计算机视觉技术的基础范例(12篇)
时间：2024-03-28
时间：2024-03-28
关键词：计算机音乐；课程整合；创新
计算机音乐技术是计算机技术与音乐艺术相结合的产物，它充分利用信息技术中的事件分离特点，把音乐音响的诸多属性分离呈现，使我们能够对构成音乐的各要素进行单独处理。这一先天优势在对音乐作品、音乐音响进行分析的时候表现得特别充分。各种音色、不同音区和力度等对作品产生的影响都可以马上呈现出来，鲜明的对比效果巩固和强化了学生的认知，课堂教学效率得到大幅提升。
但是，我们从事的是师范教育工作，计算机音乐更多的是应用在专业音乐创作领域，把它引进到音乐教育领域并开设成为一门课程，其目的和意义是什么？它能对我们的培养对象产生哪些积极的影响？计算机音乐是现代电子技术与音乐艺术结合的产物，作为一种现代化的音乐创作手段，怎样使计算机音乐和普通音乐教育很好的结合？我们的教学投入和人才的产出是否成正比？能否将计算机音乐技术的诸多优点应用于音乐专业其它课程的教学呢？带着这样的疑问和憧憬，1997年5月，经过两个多月的准备，当时的师专音乐系成立了“音乐与电脑”课题研究小组，主要进行计算机与音乐教育相结合的探索。课题组先后在《音乐欣赏》、《基本乐理》、《基础和声》、《合唱与指挥》、《学科教学法》和《视唱练耳》等6门课程中运用了计算机辅助教学，计算机音乐的教学形式也从讲座推进到课堂，并纳入了三年制专科和四年制本科的教学计划，从2000学年度开始，正式将《计算机音乐基础》开设为一门专业基础课程。随着课程建设的深入，我们从基础理论、核心技能和知识拓展三个方面构建了比较完善的计算机音乐课程教学体系，并在实践中不断完善和进步。学校也逐年加大教学硬件的投入力度，截至目前，已建立起2间计算机音乐专业实验室，2间数码钢琴教室，1间电子打击乐教室，1间双排键电子琴教室、1间全数字化高精度录音棚、1间遵循音频行业国际标准构建的苹果计算机系统录音实验室，这样的规模和水平，在省内乃至全国同级院校中都是比较领先的。
一、目前高师计算机音乐课程教学的普遍方式及其局限性
计算机音乐作为一门新兴的学科，自从二十多年前引进到中国以后，就一直没有停下其发展和普及的步伐。据了解，目前全国高等师范院校里的音乐专业，几乎都不同程度开设了计算机音乐的相关课程。部分学校甚至在师资、硬件等条件尚不具备的情况下也跟风开设。而且，绝大多数院校都把计算机音乐作为一种技术操作性的课程开设，主要教授计算机音乐的制作技巧。这样的教学模式，无异于对学生进行软件操作培训，一旦不进行操作实践，学生很快就忘记了，甚至软件升级后就不知就里。
计算机音乐之所以能够产生和发展，是有着重要的理论和实践基础的。它首先是与音乐的紧密结合，其次利用计算机音乐技术可以开发很多教育功能。因此，它与音乐学科的很多课程都有千丝万缕的联系。如果我们离开这些联系孤立的开设这门课程，其结果就会变成职业技能培训。
著名学者李开复曾说过：“如果我们将学过的东西忘得一干二净时，最后剩下来的东西就是教育的本质了。所谓‘剩下来的东西’，其实就是自学的能力，也就是举一反三或无师自通的能力。大学不是职业培训班，而是一个让学生适应社会，适应不同工作岗位的平台。在大学期间，学习专业知识固然重要，但更重要的还是要学习独立思考的方法，培养举一反三的能力，只有这样，大学毕业生才能适应瞬息万变的未来世界。”这段话，完全可以成为计算机音乐这类课程开设的指导性原则。
我认为，作为一种新的音乐创作手段，我们有必要让学生了解并初步掌握其基本理论和基本技能，但是更重要的是，我们要给学生指出该学科可能的发展方向和最新的前沿成果，特别是该学科与其它学科的联系，这对我们培养一专多能的中小学音乐师资具有重要的意义。我们的培养目标是合格的中小学音乐教师，而合格的标准，是要与时俱进、逐步提高的。21世纪的音乐教育工作者，应该是复合型人才，而复合型人才必须在知识结构、能力结构、教学内容以及教学手段等方面优化、更新的前提下才能培养出来。如果不大胆改革传统的教学方法，这只能是一句空话。因此，把革新教学手段、积极探索计算机音乐技术与音乐传统学科的教法整合作为计算机音乐基础课程的发展方向，成为绵阳师范学院计算机音乐课程建设与改革的必然之选。
二、计算机音乐技术与音乐学科课程整合的创新实践
有了以上认识，在课程建设的过程中，我们加强与其他专业课程横向联系，主动帮助其他专业老师学习和掌握必要的计算机音乐制作技术，象
[1][2][3]
MIDI文件的制作、简线谱的编排、音频处理软件的操作等等，都是老师们需要具备的基础技能。在此基础上，注重发掘专业音乐制作软件里的教学功能，使之为课程教学服务。
（一）和声课程的教学实践
在一次和声课的教学中，我院的和声教师尝试运用计算机辅助教学，利用计算机绘谱软件制作了很多谱例和MIDI文件，改传统的钢琴单音色音响为多音色音响，教学所包含的信息量也比常规课时大很多。上课前她一直担心讲授不完。但是，设计的两节课的教学内容，用了一节半的时间就上完了，学生课堂练习的时间充分，知识掌握的更牢固。课后总结时她说：“用计算机音乐技术辅助教学，课堂的信息容量增加了，时间反而宽松了。而学生接受的信息和知识点更好了。如果用以前的方法，这次课的内容要上课时，效果还不一定好。”
（二）钢琴课程的教学实践
教学效果好不好，实践是最好的检验手段。在钢琴教学领域，我们将数码钢琴引入钢琴课程的教学，首先变一对一的教学模式为一对多，其次，利用数码钢琴的MIDI接口功能，结合计算机作曲软件，可以记录学生弹奏的每一个音符，其信息包括音高、力度、时值、节奏等等，计算机音乐技术所具有的“事件分离”特性，把所有信息分离开，教师可以针对单独的某一个问题进行分析、解决。比如双音、和弦及八度等技术，首要的要求是整齐，除了通过听觉辨别外，计算机所记录下的MIDI信息，可以一目了然的显示音符位置状况，在主观的听觉教学基础上辅之以客观的视觉化记录，使教师的判断更准确，学生的理解更直观，解决问题的办法更有效。
（三）视唱练耳课程的教学实践
音乐是立体化的，音色的变化也是丰富多彩的，传统的视唱练耳课所使用的几乎是清一色的钢琴音响，一些学生在变幻音色后听辨能力就会受到影响，这一现象反映的不是学生的听辨能力降低，而是听觉经验的缺乏和缺陷。通过计算机音乐技术引入多音色听辨，可以使视唱练耳课程变成积累听觉经验、丰富听辨色彩、巩固听辨能力的有效平台。
（四）紧密结合音乐教学论，积极倡导多媒体教学
在计算机音乐基础课程的教学内容里面，专门加入了音乐课程多媒体课件制作的内容，与学生实习试讲结合，指导学生设计出高质量的多媒体教学可课件，对促进学生音乐学科教学能力起到了积极的作用。同时有效的提高了教学设备的使用率，真正做到教学设备为本科教学服务。
（五）加强实践环节，提高学生综合运用能力
在音乐学院的艺术实践活动中，凡是涉及与计算机音乐有关的活动如合唱、乐队所需乐谱的制作、音视频录制编辑等工作，均由同学们在老师的指导下协作完成。毕业生的独唱、独奏音乐会，作为计算机音乐课程录音教学内容的课程实践机会，学生分组进行录音实践，既夯实了教学内容，又提高了实践能力，还增强了学生的团队协作精神。
三、创新实践结硕果，教学质量上台阶
通过创新实践，计算机音乐技术与传统音乐课程的横向联系越来越紧密，几乎每门课程的不同教学环节都可以找到恰当的切入点。我们不断优化调整教学内容，从计算机音乐概论、MIDI制作技术学习、计算机辅助音乐教学等三个方面设计新的知识技能体系。立足师范教育，以培养目标为指引，在掌握计算机音乐制作理论和技能的基础上，突出强调计算机辅助音乐教学，教学中尽量开发各种音乐软件辅助教学的功能，并让学生比较熟练的掌握相关的辅助教学技巧。在辅助教学的前提下，进行软件的学习，这样既避免了专业学习的深度和难度，又突出了师范性特点，特别是与培养中小学音乐师资的目标紧密结合。我们还提倡老师参与该课程的学习，通过该课程带动相关课程老师增强科技意识，大胆突破传统音乐教育模式，为在更广的范围里开展计算机辅助音乐教学的教改实验，奠定了良好的基础。
通过十多年的教学，我们以计算机音乐基础课程为龙头，在师生中形成了一股学科学、用科学的风气，在促进和引导师生树立现代化教学意识、学会使用现代化教学工具、更好地适应世纪教育的发展等方面，起到了积极的推进作用。
本文深入地分析了当前实施人脸检测技术的可行性，并对本方案实施的优势进行了概括。
【关键词】人脸检测技术计算机技术识别技术
1人脸检测的前景
人脸检测作为近年来生物识别领域的一个热门研究方向，具有操作方便，用户易于接受，事后追踪能力强等优点。但是因为人脸检测与识别运行的过程往往需要大量的运算，并且其算法并不简单，因此目前大部分人脸检测与识别系统的设计与开发都需要立足于计算机技术。下面笔者将会对以计算机平台为基础的人脸检测的实现过程展开详细的论述与分析。
2相关技术研究现状
2.1人脸图像的获取与预处理
一般情况下，摄像头负责对人脸图像的摄取，除此之外，专门的图像库也是人脸图像的来源之一。前者多应用于系统的应用阶段，一般来说，它不仅仅可以作为应用系统存在，也可以作为研究系统存在；而后者多应用于研究阶段，并且它只能作为研究系统存在，是基于标准人脸图像库而存在的。
获得需要的图像之后，接下来就要对图像进行预处理，这一环节对于人脸检测与识别系统的应用来说，是非常关键的。在获取图像的过程中，会受到外部复杂环境的影响，例如灯光亮度、配套设施好坏、噪声干扰、对比不明显等等。并且，由于距离与焦距存在的差异，导致无法确定人脸所处的具置。因此，图像预处理这一环节是必不可少的，有了这一环节才能确保图像上人脸所处位置与大小比较恰当。人脸扶正、人脸图像增强及其几何归一化和灰度归一化等都是图像预处理环节主要的工作内容。而图像变换增强、直方图均衡法、非线性平滑滤波、图像的归一化等则是图像预处理过程之中所运用的主要方法。
2.2人脸检测技术
人脸识别是否能够具有较好的识别性能，取决于人脸检测的性能水平的高低，因此可以说，人脸检测是人脸识别得以实现的前提条件。借助人脸检测算法技术，检查并测验静态图像（动态视频帧），从而准确的对此图像（视频）进行判断，从而知道此图像是否具有人脸图像，假若判断此图像具有人脸图像，则需要明确其所处区域及图像数值大小，这就是人脸检测。高效率与检测精准是用户对人脸检测的一个普遍性评价，现如今这项技术已经获得了用户的认可，专家学者也对其展开了更深入的分析研究。
人脸图像所囊概的特征是非常丰富的，例如肤色、人的轮廓、结构等特征都是极具代表性的，此外其系列图像往往还会涉及到一些其他信息，例如运动状态等。基于这些特征信息，研究者设计了许多人脸识别的检测算法，按照这些方法的思想策略大致可将人脸检测方法分为4类：基于知识的方法、基于模块匹配的方法、基于外观形状的方法和基于特征的方法。
2.3人脸识别技术
借助对相应的人脸识别算法的运用，辨别出图像上的人脸的身份信息，第一步是对图像进行搜索，从而找出图像上的人脸目标，然后识别人脸目标体的身份信息，这就是人脸识别。
以人脸识别技术的发展状况作为划分的依据，研究工作往往将人脸识别技术划分为四种类别，分别为：其一是几何特征为基础的；其二是以统计特征为基础的；其三是以机器靴子为基础的；其四是以局部模式为基础的；
3选择的硬件平台
3.1图像输入
人脸图像的输入部分可以是普通的USB摄像机、网络摄像机等，也可以将已经拍摄好的图像存储在硬盘等存储设备。因此其应用往往不会受限于特定的场所。
如果摄像机选择的性能比较差一些，会增加后面算法的复杂度；此外还会对人脸检测与识别的最终效果造成一定的影响；为了提高系统的性能，所以应该选择性能比较好，产生的相片噪声比较小的相机。
3.2中央处理
本方案中的中央处理部分选取的是计算机的CPU；因为现在CPU的功能强大，再加上良好的微软系统，使得系统的性能大大的提升。
作为系统的中心处理部分，应该选择一台专门的服务器来处理图像的检测和识别。这是由于图像往往需要占据大量的内存，在实施算法的过程之中会耗用较多的资源。
4检测系统的组成
4.1计算机视觉库OpenCV的介绍
OpenCV是计算机视觉库，它是跨平台的，并且以（开源）发行为基础，能够在很多操作系统上运用，例如Linux、Windows、MacOS，其具有的C函数跨平台的中、高层API高达五百个。由于其有着丰富的视觉处理算法，因此在数字图像处理领域之中的运用非常普遍，例如物体、人体、人脸等的识别。本文后面分析工作的开展都是以OpenCV计算机视觉库为基础的。
4.2人脸图像采集模块
原始的人脸图像一般是在用户注册时采集的，一般会在几副到十几幅之间，且采集到的这些人脸图像需包含该人脸的不同的表情和多种姿态。人脸采集是人脸检测的第一个步骤，笔者在前文现状分析的基础上，为使人脸检测更加精确，结合了人眼与人脸检测两种技术。成功获取人脸图像后将会步入图像预处理这一步骤，相应的工作内容不再赘述。
当然进行人脸识别时的图像采集工作也是由此模块来完成，采集完需要进行归一化、图像均衡、灰度化、直方图增强等预处理，之后根据当前处于训练阶段还是识别阶段将其送入人脸特征提取模块。
4.3人脸特征提取模块
这一模块的主要工作是提取人脸图片的特征，随后开展降维处理，最终在数据库之中录入该特征，方便人脸图像识别模块对图像的识别。在前文人脸识别技术研究现状分析的基础上，笔者认为此模块工作的开展，首先可以采取人脸区域先分块再提取特征的方法。
4.4人脸图像识别模块
人脸识别系统的好坏很大程度上取决于人脸识别的设计水平与其所挑选的计算方法，因此可以说，人脸识别系统的关键在于人脸识别。现如今，以小波分析为基础、以视觉联想为基础、以人脸表情为基础的人脸识别技术是运用最普遍的。因此，本文的关键点就在于此，要查阅相关资料，从而挑选出最恰当的算法。
5结论
我们以OpenCV和计算机为平台，对人脸图像的预处理、人脸图像的特征提取和人脸图像的识别算法进行仿真分析和优化。这样，我们就可以充分利用人脸识别现有的算法，并进行优化，来实现快速高效的检测和识别系统。
参考文献
[1]朱文佳，戚飞虎.快速人脸检测与特征定位[J].中国图像图形学报，2005，10（11）：1455-1458.
[2]王志良，孟秀艳.人脸工程学[M].北京：机械工业出版社，2008.
作者简介
宋家慧（1978-），女，山东省苍山县人。大学本科学历。现为广西机电职业技术学院讲师。研究方向为计算机应用、数据库应用和数据挖掘。
图形用户界面的起源可追溯到上个世纪60年代，而真正意义上的图形用户界面在20世纪80年代初施乐公司诞生，具备可双击的图标、可重叠的窗口以及对话栏等特征，并在乔布斯的苹果公司Macintosh产品体系中得到提升，继而随微软的Windows系统发扬光大。在这次变革中，图形用户界面替换了大量的字符命令，解脱了对命令的大量记忆负担，同时由于采用图形方式与计算机操作环境对接，对于用户来说更为简便易用，方便了非专业用户的使用。“康复机器人是工业机器人和医用机器人的结合。”随着现代科学技术的高速发展，发源于美国的机器人技术正在成为各个学科研究的关注热点，其技术领域出现了重大调整，其重心由制造业向非制造业转移，我们可以看到今天的机器人技术已竟开始运用于服务、医疗、生物科技等多方面，特别是医用康复机器人的研究。
康复机器人和图形用户界面结合研究的趋势
进入二十一世纪，康复机器人的研究已不再是以技术为先导的单纯的机械研究，智能化、更好的服务与体验成为最新的研究方向，更加注重病人和医疗工作者在使用康复机器人的时候的体验研究，以及反馈数据的直观可视化，这就直接促使康复机器人需要更加人性化和简单易懂的人机交互操作界面。同时，今天的物联网以及虚拟技术、视网膜屏幕等基础条件已经成熟，康复机器人拥有独立操作和反馈的可视化界面已不再是阻碍，此外还有大量的拥有可视化屏幕界面的数码产品可以通过无线技术与之匹配，这些都构成了图形用户界面引入康复机器人操作和反馈界面的基础条件。
清华大学金德闻教授2007撰文指出国外智能康复机器人的三大特点之一就是传统产品与计算机技术相结合，形成有效的用的操作界面。杜志江2003年撰文划分康复机器人研究的现状，同时提出功能全面、有效控制的交互设备的界面研究也是康复机器人研究的共同重点。可以说不少学者都认可对于康复机器人的用户界面研究。而当前的界面设计理论体系中，主要有两种趋向，一种是以计算机技术为主，划定研究范围，建立相应的理论体系；另一种是以用户研究为主，确立研究内容，提出研究理论。可以看出，用户界面设计研究主要还是集中在技术、方法、策略、视觉方面，与康复机器人的研究是可以交叉的。
康复机器人图形用户界面研究的内容
1.康复机器人图形用户界面的操作功能分析和反馈信息架构研究
现在主流的康复机器人包括康复机械外骨骼、智能轮椅、服务机器人等等，以及家庭和单位之间的交互设备及智能控制界面等，不同的系统有着不同的康复医疗目的。但是他们有两个基本的不可回避的共同功能板块，即操作与反馈。操作可分为物理操作与屏幕操作，美国的Woodway公司已生产了全自动步态训练系统包括了这两种操作，该系统具有一个256色的操作触屏，以图形化方式引导用户使用机器，同时该机器还可以通过USB或者无线方式与电脑连接，输出系统反馈的病人数据在电脑上形成计算机图形符号。反馈是指康复机器人系统在工作过程中通过一定技术采集的人体的指标数据，继而生成反馈信息。不同的康复机器人会在操作和反馈上有很大不同，图形用户界面应该先者对医疗目的，结合医学康复知识，分析不同的机器人所达到的功能和获得的反馈，在明确定位前提下分别提出功能和反馈的技术模式和用户模式，设计师在两者基础上整合一个趋于用户需求和任务行为的交互功能与反馈信息架构，同时通过用户的任务行为迭代验证其合理性。在此基础上，整合机械结构、康复医疗与用户体验，设计康复机器人的图形用户界面研究策略，包括人机交互定位、实现目标规划、功能结构分析、反馈信息架构等。
2.以用户行为和认知为中心的需求研究
康复机器人对现实的意义有目共睹，引入用户的需求研究也是具有很强的现实意义。康复机器人的使用者可以简单的分为两类，病人和医生。他们面对的是一个自己并不熟悉的智能“人工物”，而且这个人工物的指令是以程序语言的形式传达，那么他们是不是还要具备一定的计算机知识？图形用户界面合理的解决了这个问题，就如同它在解决计算机操作系统的时候一样，通过图标、菜单、色彩等元素直观的为普通大众提供一种易于学习、理解、操作的用户界面。同时，康复机器人在使用过程中还会不断地提供病人的反馈数据，而这些数据现阶段对多是以C++语言编写的曲线图或坐标图形式呈现，医生也许会一目了然，但病人却一头雾水。既然我们的康复机器人是为医生和病人服务的，那么他们的行为和认知就是我们图形用户界面所要关注的重点，交互设计的体验要紧密围绕他们的需求来设定。任何一个人机交互设计的产品都离不开人的行为模式的研究，或者说是特定任务行为的研究。这里指的就是对医生与病人的行为模式进行分析研究，主要集中在设备的操作与阅读反馈信息两个方面。近年来，康复机器人的发展趋势越来越倾向于病人可以独立适用，那么用一目了然的图形用户界面的信息视觉化就可以帮助病人更加有效的使用康复机器人。
3.人机互动形式的设计
任何的人机交互图形界面的研究就是让用户能简单的使用其功能，而功能的实现都是通过人与机器之间互动及反馈完成的。康复机器人的人机互动形式研究包括：
A.视觉表现、听觉表现、触觉表现和嗅觉表现等感官体验的反馈研究；
B.用户操作的引导及层级关系研究；
C.提示性反馈研究；
D.人机互动行为的便捷性研究。
4.图形用户界面的信息视觉化研究
现阶段康复机器人的一部分界面操作与信息反馈的解决方案将是图形用户界面。人机交互界面是一个从无到有、从有到无的过程。人和人工物之间最初是没有界面作为连接，或者说连接得并不理想，计算机语言帮助我们解决了这个接口问题。但是，计算机程序语言并不具备通用识别性，所以图形用户界面更加适合作为人机交互的桥梁。但是在未来，随着科技的发展，人和机器间的互动会越来越依赖人的思维和触觉，那个时候的人机交互也许就不再需要图形用户界面，转而进化成生物技术为主导的感知界面。但是现阶段，我们还不能越俎代疱、拔苗助长的越过主流的图形用户界面。
康复机器人的图形用户界面设计根据功能可以分为两个方面，其一是可视屏幕的操控界面的视觉设计，另一个是可视化屏幕的信息视觉化反馈设计。
A.操控界面的图形用户界面设计是人与机器之间传递和交换信息的媒介，这里主要是指通过可视化屏幕与人互动的界面，内容包括：图标、色彩、功能切换的视觉变现、整体风格和布局设计等等。
B.图形用户界面的反馈设计主要是信息的视觉化设计。通过直观的图形，例如结合人的躯干和肢体的示意图，通过颜色、图形、文字等方式让用户不用去阅读枯燥的数据就清楚的了解机器人所反馈的病人的信息。
在操作界面具体设计中，多采用拟物化手法；而在信息反馈设计中则多用拟人化手法。人类是模仿的高级动物，心理学家和人类学家已经证明这个观点，这就为我们的图形用户界面视觉化设计提供了理论依据。面对一大堆具有实际指代意义的功能命令时，我们把这些命令作拟物化的图形处理，跟加便于认知；而枯燥的反馈数据和直方图我们用拟人化的图形加以处理，让医生和病人对机器人采集的病人的数据有更加直观的认知。
康复机器人图形用户界面研究的意义
康复机器人图形用户界面的研究是一个交叉的研究领域，涉及机械、康复医疗和设计学科，强调以机械结构和计算机技术为基础、针对医疗功能进行图形用户界面的研究，在艺术设计学科是一个全新的前沿问题。通过这个研究，论证图形用户界面在康复机器人操作和反馈过程中的重要性，探索交叉领域该学科的新的理论知识，该理论立足于机械结构力学、康复医学、人机交互设计、用户体验设计研究、视觉传达设计、以及信息视觉化设计等多个专业方向的现有研究，丰富艺术设计学科与其他学科交叉后的实用性理论构架。与此同时，依据用户的行为和认知，结合人机交互设计的一般规律，立足于医疗功能进行的图形用户界面的研究，力图在实践上解决康复机器人更便利的用户操作和高识别的反馈问题。
一、虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术主要是指以计算机技术为核心，采用现代高科学技术制作出栩栩如生的触觉、听觉、视觉一体化的虚拟环境，用户借助相应的工具（如特制的鞋、手套、头盔和服装）以自然方式与虚拟客体进行相互影响、交互作用，从而产生身临其境、感同身受的体验和感受。虚拟现实技术可以使抽象或复杂系统的概念变成确切含义的符号。虚拟是集聚了很多人的因素的并放大了它对个人感觉的工程。因此，虚拟现实技术是建立在融合了许多学科如多媒体技术、控制学、数据库设计、实时分布系统、电子学、计算机图形学、机器人及心理学等之上的技术。
二、虚拟现实技术的特点
虚拟现实技术具有：沉浸感、和全息性、交互性三个最突出的特征。
（一）沉浸感。凭借虚拟现实技术，将抽象虚拟概念具体化。它采用别样方式以夸张的形式体现设计者的构思与情感。让人们沉浸于虚拟的环境之中。沉浸感是虚拟现实技术中最主要的技术特征之一，是在纯自然的情况下，凭借自身的感知觉系统和交互设备，对抽象虚拟的情景的投入程度。虚拟现实技术是借助计算机制作栩栩如生的人类能够得以感知的虚幻世界。因此用户在使用过程中，往往会产生类似于现实世界的幻觉或意识。人们可以通过触觉、听觉、嗅觉和视觉从多个维度感知虚拟世界的事物，从而使人们全方位地沉浸在虚拟世界。
（二）全息性。全息性是指虚拟能提供的获取信息和感觉通道的深度和广度。参与者运用反应装置及全息传感，在虚拟中获得嗅觉、触觉、听觉及视觉等感知，达到如同现实的真实感觉。全息性是参与者能够沉浸到虚拟的技术基础和前提条件。
（三）交互性。交互性是指参与者运用专业的输出和输入设备，采用自然技能实现对模拟现实的操作与考察的程度。使用者可以利用鼠标、数据手套、电脑键盘、特殊头盔等设备进行交互。虚拟现实技术使交互方式从根本上得以改变。
三、基于虚拟现实技术的计算机通信技术
（一）虚拟交换机。基于pstn技术，虚拟现实技术的应用主要表现在程控交换设备基础上的集中用户交换机和固定智能网基础上的虚拟专用电话网。这里所提到的集中用户交换机主要是指虚拟交换机，也就是在市话交换机上将部分用户作为一个用户群，利用市话交换机的号线资源，在逻辑上建立有关业务数据，从而进行centrex业务的提供，最终达成用户交换机的功能；后来，由于市话交换机发生了改造升级，根据商业用户群的需求，市话交换机还能够商务通信组的centrex业务，也就是bcgcentrex业务，或者叫做wac业务，即广域centrex业务。由此可见，虚拟交换机的出现直接将传统的用户交换机替代掉了，从而解决了用户交换机和市话交换机中所发生的信令配合上的问题，对电信业务的发展和本地网的建设和规划有着重要的帮助作用。
（二）虚拟存储器、虚拟主机。在ip网络上的虚拟现实技术应用主要表现在ipvpn业务上，即计算机网络设备基础上的虚拟存储、虚拟主机，也就是在宽带城域网基础上的虚拟专用数据网。上面所说的虚拟主机主要是指通过一定的软硬件技术依据特定的比例将服务器资源分成若干个彼此独立的web网站虚拟主机，这种生成的虚拟主机都有着独立的域名和的ip地址，并有着跟独立主机完全一样的互联网服务功能。这种虚拟主机主要的服务对象是isp，即互联网服务提供商，icp，互联网内容服务提供商，asp，即应用服务提供商以及中小企业和政府部门等。其中，虚拟存储主要是指对存储资源的一种抽象配置。虚拟存贮其实是一种逻辑化存储，即通过异构平台基础上的存储空间，基于开放化设置来实现存储资源的有效管理。这种虚拟存储能够对存储设备空间进行自动配置，能帮助用户在一个域中对物理上彼此分散的存储资源进行统一控制，实现存储资源的跨地区管理，在通信中得以充分应用，比如电信业务中容量需求的设置和调整以及不连续的控制等等。
论文摘要：语文学科在高职教育中的基础地位毋庸置疑，在多元智能理论的指导下，以高职语文教学为核心，通过将语文教学与计算机基础教学相融合，以学生的语言文字智能为基准，多角度协调学生数理逻辑、人际交往、自我认知等智能的发展，从而使学生的综合文化素质得到发展。
身处21世纪，信息技术已经被广泛运用到各个领域，引起教育界的进一步深化改革。我国的高等职业教育紧随信息化步伐，在不同学科的教学改革中探索新的教学模式，一个多元化、网络化的校园教学平台愈加清晰地出现在高职教育的视域中。作为一名语文教师，怎样利用信息技术搭建高职语文的教学模式成为崭新的课题，笔者做了相关探索，构建高职语文教学与计算机基础教学双向整合的教学模式。
一、高等职业教育中语文课程与计算机基础课程的定位
高等职业教育培养的是适应生产、建设、管理、服务第一线需要的大量高等技术应用型人才，这既是高职教育教学工作的总体目标，也是基本要求，高职院校的专业设置、课程教学等都要以此为指导。
语文在高职教育体系中被赋予了新的含义，应强调培养学生在职业环境中运用语文的能力，即工作能力或辅助工作能力的培养教育。高职语文应当以讲清概念、强化应用为重点，进行实践教学方面的探索。在学生具备一定的语文能力基础上，通过课内外的教学活动，进行专项综合训练，从而提高学生的应用语文能力，通过语文的工具性与人文性培养学生的综合文化素质。高职计算机基础是各个专业学生都要学习的一门必修课，其教学目标是把学生培养成职业岗位需要的计算机应用型人才，因此，计算机基础课程在教学内容、教学方法、教学环节与考试形式等方面，都要充分体现以学生应用为主的教学理念，培养和提高学生计算机技术的实操能力和综合文化素质。
二、高职语文与计算机基础课程教学融合的理论基础——多元智能理论
高职语文与计算机基础课程都是各个专业的必修基础课，致力于培养学生的文化素质，培养学生在信息化社会应用计算机的素质，是文化教育、基础教育。无论是语文还是计算机基础的学习，都是学生运用语言文字进行多重思维训练的过程，涉及多种智能的发展。
多元智能理论是美国哈佛大学心理学教授霍华德加德纳提出的，他认为每个人都拥有多元化的智能：语言文字智能、数理逻辑智能、视觉空间智能、身体运动智能、音乐旋律智能、人际交往智能、自我认知智能、自然观察智能、存在智能等。他认为每个人虽然拥有多种智能，但各种智能的发展程度和组合情况各不相同，且个体之间、个体内部的智能也存在差异；人可以通过后天的学习，发展和加强其智能；各种智能之间绝非各自独立，而是相互作用，通过组合发挥作用。多元智能理论对于高职语文教学的改革，即与计算机基础教学的融合有许多有益的启示。
1、学生通过语言的学习，获得运用语言文字的能力，因此，语文课程与学生的语言文字智能息息相关。祖国的语言文字伴随每个人终身，语文的学习是开展其他学科学习的前提和基础，学生借助语言这一工具进行思维训练，表达思想，语文的基础作用毋庸置疑。
2、学生某一智能的发展需要其他智能的协同，教师应当使用多样化的手段，设计学科之间的知识与能力的迁移，从而促进学生多元智能的协同发展。语文教师可以结合计算机基础课程的相关教学内容进行教学设计，以语言文字智能为基准，进行计算机操作技能的迁移，以带动其他智能的发展。
3、语文课程通过与计算机基础教学的融合，多方面协调学生的智能发展，更重要的是要在这一过程中以深刻的思想、精彩的内容和丰富的情感，使学生陶冶情操，体验和感悟生命的价值。因此，语文课程的人文性不容忽视。
三、高职语文与计算机基础课程教学融合的设计思想
在信息化的环境中，任何一个学科不可能单打独斗，都会与相关学科产生或多或少的联系，这正说明人的多元智能并不是孤立发展的，需要与其他智能相互结合发挥作用，以强势智能带动弱势智能的发展。在高职语文教学中，以听说读写的语文能力为主训练语言文字智能，通过综合活动的设计，借助计算机技术为多元智能的训练拓展空间。
在进行语文教学设计时，以语文教学目标和教学内容为核心，嵌入计算机基础课程对学生的计算机技术的要求，使学生在进行语文课程理解感悟的同时将计算机基础的技术应用进来，以文学欣赏、应用文写作为主，应用计算机技术为辅，从而更有效、更牢固的掌握计算机基础的知识，如office办公软件的操作。更重要的是通过这样的教学模式使学生明确一个人只有专业技能是不够的，只有具备了一定的人文素养，才能将专业技能应用到更有用、更广阔的地方；运用自己的计算机能力将语文学习的成果沉淀稳固下来，使之内化为自己的内涵修养。在这样一个相互融合的过程中，学生既获得了语文的审美教育，也增强了计算机实际操作的训练；学生不仅要学会做事，更要学会做人；学生不仅知识广博，有技术专长，而且还要情趣高雅，从而进行多元智能的协调发展。
四、教学示例
教学内容：个人简历
教学目标：学生理解、掌握个人简历的结构和写法；学生能够利用WORD文档的文字编辑功能制作电子版个人简历。
教学条件及设施：多媒体教学软件；机房等
学情分析：学生具备一定的语言文字表达能力，具备一定的应用文写作的常识，在学习求职信、调查报告等应用文的基础上，能够阅读理解“个人简历”的相关内容，能够借助范文设计个人简历框架。学生具备一定的计算机基础知识和操作能力，但动手操作技能存在较大的差异。
设计思想：在学生的语文学习基础上，使学生的语言表达内容和能力通过计算机的实际应用展现出来，引导学生使用Office办公套件完成一般文案工作，解决实际问题。同时，对自己的成长历程有一个反思，正确认识自己的优点和不足，以确定今后的努力方向，从而提高学生的语言表达、计算机操作水平等综合文化素质。
智能目标：
语言文字智能：学会使用简历中的关键词语，如个人简介、教育经历、求职意向等；撰写个人简历的具体内容；运用口头语言向同学解说自己的简历。
数理逻辑智能：能够正确地组织自己的信息，形成个人简历的基本框架，突出重点内容。
视觉空间智能：利用教学软件为学生讲解简历的格式与写法；演示简历制作中文字编辑的技巧。学生在电脑上制作电子版个人简历时，训练眼手协调能力，增强文档的视觉美观度，以显示自己制作的独到之处。
身体运动智能：学生当众讲解简历时的体态语言。
人际交往智能：能够与老师、本小组同学共同合作讨论。
自我认知智能：对自己的成长历程进行反思，正确认识自己的优势与不足。
教学过程摘要：
1.教师在学生应用文写作的学习基础上，向学生简要讲解个人简历的相关理论知识，重点讲解个人简历的结构和写法，学生能够结合范文分析简历的各个组成要素，教师要指导学生举一反三，使学生能够结合自身情况进行简历主要内容和结构的设计。
2.教师根据学生的综合情况，以自愿结合为原则，促使学生结成学习小组。每个同学根据教师的讲解，先各自在电脑中运用WORD文档编辑个人简历，要体现简历的格式特点，运用简洁的语言表述自己的实际情况，要符合求职面试的语境。
3.小组内部交流简历作品，提出修改意见，每组推选出一份优秀简历进行展览。教师组织学生代表当众讲解自己的简历，小组之间交流写作经验，要体现写作的思路。介绍WORD文档编辑的技巧，如能使用Word工具栏或菜单命令正确设置段落左、右缩进及首行格式；能使用Word工具栏或菜单命令正确设置行及段落(前、后）间距等。注意表情、肢体语言的合理运用。
4.教师评价学生的简历和讲解，并视具体情况补充学生没有涉及的东西；点拨学生正确认知自身的成长历程，明确自身的发展方向；总结简历制作中需要注意的事项，如结构、语言表达、文字编辑技巧等；
5.学生根据同学和教师的示范、总结，在电脑上修改完善自己的简历，然后提交作业。
6.教师批阅评价学生的简历作业，及时反馈给学生。
7.拓展活动：在条件允许的情况下，组织小组同学进行面试的情景训练，将求职信、简历等求职文案运用到虚拟的语言情境中，提高学生的口头语言表达能力，明确求职面试的相关要求。
教学小结：
在进行语文教学的同时，锻炼学生的计算机基础的操作技巧。教学过程始终以语文的写作能力为主，WORD文档的编辑能力为辅，前者是后者的内容、对象，后者是前者得以有效呈现的平台。在以语言文字智能为主的多元智能的训练中，达到语文教学与计算机基础教学的融合。
五、结语
高职语文教学与计算机基础教学的融合更多的是在实践环节中的探索，如何在教学实践中体现两者的融合在一种文化层面上意味着语文课程与信息技术的整合问题。笔者认为，只有在多元智能理论的指导下，把计算机基础教学融入语文课程，多渠道、多空间培养学生的智能学习方式，既能有效地实现语文课程目标，又能培养学生的计算机素养即信息素养，从而达到双赢的目标，提升学生对生命质量的体验。通过融合，在达成语文课程目标的同时使学生将计算机技术作为一种文化素养积淀下来；通过融合，使学生的信息素养内化为学生的自觉意识、自然行为，内化为学生的情感、态度、生命体验的一部分，成为信息社会开展学习活动的自然表现。
因此，在语文教学与计算机基础教学的融合过程中，要以学生为本，有意识、有步骤地引导学生自觉利用当下的信息资源主动获取知识，主动开展智能学习，促进自身信息素养的文化内化。这对语文教师提出了更高的要求：语文教师既要对本学科有厚重的感悟，又要有丰富的教学经验，并要以较高的信息技术水平实现与计算机基础课程的整合，同时也要注意自身信息素养的文化内化。
参考文献
[1]蒋丽清，薛辉.信息技术与语文课程的整合——以文化变革为视角[M].上海社会科学院出版社.2008年.
[2]坎贝尔.多元智能教与学的策略[M].中国轻工业出版社.2001年.
关键词：增强现实；跟踪注册；实时跟踪；虚实配准
1引言
增强现实技术AR（AugmentedReality）是在虚拟现实VR技术（VirtualReality）的基础上发展起来的典型的交叉学科，具有十分广泛的研究和应用范围，涉及到诸多技术领域，如计算机图形和图像处理、人机界面交互设计、移动计算、计算机网络技术、信号处理技术、以及新型显示器和传感器的设计等。
与传统虚拟现实技术所要达到的完全沉浸的效果不同，AR将计算机生成的虚拟影像实时准确地叠加在实景对象上，从而允许用户使用实景对象与虚拟的影像进行实时无缝交互。AR技术需具有3方面的特点：（1）真实与虚拟图像的结合，（2）实时互动，（3）根据实景物理对象对虚拟影像进行定位。由于增强现实具有将真实场景同虚拟物体加以融合并实现实时交互的特性，能够增强用户对现实环境的理解和认知。
本文首先讨论增强现实系统的总体架构，在此基础上着重论述增强显示的关键技术，即：显示技术、跟踪注册技术、相关方法及其各自的特性，在本文的最后，对增强现实应用和未来趋势概要地作出总结。
2增加现实系统架构
增强现实的整体系统通常由场景采集、跟踪注册、虚拟场景发生器、虚实合成、显示系统和人机交互界面等多个子系统构成，如图1所示。
增强现实系统中，通过处理现实实景的图像建立起实景空间，根据跟踪注册技术确定摄像机的姿态以及虚拟图像的空间定位，虚拟图像与实景图像通过配准排列，合成未虚实融合的增强现实环境，这个环境再输入到显示系统呈现给用户，最后用户通过交互设备与场景环境进行互动。其中，让虚实准确结合的注册步骤非常关键，和最后的显示输出端一起，决定了用户对增强现实环境的最终感知效果，
3增强现实系统的显示技术
增强现实系统的能够利用融合计算机视觉、显示技术、多传感器等技术对真实场景进行扩展和增强，根据Eitoku提出的标准，AR的显示装置的设计应该有4个准则：（1）虚拟信息与现实世界共存；（2）支持协同工作；（3）不给用户增加特殊仪器的负担用户；（4）支持显示自然的三维图像。主要集中在3种类型：透视式的头部佩戴显示器，基于投影显示器和手持式显示器。
3.1头部配戴显示设备
透视式HMDS通过光学或视频技术，使用户看到将虚拟物体与现实实景融合后的场景。这类显示器又可分为光学透视OST（OpticalSeeThrough）和视频透视VST（VideoSeeThrough）的HMD。
用户通过OSTHMD可以直接看到现实实景与虚拟信息叠加融合后的场景。例如Google正式的眼镜项目“GoogleGlass”，这款眼镜集智能手机、GPS、相机于一身，所有的信息都能即时展现在眼前，比以往的设计头盔式显示器更小更薄的头部佩戴装置。
OSTHMD对真实环境几-乎无损显示。用户获得的信息比较可靠全面，对真实环境与虚拟图像融合匹配的精确度要求较高。首先由摄像机摄取实景图像，然后将生成的信息或虚拟影像图像叠加在摄像机视频上，通过显示系统呈现给用户。VSTHMD的优点在于较好地处理诸如被遮挡场景、色彩强度等问题，以保持真实场景与虚拟图像的一致性。
3.2投影显示设备
基于投影技术的显示，不需要用户佩戴设备，对用户的体验保持最低限度的侵扰。现有多种投影显示技术，将图像信息直接投射到真实物体的表面，通常是在固定的物体的表面。投影设备同时能够将图像投影到更大范围的环境中。
投影显示设备更加适合室内增强现实环境，生成图像的焦点不随用户视角的改变而改变。投影显示设备与固定的跟踪定位设备相配合，将虚拟物体投影到真实世界中的相应位置。例如大众研究集团与大众服务学院联合开发的投影式增强现实系统，可用于新车型的开发与技术创新的培训。
3.3手持显示设备（HandHeldDevice）
手持设备的增强现实应用不需要额外的设备和应用程序的能力，对用户体验没有侵扰，易于携带和高度移动自由度等优点，广泛为社会所接受，因此经常被用于在广告，教育和培训吸引用户注意的重要设备。
LayerApp是典型的智能手机上的增强现实应用程序之一。用户在指定的位置，使用手机内置罗盘以确定镜头所指的方向，在手机显示屏上即可显示出场景中的细节信息，当用户平移其设备的摄像头左右，屏幕上会填充不同的景点信息，包括快速通道的可用性，景点的描述等等。
4增强现实系统的跟踪注册技术
跟踪是指跟踪3D空间中的一点或几点的3D坐标与6DOF的姿态信息，注册即是虚拟物体和真实场景在三维空间中位置的一致性，即在空间上的整合，跟踪注册是一个持续的动态过程。跟踪注册是增强现实系统中的紧密相关的关键技术。目前广泛应用的注册跟踪技术可以分为3类：基于传感器的注册跟踪技术、基于视觉的跟踪注册技术、和基于传感器与实际的混合跟踪注册技术。
4.1基于传感器的跟踪注册
基于传感器的跟踪注册技术，首先记录实际场景中用户的方向和位置，在便保持虚拟空间和真实空间连续性的基础上，实现虚拟对象与实际场景的精确配准融合。常用的传感器技术主要有：磁场（magnetic）跟踪注册、声学（acoustic）跟踪注册、光学（ortic）跟踪注册、惯性（inertial）跟踪注册。
磁场跟踪注册系统，由控制器、磁场发射器和接收器组成，利用磁场相关的参数，从而确定用户的位置和方位。例如徐彤等设计的六自由度电磁跟踪系统。
声学跟踪注册系统包括超声波发射器、接收器、和处理单元。利用同一声源到达不同地点或者不同声源的超声波到达同一地点的时间差、声压差等参数进行跟踪注册。超声波跟踪注册系统成本低，抗电磁干扰能力强，但是非常容易受周围环境的噪声、温度、湿度以及遮挡问题的影响。
光学跟踪注册系统使用感光设备，接受发光元件产生的光线，用以测量目标的方位。该类系统的精度高，不受噪声和电磁场影响。主要缺点是易受视线和遮挡的影响，而且设备昂贵。
惯性跟踪注册系统使用惯性传感器，获取用户或摄像机的运动方向和姿态，获取摄像机的运动位置和速度。使用惯性跟踪注册技术存在着漂移和误差累计，因此精度不高，必须与其他注册跟踪技术联合使用，才能达到较高的精度。
基于传感器的跟踪注册系统，可以记录真实场景中用户的方向和位置，在此基础上保持虚拟空间和真实空间的连续性，实现精确配准与虚实图像的融合。
4.2基于视觉（vision-Based）的跟踪注册
基于视觉的跟踪注册基于视觉跟踪的跟踪注册则不需要使用传感器设备，由于硬件成本相对低廉，而受到越来越多地关注。
基于视觉的跟踪注册过程为：首先根据摄像机摄入的图像或视频流进行处理，检测图像中目标物体的特征，并欲与预存的场景图像的特征进行匹配。若匹配成功，通过图像特征可以获得摄像镜头的单应性矩阵，据此可以计算出摄像镜头相对于场景中物体的位置及姿态。跟踪注册主要是基于标识的跟踪和无标识的跟踪。
基于标识的跟踪注册技术，由于标识是人工放置，由此根据计算机视觉中的透视投影算法，即可获取摄像机相对于标识的转换矩阵，从而获得注册信息。目前基于标识的跟踪注册系统，已有ARToolKit，ARTag等。ARToolKit较为适用小规模的应用，而ARTag在处理较大规模的应用时则处理速度更快。基于标识的跟踪注册计算复杂度较低，具有较好的精确性，但同时也易受遮挡的影响。
无标识跟踪注册技术，又称为基于自然特征点的注册跟踪技术，是直接利用场景中存在并且容易识别的实景物体的自然特征，提取识别的基准点。经典的算法有Ferns算法、SURF算法、和SIFT算法。在手持设备上运用时，由于真实的场景往往比较复杂无标识跟踪注册的计算量较大，实时性较差。
4.3混合跟踪注册技术
混合跟踪注册是指在同一增强现实系统中采用两种以上的跟踪注册，以实现各种跟踪注册的优势互补。基于传感器的跟踪注册技术跟踪需要较为昂贵的硬件设备，易受外部环境变化的影响，但是实时性好，鲁棒性高。基于标识的跟踪注册的主要性能特点是精度高，实时性较差。把这两种注册跟踪技术相结合，则可以综合各自的优点，弥补各自的缺点，使其成为一个鲁棒性较强、实时性较好、精度较高并且受外界干扰较小的综合跟踪注册系统。例如Azuma等在1998年提出的将GPS、视觉跟踪注册技术和惯性传感器三种技术综合户外增强现实系统。
5结语
【关键词】计算机；视觉系统；框架构思
在现代计算机技术的支持下，对人类视觉功能进行模拟的计算机系统被称为计算机视觉系统，因为视觉系统本身兼具科学性和应用性，所以计算机视觉系统本身既具有科学学科的特性又具有工程学科的特性。对其的研究不仅能够进一步了解人类本身，而且能够在工业生产领域发挥更大的作用。
1计算机视觉系统现有理论框架
1.1计算机世界理论框架
20世纪80年代，麻省理工学院教授Marr在视觉理论研究领域获得突破，提出了利用计算机实现视觉能力的理论框架――计算机视觉理论，这一理论主要特点是以现代信息处理的方式对人类视觉能力作用机制进行了分析，并以人类的视觉能力为基础在计算机技术的支持下形成了三个不同的计算机层次。分别是计算机理论层次、表示层次和算法层次。这三个层次分别对应着人类对视觉信息进行处理的三个环节，通过各个环节的仿生设置，计算机视觉系统就能够将初步的视觉处理能力赋予计算机。这一理论中的核心是计算机理论层次，Marr认为人类的视觉能力主要是从图像中建立物体形状和位置的描述，所以在这一层次中设计者设计的主要环节是从初步获取的二维图像中提取和细化物体的三维结构和位置，并将这些信息在一个二维平面上反映出来，即三维重建。
1.2基于知识的视觉理论框架
基于知识的视觉理论框架最早产生于20世纪90年代，最早的提出者是Lowe。认为在人类的视觉能力发挥过程中，对三维物体的实际测算是不必要的，人类的视觉能力与三维测算能力没有直接的关系，虽然使用三维测算技术也能够实现计算机视觉系统的功能，但并不是对人类视觉功能的模仿。Lowe认为在人类的视觉活动中，会将三维物体看成二维物体，也会将二维物体看成三维物体。这种现象本身并不是偶然性的，而是一种视觉作用机制的必然。既然人类肉眼能够借助一定的作用机制和处理能力实现二维的三维化，在计算机视觉系统中就完全有可能设计出这种对人类肉眼直接模拟的机制。以感知系统感知物体的二维特性，并在其基础上直接生成三维图像，而不需要借助复杂的测量过程。
1.3主动视觉理论框架
主动视觉理论是在现有计算机理论的基础上形成的新型理论框架，是根据人类视觉功能实现的主动性提出的。在人类实现视觉功能的过程中，人类的视觉系统并不是被动的，而是会根据视觉系统的要求调动身体的其他部位进行配合的、具有主动性的，所以在人类视觉功能的发挥过程中，视觉系统是具有主动性的，人类视觉系统的视角、关注点都会是动态变化的。
基于这一理论，主动视觉理论框架认为人类的视觉活动是一种“感知――动作”过程。根据这一原则，主动视觉理论框架认为计算机视觉系统并不需要精准的三维测算系统。而应该以计算机视觉获取系统为核心，设置主动的视觉系统。这一理念在实际的应用中主要通过对图像获取系统技术参数的调整和控制来实现，例如摄像机的位置、取向、焦距、光圈等，通过对这些参数的调整图像信息获取系统就能够从不同的视角对物体进行观察，进而获取物体的三维图像信息。
2计算机视觉理论框架中存在的问题
计算机视觉理论框架的产生极大的支持了计算机视觉系统的研发工作，但是在计算机视觉系统的实际研发工作中，也逐渐暴露出了计算机理论框架的缺陷。当前主流的计算机视觉系统框架中，计算机视觉理论是最早产生的也是唯一一种被动的计算机视觉技术。在其理论系统中更多的强调人类视觉系统的测算能力，而没有意识到人类的视觉系统是一种主观性很强的、目的性很强的信息获取系统，完全建立在测算基础上的计算机视觉理论框架是不必要的。
基于知识的理论框架，认为人类视觉系统的功能实现主要环节是反馈，强调了人类视觉活动中主观意识的指导作用。但是它过于强调系统的目的性和主观性，完全否定了计算机视觉理论，认为人类视觉系统是个完全脱离计算机的认识过程，这种认识显然是错误的，在判断物体尺寸大小、距离远近时，测算无疑是极为必然的。
主动视觉理论并不完全排除三维重建，认为计算机视觉系统的三维重建应该建立在图像获取系统的主动性上。通过改变图像获取摄像机的角度、参数对时间、空间和分辨率等进行有选择的感知，解决了计算机视觉系统认知过程中的不稳定问题，降低了计算机视觉系统实现的难度。但是在其理论框架内部缺乏主观、高层的指导，从整体上看并不完善。
3计算机视觉系统框架的新构思
在计算机视觉系统的研究领域，三种理论构建各有优劣。但是无疑反应了当前计算机视觉系统研发的主流思想，因此计算机视觉系统框架的新构思应该在其基础上进行，致力于克服各个理论的缺点。综合比较三种理论框架，笔者认为计算机视觉理论虽然存在某些问题，但是从整体上看这一理论框架是最具实践性和操作性的，其存在的问题完全可以借助其他理论框架加以解决，因此笔者以计算机视觉理论为主体，结合基于知识的视觉理论和主动视觉理论，提出一个更加完善和通用的计算机视觉系统构架。
计算机视觉系统视觉功能实现的主体结构还是建立在计算理论结构的基础上的，将计算理论框架中的早期视觉处理环节分为图像预处理、图像分割和二维模式识别两个部分，因为图像的预处理是在平面图像基础上的简单处理，不需要主观主导意识和目的性的参与，同时图像分割和二维模式识别能够最大限度的提升后继图像处理的效果。
在早期处理完成以后，后继的中后期处理还是分别情调了二维模式识别和三维模式识别，虽然这两种模式本身的识别原理是一样的，但是其面对的对象不同，物体的模型也不同。一般来讲，在我们的世界中二维信息具有很强的重要性，图形、文字、指纹等关键二维信息在通常情况下作用更大、应用范围更广，所以计算机视觉系统矿建的新思路中，要对二维信息进行进一步的处理。
模型库提供具体物体模型的表示。知识库不但要对物体进行抽象表示而且还要对抽象知识进行推理。人类经验的积累和知识的获取是通过学习而得到的，所以加人模型库、知识库管理，并让其从输出结果中进行学习。这将使模型库和知识库更加丰富和完善。
视觉活动本身是带有目的性的，所以在有些时候视觉系统的应用确实需要视物体的实际情况来决定，有时只需识别场景中存在的是什么物体或某物是否存在，而不要求定量恢复场景中的物体。因此，在计算机视觉系统中引人视觉目的来判断输出是否满足要求。同时，用视觉目的对图象分割和二维模式识别、中期视觉处理、后期视觉处理和三维模式识别加以控制。如果需要三维重建则由主动视觉控制成象来获得景物更完整的信息。
计算机视觉系统框架是支持计算机视觉系统实现的重要基础，所以在计算机视觉系统的研发、设计工作中，对理论框架的研究具有鲜明的现实意义，本文简单介绍了现有框架思想，并分析了其各自的优缺点，最后再这些理论框架的基础上形成了计算机视觉系统框架的新构思。认为计算机视觉系统构架应该以计算机理论为基础，以视觉活动的主观性和目的性为指导，以具体的视觉实现形式为方法。
【参考文献】
关键词：高职院校计算机基础教学探究
一、基本概述
伴随着计算机技术的普及，世界也逐渐步入信息时代，计算机技术的应用能力已成为当今大学生知识和能力结构的重要组成部分。飞速发展的计算机技术及教育的深入发展，使得高职院校计算机基础教学面临着一些突出的问题。
二、高职院校计算机教学的地位及作用
我国的计算机基础教育从无到有、由点到面，从少数理工科专业率先实践，发展到所有高职院校的非计算机专业都普遍开设了相关课程，计算机教育得到了极大的发展。高等学校的计算机教育有两类不同的范畴：一种是指计算机专业的学科教育即计算机专业教育；另一种是指面向全体大学生的计算机基础教育。高等学校计算机基础教学是为非计算机专业学生提供计算机知识、能力与素质方面的教育，旨在使学生掌握计算机、网络及其它相关信息技术的基本知识，培养学生利用计算机分析问题、解决问题的意识与能力，提高学生的计算机素质，为将来应用计算机知识与技术解决自己专业实际问题打下基础。
三、高职院校计算机基础教学的现状
（一）入校新生计算机基础水平差异加大由于我国中学计算机及信息科学的教育极不平衡，造成了高职院校新生的计算机基础水平参差不齐。学生的来源不同，接受的教育存在差异性，在一些边远地区，很多学生都没有上过计算机课，甚至还有学生从没见过计算机。而经济发达地区的学生一般都受过较好的计算机教育，其中一部分学生的计算机基础操作非常熟练。上述情况给高职院校计算机基础教学提出的一个十分尖锐的问题，即教师在课堂上如何兼顾其基础差异很大的学生。
（二）计算机基础课程设置与专业结合不紧密由于信息技术已广泛渗透到各个学科领域，使得各学科自身也对计算机课程提出了各自的要求。但在目前，高职院校计算机基础教学均采用通用教材和统一的教学内容、举例或实验都与专业知识相脱节，使学生感觉学到的计算机基础知识与专业知识无关，更无法很好地应用到专业领域，更加重了这种偏移和脱节。其实在信息化、数字化的今天，各行各业都已离不开计算机，计算机的知识和应用也已深入到方方面面，对计算机基础应用掌握与否，直接影响到大学生专业知识的丰富程度及以后在专业行业发展的好坏。
（三）学时缩减与授课内容增加的矛盾在高职院校的教学改革中，给予学生更多的学习自已成为一种趋势，其中的一条措施就是大量缩减课程的学时，包括计算机的课时。[2]但是随着计算机技术的飞速发展及其与其它学科的交叉融合，计算机课程教学内容都在不断增加。这样，内容的增加与学时的缩减造成了很多不适应的状态。教师们总感觉课程上不完，很多授课内容很难完整地讲授出来；学生则又觉得老师讲得太快，无法消化吸收。
（四）教师的综合素质有待提高计算机应用技术是发展最快的技术之一，知识衰减期短，技术淘汰快。随着高职院校的扩招，使得高职院校承担计算机基础课程教学工作的教师长时间、超负荷地进行教学，无暇顾及自身的知识更新，因此造成了师资队伍的综合素质偏低。计算机是应用性很强的学科，不会应用计算机技术进行研究的教师是教不出应用能力强的学生的，所以这也直接地影响了教学效果。
四、加强与改进非计算机专业计算机基础教学的策略
（一）紧密结合专业知识和行业实际随着教改的深人发展，各专业基础课程也逐步强化了计算机技术的渗透，这既保证计算机基础教学的连续性，又体现了计算机基础教学服务于本专业的教学目的，即强调计算机基础教学不仅是进行计算机技术知识教育，而且也是进行计算机技术应用教育。计算机知识是专业知识学习的重要基石。计算机基础教学应视专业区别对待，根据不同的专业有不同教学计划，教学内容应尽量贴近学生专业知识和行业实际。[1]这样不但有助于更快更好地掌握计算机基础知识和基本应用，提高学生的主观能动性，同时也利于学生了解和掌握专业知识在计算机方面的应用，进一步提升专业素质，拓展专业认知度。
（二）多媒体教室的建设在多媒体教室，通过网络教学软件的全局控制，完全可实现教师讲解和实际操作同步进行，教师通过操作计算机，直接向学生展示操作效果，所见即所得。这样，可使学生很直观地掌握计算机的操作步骤，最大限度地提高了教学效果。
（三）构建配套教学网站利于学生自主化学习计算机课程是实践性很强的课程，计算机知识与能力的培养在很大程度上有赖于学生上机的实践与钻研。我们应该不能只有课堂教学，在现形势下，网络的应用给我们的实验教学提供了很好的平台。计算机基础教学应该是课堂教学，实验教学，网络教学三位一体，相互促进，各方面全面培养学生的上机动手能力、独立分析问题和解决问题能力、知识综合运用能力。强化学生的计算机实践能力，以教师为主导、学生为主体的教育思想，深入探索自主学习、探究式学习、协作学习等多种先进的教学方法，注重对学生能力与素质的培养,探索各种教学模式混合的新式教学手段。
（四）加强教师队伍建设，提高教师素质高职院校计算机的教学工作面对新的形势与任务，计算机教学工作对教师的计算机专业知识与应用水平也提出了更高的要求，高素质的师资队伍建设将是今后计算机基础课程建设与改革的关键。为了建设好一支强有力师资队伍，我们应采取了以下措施：
a.有组织、有计划的将青年教师送出去锻炼和培养这不仅能拓展教师的视野、改善教师队伍的学历结构，还能不断更新教师队伍的知识体系、能提高教师的业务水平，为适应新的课程体系与知识结构改革打下坚实基础。
b.鼓励教师在职攻读学位，提升教师队伍的学历结构高素质的教师队伍是高质量的教学保证，只要明确目标，相信会拥有了一支素质高、结构相对合理、以老带新的师资队伍。
参考文献：
关键词：Photoshop；图形图像；应用；计算机
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044（2017）05-0166-02
在社会各个领域中，计算机已广泛应用，计算机图形图形处理技术在二十世纪八十年代后期出现，成为一门新兴技术，计算机图形图像处理技术主要是在软件基础上实现的，根据用途可分为多种，图像处理软件Photoshop、网页动画软件Flash、影视后期合成软件Combustion、工程图制作软件AutoCAD等，都是当前设计领域必备的主流软件。Photoshop软件是美国在二十世纪八十年代研发的一项图形图像处理软件，至今这项技术仍被广泛使用。随着时代的发展，Photoshop在图像处理上的功能更为完善，在图像、图形、文字、视频、出版等方面都有所设计。
1Photoshop软件应用概述
计算机图形图像处理技术主要分为：三维制作技术方面图形处理和二维制作技术方面图像处理。在软件制作上也主要从这两个方向进行开发，西方国家的图形图像处理技术处于领先地位，后期在全球广泛应用开发过程中，这项技术得到推广。图形处理在三维制作技术的基础上在电脑上制作各种物体，添加一系列动作，通过整体优化完成完整的图形处理。图像处理的应用更为普遍，在已有的图像基础上进行变化时，通过不同功能要求添加效果，这种图像处理技术在日常应用中简称PS技术，常见的拍照、图片处理都会有相类似的软件处理应用，这项技术的推广和普及在现代审美要求上满足了人们的需求。[1]
Photoshop软件的处理技术在图形图像处理上更为专业化，从软件开发历史来看，计算机技术的不足为这项技术软件的开发提出了问题，托马斯・诺尔和约翰・诺尔兄弟在计算机黑白图像的显示问题上编写的程序Display在不断修改的基础上成为更为强大的图像编辑程序，经过更名成为现在的Photoshop；在结合商用仪器的推广中，与Adobe公司的合作成为跳板，得到更为广泛的应用推广。
Photoshop在计算机图形图像上的处理虽然形成了一定的技术规模和知名度，但其专长在图像处理上，对图像进行特效处理加工对技术的要求较多，图形处理需要有构思创意进行设计，在Photoshop开发之初是针对图像处理进行的，因此在专业上更倾向于图像处理技术。图像处理涉及的领域中平面设计是Photoshop应用最为广泛的领域，图书封面、海报、杂志等平面印刷品的图像处理技术都依赖于Photoshop软件的支持。同时在广告摄影领域的后期处理上，成品的视觉效果要迎合大众审美和更高水平的审美要求，也需要Photoshop软件进行修改来达到满意的效果。Photoshop软件的特长在影像创意上的成绩更为显著，诺尔兄弟在电影视觉创意上的成果星球大战、加勒比海盗等多部电影，都显示出Photoshop在影像创意上的重要作用。同时在网页制作、后期修饰、视觉创意、界面设计等方面的应用效果也得到广泛的肯定和应用。
Photoshop在计算机技术和视觉效果的结合处理上完成了对图像的再加工，不管是商用还是个人使用的价值都是极高的，在软件应用操作中，熟悉基本图形图像处理技术理论对实际操作更有帮助，设计艺术领域的图像处理，在技术上的要求也会更为严格，Photoshop能够在各领域的应用中满足用户需求，是专业化的技术支持和研发创新的共同作用，同时在应用推广中的市场策略也有重要影响。一项成熟的软件技术是团队合作的结果，在长期发展中积累的经验对改进技术、赢得更为广泛的应用人群是重要的。
2Photoshop在计算机图形图像处理中的应用分析
Photoshop作为在全球图形图像处理软件中使用率最高的软件，在发展中把数字化摄影图片、剪辑、绘画、图形及现有的美术作品结合在一起，在熟悉各种功能的过程中培养艺术审美能力对图像处理技术的提升是有利的。在Photoshop的多N技术中，通道技术、蒙版技术、滤镜技术等都是比较常用的基本操作。在不同的工具操作和应用下，对图像处理的效果也各不相同。[2]
在Photoshop软件图像处理上有一些使用技巧对更高效地完成图像处理工作是有帮助的，在分辨率、图像裁切和缩放、利用通道工具创建图像特效等技巧上都有需要注意的细节问题。分辨率对图像来说是一项重要指标，在Photoshop软件中对图像画面质量处理上的应用有很大不同，同一张图像，在分辨率上的差异通过数字可体现出来，分辨率的高低决定着像素的大小和图片的质量问题，因此在图像处理上合理选择分辨率对图像质量和效果有重要影响。同时图像的裁切和缩放在Photoshop软件技术中是一项重要方法，调整画布大小，按照标尺选择想要裁剪的像素，完成裁剪。缩放图像在图像处理中也是常用的方法。Photoshop的通道功能在PS中是一项重要功能，图像的特效处理都是利用通道技术来完成的，根据颜色信息储存不同分为：颜色通道、Alpha通道、专色通道。此外，在曲线调整上，Photoshop中有很多可以调整图片亮度及颜色方法，不同曲线调整产生不同亮度效果在图像处理技术中作用明显。图像处理对污点的处理研究也在不断完善，Photoshop软件可以消除图像上的污点，利用软件中的相关修复功能，自动将修复区域进行整体效果恢复。[3]
Photoshop在使用技巧上需要更多的操作实践和耐心进行研究，在图像处理上同样需要有技术上和技巧上的潜心研究和不断探索。Photoshop在计算机技术的飞速发展中对时代应用需求的不断把握，在功能和运营上都会及时作出调整，未来在图像处理上也会有更多的创意融入到软件的完善中。
在市场应用上，越来越多的软件出现加入到竞争之中，满足了人们日益增长的技术需求，同时也使Photoshop的应用和改进有了新的环境和空间。从教育、艺术设计、网络等多领域的软件应用来看，在未来新领域的应用中Photoshop仍具有较高的市场基础和使用群体。
Photoshop在现代教育领域应用已经比较普遍，在多媒体课件制作中对图片素材的编辑处理都会用到Photoshop软件中的功能，多媒体课件在制作上需要大量的图像处理，在图层处理和组合上顺序各不相同，利用Photoshop软件技术中图层面板工具控制透明的纸张，在图层的排列和叠放顺序上进行混合处理，使得媒体播放达到理想化成效，教学效果更清晰、生动，对学生的理解和巩固提高有重要的辅助作用。图像处理在多媒体课件制作上的应用是基础的技术应用，课堂教学中对图片处理的要求相对不高，在技术操作上的难度也易克服，所以很容易得到推广使用。在基础教育阶段，多媒体的辅助使用更能体现出其优势，视觉上的处理效果对学生的吸引力和兴趣培养会有一定影响，因此，利用图像处理技术提高对多媒体课件的质量对提高学生学习效率有极大帮助。
Photoshop在艺术设计领域的应用已形成一定的实践基础，除了计算机技术上的要求，视觉审美效果也是艺术设计的重要方面。Photoshop代替传统的画笔和颜色，在术表现技法和工具上更有效率，手工完成的视觉效果和技术效果有一定的差距，在计算机技术的支持下，现代艺术设计的发展更加多样化，在艺术色彩上计算机功能能够实现的视觉颜色更加丰富，Photoshop广泛使用在艺术设计中出现了更多的数码图片，艺术设计人员从手工绘图的繁杂劳动强度中解脱，在软件应用中合理分工，明确艺术设计各个阶段的职责分配。艺术设计在创意上需要的素材和工具手段在Photoshop的功能中都可以实现多元化的设计效果。设计人员通过Photoshop草图达成快速集成概念的目的，在基本元素和布局上进行设置，同时借助软件平台与客户进行交流，可节省大量时间，完成一项比较重要的设计项目过程中，这种方式可以提高工作设计效率。Photoshop为设计师提供了更多的视觉探索和精炼视觉方案的机会，在更多的功能平台下，完成艺术创意。除此之外，Photoshop在艺术设计中的文字编排和图片处理技巧方面的应用还有更多的发展空间。在艺术创意空间的拓展上，为设计领域带来的便捷和改变使艺术设计更加精细化、精品化。[4]
3结束语
Photoshop在图形图像处理中的技术应用是将理论与实践相结合、倾向于实践的过程，在充分发挥技术价值的同时，开发创造性思维，对实践进行更为广泛的深入调查，更好地推广使用这项技术软件。Photoshop在实际应用中还存在很多适应性问题，在未来发展方向和实践探索中还有更多的挑战和问题，掌握更多的技巧，在更加人性化和实用性的完善过程中提高专业化水平，增加图形图像的处理技术和能力，让Photoshop的应用得到更为广泛的市场使用和群众基础，做出更高水平的软件。
参考文献：
[1]丹.浅谈计算机图形图像处理技术――Photoshop运用技巧分析[J].黑龙江科技信息，2014（27）：124+264
[2]董蕊.Photoshop软件在图像处理中的应用思考与实践[J].电子测试，2014（22）：107-109.
关键词：计算机视觉技术铁路检测应用
中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1007-3973（2012）002-075-03
1前言
自1825年世界第一条铁路在英国出现以来，铁路已经成为人们不可或缺的交通工具，越来越多的人在使用铁路出行，由于近年来铁路事故频频发生，促使了计算机视觉技术在铁路检测上的广泛使用并大力发展。
传统的铁路检测一直是靠人工和静态检测，这种检测缺乏实时性和准确性，并且效率低下，根本无法满足铁路的发展。这就要求研究一种新的检测方法来适应环境的发展，人们就试图将计算机视觉技术应用于铁路检测上，并取得了很好的效果。将计算机视觉技术应用在铁路检测上显著提高了铁路检测的实时性、准确性，有效的减轻了人工检测中工作条件恶劣，工作量大等缺点。它能在列车行驶的过程中就能对铁路和列车状况进行检测，并及时的做出预警，防止安全事故的发生。目前有关铁路检测主要集中在铁路信号检测、轨道检测、接触网检测、电力机车检测及站台环境监测等五个方面。
2计算机视觉技术
计算机视觉，也称机器视觉。它是利用一个代替人眼的图像传感器获取物体的图像，将图像转换成数字图像，并利用计算机模拟人的判别准则去理解和识别图像，达到分析图像和作出结论的目的。
计算机视觉是多学科的交叉和结合，涉及到数学、光学、人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、图像理解、模式识别等多个领域。计算机视觉已有多年的发展历程。随着计算机、控制理论、模式识别、人工智能和生物技术的发展，计算机视觉在机器人、工业检测、物体识别的应用越来越广，研究方向也从二维到三维，从串行到并行，从直接依赖于输入信号的低层处理到依赖于特征、结构、关系和知识的高层处理。
一般的计算机视觉系统是有CCD(电荷耦合器件)摄像机、装备有图像采集板的计算机、光照系统以及专用图像处理软件等组成。CCD摄像机将所要研究的对象和背景以图像的形式记录下来，这其实是一个光电传感器，将光学信号转成电信号，图像采集板把采集的电信号转为数字信号，即数字化，一般情况下在摄取图像时都需要一个照明系统提供光照，然后再用专用的图像处理软件对图像进行处理，输出分析结果。
3计算机视觉技术在铁路信号中的应用
铁路信号灯和现在的交通公路上的红绿灯是一个功能，但铁路和公路不同，铁路有限定的道路，列车必须在限定的股道上行驶，所以一旦与其他车辆相遇的话根本没有办法避让，如果发生车祸将会对国家和人民的生命和财产造成严重的损失，因此列车必须严格按照信号灯的指示行驶。
铁路信号灯识别主要是利用了信号灯在不同情况下会发出特定色彩光的特点。文献[1]在HSV空间中对S分量图像边缘检测和膨胀等，结合各种信号灯色调H分量的取值范围得到信号灯区域，然后多次腐蚀直到消除孤立点得到信号灯的边缘，最后填充信号灯区域，从而实现了信号灯的识别。在文献[2]也与此类似。文献[3]将彩色图像由RGB模式转化为HSI模式，用彩色特征聚类分析法来对图像进行分割，文中提出了基于颜色和形状相结合的复杂环境中目标检测与识别方法，用Hough变化来提取目标边界，从而提取出特定目标，而后得到指示灯区域所有像素的H，S统计值确定信号灯的颜色。在文献[4]提出一种基于改进的Hough变化的吊车信号灯识别算法。Roberto将摄取的图片转换到HIS颜色空间，用基于形状特征和模板匹配的方法探测到相关的铁路标志而放弃无关的基础设施。
为了部分消除因为光照条件、背景和拍摄角度对目标识别的影响，文献[5]提出使用一种利用sift特征的方法，它首先建立已知样本模型的特征集，然后将视频流每帧灰度图像的sift特征与之比较，从而实现对目标的检测或跟踪。实验表明该方法不仅能避免目标的错误识别，而且也明显优于基于边缘检测的算法，在识别准确率上达到了90%。
4计算机视觉技术在轨道检测中的应用
随着世界铁路运营速度的不断提高，列车在行驶时对轨道的撞击、摩擦加剧，这就会造成轨道的变形、零件松动、磨损乃至缺失等，这些都会对列车的安全性造成严重影响，极有可能会造成铁路安全事故的发生。因此轨道设备具备良好的状态是铁路运输安全的重要保证。
随着电子技术和检测技术的发展，轨道检测技术也经历了翻天覆地的变化，其中也有不少研究机构将计算机视觉技术应用于轨道检测上，且取得了若干有效的检测方法。
轨道表面缺陷对列车行驶的质量和铁路系统的安全性会造成严重的影响，文献[7]提出了一种轨道表面缺陷检测的实时视觉检测系统。利用跟踪提取算法分割出轨道的灰度图像，然后用局部归一化法增强轨道图像的对比度，最后用基于投影轮廓的缺陷定位法检测缺陷。该算法对噪声有较强的鲁棒性和计算速度快，在一定程度上克服了光照不均和轨道表面反射性质不同对图像的影响，但对局部归一化过程中参数的选择有待进一步研究，以使该系统有更强的鲁棒性。该系统在216km/h速度下能进行实时检测，但随着检测速度的提高检测的准确度会明显下降且缺乏实时性。
文献[8]利用一排结构光视觉传感器，将钢轨轮廓的大圆周和小圆周的中心作为检查点。首先结构光视觉传感器拍摄铁轨侧面并且将其标记在参考坐标帧中，最后通过比较测量的钢轨轮廓与参考轮廓的比较计算出铁轨磨损程度。该方法简单快速精确且不需要特殊的图像处理设备，在列车较高速度时仍然能达到良好效果。
5计算机视觉技术在接触网检测中的应用
接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。它是轨道交通的主要组成部分，主要为机车提供动力，接触网的连接件由于受外界因素的影响容易产生过热现象，严重时会导致供电中断，引发列车停运事故。
我国的计算机视觉技术的接触网检测系统是基于德国相关技术而建立起来的，目前基于计算机视觉技术的接触网磨耗检测主要有两种方案：(1)基于镜面反射，激光照射接触线，线性CCD照相机捕获反射图像；(2)基于漫反射原理和CMOS(互补金属氧化物半导体)照相机。由于长期的频繁摩擦，接触网与受电弓接触部分很少被空气氧化，所以用光进行照射时该部分光反射率明显高于其他部分，因此这也为计算机视觉技术用于接触网检测提供了可能。
基于机器视觉的接触网检测系统主要是建立在图像识别和图像处理等视觉技术基础之上的，检测的内容涵盖接触网的所有基本几何参数。随着铁路的发展，原有的检测系统已经暴露出了一些问题，已无法满足需求，所以研究人员在系统硬件设备不变的情况下提出了许多改进的算法，如文献[9]针对现行的接触网定位器倾斜度检测方法效率低下、精确度不高的缺点，提出了一种基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量装置，应用图像分割、剔除干扰线、图像细化等算法，对采集的图像进行处理，然后利用改进的霍夫(Hough)变换检测细化后的图像，对相邻的特征像素点进行聚类并感知编组，最后用随机Hough变换使感知编组后的每条线段更接近直线，进而计算装置中定位器的倾斜度，实验证明该算法精度高、速度快。
6计算机视觉技术在电力机车检测中的应用
在列车的行进过程中，机车车轮与钢轨接触面不断发生摩擦，也就是轮缘与踏面的摩擦。从而会造成踏面的擦伤或剥离，而剥离会严重影响列车运行的安全性和平稳性以及轨道设施的使用寿命，因此需要对轮缘进行定期的检测和维修。
传统的检测方法需要人工逐项检测，存在费时费力、工作量大、工作环境差、效率低等缺点，所以人们就提出了一种基于计算机视觉技术的检测技术，该技术是一种非接触式检测方法，它能检测出所有关于火车轮缘轮廓的几何参数，从而计算出火车轮缘的磨损情况。这种检测方法检测速度快、准确率高且大大减轻了劳动强度，在实验中取得了满意的效果，并且在实际检测中也得到了广泛的应用。
文献[10]中研发设计了一种利用CCD成像测量技术、图像处理理论和计算机控制等相关技术，提出了一种非接触式的在线测量系统。采用二元多项式方法对由于硬件装置引起的误差的图像进行几何校正，用统计均值法对图像进行分割，从而求出车轮踏面的各项参数，通过在实验室对标准物进行测试实验而得到的测量数据结果进行分析而得出。此系统能够完成对火车轮对几何参数的测量，并且可得到相对准确的测量结果。
为了解决检测轮缘高度和宽度存在精度难以保证及稳定性不高的问题，文献[11]提出了一种基于三角法测量的在线监测系统，该系统由CCD高速摄像机和结构光发射器完成数据的采集，然后利用三角测量原理导出测量模型和计算模型，根据轮缘高度和宽度的定义完成对高度和宽度的测量，最终对轮缘磨损程度进行量化，实验表明该算法测量精度高，结果稳定可靠。
7计算机视觉技术在站台环境监测中的应用
近年来铁路交通事业发展迅速，铁路客流量也不断增大，如中国每年的春运期间都有上亿人次通过火车返乡，各种危害乘客安全的事故也时有发生，因此世界各国特别是中国站台监控就显得越来越重要，目前的站台监控主要是依靠安装在各个角落的闭路电视或专业技术人员，这不仅需要专业技术知识还需要大量的人力物力。随着计算机、图像处理等技术的快速发展，对站台的自动监控也逐渐成为发展趋势。
近年来人们做了许多关于站台人群检测的研究，这些研究大都使用铁路站台中的闭路电视（CCTV）系统，在现代的CCTV系统中基本上使用的是数字化图像，在人群监测过程中大量使用了数字图像处理技术，如边缘检测、细化、像素计算等，通过图像的处理可以轻易的得到想要的结果。
文献[12]仍采用原有的CCTV监控系统拍摄的灰度图像作为处理对象，利用基于视觉的经过最小二乘法和全局搜索的混合算法训练的工业的额神经网络来估算站台的拥挤程度，该系统在实际的运行中获得了较高的精确度，虽然不能计算人数但却能实时的预测人群的密度。
文献[13]所设计的系统就较为复杂，它利用多台摄像头对站台进行检测。首先判断站台上列车的四种状态，如：没有列车、有列车、列车正在出站、列车正在入站等，然后对物体或行人检测及跟踪，最后对所检测的结果综合分析，做出合理的预警或警告。
8计算机视觉技术在铁路检测上的发展趋势
随着计算机视觉技术的铁路检测中的应用越来越广泛和深入，并且随着计算机视觉技术等关键技术的不断发展，计算机视觉技术在铁路检测上应用发挥更大的作用，它就目前而言在铁路检测的应用上仍然存在技术难题需要研究：
关键词：计算机；通信网络；虚拟现实技术
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1007-9599(2011)21-0000-01
ComputerCommunicationsAnalysisonVirtualRealityTechnology
MengQingchao
(InstituteofInformationTechnology,LuoyangNormalUniversity,Luoyang471022,China)
Abstract:Virtualrealitytechnologymainlyreferstocomputertechnologyasthecore,theuseofmodernscienceandtechnologytoproducehighvividtouch,hearing,visualintegrationofthevirtualenvironment,userswiththeappropriatetools(suchasspecialshoes,gloves,helmetsandclothing)inanaturalwaytointeractwithvirtualobjects,interactions,resultingintheground,experienceandfeelingsofempathy.Basedontheconceptofvirtualrealitytechnology,featuresareintroducedtoananalysisofitsapplicationincomputercommunicationstechnology.
Keywords:Computer;Communicationnetwork;Virtualrealitytechnology
一、虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术主要是指以计算机技术为核心，采用现代高科学技术制作出栩栩如生的触觉、听觉、视觉一体化的虚拟环境，用户借助相应的工具（如特制的鞋、手套、头盔和服装）以自然方式与虚拟客体进行相互影响、交互作用，从而产生身临其境、感同身受的体验和感受。虚拟现实技术可以使抽象或复杂系统的概念变成确切含义的符号。虚拟是集聚了很多人的因素的并放大了它对个人感觉的工程。因此，虚拟现实技术是建立在融合了许多学科如多媒体技术、控制学、数据库设计、实时分布系统、电子学、计算机图形学、机器人及心理学等之上的技术。
二、虚拟现实技术的特点
虚拟现实技术具有：沉浸感、和全息性、交互性三个最突出的特征。
（一）沉浸感。凭借虚拟现实技术，将抽象虚拟概念具体化。它采用别样方式以夸张的形式体现设计者的构思与情感。让人们沉浸于虚拟的环境之中。沉浸感是虚拟现实技术中最主要的技术特征之一，是在纯自然的情况下，凭借自身的感知觉系统和交互设备，对抽象虚拟的情景的投入程度。虚拟现实技术是借助计算机制作栩栩如生的人类能够得以感知的虚幻世界。因此用户在使用过程中，往往会产生类似于现实世界的幻觉或意识。人们可以通过触觉、听觉、嗅觉和视觉从多个维度感知虚拟世界的事物，从而使人们全方位地沉浸在虚拟世界。
（二）全息性。全息性是指虚拟能提供的获取信息和感觉通道的深度和广度。参与者运用反应装置及全息传感，在虚拟中获得嗅觉、触觉、听觉及视觉等感知，达到如同现实的真实感觉。全息性是参与者能够沉浸到虚拟的技术基础和前提条件。
（三）交互性。交互性是指参与者运用专业的输出和输入设备，采用自然技能实现对模拟现实的操作与考察的程度。使用者可以利用鼠标、数据手套、电脑键盘、特殊头盔等设备进行交互。虚拟现实技术使交互方式从根本上得以改变。
三、基于虚拟现实技术的计算机通信技术
（一）虚拟交换机。基于PSTN技术，虚拟现实技术的应用主要表现在程控交换设备基础上的集中用户交换机和固定智能网基础上的虚拟专用电话网。这里所提到的集中用户交换机主要是指虚拟交换机，也就是在市话交换机上将部分用户作为一个用户群，利用市话交换机的号线资源，在逻辑上建立有关业务数据，从而进行centrex业务的提供，最终达成用户交换机的功能；后来，由于市话交换机发生了改造升级，根据商业用户群的需求，市话交换机还能够商务通信组的centrex业务，也就是BCGcentrex业务，或者叫做WAC业务，即广域centrex业务。由此可见，虚拟交换机的出现直接将传统的用户交换机替代掉了，从而解决了用户交换机和市话交换机中所发生的信令配合上的问题，对电信业务的发展和本地网的建设和规划有着重要的帮助作用。
（二）虚拟存储器、虚拟主机。在IP网络上的虚拟现实技术应用主要表现在IPVPN业务上，即计算机网络设备基础上的虚拟存储、虚拟主机，也就是在宽带城域网基础上的虚拟专用数据网。上面所说的虚拟主机主要是指通过一定的软硬件技术依据特定的比例将服务器资源分成若干个彼此独立的Web网站虚拟主机，这种生成的虚拟主机都有着独立的域名和的IP地址，并有着跟独立主机完全一样的互联网服务功能。这种虚拟主机主要的服务对象是ISP，即互联网服务提供商，ICP，互联网内容服务提供商，ASP，即应用服务提供商以及中小企业和政府部门等。其中，虚拟存储主要是指对存储资源的一种抽象配置。虚拟存贮其实是一种逻辑化存储，即通过异构平台基础上的存储空间，基于开放化设置来实现存储资源的有效管理。这种虚拟存储能够对存储设备空间进行自动配置，能帮助用户在一个域中对物理上彼此分散的存储资源进行统一控制，实现存储资源的跨地区管理，在通信中得以充分应用，比如电信业务中容量需求的设置和调整以及不连续的控制等等。
（三）虚拟呼叫中心。虚拟呼叫中心业务主要是指在增值业务的基础上虚拟现实技术的应用，这种虚拟现实技术的应用不但可以缩短新业务推出的时间，使其效率大大提升，而且还可以对电信网络资源进行灵活的调用，尤其是在业务高峰期的时候，从而使业务的稳定性和连续性得以保障。虚拟呼叫中心主要是指基于智能业务平台和VoIP而在物理呼叫中心基础之上的为中小企业所构造或者租用的虚拟多媒体呼叫中心，这种虚拟呼叫中心在企业和客户中间设置了一个信息交流的网络平台，给中小企业以专业化的、个性的、独特的服务。跟自建呼叫中心相比，虚拟呼叫中心有着分布式办公、集成功能多、建设成本低、硬件投入少等优点，其还能有效地整合中小企业客户服务中心和通信运营商的呼叫中心资源，从而成为一个虚拟的客户服务中心。
参考文献：
[1]田辉.IP虚拟专用网技术(第2版)[M].北京:人民邮电出版社,2008,196-232
【关键词】计算机视觉技术推广应用
在人工智能领域的研究中，计算机视觉是主要的研究对象之一，目前它已经发展为一门独立的科学学科，主要是对相关的理论以及技术进行研究，从而建立一个完善的人工信息系统。
一、计算机视觉技术的产生与发展历程
计算机视觉产生于20世纪50年代，其当时主要的工作内容为统计模式识别，尤其是需要进行分析二维图像的特点和作用，例如对航空图片进行研究、对显微图片进行分析等。直至60年代初，Roberts使用计算机从大量的数字图像当中选取出棱柱体、长方体等物体的三维图形，并且分析物体空间的主要特点。在70年代初期，视觉应用系统开始得到应用，然后过了几十年之后，专家们已经了解了机器视觉的特点，并且开设了对应的课程。到了80年代中期，计算机视觉已经逐渐被人们应用与工作和生活当中。计算机技术的不断发展，使得计算机视觉系统的实用性得以提升，现已被大量使用于机器人学、几何计算等领域，直接影响着人们的生活。
二、计算机视觉技术的推广与应用领域
2.1应用于工业生产领域
目前为止计算机视觉技术已经普遍应用于工业生产领域中，除了在工业探伤、检测方面得到了推广，而且还在办公以及生产自动化等各方面都得到了广泛的应用。一般来说在工业生产中推广计算机视觉技术，能够在很大程度上提高自动化程度，从而提高产品生产的效率，同时还能防止人工的失误，导致不必要的损失。
2.2应用于农业生产领域中
从农业生产领域的角度来看，计算机视觉技术的应用也越爱越普遍，一方面主要是利用该技术全程监测农作物的生产过程，已达到预防病害虫的作用，另一方面利用该技术对农产品进行检测，以便对其进行分类与分级。由于在农业生产领域中利用计算机视觉技术能够实现自动化管理，因此能够减少大量的劳动力，降低生产的人工成本，进一步提高管理生产效率。
2.3应用于社会公共安全领域中
社会公共安全是人们非常重视的一个问题，计算机视觉技术在这方面也得到了有效的应用，不仅应用于侦查、犯罪侦破工作中，而且还应用于指纹配比、人脸合成等工作中。应用这种技术能够进一步提高犯罪案件的侦破效率，避免更多的犯罪行为发生，从而影响人们的正常生活。
2.4应用于视觉导航领域中
通过对计算机视觉技术进行长时间的研究后，当前已将之推广于视觉导航领域中，主要是应用于太空探测、航天飞行等方面，在此基础上还应用于巡航导弹制导、智能交通等方面。在视觉导航领域中，应用计算机视觉技术可以解放大量的劳动力，避免工作带来的危险，而且还能有效提高工作效率。
2.5应用于人机交互领域中
一般来说在人机交互领域中应用计算机视觉技术，可以通过人的肢体语言、人脸表情进行测定，进一步分析人的意愿，从而按照要求认真完成指令，这样不仅可以有效增加交互的方便性，而且还可以有效增加临场感，具有其他技术不可替代的作用。
2.6应用于虚拟现实领域中
当前计算机视觉技术在虚拟现实领域中得到了推广，利用这种技术可以进行不同的军队战场场景模拟，在此基础上还能对飞行员飞行、医生手术等现场进行模拟。总之，利用这种技术能够带给人们一种身临其境的感觉，从而进一步提高工作效率。
2.7应用于卫星遥感领域中
从卫星遥感领域的角度来看，计算机视觉技术的应用并不少见，不仅应用于矿藏勘探、资源探测等方面，而且还应用于气象预报、自然灾害监测等方面。一般来说卫星遥感涉及的信息量非常大，而且类别也很多，分析识别工作稍不注意，就会出现错误，而利用这种技术后，能够快速、有效的进行信息的收集以及分析工作，进一步提高信息的准确性。
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