[关键词]物流企业；自动化；算法
[中图分类号]F252；TP39[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2013）06-0058-03
0引言
随着物流业被列入我国十大行业振兴计划，物流业已经成为我国经济发展的不可缺少的重要组成部分。物流业是我国经济运行的基础，是推动国民经济发展的重要支柱性产业之一。随着国家持续加强和改善宏观调控政策，物流业发展环境和条件不断改善，物流业保持了较快的增长速度。但由于中国物流业起步较晚，存在物流成本较高、管理落后等问题，离一体化、信息化的物流业还有一定差距。中国物流业只有应用现代物流的理念，采用先进的信息技术与运作方式，才能应对拥有技术、资金和管理优势的外国企业的竞争。实现传统物流业向现代物流业的转变，也是物流业自身结构调整和产业升级的需要，是整个国民经济发展的必然要求。我国经济要集约式发展，必然需要推进现代物流。现代物流的根本宗旨是降低物流成本、提高物流效率、满足客户需求，其中信息化是现代物流的核心。随着信息技术的不断更新和物流企业自身的发展，使得新兴的信息业务与传统物流业务之间相互介入，模糊了新兴信息技术及业务与传统物流业务的界限，从而模糊了物流业的产业属性和产业界限，即发生了产业融合现象。产业融合是由于技术进步和放松管制的原因，发生在产业边界和交叉处的技术融合，在经过不同产业或行业之间的业务、组织、管理和市场的资源整合后，改变了原有产业产品和市场需求的特征，导致产业的企业之间竞争合作关系发生改变，从而最终造成产业界限的模糊化甚至重划产业界限。
产业融合促进了传统产业创新，进而推进产业结构优化与产业发展，即产生创新性优化效应。物流信息化的重要性已经引起国内很多学者的重视，并纷纷提出相应的观点和建议。马健（2005）认为物流企业将在建立呼叫中心、应用系统领域和网络计算机领域出现信息化融合的趋势，并提出物流企业应采取的战略。邓小瑜（2011）等从技术融合、产品融合、业务融合、产业衍生4个层面阐述了物流业如何进行信息化建设。物流业与信息业的融合包含通过融合信息技术提高来增强企业竞争力和将信息业务增加到物流服务中形成新的业务2个方面。
视频摄像头在日常生活中非常普遍，但是利用率较低，大部分监控系统都是提供视频数据的线性存储，成为事后证据查找的有效手段。近年来，随着计算机视觉的发展，很多学者开始研究视频理解，尤其是针对视频信息检测与识别技术，建立有效的算法，实现底层图像处理技术与高层视频内容分析之间的关联，从而推动了计算机视觉在物流领域的应用，提高物流企业的竞争力。
1计算机视觉的相关知识
1.1计算机视觉的概念
20世纪80年代初，Marr从信息处理的角度，提出了第一个比较完善的计算机系统视觉框架。计算机视觉是指利用计算机模拟人眼的视觉功能，对图片或视频进行采集、加工、处理和识别，从中提取三维景物的形态和运动信息，解决物流、工业、商业等领域产品图像自动检测识别问题，提高检测识别效率和自动化程度。计算机视觉自动识别技术作为一门交叉学科，近年来受到各相关行业的高度重视。计算机视觉的处理流程为：摄像机图像采集图像处理计算机帧存储、图像识别控制逻辑显示器显示。
1.2亮度要求
基于计算机视觉的硬件环境中，亮度是非常重要的因素。在计算机视觉中亮度的作用是突出物体的重要特征或使物体本身可见，而弱化物体其他不需要的特征或物体所处的背景。如果物体太亮或太暗，都会影响对物体的处理。
彩色物体反射光谱的某些部分，吸收其他部分。因此开发人员可以利用这个特点来提高某些物体的可视度。开发人员可以利用颜色之间的对比增强某种颜色或抑制其相反的颜色。例如，如果一个红色的物体在一个绿色背景中则应该加强红色，这时可使用红色照明。这样红色的物体会显得明亮，同时会变暗绿色的对象。
LED是目前用于计算机视觉的主要照明技术，相比白炽灯、日光灯等使用时间短、亮度逐渐减弱的特点，LED灯的寿命超过100万小时，而且耗电小，产生热量少。
1.3计算机和摄像机的接口
常用的计算机和摄像机接口包括IEEE1394、Ethernet、USB2.0andGigabitEthernet等。
1.4RGB介绍
RGB颜色空间是实际应用最多的一个颜色空间，在使用计算机进行图像处理时，数字图像一般用RGB空间存储和表示，分3个通道：红（Red）、绿（Green）和蓝（Blue），分别反映了颜色在某个通道的亮度值。3种原色光不同比例混合即使得人得到不同颜色的感知，这就是RGB颜色空间的由来。RGB空间中每种颜色都能用三维空间中的一个点来表示。
2计算机视觉在物流领域的优势
随着物流业的迅速发展，计算机视觉在条形码识别、运动物流跟踪方面逐渐得到应用。与传统方法相比，计算机视觉应用在物流领域的优势为以下方面。
2.1灵活、低成本
物流系统中一般采用传感器来收集相关信息，但是传感器的位置是固定的，如果需要多方位的信息，必须同时需要多个传感器才能完成。利用计算机视觉摄像机和计算机来完成，只需要通过程序的设置和一台摄像机就可实现多方位信息的收集。
2.2高效、准确
在一些人眼难以满足要求的场合，或不适于人工工作的环境下，用计算机视觉来代替人工视觉可以提高生产效率、信息的准确率。
3计算机视觉在流水线中多方位跟踪计数的算法
物流企业在流水线产品的计数方法目前主要采用传感器，而利用摄像机所提供的视频信息可以实现多方位的跟踪。计算机视觉是一个集成系统，图像分析的时间有限，算法必须简单有效。本文采用的物流流水线视频图像如图1所示。图中红色矩形表示流水线中传输的物品，绿色区域为流水线中的物品处理区域。
系统会在视频图像中设计①、②、③、④四个计数区域，在物品进行相关处理前进行计数。计数方法为将每帧图像变为黑白图，图像中的红色变为白色，其余都变为黑色。当每幅图像中的红线部分中的白色像素超过一定阈值时，认为物体撞线，如图2所示，这时确定有需要计数的物品通过，可以开始计数。
3.1主要算法
3.2算法的运行结果
OpenCV是Intel公司开发的开源计算机视觉库。它提供了几百个C/C++函数，实现了计算机视觉领域中大部分最常用的算法。利用Intel开发的开源视觉库IntelOpenCV和VC6.0将上述算法转换为对应的源代码，可实现4个区域的物品计数。
3.3算法的评价
该算法利用计算机视觉技术实现了物流流水线上的多方位计数，提高物流企业的信息化水平，节约了资金。算法简单，运行速度快，完全可以满足物流企业的实际需求。
4结论与建议
本文所提出的算法实现了计算机视觉技术在物流企业的应用，为信息产业和物流业的融合提供了新的思路。但信息产业与物流产业的融合并不意味着引入信息技术后物流业的竞争力一定能提高。Berry（1995）指出了企业可以从6个方面来利用技术手段来提高竞争力，根据Berry的建议和我国物流业的实际情况，本文认为从以下几个方面来考虑如何通过与信息技术的融合提高物流企业的竞争力。
4.1要有一个战略性的全局行动纲领
技术只是一种手段，使用技术的目的是为了企业发展服务，应符合全局发展的需要。因此物流企业高层管理者应该参与技术战略的制定，保证技术战略与全局战略一致，并有CIO（首席信息官）监控具体执行情况。而不应该盲目使用一些新技术或进行信息改革，造成企业不必要的损失。
4.2解决主要问题
物流业作为服务行业其最终目的是为客户服务，使用信息技术的有效性应建立在为客户解决实际问题的基础上。因此信息产业与物流业的融合应体现在为客户提供更多的便利，或提供增值服务的基础上。
4.3使用物流公共信息平台和建立物流信息系统，保证系统有效运转
通过现代物流公共信息平台的建设，企业可以及时获得需求信息，政府可获得物流业相关的调控和管理的宏观信息，实现互联互通。通过企业流程再造，利用含有CRM（客户关系管理）等模块的ERP系统，采用EDI（电子数据交换系统）、GPS、条形码、无线射频技术等先进技术，建立真正适应企业发展的符合现有服务模式的管理信息系统。
4.4创新型物流人才的引进和培养
物流企业在自身提高业务流程和信息化水平的同时，还应注重创新型人才的引进和培养，特别是有国际大型物流企业管理和技术经验的复合型人才。
主要参考文献
[1]LLeonard，Berry.OnGreatService：AFrameworkforAction[M].NewYorkNY：TheFreePress，1995.
关键词：机器视觉；图像检测；航空轮胎；表面质量
中图分类号：TP23文献标识码：A
引言近年来，随着生产工艺飞速发展，人们开始关注产品的外观质量，比如印刷品、包装、工艺品等以外观质量为重要附加价值的产品，又比如航空轮胎等表面缺陷会直接影响到使用效果甚至会给使用者的生命财产安全带来无可挽回的损失的产品。众所周知，机器视觉已经发展成为重要的工业生产加工手段之一，在中国成为全球重要的制造中心之一的背景下，中国成为继美国、欧洲和日本后的全球第四大机器视觉市场，同时也是最具发展潜力的市场。一方面外国企业积极入驻中国带来了巨大的视觉系统需求，另一方面国内企业不断扩大生产规模，加大了对视觉系统的需求，以航空轮胎为例，未来十年，国家将在大飞机项目中投入500～600亿资金，大飞机项目的发展，必将会带动航空轮胎行业大规模的发展，对航空轮胎的质量要求也会更加严格。1国内外相关技术研究国外对机器视觉技术的研究，由于开展的比较早，而且具有资金、技术以及硬件方面的优势，已经走在了国内的前面。国外的机器视觉系统的应用领域涉及到了社会生产的各个方面，有原始的在线监视，也有外观检测以及动作、行为控制，许多工业加工成套生产设备都集成了机器视觉系统，成为加工生产线的标配，比如印刷生产线上的机器视觉质量控制系统，又比如汽车制造业中的移动三坐标测量系统[1]。由于经济和技术原因，国内绝大多数图像处理技术公司都以国外产品为主，没有或者很少涉足拥有自主知识产权的机器视觉在线检测设备，对视觉技术的开发应用停留在比较低端的小系统集成上，对需要进行大数据量的实时在线检测的研究很少，也很少有成功案例。但是，随着国内经济发展和技术手段不断提高，对产品质量检测要求就更高，对在线检测设备的需求也就更大，具有巨大的市场潜力。计算机、摄像机等电子技术的飞速发展大大提高了机器视觉系统的硬件水平，同时图像处理理论和算法的快速发展也给机器视觉系统提供了强大的软件支持。但是，仍然伴随着一些问题，主要有以下两点：光学仪器第35卷
第3期谢，等：机器视觉在轮胎检测领域的应用研究
（1）算法的精确性提高伴随着计算量的成倍增加，处理时间就成为了实时检测的软肋；（2）硬件的分辨率提高了，图像的分辨率、精度也随之提高了，但是数据量计算量都因此成倍增加。因此，如何保证检测的实时性和准确性，是机器视觉系统在工业应用中需要解决的核心问题。2视觉检测核心技术
2.1机器视觉图像处理技术机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。有大量的文献和著作给与介绍和讨论，其中比较著名的马颂德的《计算机视觉》介绍了计算机视觉的算法和理论，以及RichardHartley的《MultipleViewGeometryinComputerVision》介绍了在计算机视觉中的几何理论和方法[2]。机器视觉中的图像处理方法，主要包括图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容。经过这些处理后，输出图像的质量得到相当程度的改善，既优化了图像的视觉效果，又便于处理器对图像进行分析、处理和识别[3]。机器视觉理论应用于现代检测领域，是上世纪末本世纪初计算机视觉的一个新的研究方向。它使用计算机视觉的理论方法来识别物体的关键点，经过分析处理以后，转换成坐标数据，然后产生检测数据。国内已有学者把机器视觉技术运用于检测领域[4]。但是在轮胎检测领域，机器视觉技术的应用还仅仅停留在理论之上，还没有可实际应用的商品化的设备，更不用说结合机器视觉和嵌入式两种技术的便携式检测仪了。
2.2嵌入式技术嵌入式系统一般指非PC系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上PDA、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。嵌入式系统有以下几大优点[56]：（1）嵌入式系统通常是面向特定应用的，它通常都具有低功耗、体积小，集成度高等特点；（2）嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期；（3）由于空间和各种资源相对不足，嵌入式系统的硬件和软件都必须设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力。本研究选取嵌入式系统中的DSP（数字信号处理器）来进行开发，具体型号为TI公司的TMS320。它具有很高的编译效率和执行速度，在信号处理方面具有优势，它的特点如下：（1）程序和数据具有独立的存储空间，有着各自独立的程序总线与数据总线，可以同时对数据和程序进行寻址，大大提高了数据处理能力；（2）由于广泛采用了流水线操作，减少了指令的执行时间，可以同时运行8条指令；（3）与一般计算机不同，乘法（除法）不由加法和移位实现，它具有硬件乘法器，乘法运算可以在一个指令周期内完成；（4）指令周期降到了1.67ns。随着工作频率进一步提高，指令周期将进一步缩短；（5）拥有自己独特的专门为数字信号处理而设计的指令系统；（6）相比传统的处理芯片，它还具有体积小、功耗小、使用方便、实时处理迅速、处理数据量大、处理精度高、性能价格比高等许多优点。3轮胎检测系统构成
3.1研究目标机器视觉用于产品表面缺陷检测需要面对以下主要问题：（1）数据处理量非常庞大；（2）如何快读匹配图像；（3）如何快速实现缺陷分割并剔除伪缺陷；（4）如何选取缺陷特征，用以实现缺陷识别。以具体产品为例，相对其他轮胎产品，航空轮胎对质量检测的要求较为严格，只要航空轮胎的检测技术到位，其他轮胎产品也基本可以检测。以航空轮胎的缺陷检测为例，根据GB/T9747-2008《航空轮胎试验方法》、GB/T13652-2004《航空轮胎表面质量》和GB15323-1994《航空轮胎内胎》等标准的要求，研究表面缺陷在线检测的图像处理方案；开发一套基于机器视觉的产品表面缺陷的在线检测设备，同时根据GB/T13653-2004《航空轮胎X射线检测方法》所述，配合X射线发射仪，利用一对一的服务器/客户机构架的机器视觉对标准中所描述的航空轮胎的一系列缺陷，如断层、气泡和裂口等进行高精度、高实时性、高连续性以及非接触式的在线缺陷检测。具体技术指标：（1）能检测出最小直径0.3mm的轮胎内部缺陷（即横向纵向最小均为0.3mm）并能对缺陷进行分类识别，主要包括结构类、气泡类和夹杂物类，对缺陷的检出率要求大于90%；（2）对缺陷部位进行定量和定位分析：读出缺陷的尺寸（误差0.5mm），测出缺陷距离轮胎表面的深度，决定缺陷在轮胎内部的位置；（3）在线检测设备的检测检测速度与X射线管旋转速度同步，X射线管旋转一周即完成一个轮胎一个圆周的缺陷检测。
3.2研究内容和技术路线
3.2.1确定机器视觉检测系统的基本框架在数据量大时，采用一个处理器搭配一台摄像机的一对一方式。在产品表面检测中，由于航空轮胎的圆周面比较大，数据量也就比较大，通常采用的机器视觉单摄像机方式，很难满足圆周面检测分辨率高、数据量大的要求，而多台摄像机能满足分辨率和数据量的要求，却又相应带来实时性差的问题。若采用多台摄像机的方式，就需要配备多套成像系统，一套成像系统造价在10万元左右，基于成本和计算数据量的考虑，本研究选用一对一方式，利用分时运动克服单台摄像机采集数据量不足的缺点。具体来说，就是在经典的服务器/客户端模式架构的基础上设计一种基于机器视觉的系统结构以实现轮胎圆周面产品表面缺陷的在线检测，该结构主要由四部分组成：服务器（嵌入式系统）、客户端（图像处理子系统）、信号模块（PLC）、输出单元。系统框架如图1所示。每隔一定的时间（系统初步设定为5s），服务器通过PLC控制步进电机驱动轮胎做圆周转动，每转过一个固定角度（系统定为120°），服务器就调动客户端完成此区域内相对独立的视觉检测任务，一次间隔只检测轮胎的三分之一（120/360），经过3个时间间隔，客户端即完成了整个轮胎360°的全面检测，然后利用拼接原理把各部分拼接起来，统一到一个坐标系下。拼接测量的关键是利用重叠区计算出各次测量时基准的不同，然后消除不同，统一在一个坐标系下。拼接测量的方法可以直接计算出被测轮胎的全面信息。为了保证服务器和客户端之间图像检测数据可靠、实时的交互，本研究采用千兆以太网的方式传输数据。作为整个检测系统的管理控制单元和人机交互接口，服务器不仅要完成检测任务的调度，还要可以设定检测参数，接收和实时显示客户端上传的图像数据和处理结果（缺陷等），并将信息存入数据库中。此外，服务器还接收PLC传来的位置检测信号，用于与客户端的同步，并且根据检测结果中的位置信号，对执行机构发出动作信号，标记并剔除有缺陷的产品。在客户端处理核心中安装有图像采集卡，接收服务器设置的参数和任务调度，控制采集卡和摄像机完成图像实时采集，利用图像处理算法处理和分析图像数据，将最终得到的缺陷位置和分类信息上传给服务器，保存缺陷图像以备查。
3.2.2设计编写表面缺陷检测的图像处理方案在表面缺陷检测中，根据图像数据的特点，本研究提出以下图像处理过程：缺陷分割、特征提取及缺陷分类。首先是缺陷分割：在表面缺陷检测的时候，利用图像处理算法，处理采集到的产品表面图像，将缺陷从复杂的背景图像中分离出来。接着是特征提取：提取缺陷后，对缺陷的各种标识性属性进行提取，主要是几何特征和灰度统计特征，以保证后续的缺陷分类和识别。几何特征指的是轮廓特征，比如长度、形状、面积、重心等。灰度统计特征指的是分布位置、统计值、均方差等等。还有缺陷分类：本研究采用改进的BP算法[7]对网络进行训练，构建神经网络分类器来实现轮胎缺陷分类，为了提高检测系统对伪缺陷的适应性，本研究将部分伪缺陷也作为网络输出并对其进行训练。由于图像处理中需要运用大量的计算机内存处理算法，为避免编程中出现内存泄露进而造成计算机内存资源流失的现象，决定采用对内存进行托管的C#语言进行编程。
3.2.3服务器和客户机系统之间的同步服务器/客户端模式架构的机器视觉系统具有独立性和并行性的特点，它不得不面临的一个重要问题是如何解决服务器和图像处理子系统之间的同步问题，包括摄像机同步采集、数据同步处理和轮胎运动同步控制等。本研究利用摄像机本身的外同步特性，采用对摄像机提供统一的线扫描触发信号保证摄像机采集同步。机器视觉系统基本组成模块见图2。
4结论实际测量结果证明，应用视觉检测方法可以较好地解决传统测量方法中时间长、工作量大、测量效率低的问题。该方法能够充分利用现代计算机技术的优势，设备简单、易用，克服了传统测量仪器的许多误差来源，具有快速、准确、非接触测量的优点。在实验室中初步完成了实验系统的核心部分（如图3所示），与传统的测量方法相比，原先需要15min的测量时间，现在只需要15～30s就可完成，操作也更加简单便捷。该系统可检测出最小直径0.3mm的轮胎内部缺陷（即横向纵向最小均为0.3mm）并能对缺陷进行分类识别，主要包括结构类、气泡类和夹杂物类，对缺陷的检出率为96%。
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[关键词]多媒体教学；多媒体技术；计算机技术；心理学；教育
多媒体教学的发展，与其技术的发展有直接关系。在一些相关论著中，学者们更多的是对多媒体教学技术的论述，强调的是技术，而很少涉及学习者和教育者这样的“人的因素”。虽然对多媒体教学技术的研究是不可缺少的，但是探索多媒体教学的心理机制和教育基础则更为重要，因为人类是以完全不同的方式来加工多媒体教学的。只有这样，才能在多媒体教学中考虑学习者和教育者的主体性。
一多媒体教学技术及其计算机基础
多媒体与多媒体技术应视为同义词。关于多媒体技术的特点虽然还没有形成共识，但是，也有一些基本的共同之处。多媒体五大特点：1.将不同的媒体数据都表示成统一的结构码流；2.实行新的技术标准体制，以适应系统级集成和规范相关产品的性能指标；3.建设“全球信息高速公路”；4.应用“双向性设计”，统一信息提供者、接受者和控制者的关系；5.赋予信息系统对客观世界信息的自然模拟与处理能力。
(一)多媒体技术的特点
1.整合性。多媒体实时地综合，把文本、图形图像、声音、动画以及视频这些媒体中组成两种或两种以上的结合体，为的是借鉴各种媒体的优势，形成一种在功能上更加完善的体系。
2.集成化。多媒体表示的并不单纯是信息的多样性，而是通过多种媒体表现、多种感官认知、多种仪器设备、多学科汇聚、多领域应用等交互作用，集成信息码流、设备控制、人与客观现实关系的一体化。
3.多维式。多媒体是趋于人性化的多维信息处理系统，目标是要尽可能实现让人类在现实生活的自然环境下，保持信息交流的高保真效果、通信带宽和交互控制能力。
4.数字化。多媒体具备数字化处理系统，其信息是一种数字化的信息，其信息结构是一种超媒体的网状式结构，所以高速宽带网络支持多媒体通讯和资源共享，建造全景化虚拟世界数据库成为现实。
5.分布式。目前，多媒体技术正朝着分布式的方向发展。分布式多媒体是一门综合性技术，它集计算机的交互性、网络的分布性和多媒体信息的综合性于一身，突破了计算机、通信等传统产业间相对各自独立发展的界限，是计算机和通信领域的一次革命；分布式多媒体的发展涉及两个关键性的技术问题，一个是多媒体网络技术，网络的频宽、信息的交换方式及网络的高层协作，这直接决定着网络质量；另一个是数据压缩技术，使信息量巨大的多媒体数据、特别是视频和声频数据得以在网络上传输；分布式多媒体向社会提供全新的信息服务，使用户不但可以选择播放的节目以及内容，而且还可利用此系统得到诸如咨询、交流等信息服务。
(二）多媒体并不是多媒体计算机的代名词。
多媒体计算机只是多媒体的一个特例。它既有计算机的显著特性，又有多媒体的功能，所以学校进行多媒体教学时，通常以多媒体计算机为载体。然而，多媒体计算机仅仅是多媒体系统中的一个分系统，因此，它常常被认为是多媒体中的一个典范，或者说是多媒体的一种狭义的范畴。
二多媒体教学技术及其心理基础
从媒体技术的基础来分析，多媒体教学技术离不开视觉媒体技术、听觉媒体技术和触觉媒体技术等。多媒体信息是这些媒体信息数字化后整合而成的，如前所述，数字化技术是多媒体技术的基础技术。在数字化的过程中，各种单媒体有各种不同的国际标准，然而，如果重视“感觉通道说”,那么就要在探讨这几个方面的媒体技术问题的同时，必须揭示使用者（尤其是学习者）的感觉、知觉的心理机制，特别是人的视觉和听觉特征。
多媒体教学技术的出现扩展了人们用视觉模式呈现材料的具体途径。视觉材料包括文本信息、图形图像信息、视频信息。这些信息通过视觉媒体技术数字化后整合为多媒体信息。
(一)为了使多媒体教学技术的视觉材料更容易被学习者所接受，就必须要顾及人的视觉心理基础，也就是说，上述视觉媒体技术只有通过视觉心理机制才能实现多媒体教学的目标。这里，我们也要强调四点：
1.多媒体技术要考虑光的物理三属性所引起的视觉的三种心理机制。视觉的刺激是光，光是电磁波，电磁波的范围很广，而人可见的电磁波只占电磁波的一小部分。波长不同，会使我们在视觉上产生色调的差别，从而产生不同的色觉。色觉不仅取决于由波长所引起的色调，还和主观感觉的明度和饱和度有关。明度是对光波强度（振幅）的反应，饱和度则由物体发射或反射的光的纯度来决定。所以，多媒体教学技术在视觉媒体设计上要处理好可见视觉、色调、明度和饱和度这几方面的关系。
2.多媒体教学技术要考虑对感光物质的视觉感受器心理机制。视觉感受器的真正感光器官是视网膜上的一些细胞，其中锥状细胞感觉颜色，棒状细胞感觉明度，这两种细胞中感光物质的化学性质不同，光使这些物质分解，色素被漂白，从而刺激了感受细胞的膜，引起神经冲动。所以，多媒体教学技术在视觉媒体设计上要研究这两种感光物质的化学性质。
3.多媒体教学技术要考虑视觉过程，即眼睛看东西是一个编码过程，视网膜上的不同感受野在视觉中枢有不同的神经细胞，各有其功能，不同的细胞对所刺激信息系统的不同特征分别反应，并像计算机那样编码，这种编码实际是对一些图像的辨认。所以，多媒体教学技术在视觉媒体设计上要利用好视觉感受野与信息的特征。
4.多媒体教学技术要考虑各类视觉现象，特别是决定视力高低的视角、强弱光下的适应、视觉后暂留的后像、不同背景的视觉对比、不同明度下对不同光波长的感受性等等造成视觉的各种差异。所以，多媒体教学技术在视觉媒体设计上要运用各类视觉现象产生的规律。
(二)在多媒体教学技术中，视听是紧紧地联系在一起的。在计算机环境下，眼睛知觉动画图像，耳朵则知觉解说语言；在演讲的情境中，视觉通道加工投影仪上幻灯片的内容，听觉通道则加工演讲者的声音。听觉材料主要是声音，包括语言信息、音乐信息和效果声信息。这些信息通过听觉媒体技术上数字化后整合为多媒体信息。在这一过程中，我们从技术角度作如下三点说明：
1.声音信息尽管是一种一维的模拟信号，它可以通过采样、量化、码字分配实现数字化，但它比文本信息的数据量要大，通常采用呈现声音和声音合成技术。
2.声波是起源于发声体的振动，在弹性媒质中传播的是一种机械波。它在气体或液体媒质中传播的是纵波，在固体媒质中传播的则是纵波、横波或两者的复合。声音信号有时域特征、频域特征和声色与失真特征。
3.声频或音频是人耳可闻的振动频率，频率范围每秒钟约为20-20000次（赫兹），声频信息数字化后其数据速率大、保真度好和动态范围大。当然，对于不同类型的声频信号，其信号带宽是不同的，电话、调幅广播、调频广播和激光唱盘等的声频信号是有较大区别的。随着声频数字化的发展，压缩编码技术是多媒体教学技术的关键之一。(三)要使多媒体教学技术的听觉材料被学习者更容易接受，也必须顾及人的听觉心理基础。这里，我们仅作两点分析：
1.多媒体教学技术要考虑声音的物理三属性所引起的听觉的三个特征。正像光有三种物理属性一样，声音也有三种属性，即振动的频率、振幅的大小、基音与陪音的倍数配合关系，以及所产生的听觉的音调（或因高）、音强（或响度）和音色的三个特征。人对不同音调的感受性是有差别的，尽管声频在20-20000Hz范围，但声频为1000-4000Hz之间音调感受性较好（即阈限较低），这是由于耳膜神经纤维承担的振动频率所决定的。测量音强的方法以分贝（dB）为单位，这是物理学与心理学都认可的，即两个声音之间的强度比率为1∶1.26（1分贝），因为1.26是能清楚辨别出两个声音振幅大小的区别。人的音色是由基音和陪音的不同比例的配合决定的。在音调和音强相同的情况下，人们之所以能够分辨出是哪种琴所演奏的曲子，正是由于不同琴的基本振动（基音）与分段振动（陪音）的比例是不一样的，这种比例成整数倍数为乐音，不成整数倍数则为噪音。所以，多媒体教学技术在听觉媒体设计上要利用好音调、音强和音色的三个特征。
2.多媒体教学技术要考虑听觉的感受野。因为听觉神经细胞是有分工的，研究指出，听觉中枢神经细胞有40%只反应噪音而不反应乐音，另外60%的神经细胞对乐音的反应也有分工。冲动频可以出现在声音的出现时，可以出现在声音消失之后，也可以出现在声音出现和消失的一刹那；可以在声频降低时发生变化，也可以在声频升高时发生变化。
由此可见，我们在分析多媒体教学的相关技术的同时，也要注意学习者的心理基础，因为学习者是以特有的心理活动的方式来加工视觉和听觉等媒体信息的。
三、多媒体教学技术及其教育基础
(一)在教育中应用多媒体技术，首先是多媒体教学软件的开发，此外，创作工具和虚拟现实等技术也在教育中应用。每一种技术既为教育服务，又有其教育的需要和基础。由于教育对象是人，所以在教育中不管怎样去应用多媒体技术，都要体现每一种技术为人服务，并把学习者和教育者的要求作为出发点。
(二)多媒体创作工具是指能够集成处理和统一管理文本、图形、静态图像、视频影像、动画、声音等多媒体信息，使之能够根据用户的需要生成多媒体应用软件的编辑工具。当前，多媒体创作工具的种类归纳起来主要有以下三种类型：
1.交互式流线或图标编辑控制型，编辑人员按照脚本的要求将选定的不同类型的图标根据需要一一放置于流线上进行编辑。
2.描述式页控制型，将多媒体素材根据需要编辑在一幅画面之中形成一页书，再将页与页之间按一定的调用关系联系起来以形成一本书的概念，不同页之间根据需要交互性地呈现即形成多媒体应用软件。
3.时间流程型，这类工具在编辑信息时显示出较强的时间前后顺序，即时间流程（TimeLine），主要用来编制一些简报类的程序。
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1计算机视觉定义
人类天生具有五感，视觉便是其中之一，而计算机视觉，就是让计算机网络能够睁开眼看世界。让计算机有一定的视觉能力，可以从各个方面帮助人们进行监督、检验检测。利用计算机视觉科学可以使工作变得更加简便。计算机视觉主要应用于对二维码、条形码、照片、视频资料如片段等进行智能处理。
2计算机视觉研究在医疗、交通中的作用
随着医学成像技术的发展与进步，图像处理在医学研究与临床医学中的应用越来越广泛。最常见的有癌细胞显微图像分割与识别、基于多特征融合的血红细胞识别和乳腺癌细胞计算机的自动识别等。计算机视觉技术的迅猛发展，为医疗诊断带来了很大的方便，同时促进了临床医学的发展。另外，在各大综合医院慢慢发展起的体检体系中，计算机视觉技术起到了决定性因素。随着体检的人数上升，对医院体检的管理、速度、准确性都提出了更高的要求。视觉识别轻而易举的解决了这个问题，只需要去识别体检人员的身份证，就可以将体检人员对号入座，检查过的项目，没有检查的项目一目了然。理化指标的检验，只需要在采血试管或采尿瓶上粘贴与体检者对应的条形码即可，利用视觉技术对号入座，方便而准确的确定每一位体检人员的血样及尿样。及提高了医院的工作效率，又将错误率降到最低。
计算机视觉在交通上同样得到了广泛的应用及发展。交通安全是交通运输中的重大问题，随着近年来机动汽车数量的迅猛增长，交通事故的发生也随之越来越频繁，给人类社会带来的危害也日趋严重，使很多的家庭失去亲人，甚至家破人亡。全国一线城市例如：北京、上海、广州、深圳等交通道路供需的矛盾日趋严重，交通安全、交通堵塞及环境污染已成为困扰我国交通领域的三大难题。基于图像处理的计算机视觉技术是通过摄像机获取场景图像，并借助于计算机软件构建一个自动化或半自动化的图像、视频理解和分析系统，并提供及时准确的图像、视频处理结果，以模仿人的视觉功能。主要功能如下：
一是基于计算机视觉技术的车辆牌照自动识别：车辆牌照是车辆的唯一身份，对车辆牌照的有效检测与识别在车辆违章检测、停车场管理、不停车收费、被盗车辆稽查等方面有着重要的应用价值。尽管针对车牌识别技术的研究相对成熟，然而在实际的应用场景中，受到天气、光照、拍摄视角、车牌扭曲等因素的影响，车牌识别技术仍然有一定的改善空间。
二是基于计算机视觉技术的车辆检测与流量统计：目前城市交通路口的红路灯间隔时间是固定的，而不同路段、不同时间段交通流量是随机变化的。若能根据各个交通路口的交通状况辅以计算机进行自动分析，并判断与预测交通流量，无疑为交通警察出警，红绿灯时间间隔的动态设置等提供技术支持。
三是基于计算机视觉技术的公交专用道路非法占道抓拍：公共交通是每个城市交通的重中之重，城市的公共交通为老百姓提供了便捷的出行方式。公共交通的发展，有利于城市的节能减排，有利于降低城市的空气污染指数。由于城市公共交通具有运量大、相对投资少、人均占有道路少等优点，解决城市交通问题必须优先发展城市公共交通。然而目前拥挤、缓慢的公交出行方式已成诟病，因此发展“快速公交”将是未来公交的一种运行模式。道路畅通则是发展“快速公交”的前提，相应地，公交专用车道的设定必不可少。为防止其他社会车辆的驶入，并对违规驶入的其他社会违规车辆进行抓拍与惩罚是保证公交车道公交车专驶的一种重要手段。因此在公交车前部装置摄像头并辅以其他处理设备，从而可以使得每一辆公交车成为了一个流动的监控设备。
3计算机视觉在条形码检测中的应用
条形码是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。在中国，由中国物品编码中心赋予制造厂商代码。那么最常见的计算机视觉应用与条形码检测就是在超市中。超市中每样产品都有自己的条形码，当人们选择了自己需要的物品后，来到收银台进行结账，我们会看见收银人员会用扫码器对物品的条形码进行扫描，扫描后就会出现产品的信息及价钱。记录以及扫描条形码的技术就是计算机视觉技术。
4计算机视觉重要技术——智能识别
近年来，基于生物特征的鉴别技术得到了广泛重视，主要集中在对人脸、虹膜、指纹、声音等特征上，这其中大多都与视觉信息有关。指纹、人脸功能已经大范围在生活中应用，其中很多单位的打卡制度就是依据面部识别、指纹识别来实现的。社会飞速发展的今天，很多的单位都实行了上下班打卡制度，这一制度已经被作为单位管理制度中的重要一条。购买的打卡机就是采用计算机视觉的重要技术——智能识别来实现的。利用打卡机的储存功能，记录每个职工的指纹或面部容貌，规定在某一个时间范围内对应识别指纹或面部容貌，视为打卡。在上下班打卡的过程中，员工将面部或指纹对应在打卡机的制定位置上，让打卡机进行识别，当识别的结果与存储结果相同时，打卡成功。这样看起来十分简单的打卡机可以使单位的工作有序化，制度化，而实现这个功能的技术就是计算机视觉技术中的重要技术之一：智能识别。
5计算机视觉技术的发展过程及未来
计算机视觉技术研究经历了近40年的过程，20世纪50年代的统计模式识别、60年代的Roberts的三围积木世界、70年代的Marr为代表的计算理论、80年代的主动视觉，但是仍然面临许多的问题。主要由于计算机视觉是一个逆问题，视觉信息多种多样，视觉知识的表达很困难，图像数据量巨大，信息存储于检索困难，对生物学、神经生物学等的研究有待深入。
计算机视觉技术的未来必定会朝着高科技发展，航空遥感测控地形地貌、电影特效制作、工业生产自动化检测、医学影像检测，再到天文领域等，在这些科学领域中计算机视觉将无法取代，成为主流的技术之一。
作者简介
关键词计算机；视觉技术；应用研究
中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）16-0114-01
计算机视觉技术自20世纪70年代产生以来就得到了全世界的广泛关注。作为一种多学科综合应用下的新技术，随着专家对其研究会的不断深入，其应用领域也越来越广，给人们的生产生活带来了极大方便。
1计算机视觉技术
计算机视觉技术是在计算机技术应用下发展起来的一种新技术，主要用来研究计算机模拟生物的宏观或外显功能。该技术在应用过程中会涉及到计算机科学、神经生物学、人工智能、模式识别以及图像处理等多个学科，多学科技术的综合运用使得计算机具有了“感知”周围世界的能力，这也正是该技术发挥作用的核心所在。计算机视觉技术的特点就在于，首先，它能在不接触被测者的前提下完成对被测者的检测；其次，该技术应用的领域和检测的对象非常广，能在敏感器件的应用下，完成对人类难以观察到的超声波、微波和红外线等的检测；最后，该技术还突破了人在视觉观察上长时间工作的限制，能对检测对象进行长时间观察。
2计算机视觉技术在各领域的应用分析
随着计算机视觉技术研究的不断加深，该技术的应用领域也越来越广，下面，本文就选取工业、农业、林业、农产品检测、电力系统自动化及图书馆工作这6个方面对计算机视觉技术的应用进行简要分析。
2.1在工业领域中的应用
工业生产对产品的质量要求极高，计算机视觉技术在工业上的应用主要集中在以下3方面：1）产品形状和尺寸的检测上。对制造业而言，产品的形状和尺寸是否合格直接影响到产品在实际应用过程中作用的发挥。计算机视觉技术的应用能对产品进行二维和三维等几何特征的检测，如产品的圆度、位置及形状等。2）产品零部件缺失情况的检测。在生产线运行过程中，计算机视觉技术能准确检测出产品在生产过程中是否存在铆钉、螺丝钉等零部件的缺失以及产品内部是否在生产过程中掺进杂质等。3）产品表面质量的检测。为了从各个方面保证产品的合格性，对其进行表面质量的检测也是一个极其重要的环节。计算机视觉技术实现了对产品表面的纹理、粗糙度、划痕、裂纹等各方面的有效检测。
2.2在农业生产领域中的应用
该技术在农业领域的应用主要集中在以下两方面：1）对病虫害的预测预报。预测预报作用发挥的关键环节是建立起计算机视觉技术对所有昆虫的识别体系。对昆虫图像识别系统进行数字化建模所使用的方法主要以下2种，一种是运用数学形态学的方法对害虫的边缘进行检测，进而提取害虫的特征；第二种是从昆虫的二值化图像中提取出昆虫的周长、面积和复杂度等基本信息，并对这些信息建立害虫的模板库以实现对昆虫的模糊决策分析。2）对农作物生长的监测。常用的方法就是运用计算机视觉技术下的非接触式监测系统对农作物生长环境下的光照、温度、湿度、风速、营养液浓度等相关因素进行连续地监测，进而判断出农作物长势。
2.3在林业生产中的应用
该技术在林业生产中的应用主要集中在农药喷洒和林木球果采集这两方面。就林业的农药喷洒而言，常规的农药喷洒方式易造成农药的大量流失，不仅达不到防止林业有害生物的目的，还浪费了大量的人力、物力和财力。计算机视觉技术的应用能通过对施药目标图像进行实时分析，得出具体的施药量和准确的施药位置，该技术指导下的施药工作极大发挥了农药的效果。就林木球果采集而言，该采集工作的操作难度一直都很大，我国当前使用的方法主要是人工使用专业工具下的采集以及机械设备运用下的高空作业车采集和摇振采种机采集，这两种方式都存在一定的安全性和效率问题。计算机视觉技术的应用能通过对需要进行采集的林木球果进行图像采集来得出球果所处的具置，再结合专业机械手的使用完成球果采集。该技术不仅节省了大量劳动力，还极大提高了采摘效率。
2.4在农产品检测中的应用
农产品在生产过程中受自然环境的影响比较大，所以农产品不仅会产生质量上的差异，还会造成颜色、大小、形状等外观上的极大不同。由于农产品在出售时大多要进行产品等级的划分，所以将计算机视觉技术运用到对其颜色和外形尺寸的检测上，有效达到了对农产品进行检测的目的。通过对外观大小尺寸的检测，不仅提高了对农产品进行分门别类地等级划分的效率，还在很大程度上减少了对产品的损坏；通过对西瓜等农产品进行颜色上的检测，能准确判断其是否成熟，有效避免了人工操作下的失误。
2.5在电力系统自动化中的应用
计算机视觉技术在电力系统自动化应用的表现当前主要表现在以下2个方面：1）在人机界面中的应用。人机界面在运行过程中更加强调人的主体地位，实现了用户对各种效应通道和感觉通道的运用。具体来讲，计算机视觉技术在用户向计算机的输入方面，效应通道实现了手动为主向手、足、口、身体等的转变；在计算机向用户的输出方面，感觉通道实现了视觉为主向触觉、嗅觉、听觉等的转变。2）在电厂煤粉锅炉火焰检测中的应用。对煤粉锅炉火焰的检测既能有效判断锅炉的运行状况，又能在很大程度上实现电厂的安全性运营。由于煤的负荷变化和种类变化会在使着火位置发生移动，所以为了保证炉膛火焰检测的准确性，必须弥补之前单纯应用火焰检测器只能判断有无火焰开关量信号的弊端。计算机视觉技术的应用，就在弥补火焰检测器应用弊端的基础上，实现了对火焰形状的进一步检测。
2.6在图书馆工作中的应用
随着当前数字图书馆和自动化管理系统的建立，计算机技术在图书馆方面的应用越来越广泛。当前计算机视觉技术在图书馆方面的应用主要集中在古籍修补和书刊剔旧这两方面。就古籍修补而言，古籍图书等在收藏的过程中，受温度、湿度、光照等的影响，极易导致纸张变黄、变脆以及虫洞等现象的出现。在进行修补时，依靠计算机视觉技术开展具体的修补工作，能在很大程度上提高修补工作的效率。就书刊剔旧而言，由于图书馆藏书众多，对那些使用率低且较为陈旧的文献资料进行及时地剔除，能实现图书资源的及时更新。计算机视觉技术在该方面的应用，极大地保证了工作的准确性和效率性。
3结束语
通过以上对计算机视觉技术在工业、农业、林业、农产品检测、电力系统自动化及图书馆工作这6个方面的研究可以看出，随着计算机技术的进一步发展以及计算机与各专业学科的不断渗透，该技术的发展前景和应用领域都将更加广阔。
参考文献
一、应用多媒体计葬机辅助教学的必要性现在学校教学中，学科多，知识点多，粗盖面广.教学方式若仍然停留在教师、课本、板书、挂图等费时多、进度慢的传统教学方法上，是难以完成教学任务的.把多媒体计算机教学引人课堂后，它给传统的教学方法带来了新的生机和活力，对过去课堂上学生模糊不清的概念不多易理解的问题教师只藉用几分钟的时间，通过屏幕上的图形、动画.以寥容数语进行引导和点拨就可达到预期的效果.再结合生动有趣的交互式练习，不但可以大减学生的课业负担，而且可以提高学生的学习兴趣。计算机辅助教学的媛终目的是用电脑去开发学生的智力，把思维调动到最佳状态来提高教学效果.多媒体计算机其生动形象的图文、视频、动画，悦耳的伴音作用于绵竹福市齐学中艾光伟浅谈计算机辅助教学。理教科学践与实研究学生的视觉、听觉，对于伴随着电视机长大的学生来说，用这样的教学手段把间接的知识.抽象的概念和原理转化为感性经验，他们乐于接受这样的学习方式。另外，计算机软件上所携带的大t的超乎寻常的知识信息，极大地丰富了课堂教学内容，让渴望求知的学生在短时间里接受更多的新东西.这是其他教学媒体难以比拟的，它让当代学生对课堂外世界有一定了解、改变了教学的时间和空间概念.二、推广计算机辅助教学，首先教师要养成使用计算机的心理习恤计算机发展到今天，已不再是科学计算的专用工具。随着多媒体计算机的出现，更进一步延伸到社会的各个领域.在学校教育中，计算机辅助教学(CAl)已是培养学生能力，提高教学质盘的重要手段。但是.目前能充分应用它的教师并不多，其主要原因是:一方面，很多教师的教学手段还习惯于一本教材，一只粉笔一块黑板的局面。另一方面，还不会操作计算机，对这种高科技产物有神密感和畏惧感，也就不学，不用。其实.这都是一种保守的心理在障碍计算机的推广应用。教师既是知识的传授者.又是知识的接受者•21世纪是信息的时代.其知识特点是多、快、密”.随着网络技术的发展，各种各样的信息知识将更多的来自计算机。它是更新观念、接受知识传播的新渠道。教师应该做好这方面的先锋示范。学习和掌握一定的计算机知识是现代教师的一项基本功，这可以通过短期的培训来达到.要把计算机当成得心应手的工具来用，它是教学中形象生动的演示工具.它让教师从年复一年的单调重复备课方式中解脱出来，对教案的内容的改变及整理，要留要增要删，在计算机上完成极容易，省略了很多机械劳动”的时间.何乐而不为呢?另外，当教师自己要使用或制作声、图、文并茂的课件时，他在教育观念、内容、方式和目标上会有所创新与突破.其业务水平也相应得到提高.一个好的教学软件是软件、教育、心理、教学、艺术等各方面专家智惫的有机融合。是计算机在教学领域中应用的产物，它更新了传统的教学方式.目前很多软件质t高，其科学性、表现手法、演示效果是传统教学无法相比的，应用它可以真正地激发学生学习积极性和主动性.目前许多优秀的计算机辅助教学软件不断涌现，建议各位教师找些相关科目的教学软件上机试一试，你会有一种展憾的感觉.惊叹多媒体技术的伟大，感受以多媒体计算机为代表的现代教育技术的应用.将推动课堂教学的高效率实现，自觉地产生迫切要求掌握计算机使用的强烈愿望.三、让多媒体教学进入课堂更能发挥学生的主体作用目前教学改革的核心内容之一是课堂教学改革.它要求重视课堂教学方法的改革;重视以计算机应用为主的现代教育技术的应用，充分发挥学生主体作用.当学生掌握计算机的基本操作.知道怎样与计算机对话”以后.就可使用课堂教学件，放手让学生在计算机上自定学习目标，自主选择、控制，通过人机对话”方式进行学习，而教师在一旁辅导，这种教学方式培养了学生积极主动的学习精神。学生能亲身感受到计算机授课对他们的种种帮助，尝试到现代化教学手段带来乐趣，他们欢迎这种上课方式。计算机是一位温和亲切、耐心而严厉的好老师，跟着计算机学习.心里不感到紧张，也不觉得枯燥乏味，面对屏幕的注意力比在课堂上面对黑板学习的注愈力集中时间长。屏幕上的每一个字符、菜单、图.标都紧紧抓住学生的思维，上课变得轻松且回味无穷.在课堂上可以看到学生为自己能亲手操作计算机并从中学习感到幸运而自豪，他们总是一边操作一边欣赏一边学习，每按下一个键，都表现出由衷的喜悦.表现出极强的求知欲望.这种成功的喜悦不断激发着学生学习的兴趣.形成了爱学习的良好环境。但有的学生因新奇而产生的对计算机的兴趣常常会把上机上课只当作一种’电子游戏”玩;有的学生对计算机提出的问题不愿多想.急于了解答案.这对教学是不利的.教师要在上课时提出要求.或教师加强督控。引导他们养成踏实求知.互相讨论.勤于思考.认真解题的良好学习风气。