的硬件設(shè)備也很多，且需要兩套編解碼設(shè)備，上網(wǎng)需要兩次壓縮解壓縮。
3.3控制界面操作
主站軟件在控制云臺(tái)方面的操作有兩種方式：
（1）界面提供專業(yè)控制面板，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)的方向進(jìn)行控制。
（2）直接在圖形界面上引導(dǎo)云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，鼠標(biāo)指針向哪個(gè)方向滑動(dòng)云臺(tái)就朝相應(yīng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
后種方式對(duì)于監(jiān)控人員來(lái)說(shuō)，非常方便，易于操作。
可以在電子地圖上直接用鼠標(biāo)雙擊獲得遠(yuǎn)程終端的圖像和對(duì)應(yīng)攝像機(jī)切換和控制權(quán)。地圖可完全模擬相應(yīng)變電所環(huán)境，方便操作人員尋找攝像機(jī)和快速切換。
3.4發(fā)熱報(bào)警裝置
變電所設(shè)備發(fā)熱也是比較常見(jiàn)的問(wèn)題，時(shí)間一長(zhǎng)，容易造成事故。可以采用兩種方法監(jiān)視無(wú)人值班變電所的發(fā)熱狀況：
（1）用紅外攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)視報(bào)警，成本較高。
（2）用金屬片發(fā)熱變色，攝像機(jī)自動(dòng)巡回檢測(cè)后自動(dòng)報(bào)警，比常規(guī)的紅外測(cè)溫儀要方便很多。金屬片一般裝設(shè)在開(kāi)關(guān)或變壓器的端頭位置。
3.5無(wú)線攝像機(jī)和無(wú)線對(duì)講設(shè)備
采用無(wú)線攝像機(jī)和無(wú)線對(duì)講設(shè)備，當(dāng)變電所有人巡視或操作時(shí)，隨身攜帶以便于遠(yuǎn)方監(jiān)視，防止走錯(cuò)間隔或誤操作。為今后變電所單人操作監(jiān)視的運(yùn)行方式做好技術(shù)準(zhǔn)備。
無(wú)線攝像機(jī)體積小，且通常鏡頭和發(fā)射天線均包含在其中，發(fā)射功率小，傳送距離較近，大多在100m之內(nèi)能接收。因此無(wú)線接收接口必須配置在適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄒ话阍谥骺厥遥?，以保證信號(hào)的暢通。
無(wú)線攝像機(jī)可以做成帽式或手提式。由實(shí)踐得知，帽式在頭上運(yùn)行人員走動(dòng)時(shí)經(jīng)常發(fā)生抖動(dòng)，難以迅速聚焦，而手提式結(jié)構(gòu)可視角度大，輕巧便利，比較切合單人操作攝像。
3.6其他設(shè)備
（1）升降車。室外一體化攝像機(jī)由于架設(shè)位置比較高，天長(zhǎng)日久玻璃面罩積灰，攝像質(zhì)量嚴(yán)重下降，定期安排清掃又受到安全距離影響，因此可設(shè)計(jì)為升降機(jī)結(jié)構(gòu)，只在第一次安裝調(diào)試時(shí)需要停電，以后的維護(hù)極為方便。
（2）滑軌。開(kāi)關(guān)室的結(jié)構(gòu)一般成行排列，只設(shè)一個(gè)或少量的攝像頭無(wú)法看清每個(gè)開(kāi)關(guān)柜的狀況，無(wú)法對(duì)運(yùn)行提供依據(jù)。設(shè)多個(gè)攝像機(jī)既增加成本，也存在死角。因此設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)步進(jìn)馬達(dá)式的電動(dòng)滑軌裝置，操作人員在遠(yuǎn)方就能控制攝像機(jī)前后左右移動(dòng)，靈活方便，又降低造價(jià)。
（3）組合電纜。電力系統(tǒng)對(duì)電纜有特殊要求：阻燃、防火、防小動(dòng)物，目前市場(chǎng)上還無(wú)鎧裝的視頻電纜，因此可以設(shè)計(jì)將控制電纜、視頻電纜、電源電纜三合一，制成鎧裝阻燃電纜，既對(duì)高壓電磁場(chǎng)起到良好的屏蔽作用，又方便安裝和施工。
4其他輔助系統(tǒng)的接入
4.1防火、防盜裝置
在沒(méi)有考慮變電所圖像監(jiān)控時(shí)，防火、防盜裝置也是作為無(wú)人值班變電所的必要條件提出的，它結(jié)合綜合自動(dòng)化輸出兩個(gè)綜合信號(hào)，存在的缺陷是經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)，由于綜合信號(hào)無(wú)法得知什么區(qū)域發(fā)生火警和盜警，工作人員趕到現(xiàn)場(chǎng)，可能為時(shí)已晚。
如果能將防火、防盜結(jié)合圖像監(jiān)控系統(tǒng)，就可以解決上述問(wèn)題。采用警情聯(lián)動(dòng)功能，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，立即啟動(dòng)攝像機(jī)，可以得知是哪個(gè)區(qū)域發(fā)生報(bào)警，是否誤報(bào)，重要情況還可啟動(dòng)自動(dòng)錄像裝置，為事故分析提供條件。
目前絕大多數(shù)廠家生產(chǎn)的火災(zāi)、防盜報(bào)警控制器不具備報(bào)警規(guī)約的輸出功能，或只有一個(gè)開(kāi)關(guān)量接點(diǎn)輸入，因此防火、防盜設(shè)備與圖像監(jiān)控的結(jié)合需要合作開(kāi)發(fā)，且火災(zāi)報(bào)警控制器要經(jīng)中國(guó)消防產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證，控制器可采用RS232標(biāo)準(zhǔn)接口與上位機(jī)通訊。
與防火、防盜設(shè)備相連，探測(cè)報(bào)警信號(hào)源有以下幾種：煙感探測(cè)器、熱感紅外線控測(cè)器、微波物體移動(dòng)感知器、開(kāi)關(guān)、玻璃破碎感知器等等。一般無(wú)人值班變電所大多采用前三種探測(cè)器。若經(jīng)濟(jì)條件較好，可采用多種探測(cè)器相結(jié)合的方式。為減少單一探測(cè)原理裝置易產(chǎn)生的誤報(bào)，可以將紅外、微波、超身等探測(cè)方法組合成雙鑒式，即基于兩種原理的復(fù)合式報(bào)警器。
4.2變電所照明系統(tǒng)
圖像監(jiān)控裝置啟動(dòng)變電所照明有兩種方案：
（1）攝像機(jī)上安裝射燈，可以隨著攝像機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)方控制，靈活性高，但亮度范圍有所限制。
（2）啟動(dòng)變電所的照明電源，當(dāng)有警情或遠(yuǎn)方控制時(shí)，可以開(kāi)啟變電所相應(yīng)位置的燈光，亮度范圍廣、效果好。
4.3長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)
監(jiān)控中心在采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控時(shí)，可用計(jì)算機(jī)硬盤錄像，必要時(shí)采用雙硬盤備份，但硬盤錄像時(shí)往往計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度就很慢，不能同時(shí)調(diào)用圖像或控制。但很多情況下可以在監(jiān)控中心外接長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)進(jìn)行錄像。24h的長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)比較理想，每日只需更換一盤錄像帶。訊協(xié)議對(duì)于子站的技術(shù)、通訊接入以及MIS的聯(lián)網(wǎng)都大有影響，因此一旦主站方案選定后，再采用另一家廠家的產(chǎn)品，很難兼容和接入，對(duì)系統(tǒng)的圖像質(zhì)量也很有影響。如果有多個(gè)監(jiān)控中心，雖然不同主站各自可以采用不同的系統(tǒng)，但是如果要聯(lián)入MIS網(wǎng)，又將會(huì)互相沖突。因此在考慮安裝圖像監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，一定要有一個(gè)總體的方案。一般變電所內(nèi)需要監(jiān)視的位置有：
（1）主變：油位，中性點(diǎn)接地閘刀，端頭的發(fā)熱情況。
（2）開(kāi)關(guān)室：監(jiān)視開(kāi)關(guān)室的人員出入及開(kāi)關(guān)操作的正確性，及面板上的微機(jī)保護(hù)或自動(dòng)化裝置的面板。
（3）門廳：監(jiān)視進(jìn)出的人員。
（4）電容器室：防盜、防火監(jiān)視。
（5）主控室：監(jiān)視設(shè)備、直流系統(tǒng)、自動(dòng)化裝置等設(shè)備的讀數(shù)，計(jì)算機(jī)等設(shè)備的防盜，運(yùn)行人員的現(xiàn)場(chǎng)情況等。
（6）電纜層：防火。
集各有關(guān)單位的人員進(jìn)行討論，特別是運(yùn)行人員對(duì)攝像頭的布置，通訊人員對(duì)通訊的接入和設(shè)備調(diào)試，計(jì)算機(jī)人員對(duì)于MIS網(wǎng)的接入和設(shè)置，保衛(wèi)人員結(jié)合防火、防盜等都要有一個(gè)綜合的考慮，新建的變電所應(yīng)在投產(chǎn)之前進(jìn)行布線和設(shè)備安裝等需要停電的工作，改造的變電所要結(jié)合檢修一起施工。在施工中應(yīng)注意：
ABasicResearchonMutualConstructionandSharingofLibrary
InformationResourceunderNetwork
MaYuejinLinLanying
（QiyangTeachersCollege，Gansuxifeng）
Abstract:Thispaperdealswiththenecessityofconstructingtheinformationresourcecollectivelyamonglibraries,thenanalyzesthefactorsinfluencinginformationresourcesharedandconstructed,finally,presentssomecomments.
Keywords:networkenvironmrntlibraryinformationresourcesconstructionandsharing
網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下圖書(shū)館信息資源的共建共享是指各級(jí)各類圖書(shū)館根據(jù)用戶對(duì)社會(huì)信息的需求，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)利用計(jì)算機(jī)、通信、電子、多媒體等先進(jìn)的信息技術(shù)，高度理想化地對(duì)各館藏信息資源和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行綜合協(xié)作開(kāi)發(fā)和利用的活動(dòng)。
1信息資源的共建共享是未來(lái)圖書(shū)館開(kāi)發(fā)和利用信息資源的必由之路
市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷更新，信息時(shí)代的到來(lái)，決定了未來(lái)圖書(shū)館的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)行信息資源的共建共享，關(guān)于這一點(diǎn)已經(jīng)達(dá)成社會(huì)共識(shí)。這是由于：
1.1圖書(shū)館實(shí)行信息資源共建共享是解決知識(shí)信息劇增與館藏力不足這一矛盾的重要途徑
目前，我國(guó)已成功地加入了WTO，世界經(jīng)濟(jì)格局開(kāi)始進(jìn)行重新定位，同時(shí)信息時(shí)代的到來(lái)，知識(shí)信息的與日激增，書(shū)刊數(shù)量的急劇增長(zhǎng)對(duì)于信息容量相對(duì)較大的每一圖書(shū)館來(lái)說(shuō)，由于諸多因素的影響，其收藏力相對(duì)低下，對(duì)業(yè)已產(chǎn)生的知識(shí)信息根本不可能盡包盡容，各圖書(shū)館孤立地為各類用戶提供方便快捷的信息服務(wù)愈顯力不從心。況且各圖書(shū)館各自為政，固定用戶對(duì)現(xiàn)有館藏的利用率不高，對(duì)信息資源的浪費(fèi)極為痛心。例如我校圖書(shū)館自97年以來(lái)購(gòu)置的數(shù)10萬(wàn)元的學(xué)術(shù)期刊光盤，極少有人問(wèn)津，但是，相對(duì)迫切需要此類信息資源的其他用戶，只能望而興嘆。還有就是用戶普遍需求的同類信息資源，各圖書(shū)館競(jìng)相購(gòu)置，以滿足當(dāng)?shù)赜脩舻男枰?，造成目前這種對(duì)文獻(xiàn)信息資源的低水平重復(fù)購(gòu)置的局面。因此，統(tǒng)一籌劃、多方位、多渠道、立體化合理共建共享信息資源正是解決這一矛盾的重要途徑。
1.2實(shí)行圖書(shū)館信息資源共建共享是用戶的迫切需求
隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，用戶對(duì)信息資源的需求方式及內(nèi)容也產(chǎn)生了根本性的變化。用戶不再滿足于單一的館藏信息服務(wù)，迫切需要的是內(nèi)容新穎全面、類型完整、形式多樣、來(lái)源廣泛的信息。用戶的這種全方位、綜合化的信息需求，顯然不是一個(gè)圖書(shū)館所能夠滿足的，多個(gè)信息單位協(xié)作進(jìn)行信息資源共建共享已成為信息服務(wù)界急需解決的問(wèn)題。用戶對(duì)知識(shí)信息的需求還反映在要求所需信息的電子化、網(wǎng)絡(luò)化，這就需要圖書(shū)館加強(qiáng)對(duì)文獻(xiàn)信息資源的電子化組織和迅速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的工作，通過(guò)對(duì)知識(shí)信息進(jìn)行分析、綜合、整序，以新的、序列化的知識(shí)單元提供給用戶。如果每個(gè)圖書(shū)館單獨(dú)進(jìn)行這些工作，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶需求的。
2網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下影響圖書(shū)館信息資源共建共享的因素
2.1積極因素：
2.1.1網(wǎng)絡(luò)為圖書(shū)館提供了一個(gè)全新的信息環(huán)境。Internet網(wǎng)、中國(guó)教育科研網(wǎng)以及中國(guó)信息網(wǎng)的開(kāi)通與互聯(lián)，為圖書(shū)館信息資源共建共享提供了良好的條件，特別是Internet網(wǎng)成功地采用了TCP/IP（傳輸控制協(xié)議和網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議），TCP/IP采用的互交換技術(shù)，解決了不同硬件平臺(tái)、不同網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和不同操作系統(tǒng)之間的兼容性問(wèn)題。任何計(jì)算機(jī)只要采用TCP/IP協(xié)議與因特網(wǎng)中的任何一臺(tái)主機(jī)通信，都有可能成為因特網(wǎng)的部分，進(jìn)行大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，自由地選擇利用各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，順利地實(shí)現(xiàn)信息資源的共建共享。
2.1.2部分國(guó)家或地區(qū)圖書(shū)館相繼協(xié)議協(xié)作，不斷推進(jìn)著圖書(shū)館信息資源共建共享的進(jìn)程。聯(lián)合國(guó)教科文組織在《公共圖書(shū)館宣言》中提出的“開(kāi)放”思想，在促進(jìn)我國(guó)圖書(shū)館信息資源共建共享由封閉向開(kāi)放，由被動(dòng)向主動(dòng)，由淺層向深層，由粗放向效益密集轉(zhuǎn)變的過(guò)程中起到了積極的推動(dòng)作用。我國(guó)圖書(shū)館信息資源共建共享是從20世紀(jì)50年代國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)公布《全國(guó)圖書(shū)館協(xié)調(diào)方案》起開(kāi)始的，但那時(shí)信息資源的共建共享還處在萌芽階段，從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，信息資源的共建共享注入了虛擬圖書(shū)館和跨行業(yè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的特征。如1999年1月，由中國(guó)國(guó)家圖書(shū)館召集，全國(guó)各行業(yè)系統(tǒng)的圖書(shū)情報(bào)機(jī)構(gòu)在北京發(fā)出了《全國(guó)文獻(xiàn)信息資源共建共享倡議書(shū)》并共同簽署了《全國(guó)圖書(shū)館館際互借公約》。
2.2不利因素：
2.2.1管理體制的滯后制約著圖書(shū)館信息資源共建共享的進(jìn)一步發(fā)展。管理體制是圖書(shū)館信息資源共建共享的關(guān)鍵因素，起著統(tǒng)籌規(guī)劃、全面協(xié)調(diào)的作用。圖書(shū)館的管理決定著信息資源共建共享的活動(dòng)能力、規(guī)模、形式和效益，一個(gè)圖書(shū)館的性質(zhì)任務(wù)、規(guī)章制度、館藏特色、服務(wù)手段、服務(wù)方式等也極大地影響著其在信息資源共建共享中的水準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境孕育了嶄新的管理觀念，并呼喚著與之相適應(yīng)的管理體制，但是從我國(guó)目前圖書(shū)情報(bào)系統(tǒng)的狀況來(lái)看，仍處在無(wú)章可循的狀態(tài)，傳統(tǒng)的條塊分割各自為政的縱向管理體制極大地影響著圖書(shū)館信息資源共建共享的進(jìn)程。
2.2.2部分館員的專業(yè)水平和思想理念的滯后也制約著圖書(shū)館信息資源共建共享的進(jìn)一步發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下圖書(shū)館員應(yīng)具備“專家型”素質(zhì)，他們除擔(dān)負(fù)傳統(tǒng)的圖書(shū)館業(yè)務(wù)工作以外，還應(yīng)充分利用先進(jìn)的信息技術(shù)，對(duì)館藏資源和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行深層次開(kāi)發(fā)，去偽存真，有效地抵制信息垃圾，以健康有序的全方位信息資源滿足用戶。但在我國(guó)西部等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的圖書(shū)館，從事圖書(shū)情報(bào)及信息技術(shù)的工作人員素質(zhì)普遍存在著學(xué)歷偏低、專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)老化，新的信息技術(shù)人才嚴(yán)重缺乏，一些領(lǐng)導(dǎo)思想認(rèn)識(shí)不足，對(duì)圖書(shū)館繼續(xù)教育工作缺乏積極支持等，比較嚴(yán)重地阻礙著信息資源共建共享工作的進(jìn)展。
2.2.3現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的局限性也制約著圖書(shū)館信息資源共建共享的進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用也有不斷發(fā)展的過(guò)程，目前的一些技術(shù)也存在一定的缺陷，如計(jì)算機(jī)及其配件市場(chǎng)比較混雜，升級(jí)換代頻繁，給信息技術(shù)工作者的選擇帶來(lái)困難；通信線路傳輸速率低，尤其是在傳遞多媒體信息時(shí)更顯能力不足。集成管理系統(tǒng)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，如在多平臺(tái)技術(shù)方面，多數(shù)未采用C/S技術(shù)，客戶端的應(yīng)用程序不支持字符終端；在網(wǎng)絡(luò)功能上，多數(shù)未采用Z39.50協(xié)議、HyperLink技術(shù)。各級(jí)種類圖書(shū)館發(fā)展不平衡，有些圖書(shū)館還缺乏利用現(xiàn)代信息技術(shù)的能力。
除此之外，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下制約圖書(shū)館信息資源共建共享的因素還有諸多網(wǎng)絡(luò)信息的安全與否、正當(dāng)?shù)闹R(shí)產(chǎn)權(quán)能否得到有效的保護(hù)、部分信息霸權(quán)主義能否消除、緊缺的圖書(shū)館經(jīng)費(fèi)能否得以保障等。
3網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何對(duì)圖書(shū)館信息資源進(jìn)行共建共享
3.1建立圖書(shū)館信息資源共建共享的法律保障體系
完備的法制建設(shè)是圖書(shū)館信息資源共建共享工作的行動(dòng)指南。信息資源的共建共享是一個(gè)需要多行業(yè)參與和協(xié)作的系統(tǒng)工作，為了協(xié)調(diào)不同行業(yè)之間的利益和職責(zé)，需要制定相應(yīng)的政策法規(guī)，規(guī)范各方面的行為，以確保各方的利益不受侵害。即將出臺(tái)的我國(guó)《圖書(shū)館法》及與之相配套的法律法規(guī)，必需對(duì)信息資源共建共享的社會(huì)地位、經(jīng)費(fèi)保障、各成員的權(quán)利和義務(wù)，以及信息資源共建共享的體制和運(yùn)行機(jī)制、總體布局等做出明確規(guī)定；必需對(duì)信息資源共建共享引起的一系列問(wèn)題，如版權(quán)保護(hù)、文獻(xiàn)復(fù)制、傳遞、編目、檢索、互借等，要制定統(tǒng)一運(yùn)作的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；必需高起點(diǎn)、創(chuàng)造性地預(yù)測(cè)可能會(huì)產(chǎn)生的各種問(wèn)題和矛盾的解決途徑及辦法。保證廣
大用戶能夠充分利用公共信息，以能夠承受的價(jià)格及時(shí)、平等、公平地分享到信息資源共建共享的益處。
3.2規(guī)范圖書(shū)館信息資源共建共享體制上的保障措施
我國(guó)圖書(shū)館界分成公共、科研、高校及工會(huì)等幾個(gè)系統(tǒng)，管理松散，不利于未來(lái)圖書(shū)館信息資源共建共享的發(fā)展。合理的體制應(yīng)該是多元化的、立體的、綜合的。最好建立統(tǒng)一協(xié)調(diào)、條塊分割、布局合理，能確保進(jìn)行宏觀調(diào)控的管理體系。建立一個(gè)全國(guó)性信息資源管理職能機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)全國(guó)信息資源建設(shè)、布局、共享及優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的總體規(guī)劃和組織實(shí)施全國(guó)各系統(tǒng)、各地區(qū)圖書(shū)館合理配置信息資源，對(duì)其信息資源共建共享統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，對(duì)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)與發(fā)展等進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和指導(dǎo)。橫向上，在省一級(jí)加強(qiáng)各省學(xué)會(huì)的功能，以便協(xié)調(diào)和統(tǒng)一各類圖書(shū)館信息資源共建共享，減少重復(fù)投資與建設(shè)?？v向上，各系統(tǒng)加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)。如高校圖書(shū)館可以在教育部的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)與管理，目前實(shí)施的CALS工程就是一個(gè)很好的示范，可以使高校圖書(shū)館按學(xué)科合理地配置信息資源，并達(dá)到共有、共建、共享的目的，由此帶動(dòng)整個(gè)高校圖書(shū)館事業(yè)健康良性地向前發(fā)展。
3.3普及使用新技術(shù)
21世紀(jì)，圖書(shū)館的體系結(jié)構(gòu)將由傳統(tǒng)和實(shí)體圖書(shū)館向?qū)嶓w圖書(shū)館和虛擬圖書(shū)館并存轉(zhuǎn)移，用戶要求的是可以在任何地方（包括跨地域）、任何時(shí)候自由地咨詢、搜索、利用虛擬圖書(shū)館及傳統(tǒng)圖書(shū)館中的信息資源，不受借閱時(shí)間、期限與區(qū)域的限制，是信息資源真正共享的“大公共圖書(shū)館”服務(wù)模式。這就迫切需要各圖書(shū)館積極投入普及使用中文信息處理技術(shù)、縮微技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、多媒體技術(shù)、光盤技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等新技術(shù)，引進(jìn)適應(yīng)圖書(shū)館信息資源共建共享發(fā)展需求的現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備及掌握該技術(shù)的人才，所有圖書(shū)情報(bào)工作人員及其他廣大科技人員應(yīng)結(jié)合圖書(shū)館信息資源共建共享進(jìn)行系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和制作，加強(qiáng)圖書(shū)館局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)及Internet網(wǎng)等系統(tǒng)工作人員高級(jí)技能的培訓(xùn)普及以及深層次繼續(xù)教育，為圖書(shū)館信息資源共建共享提供良好的技術(shù)保障。
3.4加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，確保圖書(shū)館信息資源共建共享的順利實(shí)施
首先，應(yīng)建立一個(gè)全國(guó)齊全、運(yùn)轉(zhuǎn)迅速的信息資源共建共享網(wǎng)絡(luò)和資源布局保障系統(tǒng)，同時(shí)加強(qiáng)各級(jí)各類圖書(shū)館的特色館藏建設(shè)，統(tǒng)一系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境軟、硬件和技術(shù)支持。其次，加強(qiáng)圖書(shū)館信息資源的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，盡快完成全國(guó)聯(lián)合目錄數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。第三，在圖書(shū)館信息資源共享網(wǎng)絡(luò)中心，建立公共查詢系統(tǒng)，以集體契約方式購(gòu)買全國(guó)聯(lián)合編目中心的MARC數(shù)據(jù)和國(guó)外的文摘索引類書(shū)目信息數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)成員館的分工協(xié)作，建立全國(guó)的館藏聯(lián)合目錄和公共查詢系統(tǒng)。第四，建立規(guī)范化的電子交換書(shū)目數(shù)據(jù)庫(kù)，圖書(shū)館可以此來(lái)、登錄、催缺、加工預(yù)訂目錄和新書(shū)報(bào)道。在此基礎(chǔ)上建立統(tǒng)一協(xié)調(diào)的聯(lián)合采購(gòu)機(jī)構(gòu)，從宏觀上對(duì)信息資源的合理配置進(jìn)行調(diào)控。第五，建立統(tǒng)一的館際互借系統(tǒng)，處理館際互借的相互聯(lián)絡(luò)、借出館的信息資源在庫(kù)情況、預(yù)約借閱等。
參考文獻(xiàn)
1劉彩虹，楊玉紅.論圖書(shū)館文獻(xiàn)信息服務(wù)的創(chuàng)新.圖書(shū)館工作與研究，2002（1）
1．引言
近20多年來(lái)，醫(yī)學(xué)影像已成為醫(yī)學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，其結(jié)果使臨床醫(yī)生對(duì)人體內(nèi)部病變部位的觀察更直接、更清晰，確診率也更高。20世紀(jì)70年代初，X-CT的發(fā)明曾引發(fā)了醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，與此同時(shí)，核磁共振成像象(MRI:MagneticResonanceImaging)、超聲成像、數(shù)字射線照相術(shù)、發(fā)射型計(jì)算機(jī)成像和核素成像等也逐步發(fā)展。計(jì)算機(jī)和醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)作為這些成像技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，帶動(dòng)著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷正產(chǎn)生著深刻的變革。各種新的醫(yī)學(xué)成像方法的臨床應(yīng)用，使醫(yī)學(xué)診斷和治療技術(shù)取得了很大的進(jìn)展，同時(shí)將各種成像技術(shù)得到的信息進(jìn)行互補(bǔ)，也為臨床診斷及生物醫(yī)學(xué)研究提供了有力的科學(xué)依據(jù)。
在目前的影像醫(yī)療診斷中,主要是通過(guò)觀察一組二維切片圖象去發(fā)現(xiàn)病變體,往往需要借助醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定。至于準(zhǔn)確的確定病變體的空間位置、大小、幾何形狀及與周圍生物組織的空間關(guān)系,僅通過(guò)觀察二維切片圖象是很難實(shí)現(xiàn)的。因此,利用計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)對(duì)二維切片圖象進(jìn)行分析和處理,實(shí)現(xiàn)對(duì)人體器官、軟組織和病變體的分割提取、三維重建和三維顯示,可以輔助醫(yī)生對(duì)病變體及其它感興趣的區(qū)域進(jìn)行定性甚至定量的分析,可以大大提高醫(yī)療診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。此外,它在醫(yī)療教學(xué)、手術(shù)規(guī)劃、手術(shù)仿真及各種醫(yī)學(xué)研究中也能起重要的輔助作用。
本文對(duì)醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)中的圖像分割、紋理分析、圖像配準(zhǔn)和圖像融合技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展進(jìn)行了綜述。
2．醫(yī)學(xué)圖像三維可視化技術(shù)
2.1三維可視化概述
醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化的方法很多，但基本步驟大體相同，如圖.。從#$/&’(或超聲等成像系統(tǒng)獲得二維斷層圖像，然后需要將圖像格式（如0(#1&）轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)方便處理的格式。通過(guò)二維濾波，減少圖像的噪聲影響，提高信噪比和消除圖像的尾跡。采取圖像插值方法，對(duì)醫(yī)學(xué)關(guān)鍵部位進(jìn)行各向同性處理，獲得體數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)三維濾波后，不同組織器官需要進(jìn)行分割和歸類，對(duì)同一部位的不同圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和融合，以利于進(jìn)一步對(duì)某感興趣部位的操作。根據(jù)不同的三維可視化要求和系統(tǒng)平臺(tái)的能力，選擇不同的方法進(jìn)行三維體繪制，實(shí)現(xiàn)三維重構(gòu)。
2.2關(guān)鍵技術(shù)：
圖像分割是三維重構(gòu)的基礎(chǔ)，分割效果直接影像三維重構(gòu)的精確度。圖像分割是將圖像分割成有意義的子區(qū)域，由于醫(yī)學(xué)圖像的各區(qū)域沒(méi)有清楚的邊界，為了解決在醫(yī)學(xué)圖像分割中遇到不確定性的問(wèn)題，引入模糊理論的模糊閥值、模糊邊界和模糊聚類等概念。快速準(zhǔn)確的分離出解剖結(jié)構(gòu)和定位區(qū)域位置和形狀，自動(dòng)或半自動(dòng)的圖像分割方法是非常重要的。在實(shí)際應(yīng)用中有聚類法、統(tǒng)計(jì)學(xué)模型、彈性模型、區(qū)域生長(zhǎng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等適用于醫(yī)學(xué)圖像分割的具體方法。
由于可以對(duì)同一部位用不同的成像儀器多次成像，或用同一臺(tái)儀器多次成像，這樣產(chǎn)生了多模態(tài)圖像。多模態(tài)圖像提供的信息經(jīng)常相互覆蓋和具有互補(bǔ)性，為了綜合使用多種成像模式以提供更全面的信息，需要對(duì)各個(gè)模態(tài)的原始圖像進(jìn)行配準(zhǔn)和數(shù)據(jù)融合，其整個(gè)過(guò)程稱為數(shù)據(jù)整合。整合的第一步是將多個(gè)醫(yī)學(xué)圖像的信息轉(zhuǎn)換到一個(gè)公共的坐標(biāo)框架內(nèi)的研究，使多幅圖像在空間域中達(dá)到幾何位置的完全對(duì)應(yīng)，稱為三維醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)問(wèn)題。建立配準(zhǔn)關(guān)系后，將多個(gè)圖像的數(shù)據(jù)合成表示的過(guò)程，稱為融合。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，不同模態(tài)的圖像還提供了不互相覆蓋的結(jié)構(gòu)互補(bǔ)信息，比如，當(dāng)CT提供的是骨信息，MRI提供的關(guān)于軟組織的信息，所以可以用邏輯運(yùn)算的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)它們圖像的合成。
當(dāng)分割歸類或數(shù)據(jù)整合結(jié)束后，對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行體繪制。體繪制一般分為直接體繪制和間接體繪制，由于三維醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)量很大，采用直接體繪制方法，計(jì)算量過(guò)重，特別在遠(yuǎn)程應(yīng)用和交互操作中，所以一般多采用間接體繪制。在圖形工作站上可以進(jìn)行直接體繪制，近來(lái)隨著計(jì)算機(jī)硬件快速發(fā)展，新的算法，如三維紋理映射技術(shù)，考慮了計(jì)算機(jī)圖形硬件的特定功能及體繪制過(guò)程中的各種優(yōu)化方法，從而大大地提高了直接體繪制的速度。體繪制根據(jù)所用的投影算法不同加以分類，分為以對(duì)象空間為序的算法（又稱為體素投影法）和以圖像空間為序的算法!又稱為光線投射法"，一般來(lái)說(shuō)，體素投影法繪制的速度比光線投射法快。由于三維醫(yī)學(xué)圖像的繪制目的在于看見(jiàn)內(nèi)部組織的細(xì)節(jié)，真實(shí)感并不是最重要的，所以在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的繪制要突出特定診斷所需要的信息，而忽略無(wú)關(guān)信息。另外，高度的可交互性是三維醫(yī)學(xué)圖像繪制的另一個(gè)要求，即要求一些常見(jiàn)操作，如旋轉(zhuǎn)，放大，移動(dòng)，具有很好的實(shí)時(shí)性，或至少是在一個(gè)可以忍受的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)完成。這意味著在醫(yī)學(xué)圖像繪制中，繪制時(shí)間短的可視化方法更為實(shí)用。
未來(lái)的三維可視化技術(shù)將與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，不僅僅是獲得體數(shù)據(jù)的工具，更主要的是能創(chuàng)造一個(gè)虛擬環(huán)境。
3．醫(yī)學(xué)圖像分割
醫(yī)學(xué)圖像分割就是一個(gè)根據(jù)區(qū)域間的相似或不同把圖像分割成若干區(qū)域的過(guò)程。目前,主要以各種細(xì)胞、組織與器官的圖像作為處理的對(duì)象，圖像分割技術(shù)主要基于以下幾種理論方法。
3.1基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法
統(tǒng)計(jì)方法是近年來(lái)比較流行的醫(yī)學(xué)圖像分割方法。從統(tǒng)計(jì)學(xué)出發(fā)的圖像分割方法把圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的灰度值看作是具有一定概率分布的隨機(jī)變量,觀察到的圖像是對(duì)實(shí)際物體做了某種變換并加入噪聲的結(jié)果,因而要正確分割圖像,從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度來(lái)看,就是要找出以最大的概率得到該圖像的物體組合。用吉布斯（Gibbs）分布表示的Markov隨機(jī)場(chǎng)(MRF)模型,能夠簡(jiǎn)單地通過(guò)勢(shì)能形式表示圖像像素之間的相互關(guān)系,因此周剛慧等結(jié)合人腦MR圖像的空間關(guān)系定義Markov隨機(jī)場(chǎng)的能量形式,然后通過(guò)最大后驗(yàn)概率(MAP)方法估計(jì)Markov隨機(jī)場(chǎng)的參數(shù),并通過(guò)迭代方法求解。層次MRF采用基于直方圖的DAEM算法估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有限正交混合(SFNM)參數(shù)的全局最優(yōu)值,并基于MRF先驗(yàn)參數(shù)的實(shí)際意義,采用一種近似的方法來(lái)簡(jiǎn)化這些參數(shù)的估計(jì)。林亞忠等采用的混合金字塔Gibbs隨機(jī)場(chǎng)模型,有效地解決了傳統(tǒng)最大后驗(yàn)估計(jì)計(jì)算量龐大和Gibbs隨機(jī)場(chǎng)模型參數(shù)無(wú)監(jiān)督及估計(jì)難等問(wèn)題,使分割結(jié)果更為可靠。
3.2基于模糊集理論的方法
醫(yī)學(xué)圖像一般較為復(fù)雜，有許多不確定性和不精確性，也即模糊性。所以有人將模糊理論引入到圖像處理與分析中，其中包括用模糊理論來(lái)解決分割問(wèn)題?；谀：碚摰膱D形分割方法包括模糊閾值分割方法、模糊聚類分割方法等。模糊閾值分割技術(shù)利用不同的S型隸屬函數(shù)來(lái)定義模糊目標(biāo)，通過(guò)優(yōu)化過(guò)程最后選擇一個(gè)具有最小不確定性的S函數(shù)，用該函數(shù)表示目標(biāo)像素之間的關(guān)系。這種方法的難點(diǎn)在于隸屬函數(shù)的選擇。模糊C均值聚類分割方法通過(guò)優(yōu)化表示圖像像素點(diǎn)與C各類中心之間的相似性的目標(biāo)函數(shù)來(lái)獲得局部極大值，從而得到最優(yōu)聚類。Venkateswarlu等[改進(jìn)計(jì)算過(guò)程，提出了一種快速的聚類算法。
3.2.1基于模糊理論的方法
模糊分割技術(shù)是在模糊集合理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,它可以很好地處理MR圖像內(nèi)在的模糊性和不確定性,而且對(duì)噪聲不敏感。模糊分割技術(shù)主要有模糊閾值、模糊聚類、模糊邊緣檢測(cè)等。在各種模糊分割技術(shù)中,近年來(lái)模糊聚類技術(shù),特別是模糊C-均值(FCM)聚類技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。FCM是一種非監(jiān)督模糊聚類后的標(biāo)定過(guò)程,非常適合存在不確定性和模糊性特點(diǎn)的MR圖像。然而,FCM算法本質(zhì)上是一種局部搜索尋優(yōu)技術(shù),它的迭代過(guò)程采用爬山技術(shù)來(lái)尋找最優(yōu)解,因此容易陷入局部極小值,而得不到全局最優(yōu)解。近年來(lái)相繼出現(xiàn)了許多改進(jìn)的FCM分割算法,其中快速模糊分割(FFCM)是最近模糊分割的研究熱點(diǎn)。FFCM算法對(duì)傳統(tǒng)FCM算法的初始化進(jìn)行了改進(jìn),用K-均值聚類的結(jié)果作為模糊聚類中心的初值,通過(guò)減少FCM的迭代次數(shù)來(lái)提高模糊聚類的速度。它實(shí)際上是兩次尋優(yōu)的迭代過(guò)程,首先由K-均值聚類得到聚類中心的次最優(yōu)解,再由FCM進(jìn)行模糊聚類,最終得到圖像的最優(yōu)模糊分割。
3.2.2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法
按拓?fù)錂C(jī)構(gòu)來(lái)分,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可分為前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。目前已有各種類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像分割,如江寶釧等利用MRI多回波性,采用有指導(dǎo)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為分類器,對(duì)腦部MR圖像進(jìn)行自動(dòng)分割。而Ahmed和Farag則是用自組織Kohenen網(wǎng)絡(luò)對(duì)CT/MRI腦切片圖像進(jìn)行分割和標(biāo)注,并將具有幾何不變性的圖像特征以模式的形式輸入到Kohenen網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行無(wú)指導(dǎo)的體素聚類,以得到感興趣區(qū)域。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FNN)分割技術(shù)越來(lái)越多地得到學(xué)者們的青睞,黃永鋒等提出了一種基于FNN的顱腦MRI半自動(dòng)分割技術(shù),僅對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理前和處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊化和去模糊化,其分割結(jié)果表明FNN分割技術(shù)的抗噪和抗模糊能力更強(qiáng)。
3.2.3基于小波分析的分割方法
小波變換是近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用的一種數(shù)學(xué)工具，由于它具有良好的時(shí)一頻局部化特征、尺度變化特征和方向特征，因此在圖像處理上得到了廣泛的應(yīng)用。
小波變換和分析作為一種多尺度多通道分析工具，比較適合對(duì)圖像進(jìn)行多尺度的邊緣檢測(cè)，典型的有如Mallat小波模極大值邊緣檢測(cè)算法[6
3.3基于知識(shí)的方法
基于知識(shí)的分割方法主要包括兩方面的內(nèi)容:(1)知識(shí)的獲取,即歸納提取相關(guān)知識(shí),建立知識(shí)庫(kù)；(2)知識(shí)的應(yīng)用,即有效地利用知識(shí)實(shí)現(xiàn)圖像的自動(dòng)分割。其知識(shí)來(lái)源主要有:(1)臨床知識(shí),即某種疾病的癥狀及它們所處的位置；(2)解剖學(xué)知識(shí),即某器官的解剖學(xué)和形態(tài)學(xué)信息,及其幾何學(xué)與拓?fù)鋵W(xué)的關(guān)系,這種知識(shí)通常用圖譜表示；(3)成像知識(shí),這類知識(shí)與成像方法和具體設(shè)備有關(guān)；(4)統(tǒng)計(jì)知識(shí),如MI的質(zhì)子密度(PD)、T1和T2統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。Costin等提出了一種基于知識(shí)的模糊分割技術(shù),首先對(duì)圖像進(jìn)行模糊化處理,然后利用相應(yīng)的知識(shí)對(duì)各組織進(jìn)行模糊邊緣檢測(cè)。而謝逢等則提出了一種基于知識(shí)的人腦三維醫(yī)學(xué)圖像分割顯示的方法。首先,以框架為主要表示方法,建立完整的人腦三維知識(shí)模型,包含腦組織幾何形態(tài)、生理功能、圖像灰度三方面的信息；然后,采用“智能光線跟蹤”方法,在模型知識(shí)指導(dǎo)下直接從體積數(shù)據(jù)中提取并顯示各組織器官的表面。
3.4基于模型的方法
該方法根據(jù)圖像的先驗(yàn)知識(shí)建立模型,有動(dòng)態(tài)輪廓模型(ActiveContourModel,又稱Snake)、組合優(yōu)化模型等,其中Snake最為常用。Snake算法的能量函數(shù)采用積分運(yùn)算,具有較好的抗噪性,對(duì)目標(biāo)的局部模糊也不敏感,但其結(jié)果常依賴于參數(shù)初始化,不具有足夠的拓?fù)溥m應(yīng)性,因此很多學(xué)者將Snake與其它方法結(jié)合起來(lái)使用,如王蓓等利用圖像的先驗(yàn)知識(shí)與Snake結(jié)合的方法,避開(kāi)圖像的一些局部極小點(diǎn),克服了Snake方法的一些不足。Raquel等將徑向基網(wǎng)絡(luò)(RBFNNcc)與Snake相結(jié)合建立了一種混合模型,該模型具有以下特點(diǎn):(1)該混合模型是靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)態(tài)模型的有機(jī)結(jié)合；(2)Snake的初始化輪廓由RBFNNcc提供；(3)Snake的初始化輪廓給出了最佳的控制點(diǎn)；(4)Snake的能量方程中包含了圖像的多譜信息。Luo等提出了一種將livewire算法與Snake相結(jié)合的醫(yī)學(xué)圖像序列的交互式分割算法,該算法的特點(diǎn)是在少數(shù)用戶交互的基礎(chǔ)上,可以快速可靠地得到一個(gè)醫(yī)學(xué)圖像序列的分割結(jié)果。
由于醫(yī)學(xué)圖像分割問(wèn)題本身的困難性，目前的方法都是針對(duì)某個(gè)具體任務(wù)而言的，還沒(méi)有一個(gè)通用的解決方法。綜觀近幾年圖像分割領(lǐng)域的文獻(xiàn)，可見(jiàn)醫(yī)學(xué)圖像分割方法研究的幾個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）學(xué)者們逐漸認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有任何一種單獨(dú)的圖像分割算法都難以對(duì)一般圖像取得比較滿意的結(jié)果，因而更加注重多種分割算法的有效結(jié)合；（2）在目前無(wú)法完全由計(jì)算機(jī)來(lái)完成圖像分割任務(wù)的情況下，半自動(dòng)的分割方法引起了人們的廣泛注意，如何才能充分利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力，使人僅在必要的時(shí)候進(jìn)行必不可少的干預(yù)，從而得到滿意的分割結(jié)果是交互式分割方法的核心問(wèn)題；（3）新的分割方法的研究主要以自動(dòng)、精確、快速、自適應(yīng)和魯棒性等幾個(gè)方向作為研究目標(biāo)，經(jīng)典分割技術(shù)與現(xiàn)代分割技術(shù)的綜合利用（集成技術(shù)）是今后醫(yī)學(xué)圖像分割技術(shù)的發(fā)展方向。
4．醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)和融合
醫(yī)學(xué)圖像可以分為解剖圖像和功能圖像2個(gè)部分。解剖圖像主要描述人體形態(tài)信息，功能圖像主要描述人體代謝信息。為了綜合使用多種成像模式以提供更全面的信息，常常需要將有效信息進(jìn)行整合。整合的第一步就是使多幅圖像在空間域中達(dá)到幾何位置的完全對(duì)應(yīng)，這一步驟稱為“配準(zhǔn)”。整合的第二步就是將配準(zhǔn)后圖像進(jìn)行信息的整合顯示，這一步驟稱為“融合”。
在臨床診斷上，醫(yī)生常常需要各種醫(yī)學(xué)圖像的支持，如CT、MRI、PET、SPECT以及超聲圖像等，但無(wú)論哪一類的醫(yī)學(xué)圖像往往都難以提供全面的信息，這就需要將患者的各種圖像信息綜合研究19]，而要做到這一點(diǎn)，首先必須解決圖像的配準(zhǔn)(或叫匹配)和融合問(wèn)題。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)是確定兩幅或多幅醫(yī)學(xué)圖像像素的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系；而融合是指將不同形式的醫(yī)學(xué)圖像中的信息綜合到一起，形成新的圖像的過(guò)程。圖像配準(zhǔn)是圖像融合必需的預(yù)處理技術(shù)，反過(guò)來(lái)，圖像融合是圖像配準(zhǔn)的一個(gè)目的。
4.1醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)
醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)包括圖像的定位和轉(zhuǎn)換，即通過(guò)尋找一種空間變換使兩幅圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)達(dá)到空間位置上的配準(zhǔn)，配準(zhǔn)的結(jié)果應(yīng)使兩幅圖像上所有關(guān)鍵的解剖點(diǎn)或感興趣的關(guān)鍵點(diǎn)達(dá)到匹配。20世紀(jì)90年代以來(lái)，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的研究受到了國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)界和工程界的高度重視，1993年P(guān)etra等]綜述了二維圖像的配準(zhǔn)方法，并根據(jù)配準(zhǔn)基準(zhǔn)的特性，將圖像配準(zhǔn)的方法分為兩大類：基于外部特征（有框架）的圖像配準(zhǔn)和基于內(nèi)部特征（無(wú)框架）的圖像配準(zhǔn)?；谕獠刻卣鞯姆椒òⅢw定位框架法、面膜法及皮膚標(biāo)記法等?；谕獠刻卣鞯膱D像配準(zhǔn)，簡(jiǎn)單易行，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能夠獲得較高的精度，可以作為評(píng)估無(wú)框架配準(zhǔn)算法的標(biāo)準(zhǔn)。但對(duì)標(biāo)記物的放置要求高，只能用于同一患者不同影像模式之間的配準(zhǔn)，不適用于患者之間和患者圖像與圖譜之間的配準(zhǔn)，不能對(duì)歷史圖像做回溯性研究?；趦?nèi)部特征的方法是根據(jù)一些用戶能識(shí)別出的解剖點(diǎn)、醫(yī)學(xué)圖像中相對(duì)運(yùn)動(dòng)較小的結(jié)構(gòu)及圖像內(nèi)部體素的灰度信息進(jìn)行配準(zhǔn)?；趦?nèi)部特征的方法包括手工交互法、對(duì)應(yīng)點(diǎn)配準(zhǔn)法、結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)法、矩配準(zhǔn)法及相關(guān)配準(zhǔn)法?；趦?nèi)部特征的圖像配準(zhǔn)是一種交互性方法，可以進(jìn)行回顧性研究，不會(huì)造成患者不適，故基于內(nèi)部特征的圖像配準(zhǔn)成為研究的重點(diǎn)。
近年來(lái)，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)有了新的進(jìn)展，在配準(zhǔn)方法上應(yīng)用了信息學(xué)的理論和方法，例如應(yīng)用最大化的互信息量作為配準(zhǔn)準(zhǔn)則進(jìn)行圖像的配準(zhǔn)，在配準(zhǔn)對(duì)象方面從二維圖像發(fā)展到三維多模醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)。例如Luo等利用最大互信息法對(duì)CT-MR和MR-PET三維全腦數(shù)據(jù)進(jìn)行了配準(zhǔn)，結(jié)果全部達(dá)到亞像素級(jí)配準(zhǔn)精度。在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)方面引入信號(hào)處理技術(shù)，例如傅氏變換和小波變換。小波技術(shù)在空間和頻域上具有良好的局部特性，在空間和頻域都具有較高的分辨率，應(yīng)用小波技術(shù)多分辨地描述圖像細(xì)貌，使圖像由粗到細(xì)的分級(jí)快速匹配，是近年來(lái)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的發(fā)展之一。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面作了大量的工作，如Sharman等提出了一種基于小波變換的自動(dòng)配準(zhǔn)剛體圖像方法，使用小波變換獲得多模圖像特征點(diǎn)然后進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，提高了配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。另外，非線性配準(zhǔn)也是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，它對(duì)于非剛性對(duì)象的圖像配準(zhǔn)更加適用，配準(zhǔn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。
目前許多醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)主要是針對(duì)剛性體的配準(zhǔn)，非剛性圖像的配準(zhǔn)雖然已經(jīng)提出一些解決的方法，但同剛性圖像相比還不成熟。另外，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)缺少實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性及有效的全自動(dòng)的配準(zhǔn)策略。向快速和準(zhǔn)確方面改進(jìn)算法，使用最優(yōu)化策略改進(jìn)圖像配準(zhǔn)以及對(duì)非剛性圖像配準(zhǔn)的研究是今后醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展方向。
4.2醫(yī)學(xué)圖像融合
圖像融合的主要目的是通過(guò)對(duì)多幅圖像間的冗余數(shù)據(jù)的處理來(lái)提高圖像的可讀性,對(duì)多幅圖像間的互補(bǔ)信息的處理來(lái)提高圖像的清晰度。不同的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備獲取的影像反映了不同的信息：功能圖像（SPECT、PET等）分辨率較差，但它提供的臟器功能代謝和血液流動(dòng)信息是解剖圖像所不能替代的；解剖圖像（CT、MRI、B超等）以較高的分辨率提供了臟器的解剖形態(tài)信息，其中CT有利于更致密的組織的探測(cè)，而MRI能夠提供軟組織的更多信息。多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像的融合把有價(jià)值的生理功能信息與精確的解剖結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，可以為臨床提供更加全面和準(zhǔn)確的資料。
醫(yī)學(xué)圖像的融合可分為圖像融合的基礎(chǔ)和融合圖像的顯示。（1）圖像融合的基礎(chǔ)：目前的圖像融合技術(shù)可以分為2大類，一類是以圖像像素為基礎(chǔ)的融合法；另一類是以圖像特征為基礎(chǔ)的融合方法。以圖像像素為基礎(chǔ)的融合法模型可以表示為：
其中，為融合圖像，為源圖像，為相應(yīng)的權(quán)重。以圖像特征為基礎(chǔ)的融合方法在原理上不夠直觀且算法復(fù)雜，但是其實(shí)現(xiàn)效果較好。圖像融合的步驟一般為：①將源圖像分別變換至一定變換域上；②在變換域上設(shè)計(jì)一定特征選擇規(guī)則；③根據(jù)選取的規(guī)則在變換域上創(chuàng)建融合圖像；④逆變換重建融合圖像。（2）融合圖像的顯示：融合圖像的顯示方法可分成2種：空間維顯示和時(shí)間維顯示。
目前，醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)中還存在較多困難與不足。首先，基本的理論框架和有效的廣義融合模型尚未形成。以致現(xiàn)有的技術(shù)方法還只是針對(duì)具體病癥、具體問(wèn)題發(fā)揮作用，通用性相對(duì)較弱。研究的圖像以CT、MRI、核醫(yī)學(xué)圖像為主，超聲等成本較低的圖像研究較少且研究主要集中于大腦、腫瘤成像等；其次，由于成像系統(tǒng)的成像原理的差異，其圖像采集方式、格式以及圖像的大小、質(zhì)量、空間與時(shí)間特性等差異大，因此研究穩(wěn)定且精度較高的全自動(dòng)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)與融合方法是圖像融合技術(shù)的難點(diǎn)之一；最后，缺乏能夠客觀評(píng)價(jià)不同融合方法融合效果優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，通常用目測(cè)的方法比較融合效果，有時(shí)還需要利用到醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)。
在圖像融合技術(shù)研究中，不斷有新的方法出現(xiàn)，其中小波變換在圖像融合中的應(yīng)用，基于有限元分析的非線性配準(zhǔn)以及人工智能技術(shù)在圖像融合中的應(yīng)用將是今后圖像融合研究的熱點(diǎn)與方向。隨著三維重建顯示技術(shù)的發(fā)展，三維圖像融合技術(shù)的研究也越來(lái)越受到重視，三維圖像的融合和信息表達(dá)，也將是圖像融合研究的一個(gè)重點(diǎn)。
5．醫(yī)學(xué)圖像紋理分析
一般認(rèn)為圖像的紋理特征描述物體表面灰度或顏色的變化,這種變化與物體自身屬性有關(guān),是某種紋理基元的重復(fù)。Sklansky早在1978年給出了一個(gè)較為適合于醫(yī)學(xué)圖像的紋理定義:“如果圖像的一系列固有的統(tǒng)計(jì)特性或其它的特性是穩(wěn)定的、緩慢變化的或者是近似周期的,那么則認(rèn)為圖像的區(qū)域具有不變的紋理”。紋理的不變性即指紋理圖像的分析結(jié)果不會(huì)受到旋轉(zhuǎn)、平移、以及其它幾何處理的影響。目前從圖像像素之間的關(guān)系角度,紋理分析方法主要包括以下幾種。
5.1統(tǒng)計(jì)法
統(tǒng)計(jì)分析方法主要是基于圖像像素的灰度值的分布與相互關(guān)系,找出反映這些關(guān)系的特征?；驹硎沁x擇不同的統(tǒng)計(jì)量對(duì)紋理圖像的統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行提取。這類方法一般原理簡(jiǎn)單,較易實(shí)現(xiàn),但適用范圍受到限制。該方法主要適合醫(yī)學(xué)圖像中那些沒(méi)有明顯規(guī)則性的結(jié)構(gòu)圖像,特別適合于具有隨機(jī)的、非均勻性的結(jié)構(gòu)。統(tǒng)計(jì)分析方法中,最常用的是共生矩陣法,其中有灰度共生矩陣(graylevelco-occurrencematrix,GLCM)和灰度—梯度共生矩陣。杜克大學(xué)的R.Voracek等使用GLCM對(duì)肋間周邊區(qū)提取的興趣區(qū)(regionofinterest,ROI)進(jìn)行計(jì)算,測(cè)出了有意義的紋理參數(shù)。另外,還有長(zhǎng)游程法(runlengthmatrix,RLM),其紋理特征包括短游程優(yōu)勢(shì)、長(zhǎng)游程優(yōu)勢(shì)、灰度非均勻化、游程非均勻化、游程百分比等,長(zhǎng)游程法是對(duì)圖像灰度關(guān)系的高階統(tǒng)計(jì),對(duì)于給定的灰度游程,粗的紋理具有較大的游程長(zhǎng)度,而細(xì)的紋理具有較小的游程長(zhǎng)度。
5.2結(jié)構(gòu)法
結(jié)構(gòu)分析方法是分析紋理圖像的結(jié)構(gòu),從中獲取結(jié)構(gòu)特征。結(jié)構(gòu)分析法首先將紋理看成是有許多紋理基元按照一定的位置規(guī)則組成的,然后分兩個(gè)步驟處理（1）提取紋理基元；（2）推論紋理基元位置規(guī)律。目前主要用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法處理紋理圖像,該方法適合于規(guī)則和周期性紋理,但由于醫(yī)學(xué)圖像紋理通常不是很規(guī)則,因此該方法的應(yīng)用也受到限制,實(shí)際中較少采用。
5.3模型法
模型分析方法認(rèn)為一個(gè)像素與其鄰域像素存在某種相互關(guān)系,這種關(guān)系可以是線性的,也可以是符合某種概率關(guān)系的。模型法通常有自回歸模型、馬爾科夫隨機(jī)場(chǎng)模型、Gibbs隨機(jī)場(chǎng)模型、分形模型,這些方法都是用模型系數(shù)來(lái)表征紋理圖像,其關(guān)鍵在于首先要對(duì)紋理圖像的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析以選擇到最適合的模型,其次為如何估計(jì)這些模型系數(shù)。如何通過(guò)求模型參數(shù)來(lái)提取紋理特征,進(jìn)行紋理分析,這類方法存在著計(jì)算量大,自然紋理很難用單一模型表達(dá)的缺點(diǎn)。
5.4頻譜法
頻譜分析方法主要基于濾波器理論，包括傅立葉變換法、Gabor變換法和小波變換法。
1973年Bajcsy使用傅立葉濾波器方法分析紋理。Indhal等利用2-D快速傅立葉變換對(duì)紋理圖像進(jìn)行頻譜分析,從而獲得紋理特征。該方法只能完成圖像的頻率分解,因而獲得的信息不是很充分。1980年Laws對(duì)圖像進(jìn)行傅氏變換,得出圖像的功率譜,從而提取紋理特征進(jìn)行分析。
Gabor函數(shù)可以捕捉到相當(dāng)多的紋理信息,且具有極佳的空間/頻域聯(lián)合分辨率,因此在實(shí)際中獲得了較廣泛的應(yīng)用。小波變換法大體分金子塔形小波變換法和樹(shù)形小波變換法(小波包法)。
小波變換在紋理分析中的應(yīng)用是Mallat在1989年首先提出的,主要用二值小波變換(DiscreteWaveletTransform,DWT),之后各種小波變換被用于抽取紋理特征。傳統(tǒng)的金字塔小波變換在各分解級(jí)僅對(duì)低頻部分進(jìn)行分解,所以利用金字塔小波變換進(jìn)行紋理特征提取是僅利用了紋理圖像低頻子帶的信息,但對(duì)某些紋理,其中高頻子帶仍含有有關(guān)紋理的重要特征信息(如對(duì)具有明顯的不規(guī)則紋理的圖像,即其高頻子帶仍含有有關(guān)紋理的重要特征)得不到利用。使用在每個(gè)分解級(jí)對(duì)所有的頻率通道均進(jìn)行分解的完全樹(shù)結(jié)構(gòu)小波變換提取特征,能夠較全面地提取有關(guān)紋理特征。
由于醫(yī)學(xué)圖像及其紋理的復(fù)雜性，目前還不存在通用的適合各類醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行紋理分析的方法，因而對(duì)于各類不同特點(diǎn)的醫(yī)學(xué)圖像就必須采取有針對(duì)性地最適合的紋理分析技術(shù)。另外，在應(yīng)用某一種紋理分析方法對(duì)圖像進(jìn)行分析時(shí)，尋求最優(yōu)的紋理特征與紋理參數(shù)也是目前醫(yī)學(xué)圖像紋理分析中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
6．總結(jié)
隨著遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對(duì)醫(yī)學(xué)圖像處理提出的要求也越來(lái)越高。醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)發(fā)展至今，各個(gè)學(xué)科的交叉滲透已是發(fā)展的必然趨勢(shì)，其中還有很多亟待解決的問(wèn)題。有效地提高醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)的水平，與多學(xué)科理論的交叉融合、醫(yī)務(wù)人員和理論技術(shù)人員之間的交流就顯得越來(lái)越重要。多維、多參數(shù)以及多模式圖像在臨床診斷（包括病灶檢測(cè)、定性，臟器功能評(píng)估，血流估計(jì)等）與治療（包括三維定位、體積計(jì)算、外科手術(shù)規(guī)劃等）中將發(fā)揮更大的作用。
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Abstract:Inthispaper,wepresenttwodifferentinterfacesbetweendigitalaimagesensorsandaprocessorforembedsystems,I/OmodeandDMW(DirectMemoryWrite)mode.InI/Omode,processorcanreadimagedatathroughI/Oport,andtheinterfaceissimple.InDMWmode,imagedatacanbewriteintoRAMdirectlywhileaprocessorissuspended.
Keywords:EmbedSystem,ImageCapture,ElectronicCircuit
一、引言
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，具有圖像功能的嵌入式應(yīng)用愈來(lái)愈多。從數(shù)碼相機(jī)、可視電話、多功能移動(dòng)電話等消費(fèi)產(chǎn)品到門禁、數(shù)字視頻監(jiān)視等工業(yè)控制及安防產(chǎn)品，圖像采集和處理已成為重要的組成部分之一。圖像采集需要進(jìn)行同步信號(hào)的處理，比通常的A/D數(shù)據(jù)采集過(guò)程復(fù)雜，電路的設(shè)計(jì)也較為困難。傳統(tǒng)PC上的圖像采集卡都是在Philips、Brooktree等半導(dǎo)體公司提供的接口芯片基礎(chǔ)上，由專業(yè)公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。在嵌入式系統(tǒng)中不同的處理器和圖像傳感器的信號(hào)定義及接口方式不同，沒(méi)有通用的接口芯片。另外，利用系統(tǒng)中的現(xiàn)有資源設(shè)計(jì)圖像采集電路，可以減少器件數(shù)量、縮小產(chǎn)品體積和降低系統(tǒng)成本。所以，通常嵌入式系統(tǒng)中要求自行設(shè)計(jì)圖像采集接口電路。本文針對(duì)不同采集速度的要求，提出了兩種圖像采集接口電路的設(shè)計(jì)方法。
目前市場(chǎng)上主流的圖像傳感器有CCD、CMOS兩種器件，其中CMOS器件上世紀(jì)90年代產(chǎn)生，近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。傳感器的輸出有模擬和數(shù)字兩種。由于CMOS器件功耗小、使用方便，具有直接數(shù)字圖像輸出功能，作者在設(shè)計(jì)時(shí)選用了CMOS數(shù)字輸出圖像傳感器件。其他方式器件的接口設(shè)計(jì)與此類似，將在討論中說(shuō)明。
本文內(nèi)容做如下安排：第二部分簡(jiǎn)述圖像信號(hào)的特點(diǎn)；第三、四部分分別介紹I/O和內(nèi)存直接寫入兩種接口設(shè)計(jì)方法；最后部分是討論。
二、圖像信號(hào)介紹
圖1給出了采樣時(shí)鐘(PCLK)和輸出數(shù)據(jù)（D）之間的時(shí)序關(guān)系。在讀取圖像數(shù)據(jù)時(shí)用PCLK鎖存輸出數(shù)據(jù)。除采樣時(shí)鐘（PCLK）和數(shù)據(jù)輸出(D)外，還有水平方向的行同步信號(hào)(HSYNC))和垂直方向的場(chǎng)同步信號(hào)（VSYNC）。對(duì)于隔行掃描器件，還有幀同步信號(hào)（FRAME）。如圖2，一幀包括兩場(chǎng)。圖2中窄的矩形條是同步脈沖，同步脈沖期間數(shù)據(jù)端口輸出的數(shù)據(jù)無(wú)效。
PLCK存在時(shí)，圖像數(shù)據(jù)端口連續(xù)不斷地輸出數(shù)據(jù)。由于行之間以及場(chǎng)之間輸出數(shù)據(jù)無(wú)效，在采集圖像數(shù)據(jù)必須考慮同步信號(hào)，讀取有效數(shù)據(jù)才能保證圖像的完整性。
三、I/O接口設(shè)計(jì)
對(duì)于MCU、DSP處理器，I/O是最方便的訪問(wèn)方式之一。以I/O方式讀取圖像數(shù)據(jù)不僅可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，而且程序也很簡(jiǎn)單。但由于讀取每一個(gè)像素都要檢測(cè)狀態(tài)，在處理器速度低的情況下，讀取圖像慢。在處理器速度快或圖像采集速度要求不高的應(yīng)用中，I/O接口方式是一個(gè)較好的選擇。
1、電路原理和結(jié)構(gòu)
在圖像傳感器和處理器之間，利用兩個(gè)鎖存器分別鎖存狀態(tài)和圖像數(shù)據(jù)，處理器通過(guò)兩個(gè)I/O端口分別讀取。圖3中，在采樣時(shí)鐘的上升沿?cái)?shù)據(jù)鎖存器保存?zhèn)鞲衅鬏敵龅膱D像數(shù)據(jù)，當(dāng)處理器通過(guò)I/O口讀取圖像時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器輸出數(shù)據(jù)。其它情況下，鎖存器輸出處于高阻狀態(tài)。處理器通過(guò)狀態(tài)鎖存器讀取同步信號(hào)和圖像就緒（Ready）指示信號(hào)。在數(shù)據(jù)鎖存器保存圖像數(shù)據(jù)的同時(shí)，狀態(tài)鎖存器產(chǎn)生Ready信號(hào)（從‘0’到‘1’）。處理器讀取圖像數(shù)據(jù)時(shí)，Ready信號(hào)自動(dòng)清除（從‘1’到‘0’）。處理器讀取狀態(tài)時(shí)鎖存器驅(qū)動(dòng)總線，其他情況下輸出處于高阻狀態(tài)。
2、圖像讀取流程
要保證圖像的完整性就必須從一場(chǎng)圖像的第一行開(kāi)始讀取，對(duì)于隔行掃描輸出的圖像則必須從一幀的第一行開(kāi)始讀取。讀取每行圖像數(shù)據(jù)時(shí)，則從該行的第一個(gè)像素開(kāi)始。因此，在讀取圖像數(shù)據(jù)前應(yīng)先判斷場(chǎng)和行的起始位置。圖4是通過(guò)I/O接口方式讀取圖像數(shù)據(jù)的流程。讀取每個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)前先查詢數(shù)據(jù)狀態(tài)，如果數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好則讀取數(shù)據(jù)。
3、同步信號(hào)檢測(cè)
為了簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，用處理器直接讀取同步信號(hào)，然后找出場(chǎng)和行的起始位置。
從圖2可以看出，處理器讀取同步信號(hào)時(shí)，信號(hào)可能處在同步脈沖狀態(tài)（‘1’）或正常狀態(tài)（‘0‘）。對(duì)于那些同步信號(hào)反向的器件，則分別為‘0’和‘1’。如果信號(hào)處于同步脈沖狀態(tài)，第一次檢測(cè)到的正常狀態(tài)就起始位置。如果信號(hào)處于正常狀態(tài)，則首先檢測(cè)到脈沖狀態(tài)，然后用同樣的方法確定起始位置。
通過(guò)上述方法可以檢測(cè)出場(chǎng)的起始位置和行起始位置。
4、用VHDL設(shè)計(jì)鎖存器
在應(yīng)用中，以上兩個(gè)鎖存器的功能和其他邏輯集中在一起，用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)。下面分別為它們的VHDL表示。
設(shè)DO(0-7)是鎖存器輸出端，DI(0-7)是鎖存器輸入端，DM(0-7)是中間狀態(tài)，Data_R是數(shù)據(jù)讀信號(hào)（低電平時(shí)有效），則數(shù)據(jù)鎖存器的VHDL描述為：
Process(reset,PCLK)--鎖存圖像數(shù)據(jù)
Begin
Ifreset=''''0''''then
DM<="00000000";--清除數(shù)據(jù)
ElseifPCLK''''eventandPCLK=''''1''''then
DM<=DI;--鎖存數(shù)據(jù)
Endif;
Endprocess;
Process(DM,Data_R)--讀取圖像數(shù)據(jù)
Begin
IfData_R=''''0''''then
DO<=DM;--輸出圖像數(shù)據(jù)
Else
DO<="ZZZZZZZZ"--輸出高阻
Endif;
Endprocess;
進(jìn)一步設(shè)數(shù)據(jù)有效狀態(tài)為Dstatus,狀態(tài)讀寫信號(hào)為Status_R(低點(diǎn)平時(shí)有效)，則狀態(tài)鎖存器的VHDL描述為：
Process(reset,PCLK，Data_R)--數(shù)據(jù)有效狀態(tài)控制
Begin
Ifreset=''''0''''orData_R=''''0''''then
Dstatus<=''''0'''';--清除狀態(tài)
ElseifPCLK''''enentandPCLK=''''1''''then
Dstatus<=''''1'''';--設(shè)置狀態(tài)
Endif;
Endprocess;
Process(Dstatus,Status_R)--讀取狀態(tài)和同步信號(hào)
Begin
IfStatus_R=''''0''''then
DO0<=Dstatus;
DO1<=VSYNC;
DO2<=HSYNC;
DO3<=FRAME;
Else
DO<="ZZZZZZZZ";--高阻狀態(tài)
Endif;
Endprocess;
四、內(nèi)存直接寫入接口設(shè)計(jì)
在處理器速度較慢且圖像數(shù)據(jù)輸出的頻率不能降低的情況下，采用上述I/O接口方法不能得到完整的圖像。另外，有些應(yīng)用中要求能夠?qū)崟r(shí)采集圖像。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了高速數(shù)據(jù)圖像采集方法―內(nèi)存直接寫入法。由于SRAM訪問(wèn)控制簡(jiǎn)單，電路設(shè)計(jì)方便，被大量嵌入式系統(tǒng)采用，本文以SRAM作為存儲(chǔ)器。
1、電路原理和結(jié)構(gòu)
內(nèi)存直接寫入方法通過(guò)設(shè)計(jì)的圖像采集控制器（以下簡(jiǎn)稱控制器）不需處理器參與，直接將圖像數(shù)據(jù)寫入系統(tǒng)中的內(nèi)存中，實(shí)現(xiàn)高速圖像采集。
圖5是接口結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)需要采集圖像時(shí)，處理器向控制器發(fā)出采集請(qǐng)求，請(qǐng)求信號(hào)capture_r從高到低?？刂破鹘拥秸?qǐng)求脈沖后，發(fā)出處理器掛起請(qǐng)求信號(hào)HOLD,使處理器的外總線處于高阻狀態(tài)，釋放出總線?？刂破魇盏教幚砥鲬?yīng)答HOLDA后管理總線，同時(shí)檢測(cè)圖像同步信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到圖像開(kāi)始位置時(shí)，控制器自動(dòng)產(chǎn)生地址和讀寫控制信號(hào)將圖像數(shù)據(jù)直接寫入內(nèi)存中。圖像采集完成后，控制器自動(dòng)將總線控制權(quán)交還處理器，處理器繼續(xù)運(yùn)行，控制器中與采集相關(guān)的狀態(tài)復(fù)位?？刂破骺梢愿鶕?jù)同步信號(hào)或設(shè)定的采集圖像大小確定采集是否完成。
在圖5中，控制器包括同步信號(hào)檢測(cè)、地址發(fā)生器、SRAM寫控制器、總線控制器和處理器握手電路等主要部分。同步信號(hào)檢測(cè)確定每一場(chǎng)（幀）和每一行的起始位置；地址發(fā)生器產(chǎn)生寫SRAM所需的地址；SRAM寫控制器產(chǎn)生寫入時(shí)序；總線控制器在采集圖像時(shí)管理總線，采集完成后自動(dòng)釋放；處理器握手電路接受處理器命令、發(fā)總線管理請(qǐng)求和應(yīng)答處理器。
2、SRAM寫控制時(shí)序
采集圖像過(guò)程中，控制器自動(dòng)將數(shù)據(jù)寫入到硬件設(shè)定的內(nèi)存中。寫內(nèi)存時(shí)，控制器產(chǎn)生RAM地址（A）、片選信號(hào)(/CS)、讀信號(hào)(/RD)和寫信號(hào)(/WD)，同時(shí)鎖存?zhèn)鞲衅鬏敵龅臄?shù)據(jù)并送到數(shù)據(jù)總線(D)上。每寫入一個(gè)數(shù)據(jù)后，地址(A)自動(dòng)增1。采集時(shí)/CS保持有效（‘0’）狀態(tài)而/RD處于無(wú)效狀態(tài)（‘1’）。地址A的變化必須與/WD和數(shù)據(jù)鎖存器協(xié)調(diào)好才能保證圖像數(shù)據(jù)的有效性。
圖6是控制器產(chǎn)生的SRAM信號(hào)時(shí)序圖。用PCLK作為地址發(fā)生器的輸入時(shí)鐘，且在其上升沿更新地址值。同樣，在PCLK的上沿鎖存數(shù)據(jù)并輸出到總線上。將PCLK反相，作為/WD信號(hào)，使得在/WD的上升沿地址和數(shù)據(jù)穩(wěn)定，確保寫入數(shù)據(jù)的有效性。
3、控制器主要功能的VHDL描述
描述控制器中全部功能的VHDL代碼較長(zhǎng)，而且有些部分是常用的（如計(jì)數(shù)器等）。圖像采集狀態(tài)產(chǎn)生和同步信號(hào)的檢測(cè)是其中重要的部分。下面介紹這兩部分的VHDL描述。
圖像采集狀態(tài)capture_s:
處理器的采集請(qǐng)求信號(hào)capture_r使capture_s從‘0’到‘1’，場(chǎng)地址發(fā)生器（計(jì)數(shù)器）的溢出位vcount_o，清除capture_s。
process(capture_r,reset,vcount_o)
begin
ifreset=''''0''''orvcount_o=''''1''''then
capture_s<=''''0'''';--清除
elseifcapture_r''''eventandcapture_r=''''0''''then
capture_s<=''''1'''';--置狀態(tài)位
endif;
endprocess;
同步信號(hào)檢測(cè)：
只有在采集狀態(tài)capture_s有效時(shí)（‘1’）才檢測(cè)場(chǎng)同步信號(hào)，場(chǎng)同步信號(hào)下降沿置場(chǎng)有效狀態(tài)（vsync_s），場(chǎng)地址發(fā)生器溢出位vcount_o清除場(chǎng)有效狀態(tài)。只有在vsync_s有效情況下才檢測(cè)行同步信號(hào)，行同步信號(hào)下降沿置行有效狀態(tài)（hsync_s），行計(jì)數(shù)器溢出信號(hào)hcount_o清除行狀態(tài)。只有在行狀態(tài)有效的情況下計(jì)數(shù)器才工作，且將數(shù)據(jù)寫入RAM。
Process(capture_s,reset,vcount_o,vsync)
Begin
Ifreset=''''0''''orvcount_o=''''1''''orcapture_s=''''0''''then
Vsync_s<=''''0'''';--清除
Elseifvsync''''eventandvsync=''''0''''then
Vsync_s<=''''1'''';--置狀態(tài)位
Endif;
Endprocess;
Process(vsync_s,reset,hcount_o,hsync)
Begin
Ifvsync_s=''''0''''orreset=''''0''''orhcount_o=''''1''''then
Hsync_s<=''''0'''';--清除
Elseifhsync''''eventandhsync=''''0''''then
Hsync_s<=''''1'''';--置狀態(tài)位
Endif;
Endprocess;
五、討論
我們?cè)诨赥I公司的TMS320C3X系列DSP開(kāi)發(fā)的嵌入式指紋圖像處理模塊中分別用上述兩種方法成功實(shí)現(xiàn)了指紋圖像的采集。
采用I/O接口方式最關(guān)鍵的是要求處理器的頻率遠(yuǎn)高于圖像數(shù)據(jù)輸出的頻率。例如，如果處理的指令周期為20ns，讀取每個(gè)數(shù)據(jù)需要10個(gè)指令周期，則數(shù)據(jù)的輸出頻率不能超過(guò)5MHz，它低于一般的CMOS圖像傳感器件最快的數(shù)據(jù)輸出頻率。例如國(guó)內(nèi)使用較多的OV7610和OV7620，其正常輸出數(shù)據(jù)頻率為13.5MHz。在應(yīng)用過(guò)程中，通常改變傳感器中寄存器的設(shè)置值，降低其數(shù)據(jù)輸出頻率。
一、柏拉圖與孔子政治思想產(chǎn)生的時(shí)代背景
孔子生活在一個(gè)社會(huì)動(dòng)蕩的時(shí)代。“春秋以將，禮崩樂(lè)壞，政權(quán)下移，民心不古”。公元前五世紀(jì)的中國(guó)社會(huì)處于奴隸制與封建制的交替之際，當(dāng)時(shí)周天子權(quán)威日下，日益失去統(tǒng)治各諸侯的權(quán)力，各諸侯之間為了爭(zhēng)奪權(quán)利，“臣弒君、子弒父、少凌長(zhǎng)、庶廢嫡”的行為司空見(jiàn)慣。
論文百事通傳統(tǒng)的禮儀制度失去了權(quán)威，道德規(guī)范蕩然無(wú)存?？鬃诱J(rèn)為出現(xiàn)“禮崩樂(lè)壞”的原因在于人們?nèi)狈捄袢蕫?ài)之心，并且認(rèn)為只有用道德的力量，才能使社會(huì)重新回到和諧的關(guān)系中，天下才能安寧。于是孔子提出了著名的“仁”學(xué)來(lái)挽救世道人心。
柏拉圖的一生正處于雅典政治急劇變革的不穩(wěn)定時(shí)期。在伯羅奔尼撒戰(zhàn)爭(zhēng)期間，雅典又受到瘟疫的襲擊。人們想到明天就可能死去，于是，無(wú)視法紀(jì)，為所欲為。傳統(tǒng)的社會(huì)倫理道德標(biāo)準(zhǔn)和等遭到了嚴(yán)重的破壞。柏拉圖認(rèn)為天下大亂的根本原因在于人們并不能真正了解知識(shí)的內(nèi)涵，因而現(xiàn)實(shí)生活中便缺少了衡量一切事物的客觀標(biāo)準(zhǔn)。為了重建這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量一切是非曲直，柏拉圖寫下了《理想國(guó)》一書(shū)，并提出了著名的“正義論”。
孔子與柏拉圖的經(jīng)歷也極其相似。青年時(shí)的他們都懷有遠(yuǎn)大的政治抱負(fù)，但均從政不利孔子周游列國(guó)，游說(shuō)于魯衛(wèi)陳蔡之間；柏拉圖則遠(yuǎn)走意大利，兩次赴色拉庫(kù)斯，希望能實(shí)現(xiàn)自己的政治思想。當(dāng)征途失意之后，都選擇教育來(lái)推廣他們的思想：孔子興辦私學(xué)，開(kāi)中國(guó)民間教育之始；柏拉圖則興辦了“阿卡德米學(xué)園”，來(lái)傳授自己的理論。
從以上的論述中我們可以看到，孔子與柏拉圖都處在天下大亂的時(shí)代，并且夠面臨同樣的問(wèn)題。于是二者從各自的角度出發(fā)，提出了“仁學(xué)”和“正義論”。這兩種理論是他們思想的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
二、柏拉圖與孔子思想的相似之處
1.認(rèn)同社會(huì)等級(jí)制度的合理性
在“理想國(guó)”中，柏拉圖把公民分為三種，即哲學(xué)家、軍人、生產(chǎn)者。認(rèn)為在政治社會(huì)的角色分工中，最適合擔(dān)當(dāng)政治角色的就是哲學(xué)家。軍人，則適合當(dāng)統(tǒng)治者的輔助階級(jí)，勞動(dòng)者，則適合當(dāng)被統(tǒng)治者。柏拉圖強(qiáng)調(diào)著社會(huì)中統(tǒng)治與被統(tǒng)治關(guān)系的合理性。認(rèn)同社會(huì)中存在著等級(jí)制度。
孔子所處的時(shí)代是春秋天下大亂的時(shí)候。奴隸制的社會(huì)倫常秩序生產(chǎn)顛倒與混亂，“禮崩樂(lè)壞”正是形容當(dāng)時(shí)的社會(huì)情況。自周平王東遷后，周天子權(quán)利衰微，不能號(hào)令天下，齊桓晉文等霸主，“挾天子以令諸侯”。這是對(duì)禮的僭越，所以孔子認(rèn)為，要安定，必須撥亂反正，必須“正名”?？鬃邮莾A向于要保護(hù)奴隸制的倫理等級(jí)制度的。
2.重視知識(shí)分子，輕視勞動(dòng)者
在柏拉圖的“理想國(guó)”中，柏拉圖把哲學(xué)家放在他所設(shè)計(jì)的理想國(guó)家的權(quán)利頂峰，這是由柏拉圖的哲學(xué)認(rèn)識(shí)所引伸出來(lái)的.柏拉圖說(shuō)過(guò)所有城邦成員皆一土所生，互相之間親如兄弟，但是上天在鑄造哲學(xué)家時(shí)，在他們身上摻入了黃金，因而他們成為高貴的統(tǒng)治者；在軍人的身上摻入了白銀，所以軍人成為了統(tǒng)治階級(jí)的輔助者，而生產(chǎn)者身上摻入了銅和鐵，所以成為了被統(tǒng)治者。并且哲學(xué)家代表了理性，軍人代表激情，分別擁有指揮和勇敢的美德，而生產(chǎn)者代表著欲望，無(wú)論屬于本階級(jí)的美德，正如欲望應(yīng)該被理性與激情控制，生產(chǎn)者是應(yīng)該被統(tǒng)治的。
正是孔子的倡導(dǎo)和影響，中國(guó)社會(huì)中的一個(gè)特殊階級(jí)——“士”開(kāi)始形成。這些士是從生產(chǎn)勞動(dòng)的農(nóng)、工、商階層相對(duì)獨(dú)立的知識(shí)分子階層。而所謂的“君子”，就是指“士”里面杰出的人物。而孔子的“仁學(xué)”基本構(gòu)想，就是要通過(guò)道德教化，培養(yǎng)一批有道德理想、有文化教養(yǎng)的君子，然后借助君子的治理，來(lái)設(shè)計(jì)國(guó)家與社會(huì)走向文明與秩序。而孔子則把“民”當(dāng)作蒙昧的一班人，“民可使由之，不可使知之”，由此可見(jiàn)，與上層統(tǒng)治者——士階層相對(duì)的是生產(chǎn)者，被視作無(wú)知的意思。因?qū)ιa(chǎn)勞動(dòng)者的輕視，不鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行勞動(dòng)生產(chǎn)，乃至有人批評(píng)孔子說(shuō)“四體不勤，五谷不分，殊為夫子?”
三、柏拉圖與孔子思想的差別
1.文化的態(tài)度不同
理想國(guó)的教育體現(xiàn)了文化專制主義精神，城邦里的教育都被納入了政治軌道。教育的工作的第一項(xiàng)就是對(duì)原有的教育內(nèi)容進(jìn)行審查與刪改，描寫戰(zhàn)爭(zhēng)的恐怖的情節(jié)，會(huì)對(duì)培養(yǎng)公民的勇敢美德產(chǎn)生消極影響，所以要?jiǎng)h掉。統(tǒng)治者要制定出規(guī)則來(lái)。凡是對(duì)塑造公民勇敢的“無(wú)用的”都禁止和消滅。柏拉圖稱這是“凈化城邦”。客觀上是在禁錮文化、扼殺藝術(shù)。
在那百家爭(zhēng)鳴的歲月，孔夫子自己并沒(méi)有明確提出要“罷黜百家，獨(dú)尊儒術(shù)”的類似主張。作為一名學(xué)派的創(chuàng)始人，他周游列國(guó)，游說(shuō)諸侯采用自己的主張，也不能說(shuō)明他就是排斥其他文化的。相反，孔子曾說(shuō)“三人行，必有我?guī)熝桑粨衿渖普叨鴱闹?，其不善者而改之”的話，提倡博學(xué)多聞。也相傳他向老子問(wèn)過(guò)禮，這都說(shuō)明，孔子是不反對(duì)文化多元化的。
2.婦女地位認(rèn)識(shí)不同
孔子收取弟子，不論門第，不論貧富。但三千弟子清一色的是男性。由于孔子傳承了周的分封制中的長(zhǎng)子繼承制。樹(shù)立了孔子的男尊女卑的觀念，他把婦女排除在受教育的對(duì)象之外，更不會(huì)考慮讓婦女擔(dān)任官職。柏拉圖的“阿卡德米學(xué)園”男女兼收、人才濟(jì)濟(jì)。并且在他眼中，只有能力大小，沒(méi)有男女性別之分。他主張女性可以和男性一樣接受各種訓(xùn)練。他認(rèn)為婦女也有和男子同樣受教育并能夠擔(dān)任官職的權(quán)利，甚至把婦女也可以培養(yǎng)成為合格的哲學(xué)家——國(guó)家的統(tǒng)治者。在所謂文明的雅典民主政治中，廣大的婦女是無(wú)權(quán)享受民主的。柏拉圖提倡解放婦女，開(kāi)西方女性執(zhí)政的思想之源，思想確實(shí)偉大。
通過(guò)以上對(duì)孔子和柏拉圖思想的比較分析，作為東西方文化巨人的孔子和柏拉圖雖然有不少相似之處，但也有許多相異之處，我們必須以學(xué)術(shù)的冷靜去對(duì)待，以理性的批判去化解，認(rèn)真探討中西文化差異的成因，尋求文化發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，吸收西方文化的優(yōu)秀成果來(lái)充實(shí)自己，這是中國(guó)文化未來(lái)發(fā)展的出路所在。
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中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）03-0164-02
目前，信息采集的多樣化，已嚴(yán)重威脅到了信息存儲(chǔ)的安全性。僅用一部手機(jī)，就可獲取與泄露重要的信息。對(duì)文本數(shù)據(jù)信息安全性的擔(dān)憂，促使了紙質(zhì)文本圖像信息隱藏與提取方法的提出。這類方法的核心在于將安全標(biāo)識(shí)信息，以特有的方式嵌入到文本圖像的文本區(qū)域中，這樣，如果發(fā)生信息泄露或者要找尋到泄露源，就可以通過(guò)分析文本區(qū)域中包含的安全標(biāo)識(shí)信息，反向追蹤，查出泄漏源，或者通過(guò)安全標(biāo)識(shí)信息，回收被泄露出去的信息。對(duì)于簡(jiǎn)單的、只包含文本信息的文本圖像，目前的處理技術(shù)已比較成熟，能夠比較準(zhǔn)確的將版面信息進(jìn)行有效的分析，但是對(duì)于包含文本、圖形和圖像區(qū)域的復(fù)雜版面文本圖像，當(dāng)前的處理技術(shù)尚不成熟，需要進(jìn)一步提高。本文聚焦于復(fù)雜文本圖像分割方法研究。
版面分割的方法，大體上可以分為兩大類：層次式和非層次式的。層次式分割算法，主要有自頂向下和自底向上兩種算法。非層次式算法則主要是利用復(fù)雜的圖形圖像處理技術(shù)，根據(jù)其圖像特征，對(duì)文本圖像進(jìn)行版面分割[1-4]。層次式方法中，游程平滑RLS（Run-length Smoothing）算法和投影輪廓切分PPC（Projection Profile Cut）算法是兩種有代表性且應(yīng)用較廣泛的算法。而基于紋理分析的版面分析算法，則是將版面分析和版面區(qū)域類型識(shí)別結(jié)合實(shí)現(xiàn)的一種算法。但上述方法時(shí)間消耗較大，為此本文提出了一N簡(jiǎn)單有效的分割方法。
1 提出的分類算法
首先，讀入待分類文本圖像，并對(duì)其格式轉(zhuǎn)換，確保圖像數(shù)據(jù)完整性，以防止丟失圖像數(shù)據(jù)；然后進(jìn)行有效區(qū)域提取，剔除四周的空白無(wú)效區(qū)域，得到有效信息區(qū)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)有效信息區(qū)進(jìn)行二維坐標(biāo)下的行投影，確定并統(tǒng)計(jì)、提取特征值，再根據(jù)統(tǒng)計(jì)得來(lái)的特征值，進(jìn)行孤立行分析，并依據(jù)判定的孤立行，對(duì)文本圖像進(jìn)行區(qū)域的粗分割，得到版面分析的粗分割結(jié)果。在上述過(guò)程中，可根據(jù)投影結(jié)果以及統(tǒng)計(jì)的特征值，完成對(duì)純文本區(qū)域、純圖像區(qū)域的分割工作。需要指出的是，本文著眼于復(fù)雜文本圖像，為此還須對(duì)區(qū)域粗分割得到的各個(gè)子區(qū)域，進(jìn)行二維坐標(biāo)下的列投影，再根據(jù)投影結(jié)果，判定子區(qū)域中是否存在分欄版面。完成以上步驟后，原本復(fù)雜的文本圖像版面就被分割為了多個(gè)簡(jiǎn)單版面的文本圖像區(qū)，在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行行、列投影，根據(jù)所得特征值分析與分類，區(qū)分出文本區(qū)、圖像區(qū)和圖形圖表區(qū)域，完成分割任務(wù)。具體流程見(jiàn)圖1。
本文采用特征7個(gè)特征統(tǒng)計(jì)分析文本圖像，各特征分別為：（1）行高，記錄投影行高度的值。本文對(duì)行進(jìn)行投影，依據(jù)投影結(jié)果，計(jì)算二值化投影平均值發(fā)生改變的臨界點(diǎn)值，在臨界點(diǎn)值作運(yùn)算，獲得行高值。 我們對(duì)各行高度值進(jìn)行平均運(yùn)算，在分別與各行高度作對(duì)比，進(jìn)而初步確定異常區(qū)域；（2）行間距，行與行之間的間隔距離。此間距，由投影結(jié)果而得的下標(biāo)值計(jì)算求得。在文本圖像中，行間距發(fā)生明顯變化的部分，往往為段落或者區(qū)域塊之間的分割標(biāo)識(shí)，此處計(jì)算行間距，作為段落區(qū)分和區(qū)域塊區(qū)分的一個(gè)標(biāo)識(shí)；（3）縮進(jìn)率，文本與頁(yè)面邊界之間的距離。依據(jù)每一行的列投影結(jié)果，計(jì)算邊界至文本的距離占左右邊界之間距離的比率，求得縮進(jìn)率。在文本圖像中，標(biāo)題不同于其它文本行，往往存在較大縮進(jìn)，或左縮進(jìn)，或右縮進(jìn)，或左右都有，為此可結(jié)合行高，完成對(duì)標(biāo)題的判定。此外，段落中往往有首行縮進(jìn)，段尾也常因字符無(wú)法填滿文本行而存在縮進(jìn)，因此也可根據(jù)縮進(jìn)率，判定段落區(qū)域；（4）行外接矩形填充率，在縮進(jìn)的行區(qū)域塊中，有效信息區(qū)域占整個(gè)區(qū)域塊的比率。依據(jù)每一行的列投影結(jié)果值計(jì)算填充率。主要用來(lái)判斷一些特殊的文本行，如頁(yè)眉的判斷；（5）最大跳變位置，對(duì)文本行進(jìn)行列投影時(shí)，坐標(biāo)軸所示下標(biāo)發(fā)生最大變化的區(qū)域位置。根據(jù)該特征，如果連續(xù)多行在相同位置都發(fā)生最大跳變，且跳變區(qū)內(nèi)像素點(diǎn)平均值為1，則可以判定在該位置處存在分欄，此外，還可以根據(jù)最大跳變，判定是否存在異常區(qū)域；（6）行內(nèi)信號(hào)跳變周期（頻率），對(duì)文本行進(jìn)行列投影后，坐標(biāo)軸上投影下標(biāo)值發(fā)生周期性變化的周期或者頻率。根據(jù)此特征，可用來(lái)判定是否存在異常區(qū)域；（7）對(duì)齊方式，該特征用來(lái)衡量文本圖像中內(nèi)容距離左右邊界的距離，具體有居中，左對(duì)齊和右對(duì)齊三種方式，可用來(lái)輔助計(jì)算縮進(jìn)率，進(jìn)而分割區(qū)域塊。分割結(jié)果舉例見(jiàn)圖2。
2 結(jié)語(yǔ)
文本圖像版面分析是對(duì)文本圖像處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)上述問(wèn)題，本文以文本圖像二維坐標(biāo)下行列投影結(jié)果為基礎(chǔ)，提取并分析相關(guān)特征，提出了一種新的基于投影輪廓分析的版面有效分類方法。該方法通過(guò)對(duì)特征的綜合運(yùn)算與分析完成復(fù)雜版面文本圖像的分析工作。驗(yàn)證了方法的有效性及準(zhǔn)確性。
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在我們的快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法中，首先將原始JPEG 2000圖像經(jīng)EBCOT解碼以及反量化步驟解出圖像的頻率域編碼信息后，再透過(guò)頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法，直接在頻率域里縮小圖像尺寸，最后再通過(guò)量化與EBCOT編碼等步驟，將圖像尺寸縮小后的圖像頻率域編碼信息編成JPEG 2000圖像。
本文所提的JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法與空間域圖像大小轉(zhuǎn)換方法相比，所提的方法省掉反向小波轉(zhuǎn)換、反向色彩轉(zhuǎn)換、后置處理、前置處理、正向色彩轉(zhuǎn)換、以及正向小波轉(zhuǎn)換等六個(gè)步驟。由于所提的方法不需將頻率域編碼信息轉(zhuǎn)成空間域圖像，因此本論文所提的方法除了可更快速的轉(zhuǎn)換圖像大小外，也可省下存放空間域圖像內(nèi)容所需的存儲(chǔ)空間以及減少所需的計(jì)算量。
1 簡(jiǎn)化JPEG 2000壓縮與解壓縮流程
在快速JPEG 2000圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法中，保留了EBCOT解碼、反量化、量化與EBCOT編碼等四個(gè)部分，主要原因說(shuō)明如下：
1.1 EBCOT編/解碼 JPEG 2000編碼后的圖像會(huì)儲(chǔ)存成封包的格式，但封包并非以子頻帶為單位儲(chǔ)存，所以要取得各子頻帶的內(nèi)容，必須先經(jīng)過(guò)EBCOT解碼才行。再者本文的方法有可能需要對(duì)子頻帶再進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換，因此EBCOT編/解碼過(guò)程不可省略。
1.2 量化與反量化 保留量化與反量化步驟的主要原因在于圖像經(jīng)由正向小波轉(zhuǎn)換后，會(huì)產(chǎn)生不同大小的子頻帶頻率信息，不同子頻帶頻率信息使用不同的量化步長(zhǎng)值進(jìn)行量化。
子頻帶與量化步長(zhǎng)值這兩者有相對(duì)應(yīng)關(guān)系，換句話說(shuō)以具有7個(gè)子頻帶的JPEG 2000圖像而言，必須要有7個(gè)相對(duì)應(yīng)的量化步長(zhǎng)值。而子頻帶與量化步長(zhǎng)值所產(chǎn)生的數(shù)目與小波轉(zhuǎn)換的層數(shù)有關(guān)，對(duì)于一個(gè)經(jīng)過(guò)m層小波轉(zhuǎn)換的影像，所具有的子頻帶數(shù)目Nsubbands計(jì)算公式為：Nsubbands=3×m+1，圖2所示為圖像經(jīng)由二次小波轉(zhuǎn)換后所產(chǎn)生的七個(gè)不同的子頻帶。
每個(gè)子頻帶的量化步長(zhǎng)值都是由一組獨(dú)立的控制參數(shù)（ε，μ）決定，該組控制參數(shù)必須記錄于JPEG 2000碼流頭部，供譯碼端還原量化步長(zhǎng)值使用。圖3所示為一張圖像經(jīng)過(guò)三次小波轉(zhuǎn)換后所產(chǎn)生的頻率域情況。
本文所提的頻率域圖像尺寸縮小方法會(huì)改變?cè)緢D像的小波轉(zhuǎn)換層數(shù)，進(jìn)而影響到量化步長(zhǎng)值與子頻帶的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)使用不同小波轉(zhuǎn)換層數(shù)時(shí)，每個(gè)子頻帶的量化步長(zhǎng)值會(huì)不同。所以，當(dāng)圖像在進(jìn)行尺寸縮小前，先使用原本JPEG 2000圖像的量化步長(zhǎng)值對(duì)圖像進(jìn)行反量化，還原頻率域信息，當(dāng)圖像尺寸已調(diào)整縮小后，再用新的量化步長(zhǎng)值來(lái)量化頻率域信息，即可解決量化步長(zhǎng)值與子頻帶不一致的問(wèn)題。
在我們所提的方法中，分別會(huì)遇到小波層數(shù)足夠與小波層數(shù)不足的情況。假設(shè)一張JPEG 2000圖像小波層數(shù)為m層，欲要將圖像尺寸縮小為原來(lái)的（1/2n×1/2n）大小時(shí)，假如n
若n=m發(fā)生，也就是小波層數(shù)不足。首先經(jīng)EBCOT解碼后，產(chǎn)生不同的子頻帶信息。針對(duì)不同的子頻帶信息使用反量化，接著進(jìn)行圖像縮小的工作，將不需要的外頻信息去除，保留的頻率信息因小波層數(shù)不足（小波層數(shù)需為1層以上），要對(duì)保留的頻率信息再進(jìn)行小波轉(zhuǎn)換。產(chǎn)生出來(lái)的小波頻率域尺寸大小超過(guò)欲轉(zhuǎn)換尺寸，可將外頻的小波頻率信息去除，保留LL子頻帶。此時(shí)圖像大小雖已符合轉(zhuǎn)換所需大小，但JPEG 2000規(guī)定圖像至少要有一層小波轉(zhuǎn)換，所以必須再做一次小波轉(zhuǎn)換，得到一張小波轉(zhuǎn)換層數(shù)為1的JPEG 2000圖像，最后再經(jīng)量化與EBCOT編碼，得到尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
2 頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法
圖1中間的頻率域圖像尺寸縮小轉(zhuǎn)換方法主要工作包括縮小頻率域圖像尺寸與修改JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭相關(guān)參數(shù)等步驟，詳細(xì)步驟如下：
2.1 括縮小頻率域圖像尺寸
①小波轉(zhuǎn)換層數(shù)足夠的作法。假設(shè)當(dāng)圖像的小波層數(shù)為m層，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時(shí)，若n 首先使用EBCOT解出頻率域信息，再對(duì)需保留的頻率域信息作反量化動(dòng)作，接著將整張圖像的尺寸縮小，并且丟棄不需要的外頻頻率信息，最后將所保留的頻率域信息再重新經(jīng)過(guò)量化與EBCOT編碼，即可得到圖像尺寸縮小后的JPEG 2000圖像。
②小波轉(zhuǎn)換層數(shù)不足的作法。假設(shè)當(dāng)圖像的小波層數(shù)為m層時(shí)，欲將圖像尺寸縮小為（1/2n×1/2n）大小時(shí)，若n=m，就是小波層數(shù)不足，則除了丟棄m個(gè)外層的中高頻信息外，還需要將原來(lái)最內(nèi)層的低頻信息，進(jìn)行（n-m）+1次小波轉(zhuǎn)換，再將所產(chǎn)生的（n-m）層的中高頻信息丟棄。由于以上的（n-m）次小波轉(zhuǎn)換后的中高頻信息最終將被丟棄，因此在進(jìn)行以上小波轉(zhuǎn)換時(shí)可直接省略許多計(jì)算工作，不必進(jìn)行完整的小波轉(zhuǎn)換。此法為本文提出的快速小波轉(zhuǎn)換方法。
2.2 修改JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭相關(guān)參數(shù) JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭記錄原始圖像大小、塊狀（tile）大小、小波層數(shù)、各子頻帶的量化步階值參數(shù)（ε和μ）等數(shù)據(jù)信息。在我們所提方法中，并沒(méi)有將圖像解回空間域，而是在頻率域信息縮小圖像尺寸后，直接進(jìn)行量化和EBCOT編碼，產(chǎn)生新的JPEG 2000圖像。新的JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭數(shù)據(jù)無(wú)法像空間域轉(zhuǎn)換方法由JPEG 2000壓縮方式設(shè)定，而必須自行修改JPEG 2000圖像碼流主標(biāo)頭內(nèi)的相關(guān)參數(shù)。
3 小結(jié)
JPEG 2000具有的多種特性使其有著廣泛的應(yīng)用前景。目前許多圖形圖像公司如Pegasus，Aware等在開(kāi)發(fā)的圖像軟件中集成了JPEG 2000圖像壓縮技術(shù)；有的公司如ImagePower等已開(kāi)發(fā)出JPEG 2000的DSP芯片。JPEG 2000將取代JPEG在圖像壓縮領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。本論文提出一個(gè)新的快速圖像壓縮方法，可大幅降低使用空間域轉(zhuǎn)換時(shí)的處理時(shí)間，以及所需存儲(chǔ)空間，但是本文所提方法只針對(duì)靜態(tài)圖像實(shí)現(xiàn)固定大小的縮小轉(zhuǎn)換，無(wú)法對(duì)圖像作任意大小轉(zhuǎn)換，對(duì)圖像作任意大小轉(zhuǎn)換是一個(gè)很好的發(fā)展方向，需作進(jìn)一步研究。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
Abstract: a good construction design for substation for efficient operation, a great benefit. Therefore, this article through to the transformer substation construction design of several aspects of the analysis and discussion, in order to design a better overall consideration.
Keywords: substation; civil engineering; problem; analysis and discussion
[中圖分類號(hào)] TM727 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]
引言
變電站土建設(shè)計(jì)是順應(yīng)發(fā)展的標(biāo)志，因此，下面本文就首先通過(guò)選址進(jìn)行分析探討。
二、變電站建設(shè)的選址
變電站因其獨(dú)特的屬性，因此在建設(shè)選址方面應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
選址應(yīng)考慮進(jìn)出線便于架空或埋設(shè)，同時(shí)不要靠近負(fù)荷中心且滿足線路與電氣進(jìn)出線的需求，此外，應(yīng)保證與礦企或城鄉(xiāng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)；選址盡量少占用具有較高經(jīng)濟(jì)效益的土地，注意節(jié)約。
變電站不能選在空氣及環(huán)境受污染的地方，或者應(yīng)處在空氣環(huán)境污染的上風(fēng)側(cè)為宜，同時(shí)應(yīng)靠近公路，保證交通運(yùn)輸便利。
變電站選址應(yīng)盡量避免地址結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定或山區(qū)風(fēng)口等處，同時(shí)應(yīng)盡量避免與政府資源開(kāi)發(fā)或重要文物墓葬等項(xiàng)目上；同時(shí)，如果當(dāng)?shù)厝菀装l(fā)生洪水或者內(nèi)澇，則應(yīng)考慮變電站應(yīng)該高于50年一遇的水位之上，并采取與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)相應(yīng)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，以防自然災(zāi)害的發(fā)生。
變電站選址應(yīng)充分考慮方便工作人員的日常生活，盡可能避免與臨近設(shè)施和周圍環(huán)境造成相互影響。
變電站區(qū)域布置
變電站的區(qū)域布置應(yīng)根據(jù)總平面布置的規(guī)程要求，并且注意下面幾方面的問(wèn)題。
變電站布置的總體規(guī)劃應(yīng)當(dāng)與當(dāng)?shù)卣牡某擎?zhèn)規(guī)劃保持一致，同時(shí)為了滿足各方面需求，盡量規(guī)劃在就近具有生活用水、消防及給排水、文教和交通等設(shè)施的地方；而且，應(yīng)充分對(duì)變電站的生活及用水區(qū)、防洪及交通道路、終端塔位及進(jìn)出線走廊、出線桿及給排水設(shè)施等進(jìn)行統(tǒng)籌安排，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、合理的布置。變電站內(nèi)的建筑物及電器設(shè)備應(yīng)當(dāng)保證合理緊湊，實(shí)現(xiàn)土地節(jié)約利用，而且，應(yīng)考慮對(duì)主要建筑物進(jìn)行平行自然等高的布置。如果所選址地區(qū)地形高差比較大，可采用錯(cuò)層或臺(tái)階布置，同時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意對(duì)坡面的處理，保證變電站的安全。
比如像主控室等主要的建筑物應(yīng)當(dāng)布置在便于工作人員觀察的地方，盡量避免噪聲影響比較嚴(yán)重的路段且減少電纜的長(zhǎng)度。同時(shí)應(yīng)對(duì)主控室的朝向進(jìn)行充分的考慮，盡量避免西曬。對(duì)于屋外配電裝置的平面布置，應(yīng)注意屋外的各級(jí)配電裝置與出線方向和地形進(jìn)行組合，減少線路交叉跨越的現(xiàn)象。
變電場(chǎng)地的處理
變電站場(chǎng)地的硬化應(yīng)從多方面考慮，為了保證經(jīng)濟(jì)性和可靠性，應(yīng)當(dāng)選擇水泥混凝土材料。實(shí)際施工中應(yīng)當(dāng)首先將素土進(jìn)行夯實(shí)，然后按照一般的灰土比做墊層，同時(shí)在施工中對(duì)施工人員的施工進(jìn)行督查，保證施工質(zhì)量可靠，嚴(yán)格按照施工工藝及規(guī)劃進(jìn)行施工。此外，為了使變電站有一個(gè)比較良好的環(huán)境，應(yīng)當(dāng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行綠化，出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，宜在路邊布設(shè)經(jīng)濟(jì)型的綠籬。
變電站內(nèi)主要建筑的設(shè)計(jì)
變電站內(nèi)主要建筑設(shè)計(jì)應(yīng)首先從安全考慮，包括滿足靠近主變側(cè)留門窗的防火，同時(shí)，配電室與主控室應(yīng)設(shè)置足夠事故或火災(zāi)時(shí)的疏散。其次，配電室及主控室在使用性方面應(yīng)當(dāng)進(jìn)行下面幾方面的考慮：
應(yīng)保證值班人員值班的場(chǎng)所與主控室保持比較近的距離，同時(shí)又能方面值班人員的生活。
2.根據(jù)主控室的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行合理的選材，不僅如此，還應(yīng)對(duì)主控室的美觀進(jìn)行考慮，為值班工作人員更好的工作進(jìn)行全面的考慮。比如在主控室內(nèi)設(shè)置照明光帶，采用輕型美觀的塑鋼門窗及設(shè)置暖通空調(diào)等?？傊?，設(shè)計(jì)人員在對(duì)變電站室內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)在保證安全的基礎(chǔ)上，通過(guò)多方面綜合的考慮，力求將對(duì)變電站室內(nèi)進(jìn)行優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。
六、主建筑結(jié)構(gòu)的抗震施工
變電站主建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取的一些抗震的有效措施：
包括變電站的場(chǎng)地地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地基的地形是影響其主建筑物結(jié)構(gòu)抗震能力的重要因素。因此，變電站選址時(shí)應(yīng)特別地注意該地區(qū)是否位于地震帶的斷裂帶附近，如果是，則應(yīng)當(dāng)考慮重現(xiàn)進(jìn)行選址，以免給變電站帶來(lái)不穩(wěn)定的因素。
地基處理時(shí)也應(yīng)當(dāng)非常注意，應(yīng)保證地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)同進(jìn)行工作，這樣，對(duì)于提高上層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固比較有利。
主建筑物的結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)是其抗震能力最為關(guān)鍵的一環(huán)，保證受力結(jié)構(gòu)的合理能夠有效的抵御地震帶來(lái)的破壞，從一定程度上能有效的減少建筑物的受損程度；而且，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形狀時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)變電站的需要，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效、合理的布局，使建筑物滿足需求的同時(shí)，具有比較優(yōu)秀的抗變形能力及強(qiáng)度等，在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)都要有預(yù)防措施，以免部分結(jié)構(gòu)的破壞造成整個(gè)建筑物無(wú)法使用。
施工整個(gè)過(guò)程除了根據(jù)實(shí)際情況決定的一些因素之外，都要嚴(yán)格按照施工工藝和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，相關(guān)單位可以組織施工監(jiān)理單位，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制，監(jiān)理人員的的工作重點(diǎn)應(yīng)該集中在變電站關(guān)鍵建筑及關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工上面，嚴(yán)格依照監(jiān)理制度規(guī)定保證施工質(zhì)量。
總結(jié)
變電站工程是我國(guó)重要的發(fā)展戰(zhàn)略項(xiàng)目，對(duì)于保證部分地區(qū)的人民的生活及生產(chǎn)發(fā)展的穩(wěn)定具有重要的推動(dòng)作用，因而，變電站建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)提高認(rèn)識(shí)，從多方面因素進(jìn)行考慮，而且，建設(shè)施工人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及施工工藝圖紙進(jìn)行施工，努力提高變電站建筑的施工質(zhì)量。
Threshold Citrusimage Segmentation Research and Analysis
WANG Jun, ZHOU Li-juan
(Collegeof Information Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract：Image segmentation is an important and primary problem in the field of computer vision. The thesis puts forward a full set of cit? rus image segmentation algorithm, which adopts improved genetic algorithm combining with improved threshold method. The thesis, through simulation experiment, brings forward threshold scope which is more stable, and makes the image segmentation edges more dedi? cated.
Key words: navel orange; threshold segmentation; classes distance; improved genetic algorithm
圖像分割是計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的一個(gè)重要而且基本的問(wèn)題。它在農(nóng)產(chǎn)品無(wú)損檢測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。圖像分割算法好壞會(huì)直接影響檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。它是從圖像處理到圖像分析的一個(gè)關(guān)鍵步驟。對(duì)它的研究一直都是圖像技術(shù)研究中的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)之一。但由于圖像的特殊性，針對(duì)具體圖像，針對(duì)具體問(wèn)題，分割算法就不一樣，至今還沒(méi)有找到通用的分割理論，也沒(méi)有找到對(duì)所有圖像都適合的通用分割算法。
近幾年來(lái)，基于遺傳算法的圖像分割方法得到了很多學(xué)者的研究。由于遺傳算法在搜索方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，而圖像分割的實(shí)質(zhì)是在眾多的參量中去尋找一個(gè)最優(yōu)參量，以此作為分隔的依據(jù)。于是如果在圖像分割中引入遺傳算法去求取最佳閾值，將會(huì)大大提高分割效率。
本論文重點(diǎn)對(duì)基于傳統(tǒng)遺傳算法的圖像分割算法進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究。針對(duì)傳統(tǒng)遺傳算法的不足，提出了一些改進(jìn)措施，并且設(shè)計(jì)新的閾值確定方法——類類距離法，將兩者結(jié)合共同運(yùn)用到臍橙圖像分割中，得到了比較好的效果。在最大程度上避免基本遺傳算法收斂性差，容易早熟等問(wèn)題。
1臍橙圖像分割
對(duì)于臍橙出產(chǎn)大省湖南省，每年臍橙收獲完后的分類，分等級(jí)進(jìn)行銷售是一項(xiàng)工作量龐大的任務(wù)。臍橙表面破損自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)就是基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)研發(fā)而成，其檢測(cè)的精度較人工挑選有很大提高。該系統(tǒng)中臍橙圖像分割算法好壞會(huì)直接影響系統(tǒng)檢測(cè)臍橙表面是否破損的準(zhǔn)確度。
通過(guò)特定裝置獲得比較清晰的彩色臍橙圖像后，對(duì)于表面有破損的臍橙，要進(jìn)行篩選清理。進(jìn)行破損部分比對(duì)前，要對(duì)彩色臍橙圖像先進(jìn)行分割處理。把整幅圖像分成臍橙和背景兩部分，再提取臍橙部分的圖像進(jìn)行破損分析。這要求將臍橙的邊緣和破損部分處理得非常清晰，最大可能的避免將破損區(qū)域誤分割成圖像背景。
2改進(jìn)的遺傳算法
2.1控制參數(shù)改進(jìn)
在遺傳算法中，直接影響到算法的收斂性的關(guān)鍵參數(shù)是：交叉概率與變異概率，它們的選取會(huì)影響到算法行為和性能。在適應(yīng)度值變換的情況下將交叉概率與變異概率隨之調(diào)整，以達(dá)到保證算法收斂性的目的。于是我們對(duì)交叉概率和變異概率按照如下公式進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整：
圖5本文提出的算法分割效果圖
從表1，圖2至圖5可以得出以下結(jié)論：
1)臍橙圖像利用遺傳算法來(lái)分割，每次運(yùn)行所得閾值都在變化，但變化的范圍不是很大，只是在一定區(qū)域做細(xì)微波動(dòng)。這種情況是正常的，也是完全可以接受的，其原因是由于遺傳算法隨機(jī)生產(chǎn)初始種群，這種隨機(jī)性就帶來(lái)了閾值的波動(dòng)性。這也是遺傳算法不穩(wěn)定性的體現(xiàn)。但從表中數(shù)據(jù)看出采用本文所設(shè)計(jì)的改進(jìn)的遺傳算法，即交叉概率和變異概率隨適應(yīng)度自動(dòng)調(diào)整，那么分割的圖像所得到的閾值，其波動(dòng)會(huì)限制在一個(gè)很小的范圍以內(nèi)（穩(wěn)定在4個(gè)像素以內(nèi),閾值最大為60，最小為57），這樣既保持了群體多樣性，又保證了遺傳算法的收斂性。同時(shí)其穩(wěn)定性也明顯地優(yōu)于其他算法。
2)利用本文所設(shè)計(jì)的類類距離遺傳算法進(jìn)行圖像分割可以極大減少閾值計(jì)算時(shí)間，平均運(yùn)算時(shí)間比起其他幾個(gè)常用方法都縮短了不少，平均僅在2.3s左右。在進(jìn)化代數(shù)相同的條件下，本論文提出的圖像分割算法較其他算法更有優(yōu)勢(shì)，收斂速度更快。
3)從圖2至圖5這幾個(gè)圖像分割結(jié)果圖來(lái)看，本文所設(shè)計(jì)的分割方法中對(duì)臍橙圖像中的破損部分，邊緣輪廓等細(xì)節(jié)都有非常好的體現(xiàn)，可見(jiàn)結(jié)合遺傳算法和類類距離法所設(shè)計(jì)出的圖像分割新算法比其他常用算法有很大的優(yōu)勢(shì)。
本文通過(guò)改變的遺傳控制參數(shù)結(jié)合類類距離法，把改進(jìn)后的遺傳算法應(yīng)用到臍橙圖像分割中去。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此圖像分割算法由于所設(shè)計(jì)的尋找最優(yōu)閾值的方案比較合理，閾值的計(jì)算時(shí)間縮短了，使得最終圖像分割所用時(shí)間明顯減少了。同時(shí)此方法還做到了將閾值范圍穩(wěn)定在4個(gè)像素以內(nèi)，大大提高了算法全局收斂的穩(wěn)定性。而且從視覺(jué)角度來(lái)看，其分割效果更明顯，圖像邊緣處理很細(xì)致、清晰。實(shí)驗(yàn)證明本論文設(shè)計(jì)的算法分割圖像不僅快速準(zhǔn)確，而且還能滿足各種圖像的實(shí)時(shí)處理、分析的需求。具有較高的通用性和實(shí)用性。
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在工業(yè)生產(chǎn)中，測(cè)量是進(jìn)行質(zhì)量管理的手段，是貫徹質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)保證。機(jī)械零件的尺寸檢測(cè)作為產(chǎn)品加工的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其檢測(cè)結(jié)果不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而且對(duì)后續(xù)零件的再加工和裝配產(chǎn)生決定性的作用。目前，常規(guī)的零件尺寸測(cè)量手段主要采用游標(biāo)卡尺、激光測(cè)量?jī)x和輪廓儀等完成檢測(cè)環(huán)節(jié)。以上零件尺寸測(cè)量方法要么受測(cè)量工具限制，其測(cè)量精度有限；要么檢測(cè)儀器過(guò)于昂貴且操作復(fù)雜，同時(shí)其準(zhǔn)確率往往受人為因素的影響。
鑒于當(dāng)前機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的快速發(fā)展以及其在工業(yè)檢測(cè)方面的成功應(yīng)用，論文構(gòu)想利用攝像機(jī)替代人眼，讓計(jì)算機(jī)替代人腦，從而研制出一套針對(duì)零件常規(guī)尺寸的自動(dòng)化y量系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)概述
在充分遵循系統(tǒng)的完整性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)時(shí)性等原則的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)出了一套基于機(jī)器視覺(jué)的零件常規(guī)尺寸測(cè)量系統(tǒng)。該測(cè)量系統(tǒng)主要由圖像攝取、圖像處理、圖像特征提取和分析、圖像常規(guī)尺寸測(cè)量和結(jié)果輸出幾部分組成。其工作原理圖如圖1所示。
2 硬件設(shè)計(jì)
基于機(jī)器視覺(jué)的零件常規(guī)尺寸測(cè)量系統(tǒng)的硬件主要包括：照明裝置、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)和透明工作臺(tái)。各部件的主要功能是：照明裝置主要為零件圖像采集提供合適的光照環(huán)境；攝像機(jī)用來(lái)采集零件數(shù)字圖像并傳送到計(jì)算機(jī)，然后保存為相應(yīng)圖片格式；計(jì)算機(jī)通過(guò)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)零件圖像的預(yù)處理、邊界提取、特征提取、相機(jī)標(biāo)定和常規(guī)尺寸計(jì)算；透明工作臺(tái)用來(lái)承載被測(cè)零件。
3 算法設(shè)計(jì)
圖像處理算法對(duì)機(jī)器視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生決定性的影響。為了能滿足零件尺寸測(cè)量的要求，針對(duì)零件產(chǎn)品圖像的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套合理的圖像處理算法流程。其流程圖如圖2所示。
首先對(duì)獲取的零件圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像灰度化、圖像去噪、圖像分割和邊界提?。蝗缓筇崛×慵膸缀翁卣?；最后通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)了零件圖像常規(guī)尺寸的測(cè)量和結(jié)果顯示。
3.1 圖像預(yù)處理
3.1.1 圖像灰度化
經(jīng)過(guò)攝像機(jī)采集到的零件圖像是24位真彩色RGB圖像，該圖像中的每個(gè)像素由R、G、B三個(gè)分量決定，而灰度圖像的每個(gè)像素由一個(gè)值確定。為了減少后續(xù)操作過(guò)程中的計(jì)算量，需要對(duì)采集到的零件圖像進(jìn)行灰度化處理。
3.1.2 圖像去噪
采集系統(tǒng)獲取的待檢零件圖像由于受照明程度、環(huán)境溫度、電源變化、電磁輻射和振動(dòng)等隨機(jī)因素的干擾，圖像會(huì)包含大量的噪聲，表現(xiàn)為圖像模糊、失真和大量斑點(diǎn)等。為了消除和抑制噪聲對(duì)零件圖像后續(xù)處理的影響，必須對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理。由于中值濾波既能消除噪聲又能保持圖像的細(xì)節(jié)，符合本系統(tǒng)檢測(cè)的需求。
3.1.3 圖像分割
在所采集到的零件圖像中，我們只對(duì)零件區(qū)域本身感興趣，對(duì)于圖像中的其他要素則要盡量消除。圖像分割就是指把圖像分成各具特性的區(qū)域，并提取出感興趣目標(biāo)的技術(shù)和過(guò)程。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本文采用迭代閾值分割法實(shí)現(xiàn)對(duì)零件圖像的分割，達(dá)到了預(yù)期的處理效果。
3.1.4 邊界提取
輪廓是對(duì)物體形狀的有力描述，對(duì)圖像分析和識(shí)別十分有用，而通過(guò)邊界提取算法就可以得到物體的邊界輪廓。目標(biāo)圖像邊界提取的方法很多，主要包括鏈碼表示法、標(biāo)記圖法以及多邊形近似法等。論文采用8連通鏈碼法對(duì)待測(cè)零件進(jìn)行了邊界提取，為后續(xù)零件尺寸的檢測(cè)奠定了很好的基礎(chǔ)。
3.2 圖像分析
3.2.1 特征檢測(cè)
要測(cè)量零件的尺寸，首先應(yīng)該檢測(cè)出零件所包含的直線和圓等基本的幾何特征。目前常用的幾何特征檢測(cè)方法有Hough變換法、擬合法和模板匹配法等。本文采用最小二乘法實(shí)現(xiàn)了對(duì)直線和圓的擬合，其擬合具體過(guò)程如下：
（1）采用最小二乘法實(shí)現(xiàn)對(duì)直線的擬合。
（2）采用最小二乘法實(shí)現(xiàn)對(duì)圓和圓弧的擬合。
采用最小二乘法對(duì)圓和圓弧的擬合過(guò)程與直線的擬合求解過(guò)程類似。設(shè)所求擬合圓的方程為：。根據(jù)最小二乘法應(yīng)滿足的條件，可以求出擬合圓的三個(gè)參數(shù)：u、v和r。
這樣，通過(guò)基于最小二乘法的直線和圓擬合方法，可以順利檢測(cè)到直線和圓弧幾何特征，為后續(xù)零件尺寸的測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。
3.2.2 系統(tǒng)的標(biāo)定
相機(jī)拍攝到的圖像是以像素為單位的，要得到待檢零件的實(shí)際尺寸，需要將像素尺寸轉(zhuǎn)換為長(zhǎng)度尺寸，這個(gè)過(guò)程稱為系統(tǒng)的標(biāo)定。本文使用0級(jí)精度量塊，采用二次標(biāo)定法實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的標(biāo)定過(guò)程。被測(cè)零件的實(shí)際尺寸L與像素尺寸N之間應(yīng)滿足如下關(guān)系式：L=KN+b
式中，b為系統(tǒng)誤差，K為標(biāo)定系數(shù)；
在攝像機(jī)固定的情況下，求取參數(shù)K和b值的具體步驟如下：
（1）在被測(cè)位置放置一長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的標(biāo)準(zhǔn)量塊；
（2）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量塊進(jìn)行掃描、處理，得到對(duì)應(yīng)的像素尺寸N1；
（3）在被測(cè)位置放置另一長(zhǎng)度為L(zhǎng)2的標(biāo)準(zhǔn)量塊，重復(fù)步驟2，得到對(duì)應(yīng)像素尺寸N2；
（4）求取參數(shù)值：
4 軟件設(shè)計(jì)
本著穩(wěn)定、可靠、合理、高效、簡(jiǎn)潔和易于操作的原則，我們采用面向?qū)ο蟮腗atlab程序語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了基于Matlab GUI的測(cè)量系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。
本測(cè)量系統(tǒng)軟件主要包括用戶登錄模塊、文件管理模塊、圖像處理模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)瀏覽模塊和幫助模塊等。其中，用戶登錄模塊可以完成用戶的注冊(cè)、登陸、密碼修改和賬號(hào)管理；文件管理模塊主要包括待測(cè)零件圖像的打開(kāi)、關(guān)閉和保存等功能；圖像處理模塊不僅包含文中所涉及到的算法，還增加了其他算法功能；參數(shù)設(shè)置模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)、零件和圖像參數(shù)的設(shè)置；數(shù)據(jù)瀏覽模塊可以完成對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和操作記錄的查看；軟件幫助模塊主要用來(lái)說(shuō)明軟件的使用和系統(tǒng)的更新問(wèn)題。
5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
為了驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)的適應(yīng)性、穩(wěn)定性和可靠性，本文選用工作面距離為1.49mm的0級(jí)量塊和直徑為2.03mm的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性測(cè)試。實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果如表1所示。
采用概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了處理。由處理結(jié)果可以看到，采用本測(cè)量系統(tǒng)，其測(cè)量精度可以達(dá)到微米級(jí)，可以滿足在線實(shí)時(shí)測(cè)量的需要。
6 結(jié)論
作者設(shè)計(jì)了一套基于機(jī)器視覺(jué)的零件幾何尺寸在線檢測(cè)系統(tǒng)，克服當(dāng)前人工檢測(cè)的不足，提高了產(chǎn)品的檢測(cè)精度。同時(shí)，完成了系統(tǒng)硬件、軟件和圖像處理算法的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度可以達(dá)到2um以下，滿足零件尺寸非接觸在線測(cè)量要求，具有很好的應(yīng)用前景。
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作者簡(jiǎn)介
2.聯(lián)系醫(yī)院的醫(yī)生前來(lái)講課。由于課程具有跨學(xué)科性質(zhì)，這種課程需要其他學(xué)科的知識(shí)。而本學(xué)科的教師雖然具有一定的跨學(xué)科知識(shí)背景，但畢竟其主導(dǎo)學(xué)科還是法學(xué)或法理學(xué)，在其他學(xué)科方面的學(xué)識(shí)顯然不如這個(gè)領(lǐng)域的專家。所以，邀請(qǐng)其他學(xué)科的教師或研究人員前來(lái)授課就顯得很有必要。而對(duì)于法律心理實(shí)驗(yàn)課程而言，這方面主要是請(qǐng)醫(yī)院的醫(yī)生前來(lái)上課。這里包含了以下三類，一類是神經(jīng)科專業(yè)的醫(yī)生，其為我們講解腦神經(jīng)系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。部分高學(xué)歷的醫(yī)生由于擁有系統(tǒng)的碩士、博士乃至博士后的教育和科研知識(shí)，甚至還可能從事過(guò)“認(rèn)知”領(lǐng)域的生理研究，就能夠從“生理心理學(xué)”的“認(rèn)知”角度為我們講解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案、流程等對(duì)實(shí)驗(yàn)特別有意義的問(wèn)題。
3.帶領(lǐng)學(xué)生前往實(shí)驗(yàn)室參觀。由于法學(xué)專業(yè)學(xué)生對(duì)工科和醫(yī)科的實(shí)驗(yàn)室一般都比較陌生，如果他們對(duì)醫(yī)療設(shè)備或者醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有相關(guān)的認(rèn)識(shí)，就不可能設(shè)計(jì)出好的實(shí)驗(yàn)方案，因此，非常有必要讓他們參觀實(shí)驗(yàn)室或者醫(yī)療設(shè)備。在參觀的過(guò)程中，由醫(yī)務(wù)和實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的講解，其中包括儀器、操作流程和儀器軟件的介紹。老師和學(xué)生甚至可以進(jìn)一步接觸機(jī)器，如進(jìn)入密封的磁共振室，躺入磁共振儀器內(nèi)模擬作為實(shí)驗(yàn)的受試者。這樣，他們能夠親身體會(huì)到躺在儀器內(nèi)接受檢查或?qū)嶒?yàn)者的境況，設(shè)計(jì)出更加切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案。從事“法律認(rèn)知科學(xué)”實(shí)驗(yàn)的儀器設(shè)備與“醫(yī)學(xué)治療和檢查”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備雖然相同，但是依舊存在一些差別。如磁共振機(jī)器，一般醫(yī)學(xué)治療目的進(jìn)行的檢查往往只需要運(yùn)用“1.5T”級(jí)別的機(jī)器；雖然這種級(jí)別的機(jī)器也能運(yùn)用于“法律認(rèn)知科學(xué)”實(shí)驗(yàn)，但是相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)儀器的要求往往更高，通常要求是“3.0T”級(jí)，此級(jí)別儀器在普通醫(yī)學(xué)檢查中的運(yùn)用就比較少；認(rèn)知科學(xué)實(shí)驗(yàn)的磁共振儀器甚至使用到高達(dá)“12T”級(jí)別。
二、帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作
1.通讀實(shí)驗(yàn)報(bào)告。法律認(rèn)知科學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)論文很多，必須進(jìn)行大范圍的選題篩選。粗略篩選之后的論文，由任課教師組織學(xué)生進(jìn)行研讀。研讀的目的有兩個(gè)，一是看看研究現(xiàn)狀，知道他人的研究進(jìn)程、重點(diǎn)、熱點(diǎn)和難點(diǎn)。通過(guò)這些研讀，我們就能夠根據(jù)現(xiàn)有的研究進(jìn)度，選擇尚未研究（發(fā)表的）而又可能比較重要的一些問(wèn)題，這些問(wèn)題就是日后實(shí)驗(yàn)選題的大致范圍。二是參考他們的研究手段、流程，對(duì)他們的研究方法進(jìn)行借鑒?，F(xiàn)在發(fā)表的論文，一般都會(huì)大致介紹實(shí)驗(yàn)的流程。然而，學(xué)術(shù)論文畢竟不是實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其更多側(cè)重于問(wèn)題的提出、解決和分析，流程的介紹往往比較粗糙。當(dāng)然，部分學(xué)術(shù)論文也有比較詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程，對(duì)此類論文的仔細(xì)研習(xí)，就能對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)生比較大的影響。①
2.對(duì)主題進(jìn)行社會(huì)科學(xué)的探討。在進(jìn)行文獻(xiàn)研讀的基礎(chǔ)上，我們能夠得出大致的可能的研究“主題”，這時(shí)返回法律社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，以法哲學(xué)的視角重新進(jìn)行審閱，才能更好地獲得“生理心理學(xué)”和“人文社會(huì)科學(xué)”之間的自然銜接。在生理自然科學(xué)領(lǐng)域可能可以從事實(shí)驗(yàn)研究的“主題”，還必須獲得“法哲學(xué)”、“法社會(huì)科學(xué)”上的意義。因?yàn)?，有的?wèn)題雖然在自然科學(xué)上具有很大的研究?jī)r(jià)值，然而從人文社會(huì)科學(xué)的角度看，其意義可能就會(huì)大打折扣（或者意義就不那么直接）。此類論文的價(jià)值更多是在“治療性”而非“認(rèn)知性”。很多人文社會(huì)科學(xué)（法哲學(xué)）的問(wèn)題雖然意義重大，但從自然科學(xué)（生理心理學(xué)）的角度看，在現(xiàn)階段卻還缺乏研究該問(wèn)題的“方法”和“設(shè)備”。所以，必須獲得二者的協(xié)調(diào)和平衡。主題的選定是法律認(rèn)知科學(xué)實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)難點(diǎn)。這個(gè)難點(diǎn)意指“我們要解決什么主題”，其既涉及“什么主題十分重要”，又指“對(duì)該主題的研究到什么程度”，還指“現(xiàn)在已經(jīng)具備研究該主題的手段或方法”。
3.組織實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。從法律認(rèn)知科學(xué)實(shí)驗(yàn)的角度看，組織實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的第一步是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，這是最重要的一步。設(shè)計(jì)何種方案、設(shè)計(jì)何種場(chǎng)景、設(shè)計(jì)何種問(wèn)題，以及何種音像、問(wèn)卷材料，都關(guān)系到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)與否。這也是法律認(rèn)知科學(xué)實(shí)驗(yàn)的第二個(gè)難點(diǎn)。我們要設(shè)計(jì)出一些“場(chǎng)景”或者“問(wèn)題”，讓受試者在這種環(huán)境下能更真實(shí)地思考或者表達(dá)情緒，從而得出比較真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。西方國(guó)家在以往的研究中，存在比較巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，例如對(duì)于道德中不公正問(wèn)題的容忍情況，研究者在最后通牒實(shí)驗(yàn)中，部分受試者拒絕接受不公平的分配方案，這是其情緒化的表現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下②：19名（方案接受者，“responder”）接受磁共振掃描，共進(jìn)行了30輪游戲，對(duì)手（方案的提出者，“offer”）部分是人，部分是計(jì)算機(jī)。每次都涉及10美元的瓜分。對(duì)手所提出的方案中，一半是公平的（對(duì)半開(kāi)），剩下的為2次“9比1”，2次“8比2”，1次“7比3”；在這些方案中，方案提出者的分配比例較大，而接受者的比例較小。結(jié)果是，對(duì)于公平的方案，方案接受者都接受了；越不公平的方案，則參與者的接受率越低，“7比3方案”至“對(duì)半開(kāi)方案”的所有方案（即“5∶5”，“6∶4”，“7∶3”）都被接受了。在“9比1”和“8比2”兩種方案中，如果“方案提出者是人”，則其方案的接受率低于“方案的提出者是計(jì)算機(jī)”。這就意味著方案接受者對(duì)于不公平方案存有情感性反應(yīng)。這種不公平引發(fā)的腦區(qū)為：兩側(cè)前腦島（bilateralan-teriorinsula）、背外側(cè)前額葉皮層（dorsolateralprefrontalcortex，DLPFC）、前扣帶回（anteriorcingulatecortex）。這證明了兩側(cè)前腦島（bilateralanteriorinsula）厭惡不公平，作為負(fù)面情感的腦區(qū)，其反映出了對(duì)于不公平方案的厭惡。諸如此類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非常巧妙，就能夠?yàn)槲覀冞M(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)提供設(shè)計(jì)上的參考或模仿。
4.進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之后，有必要進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的可實(shí)施程度。這種預(yù)實(shí)驗(yàn)，可以提升實(shí)驗(yàn)者的信心，也可以作為申請(qǐng)相關(guān)課題的依據(jù)。更為重要的是，預(yù)實(shí)驗(yàn)還可以檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的可行性，對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題或缺陷進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?。在預(yù)實(shí)驗(yàn)之后，還必須進(jìn)行志愿者的招募和篩選。
三、實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)操作是實(shí)驗(yàn)的核心狀態(tài)。法律認(rèn)知科學(xué)的實(shí)驗(yàn)流程具有自己的特殊性，其與醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)相比通常更簡(jiǎn)單。其運(yùn)用的儀器設(shè)備有核磁共振（FMRI）、眼動(dòng)儀和腦電圖等，其中核磁共振最為典型。該儀器不僅運(yùn)用于醫(yī)學(xué)治療和研究，現(xiàn)在還廣泛運(yùn)用于認(rèn)知科學(xué)的各類研究。核磁共振運(yùn)用于法律認(rèn)知科學(xué)的研究，主要優(yōu)點(diǎn)在于其定位非常準(zhǔn)確（雖然時(shí)間上稍有遲滯）。由于實(shí)驗(yàn)的磁共振儀器操作是高度專業(yè)化工作（而且機(jī)器極為昂貴），只能由專業(yè)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員進(jìn)行操作，因此法學(xué)教師和學(xué)生不能從事，在此不做詳細(xì)介紹。
四、實(shí)驗(yàn)之后的分析總結(jié)
實(shí)驗(yàn)之后的分析總結(jié)屬于實(shí)驗(yàn)的后期工作，主要是數(shù)據(jù)、圖像分析，以及人文社會(huì)科學(xué)分析總結(jié)。
1.數(shù)據(jù)、圖像分析。數(shù)據(jù)分析具有客觀性，需要專業(yè)的實(shí)驗(yàn)工作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖像的分析。法律認(rèn)知科學(xué)實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用核磁共振儀器，對(duì)于腦區(qū)圖像的要求比較高，還需要比較好的核磁共振配套分析軟件，對(duì)此進(jìn)行精細(xì)的分析。此類軟件一般只有磁共振專業(yè)技術(shù)人員才會(huì)使用，由他們進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)圖像分析比較科學(xué)。如果涉及大量的數(shù)據(jù)分析和必須建立數(shù)據(jù)模型，則還需要數(shù)學(xué)專業(yè)人士進(jìn)行相關(guān)的工作。此外，除了實(shí)驗(yàn)工作人員和數(shù)學(xué)人才外，還需要神經(jīng)科專業(yè)醫(yī)師或者認(rèn)知神經(jīng)學(xué)專家對(duì)此類數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行“認(rèn)知神經(jīng)心理”方面的分析。這種分析就是我們后期進(jìn)行人文社會(huì)分析和理論化的基礎(chǔ)。
2.進(jìn)行相關(guān)的人文社會(huì)科學(xué)分析總結(jié)。與前一步工作的科學(xué)性和客觀性相比，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行人文社會(huì)科學(xué)的分析總結(jié)則具有一定的主觀性質(zhì)。我們需要從已有的數(shù)據(jù)和圖像，根據(jù)我們需要解決的人文社科（法哲學(xué)）主題進(jìn)行解讀。這種解讀是人文社科的解讀，是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像得出人文社科的結(jié)論。所以，一定的主觀性是原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和人文社科理論基礎(chǔ)的延續(xù)?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的理論分析，如道德的情感性實(shí)驗(yàn)，就需要根據(jù)道德哲學(xué)理論進(jìn)行分析；“先天犯罪人”問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)，這就需要根據(jù)刑法哲學(xué)理論進(jìn)行相關(guān)探討。
