多模态成像(共7篇)
多模态成像 篇1
子宫内膜癌(endometrial carcinoma,EC)是妇科最常见的恶性肿瘤之一,近年其发病率呈上升趋势[1]。临床上早期诊断及治疗能显著提高EC的预后,MRI是EC术前诊断及分期最重要的影像学检查方法[2],尤其是多模态MRI技术,能综合各模态的优点,提高病变在影像学上的认识[3]。目前EC研究中常用的多模态MRI主要有常规MRI、扩散加权成像(DWI)、动态增强MRI(dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging,DCE-MRI)、扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)、磁共振波谱成像(magnetic resonance spectroscopy,MRS),本文拟对以上5种多模态MRI的研究进展进行综述。
1 常规MRI
1.1 常规MRI在正常子宫中的研究
T2WI能较好地显示子宫的结构,在T2WI上子宫由内向外依次为高信号的子宫内膜、低信号的结合带、中等信号的外肌层及线样低信号的浆膜层,各层结构在月经周期中变化各异,子宫内膜从卵泡期到黄体期逐渐增厚,结合带在不同月经周期中与外肌层分界的清晰程度无明显规律[4]。刘竞艳等[5]报道在T2WI上结合带与外肌层之间存在模糊带,其在卵泡期显示最窄、最不明显,由此得出卵泡期是子宫肌层各带区解剖显示最清晰的时期,对未绝经女性应尽量选择卵泡期行MRI检查。
1.2 常规MRI在EC中的应用
EC在T2WI上呈稍高信号,通过观察T2WI上低信号结合带是否中断可以判断肿瘤是否侵及肌层,辅助肿瘤分期:当结合带为完整低信号或遭到肿瘤破坏且侵入肌层<50%时,表明肿瘤仅有内膜或浅肌层浸润,处于IA期;当肿瘤侵及肌层≥50%时,表明已发生深肌层浸润,处于IB期[6]。
2 DWI
2.1 DWI在正常子宫中的研究
DWI是目前监测活体水分子扩散运动最理想的无创性检查方法,并以表观扩散系数(ADC)来量化水分子的运动情况,女性正常子宫在不同月经周期的组织学改变会引起相应ADC值的改变,王琨华等[7]认为萎缩期子宫内膜ADC值[(1.62±0.37)×10-3mm2/s]显著高于增生期[(1.29±0.14)×10-3mm2/s]和分泌期内膜[(1.27±0.12)×10-3mm2/s]。
2.2 DWI在EC中的应用
2.2.1 诊断及鉴别诊断
内膜癌组织在DWI上呈高信号,与传统MRI相比,DWI上的高信号能作为诊断EC的一个指标[8]。Karakas等[9]研究发现DWI和ADC值能鉴别子宫良恶性病变:EC的ADC值和相对ADC(r ADC)值明显低于子宫内膜息肉和黏膜下平滑肌瘤,且当ADC界值设为≤908.5×10-6mm2/s和r ADC界值设为≤0.70时,其敏感度和特异度分别为90.0%、81.8%和90.0%、77.3%,但目前尚无公认的诊断EC的ADC界值,因为各研究中的MRI仪器类别、扫描参数及b值不同,这些因素均可能影响ADC值。
2.2.2 病理级别
子宫内膜样腺癌分为低危(G1)、中危(G2)、高危(G3)3个病理级别,当徒手放置ROI时,最小ADC值在G1和G3、G2和G3之间差异均有统计学意义[10]。以上结果可能是因为最小ADC值代表水分子扩散最受限的部位,而徒手放置ROI能最大限度地包含整个肿瘤,故其最小ADC值更能反映肿瘤内水分子受限情况,以此来评估肿瘤级别也更准确。该研究还认为平均ADC值在3个级别间差异均无统计学意义;但Seo等[11]研究发现G2、G3的平均ADC值显著低于G1。总之平均ADC值在EC病理分级方面仍存在争议。以上研究均受样本量和扫描条件的限制,增加样本例数,控制扫描仪器和b值可能成为下一步的研究方向。2.2.3 ADC值测量方法ADC值对EC的诊断、鉴别、分级及分期具有重要意义,而ADC值的测量方法在各个研究中却不尽相同,寻找准确测量ADC值的方法尤为重要。Nougaret等[12]分别用徒手ROI、方形ROI、圆形ROI及5个小圆形ROI 4种方法测量ADC值,结果显示4种方法对最小ADC值或平均ADC值的敏感性均无显著影响,相对于徒手ROI和5个小圆ROI,选择方形或圆形ROI可能更简单、方便。
Inoue等[13]将ADC图建立在肿瘤容积测定上来研究病理级别、肌层浸润及淋巴转移,这种方法能减少样本偏差,使测量结果更准确,也是目前关于DWI方面的研究热点之一。
3 DCE-MRI
3.1 正常子宫在DCE-MRI中的影像学特点
正常子宫的DCE-MRI影像特点分为以下3型[14]:内膜下强化带型、结合带早期强化型、全肌层强化型,并且强化方式与月经周期有关,其中内膜下强化带型多见于增生期,结合带早期强化型和全肌层强化型多见于分泌期和经期子宫。
3.2 DCE-MRI在EC中的应用
3.2.1 诊断
EC在DCE上相对于肌层呈低信号,尤其在实质期和延迟期较明显[15],且DCE还可对肿瘤进行半定量及定量分析。Ippolito等[16]研究显示,EC的相对强化率、最大强化率和最大相对强化率明显低于肌层,而达峰时间明显高于肌层,由此更加准确地区别肿瘤和正常肌层。
3.2.2 肿瘤分级、分型
经动态增强扫描后处理得到的灌注图像,其灌注参数能定量评估组织的血供,有助于EC的分级和分型。Ippolito等[17]研究发现,G1期腺癌的相对强化率、最大强化率和最大相对强化率明显比G2期或G3期高,但G2期和G3期之间差异无统计学意义。Haldorsen等[18]研究发现,子宫内膜腺癌的肿瘤微血管血流量(blood flow,Fb)和摄取分数高于非腺癌,且II型内膜癌比I型具有更低的Fb值。此外,Fukunaga等[19]也认为II型内膜癌强化程度比I型更高。3.2.3监测疗效和判断预后Haldorsen等[20]研究发现,当肿瘤Fb值和血液到血管外细胞外间隙的转移常数(Ktrans)值较低时,肿瘤放化疗效果较差,这是因为Ktrans值可以反映肿瘤的灌注和毛细血管通透性,低Ktrans值代表低灌注,低灌注的肿瘤放化疗效果差。Haldorsen等[18]发现肿瘤微血管增殖越快,Fb值越低,而此时肿瘤恶性程度越高,故低Fb值提示EC患者生存率低。
4 DTI
4.1 DTI在正常子宫中的研究
DTI是由DWI在多个线性方向上施加扩散敏感梯度而形成的图像,能更全面地反映水分子扩散的各向异性,其测量参数常用FA值表示[21]。Fujimoto等[22]发现子宫结合带的FA值高于外肌层和子宫内膜,并经后处理得到纤维示踪图(fiber tractography,FT),FT图能显示子宫纤维束的方向和排列等情况。
He等[23]对不同年龄段的健康女性进行子宫3层结构的活体研究,以此动态观察FA和ADC值在不同月经周期中的变化,结果发现从经期到黄体期,子宫内膜的FA值明显下降,而ADC值明显升高,无论处于哪个月经周期中,FA和ADC值在子宫3层结构中差异均有统计学意义,但均与年龄无关。由于样本量不足和经期宫腔内容物的差异,该研究尚待进一步完善。
4.2 DTI在EC中的应用
Toba等[24]首次通过DTI技术对EC离体标本进行研究,对于有肌层浸润的标本,其邻近肿瘤的肌层中存在高FA值区域,而仅内膜受侵的标本则不存在该区域,组织病理学分析发现高FA值区域紧紧排列着基质细胞,由此可推断该FA值升高与肌层浸润有关。Zhang等[25]首次通过DTI技术评估EC活体子宫的浅肌层浸润,发现浅肌层的肿瘤区域ADC值低于正常区域,FA值高于正常区域,并且FA值比ADC值敏感度更高,更能反映浅肌层浸润。在FT图上发现肌层浸润区域的纤维排列紊乱,这是由于基质细胞增殖所致。该研究为回顾性研究,扫描参数及当时环境条件各有差异,这可能会影响结果的准确性,加上样本量不足,且仅为浅肌层浸润患者,未来需要前瞻性大样本研究进一步证实以上研究结果,还可更深层次地研究DTI参数与深肌层浸润、宫颈受累、肿瘤分化级别以及淋巴结转移的关系。
5 MRS
5.1 MRS在正常子宫中的研究
MRS是一种通过监测活体组织代谢物质的改变来反映其生物学特性的无创性影像学检查方法,目前对于子宫的MRS研究主要围绕胆碱(choline,Cho)峰、2 ppm处的物质、肌酸(creatine,Cr)峰、脂质(lipids,Lips)峰及乳酸(lactate,Lac)峰等进行。Cho峰可反映细胞膜的合成和降解水平;Takcuchi等[26]认为在2 ppm处存在的N-乙酰黏液性化合物可能有助于卵巢黏液性肿瘤的诊断;Cr峰主要反映能量代谢情况;Lips峰与细胞膜中磷脂膜脂质的破坏有关;Lac峰的出现常表明氧化磷酸化受到抑制或无氧酵解增加[27]。
5.2 MRS在EC中的应用
Takeuchi等[28]认为子宫体恶性肿瘤的Cho峰明显高于良性病灶,且Cho的水平与肿瘤恶性程度呈正相关。当Cho使用7.00 mmol/L作为界值时,诊断EC的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为91%、100%、100%、83%,这可能是因为Cho可反映细胞膜代谢的活性,在恶性肿瘤中含量升高与肿瘤形成和肿瘤细胞增殖有关。Han等[29]在以上研究的基础上进一步研究EC的临床病理类型、临床分期及病理级别与Cho信噪比的关系,结果发现EC的最大胆碱峰信噪比(the signal-to-noise ratio of choline-containing compounds,Cho SNR)明显高于良性病灶,II型EC的最大Cho SNR明显高于I型,并且可以用最大Cho SNR鉴别EC和良性病灶以及I、II型EC,但却不能鉴别EC的病理级别、类型及分期。然而,最大Cho SNR会随着临床分期升高而增大,也会随着肿瘤直径增大而增大。该研究首次使用从多体素MRS得到的Cho SNR来鉴别EC和良性病灶,因受到样本量和多体素MRS成像缺点等的影响,未来可在此基础上做更完善的研究。
6 各模态MRI的优缺点
常规MRI能通过观察T2WI上结合带是否中断直观判断肌层是否受侵,但当内膜变薄或合并其他子宫病变时,结合带常显示不清。DCE-MRI能根据子宫3层结构之间的强化差异动态观察EC是否具有肌层浸润[30],可在一定程度上弥补绝经后妇女T2WI上结合带显示不清、肿瘤与周围正常结构对比差等缺陷,但DCE-MRI需注射对比剂,不适用于肝、肾功能不全患者。DWI能够通过ADC值定量判断子宫病变的良恶性和EC的病理级别等,但由于DWI组织分辨率较差,对子宫解剖细节显示欠清,难以分辨结合带信号,而T2WI恰好弥补了这一不足。DTI在DWI基础上引入张量概念,可通过FA值、ADC值及FT图准确反映EC肌层侵犯情况。MRS是目前唯一能够无创推测活体组织化学物质含量的方法,能通过子宫组织代谢信息的变化来鉴别病变,但对EC的诊断、分期及预后等的报道较少,有待今后更多此类研究深入探索其临床价值。
综上所述,多模态MRI在盆腔中的应用越来越广,尤其是在EC研究方面具有巨大的探索价值,它可使各单一模态MRI结果互补,从而更好地指导临床进行诊断与治疗。
基于扭转模态的管道裂纹聚焦成像 篇2
管道作为一种输送工具,在火电站及核电站中得到了广泛应用。由于其输送介质一般为高温高压甚至是带有辐射的流体,故一旦发生泄漏事故,将破坏周围环境,影响电站的安全运行,带来巨大的经济损失。加大对电站管道的监测,对安全经济运行有至关重要的作用。在管道损伤检测的众多方法中,超声导波技术具有传播距离远、衰减小且对缺陷敏感的优点。然而,与横波及纵波不同,导波具有频散和多模态的特性,裂纹对导波的影响更为复杂。Alleyne等[1]研究了管道中周向裂纹对导波的反射,并建立了裂纹尺寸与反射系数的关系。邓菲等[2]利用导波时间翻转法,对管道缺陷进行了检测。何存富等[3]利用导波纵向模态,对管道中周向缺陷进行检测,分析了缺陷尺寸对回波幅值的影响。刘增华等[4]基于扭转模态对管道缺陷进行检测,并利用反射回波进行缺陷定位。虽然上述方法建立了导波信号与缺陷间的关系,但是不能直观地给出缺陷的位置及尺寸,没有实现管道缺陷的重构成像。
本文在管道导波检测中引入综合聚焦成像算法。该方法是一种信号后处理虚拟聚焦技术,应用于雷达和声纳领域。本文利用综合聚焦方法对管道重构成像,进行裂纹的聚焦成像检测。
1 管道中的导波
管道中的导波是横波和纵波在边界条件下相互作用形成的,它包含三种模态:纵向模态、扭转模态和弯曲模态。根据管道的边界条件,求解波动方程,得到管道的频散曲线,如图1所示,其中,内径r1=39.5mm,外径r2=44.5mm,弹性模量E=210GPa,泊松比ν=0.27,密度ρ=7850kg/m3。
1.L(0,1)-FL(10,1) 2.T(0,1)-FT(10,1) 3.L(0,2)-FL(10,2) 4.T(0,2)-FT(10,2) 5.L(0,3)-FL(10,3) 6.L(0,4)-FL(10,4) 7.T(0,3)-FT(10,3)
该频散曲线由多族曲线组成,每族曲线包含一条轴对称模态和多条非轴对称模态曲线[5]。图2所示为不同的导波模态的分类。纵向模态L(0,m)是轴对称模态,周向阶数为0(位移与圆周方向无关)。在曲线族中,与每条纵向模态L(0,m)曲线对应的弯曲模态为FL(n,m)。扭转模态T(0,m)是轴对称模态,仅具有圆周方向的位移。与其对应的弯曲模态为FT(n,m)。弯曲模态FL(n,m)和FT(n,m)是非轴对称模态,质点在周向、轴向和径向都具有位移变化。
图3所示为频率160kHz时,扭转模态T(0,1)和弯曲模态FT(1,1)、FT(2,1)在管道截面内的位移场分布。扭转模态T(0,1)的径向位移为零,周向位移不为零;位移场分布均匀,随着周向角度θ的变化,位移幅值保持不变;随着径向位移的增大,幅值略微增大。管道截面内,弯曲模态FT(1,1)及FT(2,1)在径向和周向都具有位移变化,位移场分布不均匀,随周向角度θ的变化,位移幅值呈现出周期性。
2 基于扭转模态的缺陷检测
对于缺陷检测而言,通常选用低频区轴对称模态,即纵向模态L(0,2)和扭转模态T(0,1)。文献[6,7]选用低频纵向模态L(0,2)检测缺陷,因为该模态具有以下优点:
(1)100%管壁覆盖。因为L(0,2)模态轴对称,且沿管壁方向的模态结构基本保持不变,所以该模态可以检测到任何周向位置和径向位置处的缺陷。
(2)存在低频散区。从整体而言,L(0,2)属于频散模态,但是在低频区,L(0,2)模态的频散较低。如图1所示,频率在50~300kHz的范围内,L(0,2)模态的频散曲线接近水平。
(3)易于激发,衰减小。在低频区存在的模态数目较少,易于激发特定的模态;而且低频区模态的衰减小,传播距离远。
低频扭转模态T(0,1)属于低频区轴对称模态,且模态结构沿管壁截面分布均匀。与L(0,2)模态的优点类似,低频T(0,1)模态同样具有易于激发,衰减幅度小和100%管壁覆盖的优点。另一方面,与L(0,2)模态相比,T(0,1)模态还具有以下优点[8,9]:
(1)非频散模态。T(0,1)模态是非频散模态,传播速度cT0不随频率发生变化。cT0的表达式如下:
undefined(1)
式中,μ为剪切模量。
这里,T(0,1)模态的速度cT0保持不变,与剪切波速度cs相同。
(2)能量泄漏低。如图3所示,在T(0,1)模态中质点的径向位移为零。当管壁表面存在非黏性流体层时,导波能量向流体层的泄漏较低。
3 裂纹对T(0,1)模态的影响
当管道中存在裂纹时,裂纹会影响导波的传播,在裂纹处发生反射、散射和透射,并伴随着模态转换,生成高阶模态的导波。基于有限元模拟,下面将讨论裂纹对T(0,1)模态的影响。
3.1有限元模型的建立
基于ANSYS软件,选取8节点Solid45单元,建立管道模型(轴向长度L=1000mm,内径r1=39.5mm,外径r2=44.5mm)。在管道外壁面轴向Lcrack=450mm,周向θcrack=π/2位置处,具有一条裂纹(轴向尺寸为Δl,深度为Δr,周向角度为Δθ),如图4所示。
为激发低频T(0,1)模态,对管道端部(z=0)外壁面圆周(半径r=44.5mm)处的节点施加周向剪切力载荷。选用Hanning窗调制的160kHz、5周期的正弦波作为激励载荷,其表达式如下:
undefined(2)
式中,A为激励载荷的幅值;fc为中心频率。
弹性波的有限元模拟属于瞬态动力学分析,为保证计算精度,网格尺寸和积分时间步长通常需要满足以下关系式:
undefined(3)
undefined(4)
式中,Lmax和Lmin分别为单个网格上两节点间的最大距离和最小距离;λmin为最小波长;nmin为每个波长内的最少网格数(为保证收敛,nmin取值为8~10);cl为纵波波速;cmin为弹性波的最小群速度。
3.2模拟结果分析
根据上述方法,建立有限元模型,对管道中的轴对称模态T(0,1)的传播进行了模拟。利用ANSYS瞬态动力学分析方法,可以得出不同时刻管道的波场分布,记为U。管道中的全局波场Uall包含了T(0,1)模态的入射波场UT01,以及裂纹引起的波场变化Ucrack。当t=18.5μs时,分别提取不同裂纹长度下有限元模型的波场幅值,如图5所示(该图是柱坐标系下的位移云图,管道壁面沿θ=π展开)。
入射波UT01是T(0,1)模态,沿周向θ均匀分布;当入射波遇到裂纹时,部分能量被反射,在裂纹的前侧形成反射波Ureflect;经过裂纹继续传播的部分,幅值降低形成衰减区,如图5所示。在发生反射的同时,伴随着模态转换,入射模态T(0,1)在裂纹处发生模态转换,生成对应的高阶模态FT(n,1)。如图5a所示,沿θ=0方向传播的是T(0,1)模态;沿θ≠0方向传播的是弯曲模态FT(n,1)。
对比图5a与图5b,当裂纹深度Δr增大时,反射波幅值增强,衰减区幅值减弱。对比图5a与图5c,当周向角度Δθ增大时,反射波幅值增强,衰减区幅值减弱;并且范围沿周向扩展。对比图5a与图5d,当轴向尺寸Δl增大时,反射波沿轴向扩展,形成两组反射波。如图5d所示,在反射范围存在两组T(0,1)模态。
4 聚焦成像
上文模拟了管道中T(0,1)模态的传播,分析了不同尺寸裂纹对导波传播的影响。为检测裂纹的位置及尺寸,下面引入综合聚焦成像算法,并利用有限元模拟数据验证该方法的可行性。
4.1聚焦成像算法
下面将有限元模拟结果作为传感器的接收信号进行分析。选取管道端部(z=0)外壁面半径r=44.5mm的圆周上等间距分布的32个节点作为接收端,并提取其周向位移值。根据接收信号建立端部接收阵列的信号函数,记为u(θ,t,z=0);该函数以时间t和接收端周向角度θ为自变量。如图6所示,最左侧t=0附近的波列是入射波uT01,信号幅值较高;t=29μs附近是裂纹反射波ureflect;t=57μs附近是裂纹的二次反射波ureflect-2;t=62μs附近是管道的端部反射波uend。因为裂纹中心在θ=π/2处,所以裂纹反射波ureflect在θ=π/2位置处,幅值相对较高。相比而言,端部反射波uend在θ=π/2位置处,幅值相对较低,形成衰减区。
(Δl=4mm、Δr=5mm、Δθ=π/4)
对信号函数u(θ,t,z=0)进行二维傅里叶变换:
F(n,ω,z=0)=2DFTθ,t[u(θ,t,z=0)] (5)
模态函数F(n,ω,z=0)以周向阶数n及角频率ω为自变量。当角频率ω不变时,F(n,z=0)与扭转弯曲模态族对应(即T(0,1),FT(1,1),FT(2,1),…,FT(n,1)),代表不同周向阶数导波的分解量。
导波沿管道传播,在裂纹处发生反射,不同模态的反射波传播回接收端。各个模态的相位随传播距离不断变化。为重构不同位置处的模态函数,对F(n,ω,z=0)采取相位翻转。在不同的轴向位置z=ζ处,模态函数为
F(n,ω,z=ζ)=F(n,ω,z=0)·
exp(-jk0ζ)exp(-jknζ) (6)
式中,exp(-jk0ζ)表示入射波T(0,1)模态的相位翻转;exp(-jknζ)表示不同模态反射波的相位翻转;kn为扭转弯曲模态族的波数。
对模态函数F(n,ω,z=0)进行傅里叶逆变换,建立管道的成像分布:
I(θ,z)=∫∞-∞∫ω∈ΩF(n,ω,z)exp(j ω t)exp(jn θ)dωdn (7)
4.2成像结果
利用有限元模拟值,结合上述聚焦成像方法,重构管道的成像分布I(θ,z)。如图7a所示,θ=π/2,z=450mm处的图像代表裂纹;z=1000mm处的图像代表管道端部。因为裂纹的二次反射,在z=900mm处出现裂纹的虚假成像,如图7c所示。
对比图7a与图7b,当裂纹深度Δr增加时,裂纹处成像的幅值增强。对比图7a与图7c,当周向角度Δθ增大时,裂纹成像的幅值增大,并且沿θ方向扩展。对比图7a与图7d,当轴向尺寸Δl增加时,裂纹成像沿z向扩展。
为了建立裂纹尺寸与成像结果间的关系,在裂纹附近对成像分布I(θ,z)取平均:
undefined(8)
如图8所示,裂纹深度Δr保持不变,随着裂纹周向角度Δθ增大,平均值P逐渐增大,近似成线性关系。
选用周向窗,对I(θ,z)沿θ方向取平均:
undefined(9)
对图7d所示的成像结果,在周向窗内沿θ方向取平均。如图9所示,P(z)在448mm与491mm处取得极大值,两极值间的轴向距离记为Δz。如图10所示,当裂纹沿轴向扩展时,Δz逐渐增大。当实际裂纹尺寸Δl>λ时(频率160kHz,T(0,1)模态的波长λ=20mm),极值点间的轴向距离Δz与Δl接近。当裂纹的轴向尺寸Δl<λ/2时,仅存在一个极值点,轴向距离Δz=0。
5 结束语
本文分析了扭转模态导波的波场结构和传播特点。当扭转模态T(0,1)经过裂纹时,在裂纹处导波发生了透射、反射,并伴随有模态转换。透射部分,幅值降低形成衰减区;反射部分,在裂纹的裂纹前侧形成反射区。在裂纹处,导波发生模态转换,生成高阶模态FT(n,1)。
基于综合聚焦成像算法,重构了管道的成像分布I(θ,z),该分布表示在(θ,z)位置处存在裂纹的可能性。聚焦成像结果与管道实际情况一致,直观地反映了裂纹的尺寸和位置。当裂纹尺寸沿径向、周向及轴向的变化时,成像分布I(θ,z)发生变化。当裂纹深度Δr或周向角度Δθ增加时,成像强度的平均值P增加;且P与Δθ近似成线性关系。
本文基于有限元模拟值对聚焦成像算法进行了初步验证,结果表明利用该方法检测管道中裂纹缺陷是可行的。
参考文献
[1]Alleyne D N,Lowe M J S,Cawley P.The Reflectionof Guided Waves from Circumferential Notches inPipes[J].Journal of Applied Mechanics,1998,65:635-641.
[2]邓菲,吴斌,何存富.基于时间翻转的管道导波缺陷参数辨识方法[J].机械工程学报,2010,46(8):18-24.Deng Fei,Wu Bin,He Cunfu.Time Reversal GuidedWave Defect Identification Method[J].Journal ofMechanical Engineering,2010,46(8):18-24.
[3]何存富,刘增华,孙雅欣,等.基于超声导波技术对弯管中缺陷检测的实验研究[J].中国机械工程,2005,16(18):1662-1665.He Cunfu,Liu Zenghua,Sun Yaxin,et al.Experi-mental Study on Defect Detection in Curved PipesUsing Ultrasonic Guided Waves Technique[J].Chi-na Mechanical Engineering,2005,16(18):1662-1665.
[4]刘增华,吴斌,王秀彦,等.扭转模态在带黏弹性包覆层管道中缺陷检测的实验研究[J].中国机械工程,2009,20(5):564-567.Liu Zenghua,Wu Bin,Wang Xiuyan,et al.Experi-mental Study on Defect Detection in Pipes with Vis-coelastic Coating Using Torsional Modes[J].ChinaMechanical Engineering,2009,20(5):564-567.
[5]Sun Z,Zhang L,Rose J L.Flexural Torsional GuidedWave Mechanics and Focusing in Pipe[J].Journal ofPressure Vessel Technology,2005,127:471-478.
[6]Alleyne D N,Cawley P.Long Range Propagation ofLamb Waves in Chemical Plant Pipework[J].Mate-rial Evaluation,1997,55:504-508.
[7]Cawley P,Lowe M J S,Simonetti F,et al.The Vari-ation of the Reflection Coefficient of ExtensionalGuided Waves in Pipes from Defects as a Functionof Defect Depth,Axial Extent,Circumferential Ex-tent and Frequency[J].Journal of Mechanical Engi-neering Science,2002,216:1131-1143.
[8]Alleyne D N,Pavlakovic B,Cawley P.Rapid LongRange Inspection of Chemical Plant Pipework UsingGuided Waves[J].Insight,2001,43:93-96.
多模态翻译教学研究 篇3
关键词:多模态,翻译教学,大学英语,应用策略
一、前言
翻译课程是一门实践性和时代性都很强的课程,近年来,全球一体化进程进一步加快,新的翻译形势和翻译市场的新需要,要求大学英语教学改变传统的教学模式,积极探索多模态翻译教学的有效途径。如何在大学英语教学中开展多模态翻译教学是当前大学英语教学关注的焦点。因此,探讨大学英语中多模态翻译教学的应用策略具有十分重要的现实意义。鉴于此,笔者对多模态翻译教学进行了相关研究。
二、概述多模态翻译教学的基本内涵
多模态环境下的翻译教学呈现出新的发展特点,从多模态翻译教学的基本内涵上看,多模态翻译教学主要由三个方面的内容构成,一是翻译内容、形式多样;二是培养多样化翻译人才;三是翻译市场的必然要求,其具体内容如下:
1. 翻译内容、形式多样。
随着国际交流的广泛开展及与国外各个领域的合作,多模态翻译教学要求翻译内容、形式多样。也就是说,在翻译内容上,多样化的翻译内容成为主流,包括文学、商贸、法律等领域。不仅如此,翻译形式也不局限于传统的文本翻译,还包括网页翻译、字幕翻译、游戏软件翻译等;多种形式并存的翻译是多模态翻译教学的重点和难点内容。
2. 培养多样化翻译人才。
培养多样化的翻译人才是多模态翻译教学的教学目标。在多模态翻译教学中,教学对象不仅仅是做好传统翻译模式下的文字内容的翻译,而且还提出了新的要求,要求翻译人才跟上时代的步伐,与时俱进地熟悉现代翻译流程,培养懂电脑使用及文档编辑的译者。
3. 翻译市场的必然要求。
现代翻译市场对多元化译者的需求量较大,多模态翻译教学适应了翻译市场的需要,是翻译市场的必然要求。在多模态翻译教学理念下,学生不仅可以借助纸质资料进行翻译,而且在互联网大军的冲击下,借助网络使用电子词典将大大提高学习的有效性,有利于翻译教学目标的实现。因此,探索大学英语中多模态翻译教学的应用策略势在必行。
三、大学英语中多模态翻译教学的应用策略
为进一步提高大学英语教学的教学水平,在了解多模态翻译教学的基本内涵的基础上,大学英语中多模态翻译教学的应用策略,可以从以下几个方面入手,下文将逐一进行分析:
1. 优化课程设置,构建多模态化课程。
优化课程设置,构建多模态化课程,是大学英语中多模态翻译教学的关键。大学英语翻译教学中,应用多模态翻译教学,应从课程设置入手,优化现有的课程设置,除了传统的翻译理论和翻译技能的内容外,还必须适当增加翻译技术课程。通过构建多模态化课程,增加翻译与排版技术、自然语言处理和机器辅助翻译、翻译记忆技术及工具等课程,使多模态翻译教学理念深入其中。
2. 丰富教学内容,多种模态提高实践。
丰富教学内容,多种模态提高实践,是大学英语中多模态翻译教学的重要环节。传统的教学手段多以黑板和粉笔为主,这种教学手段比较单一,不利于翻译教学水平的提高。多模态翻译教学,从丰富教学内容入手,使用电子课件或电子教案来呈现教学内容,更直观地反映教学内容,有利于提高学生学习的积极性和兴趣。与此同时,英语教师结合与教学内容相关的图片、视频、音频来呈现教学内容,提供教学情境,给学生以听觉、视觉等多种感官刺激,可以强化教学内容,加强可接受性。
3. 改善教学活动,多样化地促进交流。
改善教学活动,多样化地促进交流,是大学英语中多模态翻译教学的有效途径。在大学英语翻译教学中,多模态翻译教学尤其注重教学活动的开展,充分利用多模态的教学条件,促进师生之间的交流,对于改善师生关系,实现教学目标大有裨益。网络语境下师生的关系多是互动,在具体做法上,充分利用计算机和网络的便利性,发挥学生的主观能动性,让教师成为学生学习的引导者和组织者,可以加强师生交流、学生与学生的交流、人机互动。此外,教师可以利用多媒体网络特有的超文本链接方式和强大的检索功能,快捷检索教学信息,建立翻译素材库,收纳不同题材、不同领域的翻译材料,供兴趣各异的学生课下选用练习,从而做到因材施教。
4. 制定评估体系,评估模态力求多元。
大学英语中多模态翻译教学的应用策略,还应重视制定评估体系的作用,使评估模态力求多元。在多模态翻译教学中,制定大学英语翻译评估体系,对翻译教学进行多元化和动态化的多模态评价,利用教学评价了解教学动态和成果,对于英语教师归因和总结具有重要的作用。需要注意的是,评价模态应力求多元化,在具体做法上,可以制定学生参与程度指标体系,建立学生成长电子档案,不仅是师生互评,还可让学生进行自我评价和同学互评。
四、结语
总之,大学英语中多模态翻译教学的应用是一项综合的系统工程,具有长期性和复杂性。对大学英语教师而言,多模态翻译教学,应优化课程设置,构建多模态化课程;丰富教学内容,多种模态提高实践;改善教学活动,多样化地促进交流;制定评估体系,评估模态力求多元,积极探索大学英语中多模态翻译教学的应用策略,只有这样,才能最大化发挥多模态翻译教学的作用,进而促进大学英语教学又好又快地发展。
参考文献
[1]魏景春,江灿艳.多模态视域的跨文化视觉读写能力培养[J].六盘水师范学院学报.2016,(02).
[2]李睿,许祖华.基于多模态网络教学环境的IT英语教学模式探索[J].太原城市职业技术学院学报.2016,(03).
基于多模态的英语词汇教学 篇4
关键词:词汇教学,多模态,多模态教学手段
一、引言
词汇是构成语言的基础。从Holmes的多层次因素理论提出的大学程度阅读图表中提供的数据可看出, 即使在大学水平, 词汇能力依然至关重要[1]。要想掌握一门语言, 需要大量的词汇积累, 如果学习者达不到一定的词汇量, 英语水平必然会受到制约。许多学生课后花很多时间和精力记忆词汇, 也取得了一定的效果, 但不是非常明显。那么作为教师, 在英语词汇教学中如何激发学生学习和记忆词汇的兴趣, 最大限度地刺激和调动学生的感官和身体, 使词汇容易记忆、记忆深刻并能正确使用, 从而打好英语学习的坚实基础呢?近年来, 多模态的理论和使用方法不断被用于各个学科领域, 语言教学也不例外。多模态教学法用于词汇教学, 其优势和作用日益突出。为此, 有必要对多模态手段及其在词汇教学中的应用进行研究, 使之更完善地服务于教学, 在词汇教学中能有机结合学生的感官和语言, 提高学生词汇记忆的质量。
二、多模态的概念及其在英语词汇教学中的优势
多模态 (multimodality) 起源于上世纪九十年代的西方国家, Kress、Van Leeuwen和Machin等人都对多模态进行了研究, 从他们的研究中我们可以看出:“多模态就是对不同的交际模态之间的相互影响与联系所进行的研究, 不管是书面还是口头的, 视觉还是听觉的。”[2]除了语言之外, 图像、颜色、字体、音乐、舞蹈、手势、姿态等非语言符号与语言共同生成意义, 即多模态话语。
“多模态教学所倡导的是:在教学过程中, 教师通过多种模态的同时刺激, 调动学生的多种感官协同运作, 以便强化记忆, 提高教学效率。”[3]多模态的教学手段运用在词汇教学中, 能全方位地调动学习者感官, 激发其学习和记忆兴趣、充分提高词汇的听力能力。多模态手段下, 结合合理的肢体语言的使用, 还能有效巩固词汇的输出应用。
传统的英语教科书主题选材往往有一定的局限性, 很多教材字体排版和颜色单一, 没有配套的多媒体辅助教学, 枯燥乏味, 无法提起学生学习兴趣, 再加上有些英语教师的词汇教学手段单调, 其普遍模式往往是:教师带读单词———讲授单词的意义与用法———学生背单词, 使得学生词汇学习和记忆词汇的效果极其有限。如今, 随着多模态教学法的不断发展以及计算机和多媒体技术的进步, 人们尝试将多种模态的教学方法应用到英语词汇教学中。
三、英语词汇教学中多模态手段的应用
(一) 各种手段配合看图描述
教师利用图片等为学生进行直观展示, 引入词汇学习。如:教师可以通过图片的形式, 要求学生看图描述, 在描述的过程中, 许多与该篇课文内容主题相关的词汇自然而然被用上。很多学生的描述生动有趣, 让大家加深了对单词的理解, 对于不会使用的词汇, 教师在点评学生描述过程中引入, 使用不同颜色的粉笔将其写到黑板上。这样, 除了能从视觉上直接对学生的感官形成刺激, 还结合口语表达练习, 巩固词汇, 加深学习和记忆的效果。此外, 在条件允许的情况下, 看图描述还可以辅之以音频、视频、肢体语言和必要的文字配合, 做到声情并茂, 为词汇记忆创造良好的氛围。
(二) 在情景任务教学中增强互动
多模态教学法强调身体和大脑通过多模态多感官共同交际, 教师应设计任务让学生用多模态来完成[4]。例如, 教师根据所学课文的内容进行场景设置, 根据需要, 要求学生之间相互合作, 展开情景对话, 可以是两人对话, 也可以在多人间进行对话;还可以让学生围绕学习内容的主题来进行角色扮演, 在互动中调动学生的大脑和身体动作以及表情等, 协同语言进行交际, 在完成任务的过程中反复操练相关的词汇, 加深对词汇的印象;为提高学生的兴趣, 教师还可以设计“你来表演我来猜”的游戏环节, 学生在游戏中只能用英语描述任务所提供的词汇, 配合身体语言来完成, 在轻松活跃的合作与互动中调动视觉、听觉、触觉, 积极投入到词汇的练习中, 既提高了词汇的记忆效果, 同时也锻炼了口语表达能力和听的能力, 多管齐下, 强化词汇学习。
(三) 巩固练习
词汇学习中一个很重要的过程就是巩固练习。基于多种模态手段强化词汇的学习和记忆, 还需要大量语言实践来巩固。英语词汇教学中经常使用的巩固练习手段就是sentence making。本人在大学英语词汇课堂教学中发现这一形式极受学生欢迎, 课堂上学生积极踊跃地用所学过的单词和词组造句。课后与学生聊天得知, 他们对于已经学过的词汇搭配使用还不是非常肯定, 想要通过教师和同学的反馈来验证自己是否已经能正确使用。在sentence making这一环节中, 让学生在课文中先勾画并读出已学过的单词和词组, 再仿照句中词组的用法来造句, 即:通过语言输出进行词汇实践, 通过听觉, 该同学的输出又成为其他同学的输入。此外, 词汇的巩固还可以通过填空的形式来进行。教师把单元课文进行改写, 形成一段精炼的文字, 其中填空的内容包含了所有学过的词汇, 可以让学生根据上下文或者首字母提示来推断和选择词汇填空, 也可以通过在听力中呈现词汇让学生辨析, 在练习巩固词汇用法的同时也锻炼听的能力。
(四) 听、说、读、写、译相结合
词汇教学不同于语法教学偏重于理论性, 因此更需要多模态的方法和手段来协同进行, 最有效的手段莫过于听、说、读、写、译相结合, 促进词汇的学习和使用。具体方法:1.利用视频和音频来辅助词汇教学, 直观而生动地展示词汇, 引起学生学习的兴趣;2.教学中教师尽量使用英语来表述, 让学生在语言环境中听懂词汇;3.要求学生尽量用英语说, 其中包括词汇描述、造句和回答问题等;4.在阅读训练中让学生回答问题, 将阅读和听说有机结合;5.写和译的过程结合大量的听、说、读, 即学生所写和所译的内容与听、说、读的内容相关。这样, 听、说、读、写、译相结合起来, 词汇就在不知不觉中习得, 再将听到和学到的词汇通过说、读、写和译加以巩固, 又促成新词汇的习得。大量的输入是语言词汇习得的前提, 听、说、读、写和翻译 (包括口头和书面) 紧密结合, 让学生得到大量的训练, 使学生的词汇学习无处不在, 词汇量得到提升。
(五) 多媒体辅助教学
为了取得更好的教学效果, 教师要尽量选择多种有效的措施和方法, 特别是技术手段。尽管应用现代技术既昂贵又复杂, 老师还是要选择最先进的多媒体技术作为教学媒体[5]。多媒体以声、形、色、情等来传输信息, 是最为理想的多模态词汇教学手段使用的平台, 使学生学习更为主动。在PPT演示中加入与教学内容相关的图片、音频、视频等, 语言和非语言的多种模态共同全方位刺激学生感官, 强化词汇学习和记忆效果。但是教师要合理应用多媒体课件, “PPT如果使用不当, 教师就成了‘点击鼠标的人’, 电子教案就成了黑板搬家”[6]。
四、结语
将多模态合理运用于语言环境中, 将多种感官有机结合, 能够促成学生在记忆词汇的过程中尽情展开各种联想, 以提高并巩固词汇记忆的效果。教师在词汇教学方面, 如能恰当利用多模态手段, 能够有效激发学生兴趣, 充分调动其积极性, 在互动过程中习得并巩固更多的词汇知识, 从而为英语学习打下良好的基础。但需要指出的是:虽然当代多模态教学手段被大量应用于英语词汇教学, 但教师对模态符号的选择要根据词汇教学的实际需要, 结合多种方法来强化学生对教学内容的记忆, 并根据具体情况来进行灵活调整和搭配, 才能达到理想的效果。
参考文献
[1]王荣英.大学英语输出教学论[M].上海交通大学出版社, 2008:183.
[2]韦琴红.Studies on Multimodality and Multimodal Discourse in Visual Surroundings视觉环境下的多模态化与多模态话语研究[M].科学出版社, 2009:3.
[3]程如璋.多模态在大学英语词汇教学中的应用[J].牡丹江大学学报, 2011, 20 (11) :140-142.
[4]Stein, P.Rethinking resources:Multimodal pedagogies in the ESLclassroom[J].TESOL QUARTERLY, 2000, 34 (2) :333-336.
[5]张德禄.多模态外语教学的设计与模态调用初探[J].中国外语, 2010, 7 (3) :48-53.
多模态与英语教师专业发展 篇5
1.多模态与多模态听力教学的相关研究
1.1多模态的提出
国内外学 者先后提 出了多模 态的概念 (Halliday,1985;Kress & Van Leeuwen,1996), 从社会符号学角度探索和构建了各种符号模态的语法, 以解释人们如何在特定的情景语境和社会实践中有效利用多种符号模态构建意义,传达信息,达到交际目的。李战子(2003)认为,多模态是“除了文本之外,还带有图像、图表等的符号话语、或者说任何由一种以上的感官进行互动的就是多模态”。顾曰国(2007)认为,模态是人类通过感官(如视觉、听觉等)跟外部环境(如人、机器、物件等)之间的互动方式,用单个感官进行互动的叫单模态,用多个感官进行互动的叫多模态。
1.2多模态与多模态听力教学研究
国外最早对多模态进行系统性分析的是著名的法国符号学家R.Barthes。他在1977年发表了论文《图像的修辞》,探讨了图像在表 达意义上 与语言的 相互作用 。New London Group(1996)率先把多模态应用于语言教学 ,注重把培养学生的多元读写能力和多模态意义作为语言教学的主要任务。此后,有关多模态与语言教学的研究不断丰富。
我国多模态话语分析理论由李战子于2003年首次引入,多模态外语教学的研究主要体现在探讨多模态视角下的教材编写、从多模态视角看教学目标的转变和从多模态视角看外语教学等方面。将多模态理论应用于英语听力课程方面的研究,主要集中在英语听力教学、听力理解过程及其影响因素、听力学习策略三方面。这些研究通过运用多模态的教学方式,改革听力教学模式,拓展教学资源,反思教学过程,提高学生自主学习能力。
2.目前影响英语专业听力教师专业发展的因素
多模态理论研究为多模态听力课堂教学提供了理论指导,多媒体设备的迅速普及和多模态教材的开发,给多模态教学提供了技术支持。在多模态模式的引导下,英语教师做出了相应的教学改革,但听力教学中仍存在诸多问题,制约了听力教学的发展。一方面,英语教师受自身教学能力和传统教育理念的影响,多数还是运用传统教学模式,以课堂、书本和教师为中心,侧重语言知识传授。另一方面,受传统教师文化的影响,教师各自为政,缺乏交流与分享,限制了教师的专业发展。
3.探索英语专业听力教师专业发展途径
3.1转变传统教育理念 ,增强专业发展意识 。
树立现代教育理念是促进专业发展的重要前提。教育部于2000年颁发的《高等学校英语专业英语教学大纲》指出,英语专业要培养具有扎实英语语言基础和广博文化知识并能熟练地运用英语的复合型英语人才, 人才培养目标的确立对英语教师的专业发展提出了新的挑战。因此,英语教师要最大限度地挖掘学生潜能,建立民主平等的新型师生观,树立以“学生为中心”的现代教学观,建立注重个性发展的学生观。英语教师要树立终身学习的专业发展意识,明确发展方向,逐步完成从初任到成长再到成熟的专业发展任务。
3.2转变传统教学模式 ,促进专业成长 。
现代教学模式是增强专业发展能力的重要途径。在多模态教学模式下,英语教师一是明确教学目标。英语专业教学大纲对听力级别进行详尽划分,参照听力级别和所用教材,规划每学期的教学目标,由单项训练到综合训练,由简单向复杂循序渐进地提高学生听力水平。二是拓展教学内容。教师根据教学任务,创造启发诱导的环境,引导学生观察、思考,采用课前陈述、小组讨论、课文复述和角色扮演等方式展开教学活动,使学生多渠道获取信息。三是丰富教学手段。教师要采用视觉图像、MP3音频、PPT课件等多元媒介,调动学生视觉、听觉、触觉等多种感官参与到教学活动中,实现多模态教学目标。四是完善教学评价。多模态教学模式下,学生是教学活动的积极参与者和主动学习者,教师要根据学生的表现,遵循评价主体、评价方法和评价内容多模态化的原则。
3.3营造教师新文化 ,提升专业发展成效 。
营造现代教师文化是提升专业发展成效的重要保障。教师文化是教师在长期的教育实践过程中形成的、代表教师群体共性的价值取向和职业行为特征。英语教师要通过自我革新、开放课堂等途径创设新的文化氛围。 英语教师一要进行教学反思。英语教师根据课堂设计、课件制作、学法指导、教学评价等方面的教学实践,运用教育叙事、反思随笔、对话研讨等方式,通过实践—反思—再实践的不断循环,从专业知识、教学技能和文化内涵等方面提升专业素质。二要借助专家引领。随着英语教学体系不断完善,学科理论逐渐丰富,急需专家深层次的理论指导,用以解决实际问题,提升教学水平。三要实现教师互助。在多模态教学模式下,教师之间围绕教学中遇到的复杂问题,一起分享各种专业知识和学习资源,发挥团结互助的协作精神,达到最佳教学效果。
摘要:随着英语专业教学改革的不断深入,其对英语教师专业素质的要求越来越高,凸显英语教师的专业发展更重要。本文从多模态视角出发,分析影响英语教师专业发展的因素,探索英语教师发展的有效途径,以期提高英语专业教师发展成效。
多模态手部生物特征识别技术分析 篇6
1 多模态手部生物特征识别技术概述
生物特征识别系统一般由传感器、特征提取、匹配以及决策四个模块组成, 其中单生物特征组合与多生物特征融合可以体现在任何一个模块, 则应用多模态生物特征识别时, 可以通过单生物特征多传感器、多生物特征、单生物特征多表达方式、单生物特征多单位以及单生物特征多匹配器几种方式实现[1]。多模态手部生物特征识别技术, 即以人手部为基础, 通过掌纹、手形、手指纹理以及静脉等生物特征来达到身份识别的目的。对于多模态手部生物特征识别技术的研究, 需要明确手部各特征识别技术原理以及特点, 然后确定相应的采集系统与算法, 利用专业技术进行处理, 实现多模态手部生物特征识别功能。
2 多种手部生态特征识别技术原理与特点分析
2.1 指纹识别
指纹即与手掌同侧并位于手指末端皮肤上凹凸相间的乳突状纹理, 对于不同人其指纹在几何形态、端点以及分叉点等特征上都存在明显的区别, 并且此项特征具有永久性特点, 因此可以将其作为一个身份识别的特征, 通过验证来确定其身份。选择用指纹作为识别技术的生物特征, 因为其复杂程度高、数据量丰富以及稳定性高, 是具有较高区分度的生理特征。并且指纹取样方便, 后期使用过程简单快捷, 再加上采集过程成本低, 对识别装备体型要求小。但是, 也存在部分人群指纹特征少不易去取样建档, 并且手指受外界因素影响大, 在受污、破损等情况下识别难度高。
2.2 手形识别
人手长度、宽度、厚度以及外形轮廓等方面都存在差异, 并且可以在较长的时间段内保持不变, 也是手部识别技术常用的生物特征之一。常见的手形识别方式为二维与三维手形识别, 二维识别只包括手指与手掌二维平面几何特征, 而三维识别则是包含整个手部三维立体特征。此种识别技术对图像品质要求比较低, 可以有效降低识别设备成本;算法简单, 匹配速度更快;注册成功率比较高, 基本上很少出现无法录入数据库的情况。但是手形特征数据并不丰富, 在区分的效果上成功率比较低, 尤其是一对多的情况下效率更低;识别时要求手掌与检测设备进行大面积接触, 存在较为严重的卫生问题;假肢伪造容易。
2.3 掌纹识别
掌纹即手掌面上深浅褶皱与纹路的总称, 不同个体差异比较明显。选择此种生物特征进行识别, 特征信息比较丰富, 可以提取研究多种特征, 并且主线特征明显, 具有较高的辨识度与抗干扰特点。另外, 此项特征对采集设备的精度要求比较低, 可以有效降低开发成本。但是选择利用此种生物特征进行识别, 因为掌纹在一段时间内会发生变化, 影响识别效果, 并且掌纹特征更易被复制与伪造, 在实际应用上安全级别比较低。
3 多模态手部生物特征识别技术实现措施分析
3.1 手部生物特征识别流程
以指纹、指静脉等识别流程为例, 首先要对同一手指手指纹图像、手指静脉图像进行采集, 并分别提取可以代表手指纹图像与手指静脉图像生物特征的特征向量, 对此向量进行存储, 完成存储样本数据的注册。然后, 对当前生物特征进行采集, 并将其转化为特征向量与样本库中的特征向量进行全面比较, 并计算得出最终识别结果。在识别过程中要对同一手指手指纹图像、手指静脉图像进项预处理, 并提取同一个体的相应特征向量, 两者进行独立的特征匹配, 并得到各自的多模态融合, 最终采取将做小距离分类器完成身份的识别与判决。
3.2 图像采集设备
图像采集设备是整个生物特征识别过程中的重要组成部分, 其工作原理主要就是根据血管吸收近红外光特性, 搭建出一个可行性高的采集装置。其中硬件采集装置所得图像质量高低会直接影响到后期生物特征识别的效果, 因此在进行多模态手部生物特征识别技术的研究时, 必须要做好此方面的工作。以静脉成像为例, 应做好光源的选择, 如红外LED成本低廉, 其光谱分布为半峰带宽约40nm左右窄带分布, 中心波长为830nm~950nm之间, 利用黑白CCD相机即可获得相应信息。对于光源的确定, 应以满足实际识别设计要求为基础, 保证光谱波长的合理性。
3.3 多模态融合算法
基于多模态识别数据获取方式以及处理顺序, 多模态算法主要包括并行与连续两种结构, 其中连续结构又称为层叠结构, 在进行数据处理时, 可以按照顺寻依次来进行, 并且前一个数据处理结果会对后一个数据的处理结果产生影响。而并行结构在进行数据处理时, 都是采取的单独进行方式, 各项数据之间不存在影响, 只需要在运算最后将各结果进行融合。如果选择用连续结构进行运算, 整个过程效率更高。在运算时如果上一个数据处理效果可以满足系统要求, 则后面的数据就可以不必在继续进行处理, 避免了不必要运算造成的时间浪费。并且选择用此种运算方式, 可以提高多模态生物识别系统的可靠性, 并行考虑每一处数据处理模块, 可以有效降低误识率。
4 结束语
多模态手部生物特征识别技术的研究与应用, 对提高身份识别的高效性与可靠性具有重要意义。在对其进行研究时, 需要明确手部各项生物特征识别的特点以及优缺点, 将其应用到多模态生物识别技术中。并且为保证识别效果, 还需要做好图像采集设备以及多模运算方法的管理, 从多个方面着手, 争取不断提高识别效果。
参考文献
[1]张睿.多模态手部生物特征识别技术的研究[D].重庆工学院, 2008.
[2]李飞.基于手部生物特征多模态识别算法研究[D].天津理工大学, 2013.
从多模态对比分析中美名校校徽 篇7
关键词:视觉语法,多模态话语,中美名校校徽,对比
校徽是学校的“标志物”, 在设计上涵盖校名、主旨、校址、办校时间等信息值。在内容和形式上与其他的标志相对比, 校徽的明显具特征, 虽然校徽的幅面很小但是蕴含了大量内容, 而且设计具有艺术表现力, 标识性极强并沿用时间长。
20 世纪90 年代国外学者开始关注多模态话语分析, Kress和van Leeuwen ( 1996) 在视觉语法一书中, 创建了以系统功能语言学理论为基础包含再现意义、互动意义和构图意义三方面为主的理论框架, 从而为多模态话语从构图视角、颜色、版面布局等多方面研究提供了理论依据和分析方法[1]。从此, 国外专家学者以Kress & van Leeu- wen[2]、Norris[3]为代表, 近些年来对多模态话语进行了深入的研究分析。新世纪初, 我国专家学者, 意识到多模态话语分析的可研究价值, 因此对以多模态为理论对各类话语进行了分析和研究。研究多模态话语的社会符号学理论框架的有李战子[6]、张德禄[7]、朱永生[8]等学者。研究外语教学中的多模态话语的有李冬艳、胥国红[4]等学者。把多模态和翻译研究相结合的有吕建、吴文智[15]等学者。这些研究成果成为多模态话语分析的热潮打下坚实基础。然而大多文献从多模态的研究框架和研究方法等方面研究, 仍把研究重点置于纯理论层面的探讨, 文献中也不乏把多模态和外语教学课堂教学相结合或者把多模态用于电影的翻译, 关于多模态的特别典型而且具体案例分析很缺少, 尤其对极具校园文化影响力的校徽的分析和研究更是少之又少。
鉴于中美文化的巨大差异, 本文尝试用多模态话语分析理论作为理论基础, 运用视觉语法作为为文章是我理论框架, 从再现意义的异同, 互动意义的异同和构成意义的异同三个方面探索中美校徽的相同点和不同点, 找出中美名校校徽差异的原因, 从而帮助读者正确解读校徽中蕴含的意义。
1 视觉语法的理论建构
1.1 运用视觉语法分析校徽的理论基础
Kress和van Leeuwen等多模态话语的分析和研究者非常认可韩礼德系统功能语言学中关于三大功能对等的思想:概念功能、人际功能和语篇功能的阐释。Kress和van Leeuwen在韩礼德的理论基础上建立了一个关于多模态的有机系统, 并且叙述了有机系统的相关理论和概念。在视觉语法书中重点介绍了“再现意义”、“互动意义”和“构图意义”, 将“再现意义”、“互动意义”和“构图意义”与概念功能、人际功能和语篇功能完美对接。
1.2 视觉语法的三方面
图像的再现意义, 指出的是图像用于反映和再现客观事物以及表现图像与外部世界的联系。Kress和van Leeuwen根据图像的不同特征将其分为叙事图像和概念图像[1]。叙事过程中, 图像通过目光或者方向产生互动;根据李战子的说法, 叙事再现指图像和读者两者被联系起来后对彼此的影响;在整个行动过程中, 通过大小、位置、颜色等要素来判断参与者的重要性。
互动意义, 是第二层次, 是对再现意义的进一步升华, 通过接触、社会距离和态度等途径实现的[1]。校徽对参与者产生影响, 即图像行为。按照Kress和van Leeuwen的观点, 将图像行为包括“索求”和“提供”两类[1]。态度主要指的取景的视角。角度的不同直观体现态度的好坏。他们认为, 正面取景指“卷入”, 而倾斜的视角代表“超脱的介入”, 平行的视角即平等关系 ( Kress & van Leeuwen 2006: 149) [1]。
构图意义是再现意义和互动意义的进一步融合, 对图像的再现成分与互动成分合二为一, 并将其梳理成一个有机的整体[22]。图像的构图意义包括: 信息值、显著性和边框。校徽中的要素并不是随意设计, 要素位置含着不同的学校信息, 如校徽左边的要素代表已知信息那么右边要素代表新信息。显著性有4种主要的实现途径, 如位置、大小, 颜色、重合[6]。
1.3 中美十大名校校徽的多模态分析
Kress和van Leeuwen的视觉语法为多模态的前期关注和后期的大量研究奠定基础。校徽是学校徽章的简称, 其主要的目的是留存纪念和通过图案、文字来介绍学校的性质和学科。校徽除了校名校训等文字符号之外还包括其他形式的符号模态。Kress和van Leeuwen等最早研究这一领域, 考虑到校徽幅面大、内容丰富、艺术感强、远视效果显著、沿用时间长等典型特征, 对比中美校徽更是以其新颖和个性的表现形式凸现其鲜明的艺术性。本文选择视觉语法分析中美十大名校的校徽, 试图探讨中美名校校徽的异同并发现中美名校校徽异同的原因和反映的不同社会文化。
2 视觉语法下对比分析中美名校校徽
校徽, 顾名思义就是学校徽章, 是一所学校的象征与标志。通过对一个校徽仅为可以了解高校生活的方方面面, 并以独特的角度对学校创校的重要事件做了展现。它使观看者正确认识学校的历史, 感悟学校教学理念的本质。我们从视觉语法语法的再现意义、互动意义以及构图意义来对中美名校校徽的异同以及异同的原因对比分析。
2.1再现意义
再现意义中, 强调校徽中的元素或者部分在整体中构成的斜线, 而这些斜线便是矢量。当然矢量只在叙事图像中存在, 概念图像中是没有矢量这一说法。叙事过程强调事件的发展变化, 特别是变化的过程和空间的安排。而概念图像是一种更为稳定的状态, 结构或意义一般不会随意改变。概念图像主要有三方面的含义:分类过程、分析过程和象征过程。
1) 叙事再现:中国名校校徽和美国名校校徽是有共同之处的, 校徽只是作为一种展示, 而不包含任何行为动作, 亦没有事件的变化过程, 所以校徽只存在概念结构而不涉及叙事结构, 这也是中美校徽的共同点。图中所呈现的校徽没有构成任何矢量, 只是一个概念图像, 图片中包括象征知识的书本, 创校的时间, 校名和代表标志等内容。象征的概念图像是想激起读者对于学校办学理念, 学校创校时间和创校典故等联系, 这样读者很容易从小小的校徽读出学校的相关重要信息, 可以把整个校徽在意义上衔接连贯起来。
2) 分析过程图1 呈现的是中国名校清华大学的校徽三个同心圆构成的圆面处于中心位置并用来特写镜头, 但是只是展示并未涉及任何动作和事件的发展所以这幅图是典型的概念结构。读者清晰地看到三个同心圆, 校徽外环是中英文校名, 创校时间, 表明清华大学国际化办学的宗旨, 历史悠久的文化底蕴。位于中间区域的“自强不息”与“厚德载物”来自孔子的教育理念, 清华大学以此作为校园文化的标语, 原因在于结合我国传统教育和新型人才教育, 内圈的五角星更是中国文化的象征。美国校徽设计为盾形, 内部上方的书用拉丁文写着“旧约与新约”。清华注重培养新型君子人格的教育, 美国校徽, 如图2, 从校徽可见美国的普林斯顿大学和宗教关系紧密, 这是中国校徽中没有涉及的。
2.2 互动意义
图像是连接观看者和图像中所描绘的世界, 图像的连接, 使图像参与者与图像, 在这里指校徽, 产生互动, 在互动过程图像观看者对图像及图像描绘的世界产生态度。互动意义有接触、社会距离、态度和情态四个主要方面[8]。
1) 接触:接触涉及图像和图像观看者, 两者借助目光或者方向的指向建立的一种不是真实存在, 只是想象中的人际关系。符合参与者的目光指向图片时, 可以将接触分为“索取”和“提供”两类, 也就是指向观看者提供信息[8]。校徽作为图片的参与者是不具有生命的, 校徽是属于“提供类”图像, 而不涉及索取。图片3位中国名校复旦大学的校徽, 红色的校徽, 两个同心圆, 内圈为“复旦”二字。没有任何一点是在“索取”观看者的理解, 同心圆只是在向观看者提供校徽设计以天圆地方之结构, 原篆体“复旦”提供历史悠久和世代传承的信息点以及英文校名代表国际化办学的宗旨。图片4达特茅斯学院校徽, 该校校徽中的图案最丰富, 书本代表人需要捧着书本和真理前行。下方的拉丁文“在旷野呼喊的声音”。中国校徽提供的是天圆地方之感, 篆体“复旦”历史悠久, 而美国校徽圣经文化围绕布局, 拉丁文字展现历史。
2) 视点:视点是“视角”的另一种表达, 表达图像读者的态度[8]。大部分图像都可以从水平视角和垂直视角来分析。在态度层面上, 中国名校上海交通大学的校徽和美国名校哥伦比亚大学的校徽都是从水平视角来分析, 更具体来说, 是从水平视角的正面视角来描绘。从水平正面视角来赏析, 除了表现观看者和参与者之间平等的关系外, 还有更直观、庄严、融入其中之感。
3) 距离:从平日生活和工作状况中的距离可以在很大程度上反映人与人的社会关系。图像中不同参与者的实际距离也体现他们之间的社会关系。图5 为上海交通大学校徽砧外为齿轮, 外框像车轮, 皆寓工程和交通之意框与轮分割出另一个部分, 与轮中书本相比稍远, 因此可以判断, 两者已属两个部分。图6为哥伦比亚大学校徽 (纽约州) 盾形校徽。中美校徽的差异:中国校徽想给观看者展现的是铁砧, 铁锤和三本竖放的现代书籍三者之间的关系亲密, 砧外为齿轮, 外框像车轮, 皆寓工程和交通之意, 与校名相符。美国校徽中间三个皇冠占据很大版面, 皇冠上有十字架, 说明当时英国国教是基督教。国王是国教的首领。三个皇冠与十字架都紧紧相连, 可以判断二者的社会关系是很亲密的, 相互依靠。
4) 情态:在图像分析中, 情态是指图像表达视觉效果的方式之一。从色彩饱和度、色彩区分度和亮度等八个视觉标记, 分析图像中情态反映现实的[8]。中国校徽的颜色会相对单一而美国校徽的颜色会更为丰富。图片7为中山大学的校徽。校徽颜色为标准绿色, 颜色明亮, 属于高饱和度高情态图片, 象征充满活。图片8为普林斯顿大学校徽。校徽由黑色与橙色组成, 曲直对称。黑色属于暗沉高饱和度的色调, 传递严肃和认真之感。橙色属明亮高饱和度的色调, 展现学校欣欣向荣之意。黑色和橙色, 冷色调和暖色调的组合, 传达学校创立宗旨上强调训练学生具有人文及科学的综合素养。从中美校徽的异同亦可见文化的差异和办学理念的区别。
2.3 构图意义
构图意义是再现成分和互动成分的一个融合和升华, 构图意义将二者结合为一个统一体[1]。Kress和keuwen认为构图意义的三原则:信息价值、显著性和取景[1]。
1) 信息值:信息值的实现方式是利用元素的位置。元素在校徽中的不同位置赋予它们不同的信息[8]。中国名校的校徽用内圈来突出重点信息和外圈防治辅助信息。外圈以文字居多, 多数中英文对照校名。中文校名处于上方, 即是“理想的”表明中文校名才是最显著部分。至于下方的为英文校名, 突出细节信息, 中国名校的办学国际化。中国校徽从三方面来凸显信息值, 但是美国校徽大多一般只采取上方和下方来展现信息, 因为美国校徽一般左右对称分布, 而且没有中心边缘之说。
2) 取景:取景指的是运用不同的分割线条阻隔或连接校徽中的各类元素, 用于展示校徽的不同组成部分, 或者某种意义上是属于还是不属于一体的[8]。中国的校徽大多采用两个同心圆, 用圆形线条将文字和图像分开;运用取景的方式将校徽进行版面设计, 突出重点。美国的校徽亦运用取景的方式。但与中国名校校徽圆形不同的是, 美国名校校徽用线条构成盾形, 利用盾形图来分割空间和框架, 从而实现文字和图像在何种意义属于一体, 在何种意义不属于。
3) 显著性:显著性是指通过颜色的吸引力, 抓住读者的眼球。当然位置的摆放、是否前景或背景、尺寸大小等都是实现的方式[1]。中国校徽用颜色对比和文字字体的设计表明显著性。美国校徽在采取颜色凸显的同时还用象征性的图形。图9是中国名校北京大学的校徽。北京大学红色内圈属于前景化, 白色外圈是虚化, 目的在于突出北大二字。这样的设计成功的把注意力吸引到北大二字处, 以红色背景突出的北大二字的庄严感图10 是美国名校布朗大学校徽。大红色配上白色, 鲜亮的红色十字架在整个校徽中突出来, 同时处于中心位置突出重要性, 背景的白色调低调, 使得红色十字架清晰突出。
3 结束语
校徽, 是高校品牌文化的载体, 包含着丰富的文化内涵, 是每所高校的整体形象的浓缩, 它积淀着深厚的历史, 是大学精神的集中体现。因此, 将视觉语法与对比修辞学相结合应用于具体话语---校徽的分析中, 以Kress和van Leeuwen的视觉语法为理论框架, 探究多模态校徽多种模态符合之间如何相互关系和相互补充实现构图意义, 从而解读中美文化的差异及办学理念和教育模式的区别。
参考文献
[1]Kress G, van Leeuwen T.Reading Images:The Grammar ofVisual Design[M].London:Routledge, 1996.
[2]Kress G, van Leeuwen T.Reading Images[M].Lon-don:Rouledge, 2006.
[3]Norris S.Analyzing Multimodal Interaction:A MethodologicalFramework[M].London:Routledge, 2004.
[4]李冬艳, 胥国红.优秀英语教师课堂的多模态话语分析[J].语文学刊·外语教育教学, 2011 (10) :98-100.
[5]吕健, 吴文智.多模态话语视角下影片《金陵十三钗》的字幕翻译研究[J].上海翻译, 2012 (4) :36-38.
[6]李战子.多模式话语的社会符号学分析[J].外语研究, 2003 (5) .
[7]张德禄.多模态话语分析综合理论框架研究[J].中国外语, 2009 (1) .