视觉计算理论范文

导语：如何才能写好一篇视觉计算理论，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词]石材大板；轮廓提取；图像处理

中图分类号：TU521.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0230-02

1、 引言

图像处理是在线测量系统中很重要的一部分，本文就是利用图像处理技术提取石材大板的轮廓信息，然后利用其目标点的间距最终求得石材大板尺寸。本文对图像处理的相关算法进行研究，提取石材大板的轮廓信息，最终计算其尺寸。提取过程主要包括图像预处理和图像分割两部分。图像处理过程如图1所示。

2、图像处理

2.1 图像预处理

通过CCD摄像机获取的石材大板图像在其传输、接收和处理的过程中，由于受多种因素的影响，如系统噪声、曝光不足或过量、传输过程中的误差以及人为因素等等，均会对石材大板图像产生一定的噪声干扰。噪声会恶化图像质量，有时会使提取的信息减少甚至淹没某些有用特征，给分析带来困难。因此，对图像进行预处理是非常必要的，这样可以去除噪声，使其更接近真实图像，更有利于对石材大板图像进行后续处理。图像预处理主要包括滤波和增强。

2.1.1 图像灰度化

图像的灰度化是图像增强处理技术中一种非常基本、直接的图像处理方法。图像的增强用于调整图像的对比度，为了获得对后续计算机处理、分析过程更有利的图像，需要对采集的原始图像进行图像增强，从而淡化背景，消除噪声干扰，提高对比度，突出图像中的重要细节[1]。

本文采用的是加权平均值法：R=G=B=aR+bG+cB。考虑到图像的合理性，取a=0.11，b=0.59，c=0.30，即采用公式（1）进行灰度转换：

其中：为转换后的灰度图像在点处的灰度值；、和分别为彩色图像在点处的红色分量值、绿色分量值和蓝色分量值。

在OpenCV函数库中，图像的灰度化可以通过cvCvtColor（const CvArr* src，CvArr* dst，int code）函数实现，其中src为原彩色图像，dst为处理后的图像，code为色彩空间转换方式，在这里code定义为CV_RGB2GRAY。彩色石材大板图像经过式（1）转换后，变成灰度图像。图2所示为4个彩色石材图像灰度化后的结果。

2.1.2 图像平滑

图像的平滑处理技术即图像的去噪声处理，它是将输入的图像进行滤波去除噪声。图像平滑一是平滑非边缘区域，二是使图像边缘得到保护。一个较好的平滑方法应该是既能消掉这些噪声效应又不使图像的边缘轮廓和线条模糊。在滤波方法中，最常用的有均值滤波和中值滤波两种，本文采用此两种方法分别对石材大板平滑处理，效果如图3所示。

这里仅选取了其中的一幅图像进行处理。从图中可以看出均值滤波和中值滤波对含有高斯噪声的图像都能够有效地抑制噪声的干扰，对含有椒盐噪声的图像也能抑制部分噪声。但通过比较明显可以看出，，中值滤波在椒盐噪声处理方面的能力是均值滤波无法比拟的，因此，本文采用中值滤波对图像进行滤波去噪。

2.2 图像分割与边缘检测

图像分割是图像处理和计算机视觉中基本而关键的技术之一，其目的就是将目标物体与背景分离开来，为后续的处理提供坚实的基础。图像分割的方法主要包括阈值法、边缘检测法、区域跟踪法等。本论文采用的是边缘检测法。

2.2.1 边缘检测

检测石材大板边缘是其轮廓提取的基础。边缘检测实现的难点在于边缘检测的精度和抗噪声的能力。边缘检测有很多算法，例如Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子、拉普拉斯算子等[2]。

（1）Roberts算子

Roberts算子采用的是对角方向相邻的两个像素之差。从图像处理的实际效果来看，边缘定位准，对噪声敏感。Roberts算子是一种利用局部差分算子寻找边缘的算子，该算子对具有陡峭边缘且含噪声少的图像效果较好。

（2）Sobel算子

Sobel边缘检测算子是先做加权平均，再微分，然后求梯度。以下两个卷积核形成了Sobel边缘检测算子，图中的每个点都用这两个核做卷积，其中一个对垂直边缘影响最大，而另一个对水平边缘影响最大。边缘检测算子的中心与中心像素相对应，进行卷积运算。两个卷积核的最大值作为该点的输出位。运算结果是一幅边缘幅度图像。在边沿检测中，Sobel算子对于像素的位置的影响做了加权，加权平均边宽2像素，因此效果更好。Sobel算子都对噪声具有很好的抑制能力，但仍然不能完全排除检测出来的边缘中存在虚假边缘的情况。

（3）Prewitt算子

Prewitt算子与Sobel算子基本相同，只是没有加权，所有系数全为1。Prewitt算子产生一幅边缘强度图像。

（4）拉普拉斯算子

拉普拉斯（Laplacian）算子是一种二阶导数算子，对一个连续函数， Laplacian算子是不依赖于边缘方向的二阶微分算子，对图像中的阶跃型边缘点定位准确。该算子对噪声非常敏感，它使噪声成分得到加强。这两个特性使得该算子容易丢失一部分边缘的方向信息，造成一些不连续的检测边缘，同时抗噪声能力比较差。

图4为不同边缘检测算子对石材大板边缘进行检测的结果。

从图4中可以看出，不同的边缘检测算法应用到石材大板图像上会有不同的检测效果，通过比较可以发现Sobel和Prewitt算子的处理效果相对较好。经多次试验比较，而且由于Sobel算子对于水平和垂直边缘的检测有更好的效果，因此效果相对较好。

2.2.2 图像二值化

图像的二值化处理就是将图像上每点的灰度值变为0或者255，也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果。在数字图像处理中，二值化是一种简单有效的方法。设定某一阈值，可以用将图像的数据分成两部分：大于的像素群和小于的像素群。因此图像二值化可按公式（5）进行：

式中，是原始图像中位于处像素的灰度；是二值化后该处的像素值，它只能取0或1。

图5所示为用二值化方法提取的石材大板轮廓，通过这组图像处理过程我们可以发现，这类提取石材轮廓的方法适用于石材大板和图像背景图案有很大的区别的图像，而且我们也可以看出这种方法的提取效果很好。

2.2.3 数学形态学处理

数学形态学（Mathematical Morphology）是由一组形态学的代数运算子组成的，它的基本运算有4个：膨胀（或扩张）、腐蚀（或侵蚀）、开启和闭合，它们在二值图像和灰度图像中各有特点。数字图像处理中的形态学处理是指将数字形态学作为工具从图像中提取对于表达和描绘区域形状有用处的图像分量，比如边界、骨架以及凸壳，还包括用于预处理或后处理的形态学过滤、细化和修剪等[3]。

本文采用的是闭运算，先膨胀，反复膨胀后得到需要的状态，如图6（2）所示。很明显边界得到了扩张，于是逐步进行腐蚀，以恢复原始边界，如图6（3）所示。最后提取石材大板轮廓，如图6（4）所示。轮廓提取是接下来计算石材大板尺寸的基础，最终实现在线测量尺寸。

3、结论

本文介绍了石材大板在线测量系统的重要阶段，先后介绍了图像的灰度化处理、平滑处理、二值化、图像分割和数学形态学处理的相关原理及算法，提取了石材大板的边缘轮廓信息。本文的设计为石材领域的发展提供了一个创新点，将其应用到现有石材加工设备上可以实现石材加工自动化水平，解决了国内石材企业针对不规则外型的石材大板不能进行实时测量的困扰，提高了生产效率和经济效益。

课题来源：沈阳城市建设学院科研发展基金“基于计算机视觉技术的石材大板在线测量系统研究”，项目编号：XKJ2015001

参考文献

[1]Rafael C. Gonzalez， Richard E. Woods， Steven L. Eddins.Digital image processing[M]. 3rd ed. Englewood Cliffs， NJ： Pearson Prentice Hall， 2012.

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关键词：计算机视觉；课程创新；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）20-0118-02

计算机视觉课程是人工智能学科的分支学科，对互联网技术的发展有着重要的推进作用。随着时代的飞速变迁，越来越多的学生对这一领域产生了浓厚的兴趣，计算机视觉课程在信息专业中也开始占据重要的地位。如何让学生对这门课程保持长久的兴趣，如何培养学生的专业能力和实践能力，是当前高校应该考虑的问题。经过近几年的教学实践后，很多高校已经逐步确定了通过实际应用培养学生兴趣的教学方法，在满足学生对计算机视觉应用需求的同时，加深了学生对理论知识的理解，这已经成为了当前高校计算机视觉课程教学的重要模式。

一、计算机视觉课程的特点

近年来，随着计算机网络的飞速发展，计算机视觉的应用也越来越广泛，成为了信息相关专业学生的一门必修课。计算机视觉课程涉及众多领域，包括人工智能与模式识别、应用数学等，其覆盖范围广，综合性较强。具体来说，计算机视觉课程有以下几个特点：一是内容广泛，理论抽象。计算机视觉是一门新技术，随着时代的变迁，互联网新技术的更新日新月异，这就使得课程内容的更新过快，内容广泛，教师很难在第一时间向学生输送所有的课程知识。二是计算机视觉课程涉及多个学科领域，并且所涉及的领域知识内容复杂，表达抽象，这对学生的学习来说是一个较大的障碍。三是实践性强。计算机视觉课程的知识内容来源于各种专业不同的领域，操作性极强，学生只有在具有一定的工程项目综合能力后，才能进行计算机视觉应用和操作。

二、计算机视觉与计算机图形学、数字图像处理之间的联系和区别

1.计算机视觉与计算机图形学的联系与区别。计算机视觉一般输入的都是图像或图像序列，其输入资料主要来自usb摄像头或是相机。经过处理后，计算机视觉输出的是对图像序列和图像对应的对真实世界的一种理解，在这一方面，计算机视觉有识别车牌、人脸的作用。而计算机图形学则是一种对虚拟场景的描述。它一般是由多个多边性数组组成，每个多边性有三个顶点，输出的是二维像素数组。在增强现实的应用中，人们不仅需要用计算机视觉来提高对物体识别和姿态获取的效率，还需要用到计算机图形学对虚拟三维物体的叠加方法。

2.计算机视觉与数字图像处理的联系和区别。首先，计算机视觉与数字图像处理之间的联系在于数字图像处理是计算机视觉处理的基础，而计算机视觉的研究成果也可以作为数字处理的素材。其次，计算机视觉与数字图像处理之间的区别在于图形是一种纯数字化、矢量的单位，而图像则不仅包括图形，有时还包括来自现实世界的信号，并且图形的处理不是一种简单的堆积，计算机视觉的处理要从图像中找到一些统计数据和信息，并做进一步的数据分析。

三、高校计算机视觉课程教学的创新策略

1.以工程应用为导向的课程内容。鉴于学习本课程的学生在毕业之后多数会进入相关工程企业或者研究院工作，因此，在对学生进行培养时，高校一方面要考虑到学生的知识接受度，另一方面要设置以工程应用为导向的课程内容，帮助学生更好的进入企业或研究院开展工作。高校在进行计算机视觉课程教学创新时，首先要创新课程教材，摒弃以往枯燥的理论书籍，多选取一些实践性和应用性强的教材。考虑到国内教材的滞后性和学生基础的薄弱性，高校应该选择以下两本书作为学生的专用教材：一本是我国著名教授贾云得编纂的《机器学习》，这部教材深刻体现了时展的教学要求，书中不仅详细讲述了计算机视觉中的一些基本知识，包括计算机视觉的基本概念、算法及其应用，还有一些经典的数字图像处理方法和视觉应用分析，对学生了解基础知识和实践内容有着重要的意义；另外一本是国内外十分推崇的计算机视觉著作，它是美国教授Richard Szeliski教授的作品。该书在2010年出版，获得了众多业界人士的好评。Richard Szeliski教授是华盛顿大学的兼职教授，也是微软研究院交互视觉与多媒体的主任，他对计算机视觉的发展和未来走向十分清楚，也深刻了解产业界和大学需要什么样的计算机视觉课程教材。因此，这本教材面向应用，与当今最新的科技成果紧密相连，综合论述了计算机视觉在各个领域的发展，展示了计算机视觉的最新研究成果和未来的发展趋势。此外，本书中还有详细的国外研究案例和更加深入的应用案例，适合学生开展探究性学习。两本教材都是遵循以工程应用为导向的原则，对学生开放性思维的培养有着重要的意义。

2.面向科技最新成果的课程定位。计算机视觉是一门新技术，科技创新是其发展的原动力，因此，高校在进行课程安排时，应该将当今计算机视觉领域的重要的科技成果作为计算机课程的基本教学内容。要想以科技最新成果定位计算机视觉课程，高校要做到以下两个方面：（1）选取涵盖最新成果的教材。考虑到不同学生的数字图像处理基础不一的问题，学校可以在课程中补充一些有关数字图像处理的基础内容。在选择教材内容时，计算机视觉课程的内容应该包括数字图像处理、视觉学习和模式识别这三大部分。数字图像处理是视觉课程的基础内容，主要向学生介绍数字图像处理和计算机视觉所涉及的一些基础知识，包括图像的分割和检测、图像滤波的处理等。数字图像处理是整个计算机课程学习的重要基础内容，其课时可占总课时的二分之一。其次，视觉部分是近几年来计算机视觉的最新科技成果，内容主要包括摄像机的几何设定和计算机摄影机的序列处理等。作为最前沿的科技领域，视觉部分将会是该课程后期的重点内容，与实践作业紧密结合。而模式识别则更多的是新技术的一种工程应用，学生会更多的涉及到实践操作，更好的培养学生的实践能力。（2）强化学生自学和调研能力。课程调研和实践是信息专业学生强化能力的重要方法之一，高校可以在课程项目中引入新技术的探究，在使课程在具有基础性、研究性的同时，具有一定的前沿性，还能让学生在第一时间了解到最新的科技成果和互联网应用技术。在课程调研和实践中，高校必须要强化学生的自学和调研能力，在调研时给每一个小组安排一位高年级研究生作为指导，每组学生独立完成任务，高年级研究生只做引导和辅助的作用。学生在自我设置调研程序，查找资料，理解和熟悉相关程序的时候，能够更加掌握最新科技成果的内容，同时还提高了学生的自学能力和团队协作能力。

3.工程实践化的教学形式。工程项目综合能力是信息专业的学生必须具备的素质之一，因此在计算机视觉课程的教学过程中，培养学生的工程实践能力是教学目标之一。高校可以采取以下两种方法：（1）选取适当的工程实例。对于信息专业的学生而言，计算机视觉课程各个独立的算法和方法较多，彼此没有过多的联系。这对学生来说过于抽象，不易理解，因此教师不应当仅仅限于知识的传授，还应该选取一些适当的工程实例，将知识体系串联在一起，加深学会对教学内容的理解，从而达到良好的教学效果。例如，在教学过程中，教师可以着重介绍手机制造的例子。手机是现在学生十分熟悉的产品，用手机举例更加贴近学生的生活，教师可以详细介绍手机键盘和主板的制造过程，并在这一过程中将所学的算法和理论融合进去，加深学生对知识的理解。其次，教师在手机讲解时，还可以引导学生思考类似的产品制造，从而引出数码相机的制造原理，和学生一起探讨其制造算法。这种做法不仅可以帮助学生学习，还可以让学生拓宽思路，发散思维，不断创新计算机视觉领域。（2）选择合适的实际应用。计算机视觉课程是一门实践性和操作性极强的学科，因此，为了学生更好的学习，教师要将理论工程实践化，选择合适的实际应用来提高学生的实践能力。教师可以安排学生进入手机制造厂房，给学生上一堂别开生面的实践课，详细介绍每个制造流程，并向学生不断抛出与课程有关的问题，引发学生的思考，比如选择什么样的模板匹配法可以更为简单。学生在不断的解答和提问中，对学科知识的了解也会逐步加深。其次，高校可以建立专门的实训基地，学生可以在基地里实践操作，将理论转化为实物，亲自尝试做出模型，这种做法可以极大地提高学生的实践能力，使学生更快的将理论转化为实际。

四、结语

在新形势下，高校应不断创新计算机视觉课程的教学模式，并以此展开教学活动，培养学生的实践能力和创新精神。将工程应用和科技最新成果结合的教学模式，有利于解决理论和实践相脱节的问题，在增强学生学习兴趣、提高学生独立分析能力的同时，还使学生接触了国际最新的研究成果，拓宽了学生的思路，这对学生未来的发展有着重要的意义。

参考文献：

[1]郭小勤，曹广忠.计算机视觉课程的CDIO教学改革实践[J].理工高教研究，2010，（05）.

[2]伦向敏，侯一民.高校《计算机视觉》课程辅助教学系统的研究[J].教育教学论坛，2012，（18）.

[3]陈芳林，刘亚东，沈辉.在《计算机视觉》课程中引入研讨式教学模式[J].当地教育理论和实践，2013，（07）.

[4]杨晨.视觉传达设计专业插画设计课程创新与实践人才培养机制探究[J].艺术科技，2015，（05）.

[5]蒋辰.基于数字媒体环境的视觉传达设计专业综合实验课程改革探证[J].文艺生活：中旬刊，2015，（07）.

[6]张胜利.视觉传达设计专业中色彩风景写生课程多元立体化教学模式的构建[J].美术教育研究，2015，（08）.

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近年来，经济的发展和人们生活水平的提升也使得人们的出行更加便捷，越来越多的人都是自己驾车出行，这样导致公路上的交通流量不断增加，如何保障交通的顺畅性和安全性成为人们关注的重点问题。信息技术的发展推动了计算机视觉技术的出现，为交通安全性的提升提供了一定的保障。本文主要对计算机视觉技术进行分析，进一步探讨计算机视觉技术在智能交通系统中的应用。

【关键词】计算机 视觉技术 智能交通 系统 应用

智能交通系统简称ITS，这是一种新型的交通管理系统。该系统主要结合了信息化技术、计算机技术以及数据传输技术等多种技术，用来对整个交通运输体系进行管理，可以实现人、车、路的全面监控和管理。计算机视觉艺术作为智能交通系统中的一个重要环节，受到相关工作人员的高度重视。随着计算机视觉技术的发展，不仅为交通行业的发展提供了更多的便捷，同时还能够筛选道路交通的各种信息，进一步增强了智能交通系统的灵活性和准确性。

1 计算机视觉技术的概述

计算机视觉也被称为图像分析和图解理解，其包括的理论主要有摄影几何学、概率论、图像处理理论以及人工智能理论等部分。计算机视觉技术主要是用二维投影图像实现三维物体重构。这种技术的应用范围比较广泛，不仅应用于二维图像识别方面，同时还用于三维物体的识别和重建上面。通过计算机视觉技术能够获取专业化的三维信息，对三维信息的获取一般有两种方法，其中一种是直接获取法，还有一种是间接获取法。直接获取法主要是通过计算机视觉技术的效果来确定三维运动中产生的各种参数，这一过程对摄像机运动问题的关注程度较高；间接获取的方式就是将单幅图像和摄像机焦距相结合，来判断被测量位置视觉上的信息。计算机视觉技术的关键就是实现特别匹配，在特殊情况下可以利用不同的摄像C同时收集运动信息，从而提高相关控制的精确度。

2 计算机视觉技术在智能交通系统中的应用

计算机视觉技术在智能交通系统中的应用可以实现道路交通的监控，同时还能够实现自动收费、智能导航等功能，主要应用有以下几个方面的内容。

2.1 交通监控中对计算机视觉技术的应用

基于计算机视觉技术的交通监控系统主要分为三个步骤，首先是对车辆和行人进行跟踪和分割，其次是对车流量进行分析和计算，并且计算车辆的平均速度和道路上车辆的队列长度，最后根据道路的交通状况来规划形式线路，从而有效缓解道路交通拥堵的现状，方便人们减少出行时间。车辆和行人作为道路中运动的主要目标，在监控场合下，需要对运动时间进行有效分割，常用到的分割方式包括光流法和帧差法两种，其中前一种分割方式主要是依据图像中不同的运动用映射参数正确的表达，这样可以将具有同样映射参数的光流量进行分配，从而完成参数分割。计算机视觉在交通监控中的应用主要是对车辆速度、车辆数目、车辆分类进行检测。随着计算机通信技术的发展，计算机视觉技术也是日新月异，基于计算机视觉的交通监控系统具有较强的实时工作性，能够快速的适应高度公路以及城市道路交通的监控。

2.2 车辆导航中对计算机视觉技术的应用

实现车辆的智能导航是计算机视觉技术在智能交通中应用的典型案例。这种技术主要为驾驶人员提供道路信息和车辆运行状况两大信息。通过车辆智能导航系统的运行能够对道路两边的界限进行有效的识别，将车辆引向规定的行驶车道，在车辆行驶过程中，该系统能够自动检测车辆与前方其他车辆之间的距离，从而提醒驾驶人员保持车辆的安全距离，最终实现安全导航驾驶。通过该系统的摄像机运动能够识别其他车辆的行驶状况，并且通过计算检测点的方式计算车辆的模拟匹配点。车俩智能导航系统中就使用了计算机视觉技术，可以从中提取相关信息，计算车辆行驶的安全距离和速度。

2.3 计算机视觉技术用于车辆辅助驾驶

计算机视觉技术在车辆辅助驾驶中的应用主要是帮助驾驶人员对外界的变化做出反应。具体表现为车辆在市内行驶时，计算机视觉技术的应用能够识别周边道路的标记，并且对交通标志、其他车辆和行人进行识别，然后筛选相关信息进行计算，让驾驶人清楚外界的具体状况，从而避开其他的车辆和行人，能够从根本上减少交通事故的发生，增强车辆的安全运行。辅助驾驶的形式转变为人机交互的方式，一定程度上能够满足驾驶人员对信息的需求。

2.4 计算机视觉技术用于车辆智能收费

车辆收费是车辆在公共交通位置行驶中的一个关键环节。随着科学技术的发展，车辆收费系统逐渐向着计算机技术的应用方向发展，计算机视觉技术在各地区交通发展中的应用是现代化交通发展的一个重要突破口。很多地区的智能化收费都是通过识别车牌的方式来实现收费，我国在车牌识别这方面仅仅限制于单目车牌和双目车牌的识别，其中单目车牌识别的核心就是将车牌照位置作为核心部分，我国大部分地区都是将单目系统作为核心部分来使用。采用双目系统对车牌进行识别，也可以对车辆的型号进行识别，通过大量的实践发现，双目系统进行车牌识别的实用性较强。但是这种识别方式在实际应用过程中仍然存在着信息获取难度大、车牌照定位难度大等多种问题，尤其是车辆在高速路上行驶时，对于车牌信息的获取更为困难，因此，在这方面还需要加大研究和实践。

3 结束语

随着计算机视觉技术的智能化发展，其在智能交通系统中的应用能够解决多方面的问题。该技术的应用不仅能够实现车辆的实时监控，同时还能够实现车辆导航以及车辆收费，帮助驾驶人员识别车辆行驶中存在的障碍物，这样一来，可以增强车辆行驶的安全性，同时还能够提高我国道路交通系统的整体管理水平。但是该技术应用中也存在不足之处，未来发展中需要降低视觉系统的价格，减少系统的尺寸，从而增强系统对车辆信息的处理速度，最终实现对道路交通的全面监测。

参考文献

[1]王春波，张卫东，许晓鸣.计算机视觉技术在智能交通系统中的应用[J].测控技术，2000（05）：22-24.

[2]郁梅，蒋刚毅，郁伯康.智能交通系统中的计算机视觉技术应用[J].计算机工程与应用，2001（10）：101-103+121.

[3]顾晶. 基于计算机视觉的智能交通监控系统的研究[D].东南大学，2006.

[4]谢萍萍，黄传春.计算机视觉技术在智能交通系统中的应用[J].福建电脑，2008（10）：77+133.

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在任何一项设计当中，可以说数字媒体艺术对视觉传达设计的影响是最大的，因为自身没有强大的理论结构。因此，视觉传达艺术非常倾向于实用主义。现代数字技术与软件技术在设计中的大量运用，有效的转变了设计人员思维的有效发挥。正是因为这些现代技术的出现和在设计领域的应用，极大的减轻了设计的难度和方便了对设计的修改。所以，伴随着媒体技术发展而出现的新媒体艺术在设计理论以及美学方面的继承了一些传统视觉传达设计的理论体系。过去的理论体系在今天的新媒体时代依然适用，因为在艺术理论基础方面，还是有下面的几个共同点：（1）不管是过去还是现在的艺术设计，在本质上必须满足对功能的要求；（2）在美学中，所有的审美理论基础是完全一样的；（3）设计的平面视觉创意法则以及理论法则大体上是一样的；（4）设计以及表现方法方面的是一样的，可以相互融通，可以说，新媒体艺术的出现，让视觉传达艺术更加的丰富。

二、在新媒体艺术推动下，如何提升视觉传达设计效果

通常来说，视觉传达设计只有一个目的，那就是为观众传递信息，但是，要想传输信息，就必须依靠媒体来进行。因此，视觉传达艺术设计和媒体之间是一种互动关系，媒体可以体现视觉传达艺术设计，同时又限制设计的过度发展，同时，设计也受媒体的影响，成为新媒体继续前进的动力因素。所以，在进行新媒体设计时，在遵循传统的审美的同时，还需要关注媒体接受者的感受，让设计出来的新媒体，符合人们对信息需求已经信息采集的追求。新媒体艺术下的视觉传统的交互性设计，提供了一种新兴的文化凝聚力，不同的使用者在设计时，都借助新媒体将其实现凝聚，表现出更加的个性化和有责任感。在新媒体设计过程中，因为视觉传达有其交互性，这十分有利于满足社会民众对个性化信息的需求满足，比如，设计一些漂亮的界面，正是用户所期待的视觉传达设计，进而满足了用户的参与性，或者实现了用户的某种需求。在新媒体界面上的视觉传达方面，需要构建一种机器和人交流的模式，优秀的界面会让人以一种更加良好的心态融入其中，有利于不同的世界协调相容，同时也在一定程度上改变不同世界的联系类型。或许计算机从本质上是无法完成的，但是，新的视觉设计的出现，或许会是对计算机交流障碍的一种良性补充，让用户在使用的过程中趣味性更强。

三、总结

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关键词： 机器视觉； 图像检测； 航空轮胎； 表面质量

中图分类号： TP 23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Richard Hartley的《Multiple View Geometry in Computer Vision》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1.67 ns。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/T 9747-2008《航空轮胎试验方法》、GB/T 13652-2004 《航空轮胎表面质量》和GB 15323-1994 《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/T 13653-2004 《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0.3 mm的轮胎内部缺陷（即横向纵向最小均为0.3 mm）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0.5 mm），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5 s），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15 min的测量时间，现在只需要15～30 s就可完成，操作也更加简单便捷。该系统可检测出最小直径0.3 mm的轮胎内部缺陷（即横向纵向最小均为0.3 mm）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%。

参考文献：

[1]彭向前.产品表面缺陷在线检测方法研究及系统实现[D].武汉：华中科技大学，2008.

[2]ZHANG Z.Determining the Epipolar geometry and its uncertainty[J].A Review Int Journal on Computer Vision，1998，27（2）：161-195.

[3]章毓晋.图像处理和分析[M].北京：清华大学出版社，1999.

[4]朱方文.基于LAP方法的机器人灵巧手控制[D].上海：上海大学，2006.

[5]张嘉琪.基于嵌入式系统图像处理平台的万寿菊水分状态检测系统的研究[D].重庆：西南大学，2009.

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关键词：平面设计；视觉美学；计算机辅助；分析

在平面设计中，其核心体现就是秩序，因此，要想设计出好的作品，就必须遵循表面中的一些几何规律和表现规律，以相关的规则为基准，保证整个设计的对称、平衡以及和谐，加强对设计作品的评价，对其构成要素和比例进行具体分析，充分利用设计者的个人艺术素养，达到平面设计的美学效果。

一、平面设计视觉美学的基本理论

3.关于动态矩形

在平面设计中，除了黄金分割所给人造成的美感之外，还有动态矩形所带给人们的愉悦感受。简单来讲，动态矩形就是建立在一些无理分数比例的基础上，使平面设计产生一种视觉愉悦效果，构成黄金分割矩形平面的比率。所以，利用动态矩形，在构成了组合和分割的同时，也符合了原始矩形的比例。

二、平面设计视觉美学计算机辅助分析

对于平面设计的作品来讲，其在遵循以上原理的基础上，会增强作品构成上的凝聚感，进而促进作品视觉元素的归属感。同时，这些美学原则也是分析和判断美的重要指标，在这里我们简单对平面设计视觉美学的计算机辅助进行具体分析。

2.关于图幅的分析

根据以上框架分析，一旦图像导入到系统之后，其首要任务是将图像置于系统图层的最底层，然后做好图像的锁定，一方面，是为保证图像的稳定和安全，避免图像被任意篡改或者是修改，另一方面，将图像置于系统图层底层，便于以后进行分析的操作，比如，在分析过程中，其所用到的模板叠加、所用的辅助线等，避免其图像保证在上层，而不会被遮挡。在经过以上的处理后，通过相关的分析，对获得的图像进行属性分析，最后就可以进入到图幅分析的环节。

三、关于分割线的分析

四、关于标准辅助线模板的分析

在平面设计中，不论是分割线比例分析结束，或者是图像不存在分割线，都需要进行分割线的进一步分析，通常情况下，所用到的方法就是标准辅助线分析模板，利用这种方法，不但可以进行分割线的分析，而且可以进行图像分析。另外，在动态矩形分析时，由于其存在复杂性，如果只是单纯地通过人工判断作为标准的话，那么，是很难发现其使用的情况及其作用，因此，就要通过标准辅助线模板，发掘作品中所潜在的深层次比例关系。

五、关于辅助工具的分析

对于系统本身来讲，其可以为平面设计提供一个面积计算器以及一个比例计算器，便于在进行分析的过程中，可以随时使用，其中，尤其是对于面积计算器来讲，其发挥着更为重要的作用，因为，其可以将图像中的一些不规则的图形面积计算出来，方便于整体设计的进行。

六、关于报表和系统实现的分析

总而言之，在平面设计中，通过几何美学的相关比例以及构成基本原理，进行平面设计视觉美学计算机辅助分析，充分构造了一个原形系统，加强对作品的导入，从而为平面设计用户提供更加有效的美学原理，加强技术支持，保证平面设计系统的专业性提升。

参考文献：

［1］罗耀辉，黄民翔，许旭锋．关于绘画与平面设计的差异性［J］．设计研究，2009，34（12）：36-41.

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设计中的“五感”概念由日本设计师杉浦康平提出，其理论源于佛教观点。“五感”是指视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉，在探索世界的过程中，这五种感官共同作用，形成最后的感知结果。通常认为设计应该是创造某物，而“五感”设计的目的却“不是如何创造，而是如何让某人感觉某物”，是对人的感官的创造性唤醒，即“感觉设计”，这种感觉设计只关乎人的感官，是一种感知方式的设计。杉浦康平致力于书籍设计，“五感”理论的提出给书籍设计带来了一次革命性转变。传统的书籍设计着重于视觉感官的刺激与表现，装饰性较浓，企图利用视觉美博取人的眼球，推动销售。之后，由原研哉应用于平面设计的其他领域中，他认为设计不应只局限于视觉领域，而应调动身体的各个器官去收集信息，感受世界，通过“五感”接受外部刺激，形成最后的综合结果，得到最真切的愉悦体验。原研哉还举办了一次针对“五感”的设计展览，参加者的作品必须通过感官的设计传达设计思想，将感觉与感受相互渗透、交织，令人在脑海中浮现出别样的景象。“五感”理论打破了只关乎视觉的传统设计形式，将设计延伸至感觉系统的各个方面，且此理论现已在设计领域中广布开来，尤其是包装设计和工业设计，相关的设计产品已相继问世，在原研哉的《设计中的设计》一书中也罗列了许多相关的设计作品。另外，该理论已被国际设计界所接受，国外的一些设计院校也开始将此理论引入教学中，在网易公开课中已可查阅到相关的教学视频。在书籍设计方面，由于电子媒介的冲击，书籍阅读量呈逐年下降的趋势，全民阅读缺失，为了让人们重新重视纸质书籍阅读，一些书籍设计开始将“五感”理论应用其中，从人的情感入手，借助于材质，唤醒人们内心深处的情感因子。因此，该理论现已应用于设计的方方面面。

二、视觉艺术教育的局限性及原因

时代在变，艺术教育也应随着时代的进步而有所变化，恰恰相反的是，我国设计艺术教育长久以来没有太大变化，仍旧以绘画式教学模式为基础，以视觉审美为教学目的，设计教学的重点仍然落在纯视觉的表象上。视觉感官教学作为培养设计人才的主要模式，教学内容停留在空洞的视觉表现层面上，技能训练成为课程的重中之重，将设计形式化，将人的感官与审美体验孤立化，在启发和鼓励学生独立思考方面比较欠缺。艺术教育强调感受性与创作性，重点是培养学生心智。很多学生的思维被固化，作品总围绕着视觉表现展开，满脑子都是如何以视觉取悦受众，而不是如何唤醒受众的感知。一个优秀的设计师必须具有独立的思考与创作能力，而我国当前艺术教育的重点却倾向于视觉效果的制造，使学生的感受与分析能力下降，自觉思考能力缺乏，更不用说具备优秀的创作能力了。纵观我国艺术设计教育的发展历程，上述局限性的形成可能受以下几个方面的影响：

（一）受早期设计教育模式的影响

我国早期美术教育的学科知识较为普及，这也是它被纳入学校系统的原因所在。由于早期美术教育的教育体系、办学规模都比设计教育成熟，所以当时设计教育的教学活动以美术教育为标榜，教学内容主要围绕着绘画展开，教育观念也多倾向于纯美术的教学思路和方法，设计教育中设计的成分被冷落。当时从事设计教育的教师大多是绘画出身，知识面较窄，教学中只能按照原有的绘画模式进行授课，造成了学生创作意识缺乏的局面。然而，这种错误的教学模式一直被沿用，影响至今。

（二）受技能型专才教育模式影响

纵观我国各个时期的手工艺教学，师徒相授是一种普遍应用的教育模式，被沿用至今，现在被称之为技能型教育。教师思想的局限性连同知识与经验一并传授给了学生，使其很难形成独立的思考能力。人的创造性就是在独立思考与探索的过程中培养出来的。这种技能型专才教育模式将人束缚在狭窄的技术层面上，使受教育者成为技工，而不是具有创新能力的人才。从社会发展的角度来看，未来社会需要的是具有思想活力的创新型人才。作为教育者，不能将授课内容只停留在技术应用层面上，而应着重培养学生的独立思考与解决问题的能力，使之成为具有综合能力的可持续发展的有用人才。高校的培养目标也不仅仅是培养具有设计技能的应用型人才，而是培养其创造能力。美国芝加哥大学前任校长罗伯特•M•赫金斯曾说过，“大学教育不是教授具体的事物、理论和法则，……不是将学生培养成为专门的技术人员。大学教育宁可拨乱学生的固有思想，从而促使他们开阔眼界，启迪他们的聪明才智。”

（三）急功近利的市场化影响

在市场经济大潮的影响下，能否创造效益成为用人单位选拔人才的重要标准，有相当数量的高校为了迎合市场需求，提高学生的就业率，只开设适应社会需求的对口课程，人为割裂了各学科间的联系，这无疑是对学生创造力的扼杀。计算机是提高办公效率的重要工具，在设计中，它能加快画面的呈现速度，因此，现在各高校的艺术设计专业都开设了计算机辅助设计课程。虽然在课程的命名上有“辅助”二字，但它的学时远远超出了设计理论课程。计算机的功能过分夸大，而与设计相关的一些人文、社会课程却甚少涉及。信息时代的来临，互联网的应用越来越广泛，但是不管时代如何发展，人始终是社会的主体，思维才是创新的根本。计算机只是作品实现的一种技术手段，对提高人的审美能力与创新能力作用甚微，因此，不能成为培养学生创造力的主课程。这种过分市场化的教学形式只能让艺术设计教育与培养目标相背离。

（四）课程之间缺乏联系性

我国大部分高校课程之间缺少联系性主要体现在两方面：一是基础课程与专业课程之间缺少衔接。在我国大部分院校的艺术设计教学中，基础教学不分专业、统一授课，时间为一年，授课内容以空间和形体塑造为主，不涉及专业知识，而后两年进行专业知识的学习，两者之间缺少衔接与过渡，致使学生的理性思维与感性思维不能很好地融合。二是专业课程之间缺少联系性。教师在讲授专业知识时往往都是独立的，不注意与其他相关课程知识的渗透与交叉。学生在学习过程中没有将知识相互联系应用的意识，不能做到承上启下、融会贯通。

（五）理论教学与实践教学缺少交集

理论教学与实践教学贯穿高等教育专业教学的全过程，正确处理二者的关系是教学活动顺利开展的有效保证。然而，近几年来我国高校艺术设计教育的理论教学与实践教学出现了两种现象：一种是实践教学倾向于职业化培训，过于重视专业技术能力的培训，对学生缺乏设计意识的培养；另一种是理论教学中的理论空洞、落后，不能与实践教学紧密结合，使学生只会纸上谈兵。理论教学与实践教学相辅相成，理论是实践的基础，实践必须以理论为依托。英国课程理论家斯坦豪斯曾经指出：“教育的目的主要体现在知识的理解及智力的发展，而不是外在的行为训练……”教学中应该正视二者的关系，将二者完美结合，发挥其培养学生设计思维与设计意识的作用，推动学生欣赏力与创造力的开发，使之成为真正的设计人才。

（六）受课程设置的影响

目前，我国高等院校的课程设置基本以应用能力的培养为主要参考标准，课程的技能性、实践性较强，围绕着技艺训练展开，对设计思维、设计方法、设计创意课程的设置较少，致使学生的设计审美依然停留在形式表现层面上，即“视觉”感官的体验，忽视对其他感官审美体验的开发。艺术设计专业的教育本质是培养具有独立创作能力的创新人才，而当前的设计教育所培养出的学生缺乏这种独立自主的创作能力，创新更是无从谈起。创新是知识、经验、经历等各要素综合作用的结果，需要多方面的积累，仅通过应用能力的培养远达不到这一目标。除专业知识外，创新能力的培养还需要人文、社会、艺术等领域的补充，只有将专业教育与人文教育相结合，艺术设计教育才能实现可持续发展。

三、视觉艺术教育的发展方向

我国的艺术教育要想有长足发展必须进行教学改革，这也是时代的必然。据国内部分院校开设的课程实践证明，以综合素质的培养为目标的教育模式势必成为我国未来艺术设计教育的主导。综合教育所涉及的学科领域广泛，拓宽了学生的知识面，对学生解决问题的能力培养大有裨益，同时，有利于学生人文精神方向的把握，可以从根本上改变以往传统教学只重视视觉审美意识培养的弊端。如1999年11月，清华大学美术学院（中央工艺美术学院与清华大学合并）成立之际，采用的教学模式即跨学科合作，采取综合授课的形式，课程内容囊括了艺术、人文、社会等学科，为学院培养科学与艺术结合的优秀人才产生了积极作用，也提高了学院的教学水平与科研水平。2003年江南大学推出教育改革，对课程结构、课程设置等方面做了重要调整，明确提出了“学科交叉”“不同专业的学科背景教师组成特体教学团队……实施教学”“重视综合素质的考察”等规定，且取得了一定的成效。设计创造力建立在综合知识与技能训练的基础之上。单纯的技能训练、课程的过分细化根本实现不了培养学生综合素质的目标，只能使学生的知识结构单一，且限制了其设计思路与创造力的发挥。由此可见，视觉艺术教育要想改变学生知识结构单一、缺乏创造力与欣赏力的现状，必须进行教学改革，调整原有的课程结构，加强课程之间的联系，重视与其他学科之间的融合，注重学生综合素质的培养。课程必须本着全面提升人的素质的角度，注重学生情商的培养，扭转原有的教育观念，这既有利于学生明确学习方向，发挥个性，也有利于高校未来的发展。我国高校中的艺术设计教育问题颇多，必须在借鉴国外先进办学理念与经验的同时，结合本国实际，真正做到“以学生为本”。

四、结语

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在数字化发展迅速的今天,利用计算机进行平面辅助设计已成为平面设计工作的主流。在平面设计领域,传统的平面设计的方式方法正不断地被计算机设计所替代,图形、图像处理和特效文字的设计制作也在逐步渗透到人们的日常生活中。

2 文字设计

文字是人类文化的重要组成部分。无论在何种视觉媒体中,文字和图片都是其两大构成要素。文字排列组合的好坏,直接影响其版面的视觉传达效果。因此,文字设计是增强视觉传达效果,提高作品的诉求力,赋予版面审美价值的一种重要构成技术。文字在视觉传达中,作为画面的形象要素之一,具有传达感情的功能,因而它必须具有视觉上的美感,能够给人以美的感受。人们对于作用于其视觉感官的事物以美丑来衡量,已经成为有意识或无意识的标准。

在计算机普及的现代设计领域,文字的设计工作,很多时候也是由计算机完成的。利用现代的平面设计软件Photoshop、CorelDraw可以设计制作出很多使用传统绘制工具无法表现的特殊效果文字。如可以利用Photoshop、CorelDraw制作出许多富有质感的文字,这是利用传统的纸、笔所无法达到的。

在进行这一模块的教学时,以文字的特效制作为主,并结合广告设计内容进行扩充,使学生掌握的技能更加完整。除了技能掌握之外,广告设计中的文字设计的理论以讲座形式穿插到技能的训练当中,使枯燥的理论融入实际的操作中。文字设计应根据作品主题的要求,突出文字设计的个性色彩,创造与众不同的独具特色的字体,给人以别开生面的视觉感受,有利于设计意图的表现。设计时,应从字的形态特征与组合上进行探求,不断修改,反复琢磨,这样才能创造出富有个性的文字,使其外部形态和设计格调都能唤起人们的审美愉悦感受。

文字设计的成功与否,不仅在于字体自身的书写,同时也在于其运用的排列组合是否得当。如果一件作品中的文字排列不当,拥挤杂乱,缺乏视线流动的顺序,不仅会影响字体本身的美感,也不利于观众进行有效的阅读,难以产生良好的视觉传达效果。为了造成生动对比的视觉效果,可以从风格、大小、方向、明暗度等方面选择对比的因素。

但为了达到整体上组合的统一,又需要从风格、大小、方向、明暗度等方面选择协调相同的因素。将对比与协调的因素在服从于表达主题的需要下有分寸地运用,能造成既对比又协调的,具有视觉审美价值的文字组合效果。

文字的设计中色彩因素也是很重要的内容,色彩对于人们的重要性,犹如阳光、空气和水一样必不可少,Photoshop、CorelDraw作为影像、图形处理软件,在文字色彩的使用及调控方面有着很强的优势,快捷的填充、灵活的色彩更换方式,每一项极为方便也大大提高了文字设计的工作效率。

3 教学方法研究

3.1 趣味教学法

教师上课时亲切幽默的语言散发出教师良好的个人魅力,同时教学内容的巧妙安排更是课堂是否能够引人入胜的制胜法宝。笔者在安排教学时,总是穿插一些趣味性的案例来组织学生学习各个知识点。例如讲解鼠绘技巧时,男生制作球类物体,女生制作花朵或者饰品,这样“投其所好”的趣味教学法抓住学生的好奇心,练习时容易注入自己的创造性思维,从而更好更快地掌握软件的操作技能。

3.2 探索教学法

计算机平面设计的课程,仅凭兴趣是不够的,还需要培养学生具备独立的创作能力和创意性的思维方法,因此讲课的过程中要不断挖掘课题中深层次的内容。同一效果,可以使用不同的操作方法;同一方法,不同参数可以产生不同的设计效果。例如在讲解Photoshop风景图片拼合的课题中,笔者会先后讲解简单的蒙版拼合法、橡皮擦拼合法、图层混合模式拼合法。这样探索性的教学方式,可以不断激活学生的思维和创作源泉。

3.3 案例教学法

计算机平面设计课程的教学如果按部就班,分别讲解菜单、工具、调板等功能,往往效果不佳,良好的设计效果需要软件各部分的完美结合。因此,除教材所提供的案例外,教师在讲解菜单与工具箱的用法时,结合具体的实例,将一些原本用语言很难表达清楚的、学生较难接受的理论与操作变得形象生动。

篇9

 

 

摘要：图像的视网膜采样与表示是视觉理论与应用研究的重要工具，然而要实现它却有许多固有的困难。本文提出一种直接用于视网膜图像的图像分析算子的有效机制和提取视网膜图像特征的有效的数据结构，并用一种基于表格的结构表示并生成各种算子，基于复对数求解视网膜视觉问题，可在几乎达到帧频速度的情况下进行有效计算, 并且算法的计算复杂度大大降低。

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[关键词]视觉素养；视觉素养教育；研究进展

[中图分类号]G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1009 ― 2234（2015）06 ― 0145 ― 02

信息技术的迅猛发展深深地改变了人们的生活方式，传统的以口、文字为媒介的交往模式中出现了以符号为特点的新的趋势，而且这种符号呈现出多元化的特征，即由语言符号、文本符号和视觉符号共同构成人与人之间的交往媒介。其中经由视觉符号而进行的交流于传统的交流方式基础上开创了一种新的人类理解和沟通的方式。

一、视觉素养概念的内涵

最早提出视觉素养概念的是国际视觉素养协会创始人约翰・蒂贝兹。他把视觉素养定义为：“一个人通过看所获得的一系列视觉能力，并同时将看与其它感觉经验相整合。当这些能力得到发展时，它们使有视觉素养的人能区分和解释视觉行动、视觉物体以及自然的或人造的视觉符号。创造性的运用这些能力，他能理解和享受视觉交流的杰作。”〔1〕但是，由于在教育、艺术史批判、修辞学、符号学、哲学、信息设计、图形设计等多个学科都涉及到视觉素养，因此很难对视觉素养做一个普适的定义。威尔曼强调视觉素养中的理解因素，霍顿指出图画在视觉素养中的地位，雷扎拜克则在与传统相对照的基础上着重于信息在其中的重要性。

由此，从不同的角度进行思考，对视觉素养的理解也极为不同，但是综观来看，他们都认同了视觉素养的一些基本特征：〔1〕视觉素养是一种“能力”，可以通过后天学习获得；〔2〕视觉素养能力可以帮助人们“理解”和“创造”图像；〔3〕重视“图像”与“文字”的区别。

总之，视觉素养是一种与其他感官经验相结合的综合性视觉能力过程。约翰？蒂贝兹认为视觉素养包括感知、理解和运用这三种能力。具体来说，感知是通过视觉接触信息的能力；理解是通过与其他感觉的结合判断、分析信息的能力；运用是创造性地使用信息的能力。对于视觉信息的感知、理解、运用的过程形成了视觉素养。

二、视觉素养教育的原则、途径和评判标准

科技进步拓展了图像的表现空间和表现力，视觉图像在带给人们美的享受同时，千姿百态、良莠不齐的视觉信息也鱼目混珠、泥沙俱下。如何正确理解图形、图像、和视频等视觉现象背后的涵义，如何正确使用这些视觉工具来表达思想，需要培养对视觉现象的解读、批判和表达视觉信息的能力，即进行视觉素养教育。由于视觉素养教育自身的特点，需要我们打破传统思想的束缚，紧密结合现代信息技术的发展，并坚持和贯彻教育的基本理念。下面将就视觉素养教育的原则、途径和评判标准进行详细阐述。

（一）视觉素养教育的原则

1.尽早开展视觉素养教育

依据儿童的视觉生理特征，1岁大的孩子能精确地看懂一些图像，他们能将书上的图片以及电视中出现的某个具体事物和现实中物品联系起来。3岁的孩子大多喜欢用积木来搭建一些东西，并用其表示较简单的一些事物，如房子、汽车等。因此，在儿童发育早期阶段让其接触图像作品，尽可能早地开展视觉素养教育。在儿童发育早期阶段开始视觉素养教育，效果就越明显。

2.重视横向与纵向相结合

视觉素养的定义很难统一，其主要原因是这种能力不仅仅适用于一门学科，传媒、美学、艺术、文学、信息技术等学科中都可涉及视觉素养，其内涵中本身也内在地包含着运用多种感官予以综合的能力。因此，视觉素养教育是一个系统的工程，不仅需要我们理解和掌握它的发展历史，从纵向的角度去梳理它的形成、发展以及未来的发展趋向，而且要从多学科、多角度进行思考和运用。

3.加强培养批判思维能力

视觉素养能力涉及到批判性思维能力和问题解决能力，这与我们平时接触到的信息的繁复与庞杂有很大关系。面对五花八门的信息的大量涌入，哪个才是真实的事物的体现，事件背后的根源是什么，这都需要我们以批判性的思维，辩证地去看待这些信息。只有以批判的思维能力为基础，才能很好地运用视觉素养能力，真正地解决问题。

（二）视觉素养教育的主要途径

与教育的途径相契合，视觉素养教育也主要有学校的、专业的视觉素养教育和社会性的视觉素养学习等两种方式。学校视觉素养教育可以与具体的课程相结合，授课过程中需要依赖图像符号的传媒专业、艺术专业、计算机专业等本身即是一种视觉素养教育。而其他课程中由于现代教学设备的运用，也可以借助于声图并茂的形式来强化教学效果，同时也是视觉素养教育的开展。还可以将视觉素养教育整合到其他课程的教学活动中，如与地理课程、语言课程的整合等。

除了学校视觉素养教育外，很多社会性实践也加强了视觉素养教育效果。例如加入摄影、制图、电影等一些社团使学生更多地将视觉素养的理论与实践相结合，加深了他们对视觉素养的理解与自觉运用。学生还可以通过一些勤工俭学的工作直接参与到一些社会实践中，在具体工作中运用视觉素养来完成任务，这是对视觉素养的灵活应用，也体现了视觉素养教育的最终目的。

（三）视觉素养教育的评价标准

对视觉素养教育的认识与理解从对其重要性的思考到视觉素养内容的探讨进而发展到如何评判学生的视觉素养，共经历了三个发展阶段。开展视觉素养教育的重要性和必要性已经获得认可，视觉素养教育的培训内容也逐渐发展和完善。然而迄今为止，如何建立一套系统有效的评价标准还是一个备受争议的问题，这势必影响视觉素养教育的开展。

“美地区教育工作者从创作的主体是否明确，构图简洁；能否借助简单的工具进行创造性活动；视觉文本是否友好，方便阅读；以及是否能够准确地运用视觉文本表达自己的思想等4个方面评价中小学生视觉文本创作。”〔2〕“澳大利亚在视觉素养教育理论与实践的基础上，以视觉素养与美术教学整合为依托，通过回答问题的方式，提出了评价视觉素养教育的“Show Me”框架。”〔3〕

三、我国视觉素养教育的实践路径

我国对视觉素养教育的关注起始于卜卫发表的《论媒体教育的意义、内容和方法》，文中的“媒介教育”即今天的“视觉素养教育”。文中作者追溯了“媒介素养”概念在西方发展演变的历史，由对媒介教育的关注生发出对视觉素养教育的思考。目前，我们国家对视觉素养教育的重要性已提升到教育过程中，学龄前儿童参加的画画、手工制作等辅导班，义务教育阶段中开设的美术、计算机课程都是对视觉素养能力的培养。尤其高校由于其课程的广博性和专业性特点，更是出现了以视觉素养本身为对象的相关课程，“如南京师范大学开设了“视觉文化与信息技术”必修课和“视觉文化素质教育”选修课，以提高大学生视觉素养。”〔4〕

虽然视觉素养教育在我国得到了长足的发展，贯彻到了教育的各个阶段，实现了纵向发展和横向发展的有机结合，但我国视觉素养教育的起步较晚，一些落后地区由于受经济发展的制约缺乏开展素养教育的硬件设施，对视觉素养教育的重要性还有待提高。另外，如何建立一套有效的批判标准也是众说纷纭。西方发达国家在视觉素养教育方面的经验教训可以我国提供一些有益的借鉴。

（一）加强政策引导

政策是教育发展的向导。目前，我国视觉素养教育刚刚起步，许多教育工作者目前还没有形成视觉素养教育的意识，需要借鉴西方发达国家视觉素养教育的经验教训，制定符合我国国情的视觉素养教育政策，尽快形成教育技术标准。为此，有关方面要通力配合，制定出利于视觉素养教育发展的相关政策。只有正确的政策引导，视觉素养教育的理论才能在一定框架内加以完善，具体的实践才真正有据可循，也才能促进视觉素养教育更快更好地发展。

（二）强化理论研究

理论指导实践，由于我国视觉素养教育起步较晚，因此对其理论探讨尚不完善，而对视觉素养教育理论的探讨有助于深化我们对视觉素养教育的实践，因此要加强视觉素养教育理论的完善、深化和创新。具体来说，要加强在理论方面对于视觉素养教育概念的辨析，强化视觉素养教育原则，制定切实可行的视觉素养教育评价标准，开展多种视觉素养教育途径。在理论研究的基础之上，于实践中切实加强视觉素养教育。

（三）开展师资力量培训

视觉素养教育的主体是人，要充分重视主体的能动性。而教师在视觉素养教育中处于主导性的地位，其对视觉素养教育理解的程度，形成的视觉素养教育能力直接决定着视觉素养教育的成效。因此，重视教师视觉素养教育的培训是实现较高层次视觉素养教育的关键。只有教师的教育理念、教学方法、教学效果得以提高，有效的视觉素养教育才能得以顺利展开。

（四）制定评价标准

无规矩不能成方圆，究竟什么样的视觉素养教育体现着教育的本质，有利于视觉素养教育的贯彻实施，这些都依赖于视觉素养教育的评价标准如何，有效的评价标准有助于视觉素养教育的顺利开展。应该根据课程与学习者的具体需求，明确视觉素养内容是什么，培养目标是什么，制定出操作性强的评价标准。只有制定了一定的评价标准，具体的实践才能有据可循，才能更好地评估视觉素养效果。

西方国家在视觉素养教育方面发展较好，我们要借鉴其有益的成果。但是，由于欧美发达国家视觉素养教育与我国在教育形式、教学观念上有很大的差异，在借鉴西方视觉素养教育的先进经验同时必须在实践中摸索出适合我国国情的视觉素养教育的路径。

〔参 考 文 献〕

〔1〕周宪.崎岖的山路――文化批判论集〔M〕.武汉：湖北教育出版社，2000.

〔2〕吴兵，王清，韩仁瑞.北美地区青少年视觉素养教育特色与启示〔J〕.中小学信息技术教育，2008，（10）.