影像设计（共11篇）
影像设计 篇1
现代科技的发展给影像带来的变化已经远远超过了胶卷时代我们对影像的认识雨想象, 我们会感觉掌握的技术不能够跟上时代的发展, 数字化、网络化、云空间, 所有这些与影像密切相关的词语, 既新鲜又好奇, 呈现给我们的技术也越来越成熟, 这些给数字影像的设计与运用提供了很好的平台与支撑。我们怎样紧跟时代脉动, 把握影像设计的核心, 掌握影像传播的途径, 是摆在所有影像从业者、爱好者与研究者面前的重要课题。从理论的角度分析, 数字影像就是指任何借助与利用数字化技术、手段与载体来进行影像的制作、存储、应用的文件资源都属于数字影像, 狭义的影像又可以分为流媒体视频与静止图像, 那么本文所指的影像设计与传播是从狭义的角度来进行的探讨。
那么校园的数字影像又是什么呢?笔者认为, 校园的数字影像是指一切可以用数字影像来记录、存储、传播的学校发展历程中的人和事都可以归为学校数字影像。而且大学的影像发展层次和水平要比中小学的高出许多, 在本文中所提到的校园影像也专指大学的影像, 包括大学影像文化、影像资料、影像载体等, 结合这些分析, 对校园的影像设计与传播主要谈以下几点。
1 校园数字影像的设计
1.1 影像设计技术运用简析
摄影与摄像技术的直接运用就是影像诞生的过程, 不管是摄像还是摄影, 笔者认为要熟悉掌握几个关键的专业术语尤为重要。
首先是“曝光”的问题, 在影像拍摄的过程中, 如何正确把握好曝光是影像成败的重要因素, 主要是把握好光圈与快门的设定。一是以照相机拍摄为例, 如果我们选择相机的P档能够应付一般的曝光问题, 这是一个自动曝光挡, 但很多时候我们的光照度会发生个各种变化, 这就要对光圈、快门进行选择, 比如选定av档是光圈优先模式, 调好光圈, 通过快门速度的自动变化来进行拍摄, Tv档是快门优先模式, 调好快门后, 光圈自动变化, M档是光圈和快门都要靠自己手动进行调节, 而且照相机还有一个重要的参数就是感光度的调整, 可以根据光线的强弱设定感光度。二是以摄像机来说, 首先要选定合适的滤色片, 然后对摄像机进行白平衡调整, 一般活动的拍摄建议将摄像机调整为半自动状态, 光圈手动, 快门一般设为60即可。
其次是镜头的角度与景别的运用, 我们在进行前期拍摄的时候一定要灵活使用景别, 一个场景的拍摄最好涉及到全景、中景、近景和特写等, 角度也要出破常规, 不能总是平拍、和我们的视线一致去拍摄, 可以尝试低下来, 或者高角度进行拍摄。其实镜头的拍摄就是“横看成岭侧成峰, 远近高低各不同”, 这样我们就会得到丰富而又实用的镜头素材。
再就是拍摄中的创意与情感表达, 很多初学者进行影像拍摄的时候往往过多的在意使用的机器设备, 忽略了影像的创意表达, 而一个好的摄影师、摄像师都是依靠创意与情感的表达而让自己的拍摄与众不同, 如何做好创意需要我们不断地去学习、观摩与练习, 情感的表达主要是借助镜头语言去表现出自己的想法, 影像的拍摄过程就是一个思考的过程, 是一个想法得以实现的过程, 要灵活运用各类技巧与手法, 比如动态影像中提到的推、拉、摇、移、跟等技法的使用。
最后要掌握好影像制作的流程, 通过影像设计实践去提升后期数码剪辑水平。比如影视剪辑就是对画面和声音的剪辑, 画面与声音要相辅相成, 互为补充, 把握好影视节奏, 做到视觉流畅、情绪恰当, 要将蒙太奇作为影视思维方式提现在后期剪辑的全过程, 要熟练掌握后期软件的剪辑, 视频的制作要借助premiere等剪辑软件, 学会将生成的mpg、wmv等格式的视频文件进行存储与使用, 学会利用格式工厂、魔影工厂等进行格式的转化以应对不同需求。
1.2 校园影像设计的要领
校园的影像设计要把握好学校这个主要核心点, 所有的影像设计都要围绕学校的发展、校情变化, 校园文化展开。主要从以下两个角度来进行设计, 首先要明确主题, 弘扬正旋律, 在今天, 每一个学生几乎都有手机、数码相机等工具, 随时可以拍摄自己想要的影像, 而且都可以通过手机、网络将影像传递给他人, 影像设计要把握好正能量这个主线来呈现, 特别是学校是培养人的地方, 立德树人是其根本任务, 对于许多学生来说, 要有影像意识, 从自己做起, 用正确的影像表现方式来影响他人, 从而改变现在一些无价值取向与审美形态的影像的不断涌现, 最大限度发挥影像的教育作用。再次, 校园内影像的设计, 要在视觉上充分展示学校的环境与人文特色, 要用影像记录学校里发生的重要事件, 用影像去呈现师生喜闻乐见的事件与生活故事。要充分发挥学生的作用, 成立学校影像类协会, 定期组织各类影像类大赛, 鼓励学生参加影像类竞赛, 多利用专业学生的带动, 在学校内形成良性的影像文化氛围。
2 校园数字影像的传播
2.1 继续使用好传统媒体
数字影像可以通过校园电视台、户外大屏幕等进行校园内展示, 利用多媒体教室投影展示各类学校影像, 校园网内建立数字化资源库。这是一种被动的接受, 但传统媒体有着自己的优势, 资源的筛选与传播要更有针对性, 影像的教育意义也会更突出。
2.2学习掌握新媒体的运用
手机影像已经成为一种新型的娱乐方式, 我们要在校园内充分发挥好手机彩信、微信、APP平台的作用, 要在校园内设立数字媒体播放机, 充分利用互联网将优秀的影像资源与师生建立专项通道, 在网络上建立博客、微博进行数字影像的传播。新媒体技术把影像艺术从画廊、美术馆、电影院、广播电视以及电视终端设备上解放出来, 开启了数字影像跨媒体、跨学科传播的时代。
2.3突出数字影像与师生的互动与交互
进一步突出影像接受者的参与意识与主体地位, 围绕师生需求进行影像设计传播, 做好校园内影像的服务设计与用户体验设计, 把握好移动设备在数字影像传播中的重要作用, 把握好网络艺术传播的即时性, 建立网上影像馆、虚拟交互平台、在线传播体系以及数字影像论坛等。
参考文献
[1]裴磊.互动影像媒介的发展研究[J].当代电影, 2010 (5) .
[2]孙振虎, 孙玉平.数字化影像的人性化传播[J].网络与数字化, 2005.
[3]吴徐君.浅谈数字影像作品的节奏设计[J].北京印刷学院学报, 2006, 14 (4) .
影像设计 篇2
课程单元教学设计
（2016～ 2017学年第2学期）单元名称： X线计算机体层成像设备 所属系部： 医学卫生系
制定人：
****** 合作人：
制定时间： 2017.02 ******职业技术学院 1
《医学影像设备学》课程单元教
学设计--1
单元教学学时 12 单元标题：X线计算机体层成像设备 在整体设计中第1-3次 位置 上课 上课 授课班医疗仪器多媒体教室，一体化按课表安排 维修专业 教室 时地点 级 间 知识目标 能力目标 素质目标 通过本章的学习，培养学生端正的了解本课程重学习态度，对待科要性、教学目能够根据本课程教学目标、总标、总体安排、学知识精益求精体安排、上课的方式、考核方上课的方式、的精神，具有良好考核方式等；式等，合理安排本课程学习计⑴ 掌握ct的的职业道德和行划，具有较好的学习新知识和基本组成及使教学 为规范。为研究开用与维护常识 目标 技能的能力；熟练掌握ct的基⑵ 熟悉螺旋发其他医学影像本组成及使用和常见故障排除扫描装置和多设备打下良好的层螺旋CT。方法，学会CT机的安装与维护⑶了解CT的发基础。培养学生独及使用环境的要求。展简史和发展立学习的习惯、自趋势 学能力和创新精 神；培养学生的团队意识。
CT机基本原理结构的理解识记与临床应用和相关机型的发展史，了解CT机的能力训安装场地环境要求，日常运行的温湿度等条件，掌握ct的规范操作和日常保
练任务养及常见故障的分析思路与处理原则。2
计算机断层成像技术
Computed Tomography 电影扫描CT cine CT scanner 本次课 X 射线探测器 Detector 使用的CT值 CT number 外语单亨氏单位 Hounsfield unit 词窗宽
window width
窗位
window level 各代ct机和CT机主要组成部件的图片，及教学材料有关的图片 临床规范应用和机器养护的视频 CT的临床应用案例 教学资料： 多媒体课件、网络视频，现场观察 体验等 案例和 教学材 料 时间教学内容及能力/步骤 教师活动 学生活动（分知识目标 钟）了解CT的发展1导入
案例 引入，图简史和发展趋势，各 180 观看和思考 新课 片展示 个品牌的市场着力 3
点，各个厂家的研发优势，了
解目前最高提问问题 思考和回答问题 端CT机的动态。ct的基本组成及使用和常见故障排除教师对基础理方法，CT机的安装 2 教师论 实例和案例讲认真领会 180 与维护及使用环境讲解 解 的要求。相关医学案例分析，进一步掌握ct机的临床应用，与其他医学影像设备区分，相比较的优势和劣势。3CT机的常见故学生讨 组织分组讨分组讨论问题
180 障的形成原因，应对论和思论，并加以引导
策略。考 根据相关信息对医疗器械维修工程师的前景和必要职业素养的要求进行说明。
作业 CT机常见故障形成原因和处理原则，故障分析思路 充分的发挥了学生的主体作用，让学生在“做中学”。课后 2培养学生良好的沟通能力和团队合作精神。体会3.培养学生端正的学习态度，对待科学知识精益求精的精
神，4
具有良好的职业道德和行为规范。
《医学影像设备学》课第二学期第2单元 课程单元教学设计（2016～ 2017学年第2学期）
单元名称：磁共振成像设备 所属系部：
医学卫生系
制定人： ****** 合作人： 制定时间： 2017.02 ******职业技术学
院 5
《医学影像设备学》课程单元教
单元教学学时 12 单元标题：磁共振成像设学设计--2 备 在整体设计中第4-6次 位置 上课 上课 授课班医疗仪器多媒体教室，一体化按课表安排 维修专业 教室 时地点 级 间 知识目标 能力目标 素质目标 了解本课程重要性、教学目标、总体安排、上课的方式、考核方式等；⑴ 掌握MRI的通过本章的学习，组成 主磁体培养学生一丝不的作用及指标 种类与特点； 苟、严格要求、作 掌握梯度风严谨、细致耐能够根据本课程教学目标、总磁场的作用与系统组成 梯心。具有团队精体安排、上课的方式、考核方度线圈作用与神，同事间能团结式等，合理安排本课程学习计结构特点 射频场系统的作互助。养成勤于思划，具有较好的学习新知识和用与组成 教学 考、刻苦钻研、勇技能的能力；熟练掌握磁共振⑵ 熟悉MRI图目标 像的特点 主于探索的学习精成像设备的基本组成及使用和磁体的匀场措神，为从事相应仪常见故障排除方法，学会磁共施 视频发射与接收的流程 器设备的维护工振成像设备的安装与维护及使⑶了解磁共振作奠定基础。培养用环境的要求。成像的历史与发展前景 主学生独立学习的 磁体和射频的习惯、自学能力和屏蔽措施 主计算机的功能创新精神；培养学与组成 数据生的团队意识。的处理与影像重建 超导磁体的失超保护。6
磁共振成像设备基本原理结构的理解识记与临床应用和相关机型的发展史，了解磁共振成像设备的安装场地环境要求，日常运行的温能力训
练任务湿度等条件，掌握磁共振成像设备的规范操作和日常保养及常见故障的分析思路与处理原则。
T1 weighted image, T1W1 T1加权像 本次课使用的T2 weighted image, T2W1 T2加权像 外语单 water image 水成像 词 magnetic resonance angiography,MRA 磁共振血管造影 magnetic resonance urography,MRU 磁共振尿路造影磁共振成像设备主要组成部件的图片，及教学材料有关的图片 临床规范应用和机器养护的视频 磁共振成像设备的临床应用案例 教学资料： 多媒体课件、网络视频，现场观察 体验等 案例和 教学材 料
时间教学内容及能力/步骤 教师活动 学生活动（分知识目标 钟）了解磁共振成1导入 案例引入，图像设备的发展简史 180 观看和思考 新课 片展示 和发展趋势，各个品 7
牌的市场着力点，各个厂家的
研发优势，了解目前最高端磁提问问题 思考和回答问题
共振成像设备机的动态。磁共振成像设备的基本组成及使用和常见故障排除方法，教师对基础理
教师磁共振成像设备的论 实例和案例讲认真领会 180 讲解 安装与维护及使用解 环境的要求。相关医学案例分析，进一步掌握磁共振成像设备机的临床应用，与其他医学影像设备区分，相比较的优势和劣势。3磁共振成像设学生讨 组织分组讨分组讨论问题
180 备的常见故障的形论和思论，并加以引导
成原因，应对策略。考 根据相关信息对医疗器械维修工程师的前景和必要职业素养的要求进行说明。作业 磁共振成像设备常见故障形成原因和处理原则，故障分析思路 1 充分的发挥了学生的主体作用，让学生在“做中学”。课后 2培养学生良好的沟通能力和团队合作精神。体会3.培养学生端正的学习态度，对待科学知识精益求精的精
神，具有良好的职业道德和行为规范。8
《医学影像设备学》课第二学期第3单元 课程单元教学设计
（2016～ 2017学年第2学期）单元名称： 超声成像设备 所属系部： 医学制定时间： 2017.02 ******职业技术学院 9
卫生系 制定人： ****** 合作人：
《医学影像设备学》课程单元教
单元教学学时 10 单元标题：超声成像设备 学设计--3 在整体设计中第7-9次 位置 上课 上课 授课班医疗仪器多媒体教室，一体化按课表安排 维修专业 教室 时地点 级 间 知识目标 能力目标 素质目标 通过本章的学习，了解本课程重培养学生一丝不要性、教学目标、总体安排、苟、严格要求、作上课的方式、风严谨、细致耐考核方式等；⑴ 掌握B型超心。具有团队精声诊断仪 超能够根据本课程教学目标、总神，同事间能团结声多普勒成像体安排、上课的方式、考核方仪的基本结构互助。养成勤于思式等，合理安排本课程学习计和工作原理。划，具有较好的学习新知识和教学 考、刻苦钻研、勇⑵ 熟悉超声技能的能力；掌握超声成像设目标 探头的一般结于探索的学习精备的分类 临床应用 日常维护构和超声诊断和操作，学会超声成像设备的神，为从事相应仪仪的使用和维基本结构。护知识。器设备的维护工 ⑶了解超声成作奠定基础。培养像的基础知识和回波式超声学生严谨的工作诊断仪的基本态度，为学生的实类型。习和工作打下良 好的基础。超声成像设备基本原理结构的理解识记与临床应用和相关机型的发展史，了解超声成像设备的安装场地环境要求，日常运行的温湿度能力训 练任务等条件，掌握超声成像设备的规范操作和日常保养及常见故障的分析思路与处理原则。10
超声成像 ultrasonic imaging 实时成像 real-time imaging 本次课使用的 灰阶显示 gray scale display 外语单
彩阶显示 color scale display 词 经颅多普勒 transcranial dopple 介入性超声 interventional ultrasound 术中超声监视 intraoperative ultrasonic monitoring超声成像设备主要组成部件的图片，及教学材料有关的图片 临床规范应用和机器养护的视频 超声成像设备的临床应用案例 教学资料： 多媒体课件、网络视频，现场观察 体验等 案例和 教学材 料
时间教学内容及能力/步骤 教师活动
学生活动（分知识目标 钟）了解超声成像 案例引入，图设备的发展简史和 180 观看和思考 片展示 发展趋势，各个品牌1导入的市场着力点，各个新课 厂家的研发优势，了提问问题 思考和回答问题
解目前最高端超声成像设备的动态。11
超声成像设备的基本组成及使用和常见故障排除方法，超教师对基础理
教师声成像设备的安装论 实例和案例讲认真领会 180 讲解 与维护及使用环境解 的要求。相关医学案例分析，进一步掌握超声成像设备的临床应用，与其他医学影像设备区分，相比较的优势和劣势。3超 声成像设备学生讨 组织分组讨分组讨论问题
的常见故障的形成论和思 论，并加以引导 原因，应对策略。考 根据相关信息对医疗器械维修工程师的前景和必要职业素养的要求进行说明。作业 超声成像设备常见故障形成原因和处理原则，故障分析思路 1 充分的发挥了学生的主体作用，让学生在“做中学”。课后 2培养学生良好的沟通能力和团队合作精神。体会3.培养学生端正的学习态度，对待科学知识精益求精的精 神，具有良好的职业道德和行为规范。12
《医学影像设备学》课第二学期第4单元 课程单元教学设计（2016～ 2017学年第2学期）单元名称： 核医学成像设备 所属系部：
医学卫生系
制定人： ****** 合作人： 制定时间： 2017.02 ******职业技术学院 13
《医学影像设备学》课程单元教
学设计--2
单元教学学时 8 单元标题：核医学成像设备 在整体设计中第9-11次 位置 上课 上课 授课班医疗仪器多媒体教室，一体化按课表安排 维修专业 教室 时地点 级 间 知识目标 能力目标 素质目标 了解本课程重要性、教学目通过本章的学习，标、总体安排、培养学生一丝不上课的方式、考核方式等；苟、严格要求、作能够根据本课程教学目标、总⑴ 掌握γ照相体安排、上课的方式、考核方风严谨、细致耐机探测器的结式等，合理安排本课程学习计构及工作原心。具有团队精划，具有较好的学习新知识和理。教学 技能的能力；熟练掌握该类仪神，同事间能团结⑵ 熟悉SPECT目标 器基本知识 分类方法及技术和PET的基本互助。养成勤于思特点和临床适用对象，并学会结构和工作原该类仪器的操作要点和维护保考、刻苦钻研、勇理 养。⑶了解核医学于探索的学习精
成像设备的维神，为从事相应仪护保养措施及发展历程 相器设备的维护工应临床应用 作奠定基础。核医学成像设备基本原理结构的理解识记与临床应用和相关机型的发展史，了解核医学成像设备的安装场地环境要求，日常运行的温能力训
练任务湿度等条件，掌握核医学成像设备的规范操作和日常保养及常见故障的分析思路与处理原则。cold nodule 冷结节 本次课 cool nodule 凉结节 使用的 dynamic kidney imaging 肾动态显像 外语单
nuclear medicine 核医学
词
PET-positron emission computed tomography 正电子发射计算机断层照像机 r-camera r-照相机 r-counter r闪烁计数器
核医学成像设备主要组成部件的图片，及教学材料有关的图片 临床规范应用和机器养护的视频 核医学成像设备的临床应用案例 教学资料： 多媒体课件、网络视频，现场观察 体验等 案例和
教学材
料 时间教学内容及能力/步骤 教师活动 学生活动（分知识目标 钟）了解核医学成 案例引入，图像设备的发展简史
观看和思考 片展示 和发展趋势，各个品1导入牌的市场着力点，各新课 个厂家的研发优势，提问问题 思考和回答问题 了解目前核医学成像设备的动态。核医学成像设备的基本组成及使用和常见故障排除方法，教师对基础理 2 教师核医学成像设备的论 实例和案例讲认真领会 180 讲解 安装与维护及使用解 环境的要求。15
相关医学案例分析，进一步掌握核医学成像设备的临床应用，与其他医学影像设备区分，相比较的优势和劣 势。3核医学成像设学生讨 组织分组讨分组讨论问题 90 备的常见故障的形论和思论，并加以引导
成原因，应对策略。考 根据相关信息对医疗器械维修工程师的前景和必要职业素养的要求进行说明。作业 常见故障形成原因和处理原则，故障分析思核医学成像设备路 1 充分的发挥了学生的主体作用，让学生在“做中学”。课后 2培养学生良好的沟通能力和团队合作精神。体会3.培养学生端正的学习态度，对待科学知识精益求精的精
神，具有良好的职业道德和行为规范。16
《医学影像设备学》课第二学期第5单元 课程单元教学设计（2016～ 2017学年第2学期）单元名称：医学图像存储与通讯系统设备
所属系部：
医学卫生系
制定人：
******
合作人： 制定时间： 2017.02 ******职业技术学院 17
《医学影像设备学》课程单元教
学设计--5
单元教学学时 4 单元标题：医学图像存储与通讯系统设备 在整体设计中第11-12次 位置 上授课班课 上课 医疗仪器多媒体教室，一体化按课表安排 维修专业 教室 级 时地点 间 能力目标 知识目标 素质目标 通过本章的学习，培养学生一丝不苟、严格要求、作风严谨、细致耐能够根据本课程教学目标、总心。具有团队精了解本课程重体安排、上课的方式、考核方要性、教学目神，同事间能团结标、总体安排、式等，合理安排本课程学习计互助。养成勤于思上课的方式、划，具有较好的学习新知识和考核方式等；考、刻苦钻研、勇⑴ 掌握技能的能力；学会PACS的组成、于探索的学习精PACS/RIS/HIS教学 作用和维护，了解远程医学图定义及功能 目标 神，为从事相应仪⑵ 熟悉像存储、通讯系统和远程放射器设备的维护工DICOM3.0标准学系统目前的应用和将来的发的主要内容和作奠定基础。培养功能及应用 展趋势，能顺应科学技术的发学生端正的学习⑶了解PACS基展趋势，在互联网的长足发展本结构 态度，积极向上的中成长 收益。生活态度，为将来
走向社会就业 创业做好心理和专业上的知识储备。18
医学图像存储与通讯系统设备基本原理结构的理解识记与临床应用和相关机型的发展史，了解医学图像存储与通讯系统设备的安装场能力训地环境要求，日常运行的温湿度等条件，掌握医学图像存储与通讯
练任务系统设备的规范操作和日常保养及常见故障的分析思路与处理原则。本次课医院信息系统 Hospital Information System, HIS 使用的医学影像存 档与通讯系统picture archiving and communication systems，外语单 PACS 词医学数字成像和通信 Digital Imaging and Communications in Medicine DICOM 医学图像存储与通讯系统设备主要组成部件的图片，及教学材料有关的图片 临床规范应用和机器养护的视频 医学图像存储与通讯系统设备的临床应用案例 教学资料： 多媒体课件、网络视频，现场观察 体验等 案例和教学材 料 时间教学内容及能力/步骤 教师活动 学生活动（分知识目标 钟）19
了解医学图像 案例引入，图存储与通讯系统设观看和思考 90 片展示 备的发展简史和发展趋势，各个品牌的1导入市场着力点，各个厂新课 家的研发优势，了解提问问题 思考和回答问题 目前医学图像存储与通讯系统设备的动态。医学图像存储与通讯系统设备的基本组成及使用和常见故障排除方法，医学教师对基础理 2 教师图像存储与通讯系论 实例和案例讲认真领会 45 讲解 统设备的安装与维解 护及使用环境的要求。相关医学案例分析，进一步掌握医学图像存储与通讯系统设备的临床应用，与其他医学影像设备区分。3医学图像存储学生讨 组织分组讨分组讨论问题 与通讯系统设备的 45 论和思论，并加以引导
常见故障的形成原考 因，应对策略。根据相关信息对医疗器械维修工程师的前景和必要职业素养的要求进行说明。作业 医学图像存储与通讯系统设备常见故障形成原因和处理原则，故障分析思路 1 充分的发挥了学生的主体作用，让学生在“做中学”。课后 2培养学生良好的沟通能力和团队合作精神。体会3.培养学生端正的学习态度，对待科学知识精益求精的精 神，具有良好的职业道德和行为规范。20
《医学影像设备学》课第二学期第6单元 课程单元教学设计（2016～ 2017学年第2学期）单元名称： 医学影像设备校外医院观摩 所属系部： 医学卫生系
制定人：
******
合作人： 制定时间： 2017.02 ******职业技术学院 21
《医学影像设备学》课程单元教
学设计—6
单元教学学时 32 单元标题： 医学影像设备校外医院观摩在整体设计中在教学活动中穿插进位置 行 上学校附属医院 课 上课 授课班按学校随机医学仪器合作办学医院 维修专业 时地点 级 安排 兄弟医院 间 知识目标 能力目标 素质目标 培养学生独立学习的能辨认机器类别，熟知相关机习惯、自学能力和创器基本结构 原理及主要部件，新精神；培养学生的复习理论课相教学 了解相关使用规范，对安装 运关知识 目标 团队意识。了解本专行环境进行观察，了解相关机
业职业特点，提高专器维护规程，常见故障处理原业素养，培养人文关则。
怀，加强职业荣誉感。培养学生具备规范应用 养护 维修各种医学影像设备的能力，根据要求现场工作的能力，与医学影像医师 技师 相关医院技术人能力训员进行技术沟通与配合的能力，继续提高业务素质的能力。为医疗
练任务仪器维修和应用岗位培养“理论扎实、技术精炼、素质优良”的从业人员。放射线科Radiology 核医科Nuclear Medicine 神经内科Neurology 本次课神经外科Neurosurger 使用的心脏血管外科加护病房Cardiovascular Surgery ICU 外语单
肌电图室EMG 词 22
医学影像设备各科室实际操作 应用 教学资料： 医学影像科各种机器
相关课件 视频
案例和
教学材
料 时间教学内容及能力/步骤 教师活动 学生活动（分知识目标 钟）随机 复习相关知识 思考 相关医学影像设备1课前的特点 临床应用选择 准备 主要组成结构，相关原理，安装运行环境。提问问题 思考和回答问题 随机 2 相关相关医学影像设备科室医的特点 临床应用选择 教师实例和案认真领会 随机 师 技主要组成结构，相关原例讲解 师讲解 理，安装运行环境。23
3相关医学影像设备学生讨的特
点 临床应用选择
组织分组讨分组讨论问题 随机 论和思主要组成结构，相关原论，并加以引导
影像设计 篇3
关键词： 影像式刀具预调仪； 图像像素标定； 图像处理； 标定具； 集成校准基准标定
中图分类号： TH 741文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.015
引言
近年来，随着我国制造业的快速发展，带动了国内数控机床、加工中心的日益普及，而随着数控机床、加工中心的大量使用，又使得能够快速、准确测量刀具相关参数的刀具预调测量仪的市场需求日益增加。纵观国内国外相关产品的发展，国内目前正在逐步从以光学投影式测量向视频影像式测量发展，技术上还存在一个逐步完善过程，且生产厂家很少，而国外主要走高端，技术成熟，但价格不菲，在此情况下，为满足市场日益扩大的需求，开发了这一款影像式刀具预调仪。目前国内市场主要以光学投影式刀具预调仪为主导，随着国外先进产品的不断引入及用户需求的提高，研制带CCD视频图像处理技术的刀具预调仪就显得尤为重要，而且要求仪器外形美观、操作直观、方便；软件要求人机界面友好，智能化程度高，功能强大，本仪器正是根据这些要求进行开发。
1刀具预调测量原理
数控机床和加工中心利用刀具在主轴上的长度及直径等参数调整刀尖轨迹进行刀具补偿，这一过程称为对刀。通常来说，理想的刀具的刀尖是一个点，但实际刀具的刀尖都是具有一定曲率半径的圆弧，如图1所示为刀尖局部放大图，根据切削方式的不同，其切削点也就不同，当用于断面切削时，切削点是图1中的R点，当用于圆柱面切削时，切削点是图1中的H点，在机床坐标系中确定刀具预调点R、H的位置坐标就实现了刀具的预调，也就是说刀具预调就是测量刀具刀尖相对于仪器基准点的坐标位置，即如图1中的R、H两点。另外在复杂曲面的加工中有些是利用刀具刀尖上R、H之间的某一点，而有些接触点则是在R、H之间变化的，因此，刀具预调仪不但要能测出刀具的刀尖特征位置（R、H两点），还要能测出切削角、刀尖圆弧半径等形状参数，如图2、图3所示。
如图6所示，整机由二维机械位移系统、气浮系统、照明系统、CCD摄像系统、图像采集接口系统、计算机处理系统构成，其中机械位移系统和计算机图像处理软件是保证测量精度的基础，而照明系统和CCD摄像系统则是实现精确测量的关键部件。其整机实现原理是：通过x、z二维机械位移系统，使刀具的被测轮廓进入到光学视觉系统中。光源从一侧投射在被測刀尖上，另一侧的视觉系统接收成像。通过软件对图像预处理、去噪、滤波、边缘提取、亚像素细分、曲线拟合等，提出被测刀具的相应数据（（R、H）值、切削角、圆弧半径等），在计算机上显示结果，并把相应数据与加工中心共享，达到刀具预调目的，其流程图如图7所示。
这其中，为保证机械精度，二维机械位移系统采用气浮式运动机构，日本THK精密滑块导轨，采用进口光栅作为位移基准。
4图像处理系统
图像处理系统是完成测量的关键部分，它包括图像采集及图像处理两部分。
4.1图像采集系统
图像采集系统主要是对刀具的刀尖图像进行摄取、采集，并送到计算机进行图像处理，该系统主要由照明系统、CCD光学成像系统、图像采集硬件及光栅数据采集硬件组成。
4.1.1
照明系统
照明系统的好坏决定图像处理的好坏，也是决定测量稳定性的关键，照明系统主要由光源和聚光镜组成。经过大量实验可知，要达到最佳照明效果，必须考虑照明系统能够提供足够的光能量及能提供稳定均匀的照明等因素，因此选择好的照明光源[4]是关键。
常用的光源有钨丝灯光源、LED半导体发光二极管光源、气体放电灯、激光光源，由于光源对图像处理影响很大，常见的白炽灯、卤钨灯由于红外成份重，使像元之间的干扰大，会降低器件的均匀性，且发热量高，因此综合各方面因素，选用了LED大功率发光二极管作为照明光源。
4.1.2
光学成像系统
本系统采用远心光路设计，光学镜头采用长焦镜头，远心光路设计可减少由于调焦不准带来的误差，长焦镜头可减少光学畸变误差。由于光学放大倍数会影响测量精度，因此具备足够大的放大倍率也是应该考虑的问题，考虑到放大倍率高，视场范围小，放大倍率小，视场范围大的特点，将放大倍率设定在2倍。
由于CMOS摄像机畸变较大，本系统采用CCD摄像头作为图像摄取部件，相比USB图像接口，图像采集卡采集速度快、实时性好而在本系统中被采纳使用，因此本系统没有采用CMOS摄像头及USB图像接口，而采用CCD摄像头、图像采集卡作为图像采集系统的基础硬件。在选择CCD摄像头时主要根据以下参数[4]进行考虑：
分辨率，摄像机每次采集图像的像素点数（像素数量）；
像素深度，即每像素数据的位数；
最大帧频/行频，摄像机采集传输图像的速率，对于面阵摄像机一般为每秒采集的帧数，对于线阵摄像机一般为每秒采集的的行数（Hz）；
像元尺寸；
光谱响应特性，像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围是350～1 000 nm，如果需要滤除红外光，可在摄像机靶面前加一个滤光镜；
综合各方面因素，本系统采用的CCD摄像头为日本Nikon 1/3英寸彩色摄像头，像素数为576×768，图像采集卡的型号为国内某公司生产的OK_C61A，经实际使用，能达到精度要求。
nlc202309041837
4.1.4光栅数据采集系统
在采集刀具图像的同时，也必须对图像移动的位移坐标进行实时采集，选择采集卡应考虑今后该卡可接不同种类的光栅，例如，今后根据用户需要可改接海德汉光栅、雷尼绍金属钢带光栅及其它厂家生产的光栅等，另外还应考虑提供的库函数丰富、功能多，方便二次开发等因素。本系统采用的数据采集卡型号为国内某公司生产的Enc7480，该卡响应频率快，提供的库函数功能丰富，采用的光栅为本公司自行生产的光栅传感器。
4.2图像处理系统
图像处理是本仪器的关键技术，在其它系统都满足要求的情况下，对取得的刀具图像进行精确处理就显得尤为重要。一般情况下，成像系统获得的图像由于受到种种条件限制和随机干扰，往往不能直接进行处理，为了准确检测图像边缘，还需对原始图像进行灰度校正、噪声过滤等图像预处理。一般来说，图像处理大致包括图像采集、图像存储、图像传输、图像处理、图像输出等几个方面，具体到刀具图像的处理，一副刀具图像需经过刀具图像、滤波去噪、图像灰度化、边缘检测与跟踪、阈值分割、亚像素定位、得到边缘点坐标、计算刀具参数等处理步骤方能得出最后结果。
目前，图像处理有多种方法[57]，具体选择那一种处理方式，要看具体仪器要处理的图像情况来定。经过对本系统的多次研究实验确定，本系统使用中值滤波效果最好，使用Canny算子进行图像刀尖数据的提取，对于刀尖边缘的初定位效果不错，而采用多项式拟合法作为亚像素细分算法实现刀尖边缘亚像素定位能够满足本仪器精度要求。由于中值滤波、Canny算子、多项式拟合法在多个资料中都有详细论述，这里就不一一介绍了。
4.3系统标定
为了得到准确的测量结果，还需要对几个重要参数[6]进行标定。在本系统中，测量基准为固定在7∶24锥柄轴套上的两个直径相同的精密钢球，要得到需要的R、H值，首先必须要标定出两钢球分别到主轴旋转中心（本系统坐标原点）的距离，在本系统中，称为系统集成校准基准。另外，在使用仪器进行实际测量时，都是在计算机屏幕上用鼠标直接对视频图像进行操作，得到的坐标数据是屏幕图像像素坐标，不是实际的长度坐标，因此，必须对图像像素进行标定。有些参考文献上介绍了标定方法，但都过于繁琐且计算量较大，不是太实用，在本系统中，避开了抽象繁琐的数学模型，使用了一种较为直接的标定方法来完成图像像素的标定。对于标定两钢球分别到主轴旋转中心（本系统坐标原点）的距离，也即系统集成校准基准，其方法暂不作具体介绍，这里只介绍图像像素标定方法。
许多标定方法[8]都是基于较为抽象的数学模型，且计算量较大，数学模型中大都会用物镜理论放大倍数参与计算，但物体实际成像会受到系统中各种因素的影响致使最终放大倍数会偏离理论放大倍数，这就会造成计算误差，在本系统中，采用了如下一种标定方法来标定像素实际尺寸，既直接又避开了繁琐地的计算。
将一块上面有大小不一的一组圆的长方形玻璃块（标定专用）放在仪器夹具上固定好并调整，使玻璃成像面正好在焦平面上，将屏幕上清晰成像的同一个圆分别移动到屏幕图像窗口四个角，用相关图像处理方法计算出该圆在图像窗口四个角的圆心像素坐标，记为（XTi，ZTi），同时记下此时对应仪器光栅数据（XGi，ZGi），根据得到的四组数据可很容易地计算出水平方向和垂直方向也即x方向和z方向一个像素实际长度尺寸，达到了像素标定的目的。
本系统中，由于采用了远心光路设计及长焦镜头，其调焦误差及光学畸变较小，标定时光栅移动距离很短，导轨误差也可忽略。实践证明，该方法利用物体实际成像效果和光栅移动数据进行像素标定处理计算，像素标定误差较小，测量准确性较高，不过需要注意的是，由于光照对图像处理影响较大，标定时一定要保证屏幕图像窗口照明均匀。
5处理软件
根据刀具预调仪的测量原理及需要測量的刀具参数，利用VC++开发工具及图像处理技术设计、编写了测量软件，目前，开发的软件已在该仪器上测试使用，软件主界面如图8所示。
测量软件主要包含了图像采集显示模块、光栅数据采集显示模块、图像处理模块、数据处理模块、数据显示模块、打印模块等。软件功能主要包含了手动测量功能、预调功能、自动测量功能、基准钢球定位功能、系统设置功能、系统修正与标定功能、数据操作功能等。
6结论
根据刀具预调仪的测量原理，利用CCD光学成像技术、计算机视频图像处理技术和图像标定技术设计了一款影像式刀具预调仪。目前该仪器已生产出了样机，经过对样机的反复测试，证明该样机操作方便，稳定可靠，测量重复性好、精度高，各个功能模块达到了预定的设计要求。目前该仪器已进入试样阶段，不久即可投入市场进行销售。
参考文献：
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[8]邱茂林，马颂德，李毅.计算机视觉中摄像机定标综述[J].自动化学报，2000，26（1）：4355.
影像设计 篇4
测绘是国民经济和社会发展的一项前期性, 基础性事业, 它以计算机技术, 通信技术, 网络技术, 虚拟现实技术, 空间科学, 信息科学为基础, 以GPS, RS, GIS为技术核心, 致力于获取, 处理和管理各种自然, 社会的空间信息, 为国民经济建设服务。
随着国民经济的快速发展和西部大开发的不断深入, 基础地理信息数据以及以此开发的各类数字产品已经成为实现经济社会可持续发展不可或缺的重要工具, 测绘新技术的发展, 尤其是“3S”技术的推广和应用, 使得基础地理信息在社会各部门充分发挥其巨大作用成为可能, 地理信息产业也在蓬勃发展。
宁夏地处祖国的大西北, 总面积5.18万平方公里, 辖5个地级市22个县 (市, 区) 。2004年末, 全区总人口数达到588万人, 其中回族207万人, 占全区人口的35%。宁夏北部属河套平原, 区内地势平坦, 土地肥沃, 日照时间长, 昼夜温差大, 工业基础相对较好, 素有“塞上江南”的美称, 是自治区经济集中任何人口聚集区。中部属于荒漠干旱地区, 年降水稀少, 风大沙多, 土地沙漠化和沙化严重, 工矿资源少, 人居条件差, 农业生产水平低, 是国家重点扶持的贫困地区之一。近年来, 在自治区各级党委、政府的高度关注下, “宁东重工业化工基地”已初具规模。宁夏南部 (又称南部山区) , 国土面积占全区的22%。气温相对较低, 自然灾害频繁, 农业生产低而不稳, 1982年列为全国重点扶持的贫困地区。
2.“影像宁夏”地理信息平台的实施
2.1“影像宁夏”的建设目标
整合计算机技术, 地理信息技术, 空间技术, 网络技术, 多媒体技术为一体的信息系统。系统以宁夏全区的卫星影像为基础地理信息平台, 采用宁夏地理框架要素 (路网, 地名, 水系, 境界等) 信息等建立基础地理空间数据仓库, 这种地理附加信息的高度集成不仅有利于"影像宁夏"为自治区党委、政府和决策部门及时掌握各种地理信息、科学决策提供形象直观、快速可靠的科学依据, 最终面向普通百姓。其核心思想是用数字化的手段来处理整个宁夏的自然和社会活动诸方面的问题, 最大限度地利用资源, 并使普通百姓能够通过一定方式方便地获得他们所想了解的有关宁夏的信息, 其特点是嵌入海量地理数据, 实现多分辨率、三维对地球的描述, 即"虚拟宁夏"。通俗地讲, 就是用数字的方法将宁夏、宁夏上的活动及整个宁夏环境的时空变化装入电脑中, 实现在网络上的流通, 并使之最大限度地为广大群众的生存、可持续发展和日常的工作、学习、生活、娱乐服务。
2.2“影像宁夏”的数据使用方案
制作全区1:50000正射影像图, 建立全区1:50000影像数据库, 建立全区1:50000高程模型数据库, 以便方便的管理使用。在此基础上, 投影参考定位WGS—84坐标系, 对影像数据和高程模型数据进行分块处理, 单独存放。
矢量数据使用全区1:50000地形图, 包括境界、水系、道路和地名数据, 投影参考使用WGS—84坐标系。矢量数据均转化为GEODATABASE格式, 存放于ACESS数据库中。
3“影像宁夏”的实施条件
3.1 现有资料状况
3.1.1 卫星影像
综观全国第二次土地调查的正射影像分布情况, 目前, 中宁、利通区、银川市、石嘴山市大多数是2005年至2006年获取的QUICK BIRD0.61米的全色多光谱卫星影像。针对目前的发展需求, 如宁夏能源化工基地大面积的基础建设无法体现出来, 所以该批影像无法满足“影像宁夏”建设的需要。
3.1.2 基础地理信息数据
“影像宁夏”建设需要的基础地理信息数据主要为交通网、地理名称、境界、水系等。由宁夏测绘局建立的宁夏1:50000基础地理信息数据库和1:50000地名数据库, 基本能满足建设需要, 但在现势性方面, 需要补充近年来自治区重大工程项目及境界, 交通, 地名等信息。
3.1.3 数字高程模型
现有1:50000数字高程模型 (DEM) 可以利用。
3.2 数据使用
3.2.1 获取卫星影像
针对目前卫星影像不能满足需要, 因此, 项目采用全区ALOS数据2.5米全色数据和10米多光谱数据, 再通过后期的融合获得2.5正射影像图;城镇区域采用QUICK BIRD 0.61米多光谱数据;自治区重点项目区域采用I KNOWS 1米多光谱数据。
3.2.2 地名数据库
地名数据库采用全国第二次土地详查数据, 更新全区地名数据库。
3.2.3 必要的矢量数据更新
通过最新的遥感影像, 按照1:50000比例尺, 更新全区的道路, 水系, 结合最新行政区划, 更新全区境界。
3.3 系统开发
根据项目设计需求, “影像宁夏”建设基于Geo Globe TM2.0三维全球动态可视化软件和VC++语言, 进行二次开发。系统建设初步实现放大、缩小、漫游、多视角浏览、快速定位、测量 (表面积、距离、高程、体积) 、属性查询、基本功能, 能够为自治区党委、政府以及决策部门提供形象直观、快速可靠的科学依据。系统建设后期拟整合全区各种统计数据 (包含农业、水利、地矿、环境监测、国土、地震、气象等) , 建设成为一个综合性的、面向全区各级政府部门的服务系统。
4. 结束语
“影像宁夏”的建成将构成“数字宁夏”的基本框架, 它是城市发展和社会信息化的必然趋势, 也是城市发展的新的经济增长点。目前的技术已基本成熟。"影像宁夏"作为一个战略目标早启动、早规划比晚启动、晚规划要好。要抓住网络资源与数据资源共享与互联这两个核心环节, 作好规划, 解决政策、标准和设计问题, 先起动一些投资小见效快的项目, 力争由“影像宁夏”的项目养“影像宁夏”工程, 积极稳妥地推进“数字宁夏”建设。
参考文献
[1]李成名, 王继周, 马照亭, 《数字城市三维地理空间框架原理与方法》, 科学出版社, 2008
[2]张犁, 林晖, 李斌.互联网时代的地理信息系统.测验学报, 1998, 27 (1)
影像设计 篇5
关键词：概念设计；视听元素；表达模式；影像
1 概念设计
（1）概念设计。
概念设计最早源于工业设计。所谓“概念设计”，指的是由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的、可组织的、有目标的设计活动，它表现为一个由粗到精、由模糊到清晰不断进化的过程。简单来说，概念设计就是一个提出问题、解决问题的过程。一般来说，我们可以把一个完整的概念设计分成三个重要阶段：第一阶段，概念的产生阶段；第二阶段，概念的选择阶段；第三阶段，概念的表达阶段。设计师在第一阶段，分析市场和消费者的需求，得出设计方向，这时设计的不确定因素很多，自由度较大。随着设计的深入，进入到第二个阶段，不确定因素经过利弊权衡、可实现性等因素被逐个确定下来。第三个阶段，设计师把确定的概念设计方案用最合适的方式向受众进行表达和传递。如今，概念设计经过多年的发展，涉及与涵盖的内容不断扩展，目前主要包括如下领域：电子产品领域、建筑领域、书籍设计领域、汽车领域、生活用品领域等。
（2）概念设计的表达阶段。在概念设计的这个阶段，设计师需要把概念进行细化，对概念设计进行表达。成功的概念表达需要清晰的概念阐述、独特的表达视角、遵从被表达对象的需求、视听元素的刺激等。概念設计表达的模式有很多，在概念设计早期，设计师们通用的方式是用概念图、思维导图、模型等方式来进行传递。随着数字化时代的来临，数字化技术彻底进入我们的生活，概念产品设计传达方式也逐渐由传统的“图解说”方式变为以视听元素为主的数字化影像模式。
2 影像表达模式中的视听元素
（1）影像表达模式中的视听元素。概念设计表达中的视听元素包括文字、图像、色彩、音乐、音响、语言等，概念设计通过它们表达出来。视觉和听觉是人体最重要的感官系统，人五官接受外界信息的比例中，仅视觉就占80%。在概念设计的影像表达模式中，大量视听元素的运用营造了强烈的视觉和听觉感官效果，在传达效果上比原始传递方式要优越许多。
（2）影像表达模式中视听元素应用的基本要求。在概念设计影像表达模式中应恰当地使用视听元素，才能收到更好的效果，在应用时需要满足以下几个基本要求：1）明确性。视听元素立意都应明确、简炼，注意防止信息误导。要力求删繁就简、以少胜多，一切分散受众注意的图形、线条，可有可无的装饰等都应该被摒弃，使参与构成的诸元素均与设计信息的主要内容有关。2）认视性。视认性是指视听元素要能引起受众视觉和听觉的注意。现代社会环境，变化万千，信息流动性强，使人们的注意力不易集中。曾经有美国调查表明，一个人平均每天要接收的信息达上千条，如果没有引起受众足够注意的因素，设计信息的表达就很难进行。在设计时应采用生动鲜明的视听语言，通过对图形、色彩、文字等视觉元素和听觉元素的创意变化，吸引受众视线和注意力。3）简明性。The more，the less.在现在的数字时代，受众已经逐渐习惯“速食信息”，这就要求必须用最简洁明快的视听元素把设计信息传达出去，因此，简明性就成了概念设计表达中视听元素的基本要求。4）生动性。生动优美的语言比一般的语言更能打动人心，同样，运用生动的视听语言对概念设计表达来说更是能够起到突出设计主题、传达设计信息的作用。尤其是对概念设计而言，要将抽象的概念进行表达，必须通过生动的视听元素将其具象化，才能达到清晰表达信息的最终目的。
3 影像表达模式中视听元素的具体应用
（1）图像。图像具有直观性的特点。在的第一阶段，概念的产生只存在于抽象的文字，有时候因为专业术语的繁杂，让内容晦涩难懂，难以在受众群体中普及，这恰好与概念设计的最终目的背道而驰。而图像的直观性就能很好的解决这个问题。图像作为一种视觉元素，还可体现设计的内涵以及情感，图像的主要目的是：“发挥视觉形象的与众不同的表现优势和表达能力，有意识地建构表达信息内容的视觉语句并有效地进行信息传播并以及审美价值。”
（2）色彩。在色彩心理学里，我们得知各种色彩都有自己的“独特”的表情。色彩的表情是与概念设计表达的特点融汇相通的，其最终给人的视知觉印象是借助人们的经验、记忆或知识，通过心理联想而取得的。色彩在概念设计表达中是十分重要而富有魅力的视觉语言，借助它可以创造出视觉真实或者独特的视觉效果，且能进行符号性的寓意传递。表达过程中设计师可根据概念对图形进行主观色彩设置，让其能最大限度表达概念。
（3）文字。信息传播是文字的重要功能，文字元素应用的好与坏将直接影响着信息传达效果。不论是出于内容表达的需要还是出于视觉设计的需求，概念设计表达都离不开文字的设计。文字在应用时应该注意阅读性、提示性、整齐性、舒适性。对于文字的字体、大小、形状、色彩的选择，要考虑传播受众群体的阅读特征。如受众群体为老年或儿童需要用较大号的字体，受众群体为青年人，则可以使用较活泼较复杂的字体等。除此之外还应注重文字与画面之间的交互。文字可以减少可能的解释方式的数量，文字也帮助我们了解画面的意义。文本片段同画面与实物之间的互动对意义产生各种作用，包括简化、复杂、详述、强化、确认、反驳、否认、重述或者帮助界定意义。
（4）音乐。概念设计表达中的声音元素，目前运用最多的是音乐。概念设计表达的目的是使受众理解且接受该概念。音乐可以带给人非常直观的听觉联想，使人从听觉思维转换为深层次的幻想。除此以外，音乐还在描绘景物，刻画形象和性格，营造环境氛围等方面都能起到非常积极的作用。例如小米手机MIUI系统的概念宣传片里，画面从熟悉的生活场景切换，到那贯穿至终的触屏手势，再加上那引起共鸣的美妙音乐旋律，画面、动作与音乐的完美结合具有较强的表现力和感染力，观众犹如置身于宣传片中的生活场景里，消除了观众的心理距离，潜移默化地将产品刻入记忆之中。
（5）语言。语言对画面起着衍生的补充作用，能帮助概念进行准确而有效的表达。在传统的概念设计表达中没有语言元素，概念只能达到最基本的信息传递。现在，加入语言元素后，能大大增强概念阐释的直观性和现实感，让受众即刻进入预设情境。在概念设计表达的声音元素中，语言不仅最能清晰明了的进行概念表达的元素，也是最具有魅力和亲和力的元素。
（6）音响。音响效果点缀了概念设计表达过程，能为抽象的表达过程增强真实感。在概念设计表达过程中音响元素运用较为普遍，音响元素的装饰使概念设计的表达变得更为生动有趣味，视听的节奏能更鲜明的表现出来，可谓是点睛之笔。
4 结语
影像特征提取及分类器的设计 篇6
1.1 分割原理
Edison采用的是基于均值漂移原理的影像分割, 如果影像维数为p, 当空间位置向量与颜色向量一起合为“空间-颜色”域时, 维数为p+2, 作为防辐射对称核和欧几里德多元核表示为:
式中, xs为特征矢量的空间部分;xr为特征矢量的颜色部分;k[x]在空间和颜色域中都是用相同的核;hs、hr分别为空间带宽与色度带宽;C为相应的归一化常数。因此, 带宽参数 (hs, hr) 就成为均值漂移分割过程中的重要参数。
对于基于均值漂移的影像分割过程, 设xi为d维输入影像, zi (i=1, ..., n) 为其滤波影像, Li为分割影像的第i个像元, 则分割过程为: (1) 进行均值滤波, 存储d维滤波数据zi=yi, c; (2) 对所有空间域小于hs且范围域小于hr的zi进行聚类{Cp}, p=1, ..., m; (3) 对于每个i=1, 2..., n, 计算Li={p|zi∈Cp}; (4) 瓷都合并过程, 将连续空间域小于合并尺度M个像元的区域进行进一步合并。
1.2 分割实现
首先, 均值漂移分割算法需要将RGB色度空间转换到LUV特征空间, 以更好地实现其特征空间的分离, 这是因为RGB空间为非线性, 不具有较好地空间统计性及尺度对应关系, 而LUV可以更好地应用分割过程中的影像不同像元的光谱信息并进行统计。对于彩色影像来说, 假设彩色图像的特征空间为L, 则图像中不同颜色的物体, 就对应特征空间上不同的聚类。彩色图像映射到特征空间L后, 再结合像素在图像中的位置, 即空间信息 (X, Y) , 就能得到每个像素在5维特征空间中的值, 即 (X, Y, L*, U*, V*) 。其中, L*表示图像的亮度, U*和V*分别表示色差。在此基础上采用聚类算法, 就可以吧空间和颜色欧式距离相近的点归为一类, 从而实现彩色图像的分割。
确定算法的和函数及带宽后就可进行基于空间与颜色域的均值滤波过程, 即均值漂移书案发的主题部分。对于算法的多尺度实现方法, 有效确定不同尺度的算法合并位置, 并对前期处理的中间结果进行存储, 建立或更新影像的尺度层次关系, 可有效避免同一影像、同一参数在不同分割时的重复性工作, 达到提高分割效率的目的。多尺度分割的实现过程中, 确定不同尺度的合并序列{M1, M2, ..., Mn}, 并在滤波结果的基础上进行迭代, 通过对滤波结果的存储能够达到多尺度分割过程的尺度M。[1]
2 构建区域结构体
2.1 标记矩阵
在Matlab中通过函数实现图像区域中灰度值小于阈值的点的合并。
首先设置与影像像元个数相同的区域结点, 根据像元个数与影像维数建立各个区域的模式。将影像的类别标记矩阵的初始值设定为-1, 并建立判别像元是否已经被访问过的逻辑型标记矩阵。
为方便处理, 将图像波段邻域转化为由中心位置与周围相邻的八个位置共同组成的九维矩阵, 从而建立判别图像位置关系的邻域矩阵, 同时建立与之相对应的位置索引矩阵。
将LUV小于指定阈值的像元标记为同一区域来获得非连通图的极大连通分量。顺序扫描所有顶点, 利用判别矩阵判断该点是否已经被访问, 如果没有, 则访问这个连通分量。
确定连通区域的过程中, 对每一定点采用广度优先搜索方法, 建立访问标记矩阵, 将当前点取进队列, 获得当前处理点对应的行列坐标, 从队列中退出顶点, 获得连通的邻域位置索引集合, 如果当前点未访问过且未被其他区域标记, 则当前点进入队列。搜索的同时更新访问判别矩阵的标记和类别标记矩阵, 并完成对区域的编号。
2.2 区域邻接图
依据区域标记矩阵, 获得每个结点的边。统计计算当前点的标号与右、下、右下、左下的标号是否相同来确定区域邻接关系, 判定完毕后进行排序, 将重复的区域消除。最后完成对邻域信息的更新。
3 特征提取
3.1 获取DNVI
DNVI是植被影像解译的重要参考, 其计算方法如下:
其中NIR代表近红外波段, R代表红波段。
3.2 获取其他属性特征
使用Matlab中的regionprops函数提取由分割影像构建的标记矩阵所标记的各个区域的面积 (Area) 、存储区域像素的索引下标 (Pixel Idx List) 等属性特征。
将DNVI值与源影像一起构造线索特征集合, 并计算区域光谱及NDVI均值集合和区域光谱及NDVI方差集合。
最后选择所有特征, 包括波段区域的光谱均值、NDVI均值、光谱方差、NDVI均方差、面积记性数据范围归一化。
4 生成样本矩阵
对预先生成的训练样本影像和测试样本影像生成训练样本矩阵和测试样本矩阵, 以用于分类和结果检验。其分类的依据是根据各类别样本在影像中所对应的亮度值不同。
5 生成训练样本集
读取训练样本矩阵, 对各类样本建立对应的训练区域标号和区域特征, 获得每个类别所有训练样本的区域编号。遍历样本点, 考察其类别是否为空, 若为空则添加类别, 同时比较源影像与训练样本之间的相似程度, 为影像分类做准备。
6 分类器计算
采用最小距离分类器对源影像进行分类, 先计算每个类别的均值, 再调用分类函数, 获得每个区域的类别变换。最小距离分类器的原理很简单, 即计算每个区域到训练样本各类别的距离, 然后取其最小值为区域分类。计算距离的实现方法为:
其中d为所求距离;M为与模式矩阵x列数相同的矩阵, 其行为类别均值向量的集合;x为模式矩阵;W为样本个数。
7 结果分析与精度评价
7.1 建立混淆矩阵
读取测试样本的样本矩阵, 提取测试样本的个数, 遍历样本, 查找标记类型为u而测试类型为v的样本个数, 从而建立混淆矩阵。
7.2 计算总体精度
混淆矩阵对角线位置的元素代表判别正确的对象个数, 将其求和后与总体测试样本个数相比, 得到总体精度。
7.3 计算Kappa系数
把测试样本总数乘以混淆矩阵对角线的和, 再减去某一类中测试样本总数与该类中被分类样本总数之积对所有类别求和的结果, 再除以样本总数的平方减去某一类中测试样本总数与该类中被分类像元总数之积对所有类别求和的结果所得到的。其公式如下:
其中^K是Kappa系数, r是混淆矩阵的行数, xii对角线上的值, xi+和x+i分别是第i行的和与第i列的和, N是样本总数。
7.4 用户和生产者精度
生产者 (制图) 精度:指假定地表真实为A类, 分类器能将一幅图像的像元归为A的概率, 即混淆矩阵对角线元素与其所在行元素和的比;用户精度:指假定分类器将像元归到A类时, 相应的地表真实类别是A的概率, 即混淆矩阵对角线元素与其所在列元素和的比。
摘要：本文旨在使用Matlab编程语言实现通过计算机识别来提取影像特征进而实现对影像的分类是实现计算机解译的重要过程。主要编程实现特征提取方法和分类器的设计这两个环节, 从而实现对影像的自动分类, 并对其分类结果提出精度评价方法。
关键词：分割,结构体,样本矩阵,分类器,混淆矩阵
参考文献
[1]沈占锋, 骆剑承, 胡晓东, 孙卫国.高分辨率遥感影像多尺度均值漂移分割算法研究[J].计算机研究与发展, 2012, 35 (3) :313-316.Shen Z F, Luo J C, Hu X D, Sun W G.Researchof Multiple Dimensioned Mean Shift Segmentation Algorithm for High Resolution Remote Sensing Image[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2012, 35 (3) :313-316.
浅谈医学影像设备机房的设计 篇7
关键词：医学影像设备,机房设计,磁屏蔽,放射防护
随着社会的发展和科技的进步, 影像设备目前已广泛应用于临床诊疗和科研活动, 成为医务人员诊断和治疗的重要基础和保障。近几年, 人民群众健康意识不断增强, 影像设备供需矛盾日益显现, 制约了临床诊疗的质量和效率, 许多医疗机构纷纷引进新的设备, 不可避免的需要新建或改建机房。如何科学地规划设计机房、最大限度地发挥设备效能成为设备管理和使用人员的一个重要课题。
在机房设计时, 需对机房选址与布局、地面承重、房间尺寸、运输通道、电源配置、上下水供应, 以及水冷机、专用空调等辅助设备的配备、放射防护及磁屏蔽等做周密考虑[1], 否则可能影响到设备的正常运行, 从而降低图像质量、影响临床诊断准确性, 甚至毁坏设备, 造成损失。本文结合我院新建医学影像楼实践, 对影像设备机房设计提出意见和建议, 供各医院在新建设医学影像设备机房时参考。
1 机房选址
由于影像设备体积和重量较大, 考虑机房建设及运输和安装成本, 机房宜选择在首层, 且毗邻临床科室较近的地方[2]。但由于我院空间不足问题突出, 我们在收集机房面积及布局需求基础上, 认真考虑周边环境或其他设备对影像设备使用可能造成的影响[3] (如MR机房对与道路、电梯及其他设备等金属物体的距离都有严格要求, 其也会影响监护仪、输液泵等设备使用) 、起吊设备停放位置与吊装方法、设备运输通道高度、宽度及承重、辅助设备如空调外机安装固定位置等因素, 最终将影像楼选址在门诊楼与住院楼之间, 南侧通过连廊与门诊楼各层相接, 东侧紧邻门诊入院通道, 北侧紧邻住院大楼, 西侧为医院主干道。
2 吊装口设计
吊装口为设备进出楼宇通道, 必须与大楼建设同时规划。我院影像楼在建设过程中经历2次大的设计变更, 最初设计方案仅在地下二层, 逐步增加至地下二层、地上六层格局。按最初的设计, 设备通过吊车在吊装口处垂直向下吊装即可, 故对吊装口位置没有特殊要求。在设计变更过程中, 由于各部门沟通不够, 加上追求美观, 虽多次呼吁, 但设备吊装问题一直没有引起营建部门重视, 直至大楼建成后营建部门才意识到:由于吊装口预留在了影像楼与门诊楼之间的狭窄空隙内, 吊车无法直接进入, 且由于两侧均为6层以上建筑, 吊臂伸进空隙后无法旋转。如使用吊车直接起吊, 测算影像楼的高度及吊装口距大楼西侧的跨度, 吊装20吨重设备就必须使用500吨以上吊车, 不仅成本过高, 且吊车停放位置也不能满足要求, 设备很难进入大楼。为此, 经多方沟通, 最终在吊装口按30吨承重需求设计了钢结构支架并延伸到门诊楼与影像楼间的通道内, 在各楼层设置了平台, 上面铺可移动的钢板。设备吊装时, 首先用吊车铺好指定楼层平台上的钢板, 然后用吊车将设备吊至平台上, 最后通过地坦克、电动倒链等工具运输到机房内, 通道门等位置均采用便于拆装的框架结构便于设备进出。
3 机房布局
影像设备机房的规划设计要充分考虑患者就诊需求、设备安装维护需求、工作人员诊疗操作需求等, 根据实际情况合理布局, 力求整齐美观。除登记室、阅片室、医生办公室等功能区域外, 影像设备通常设置有扫描间和操作间[4], MR以及部分CT (如东芝320排640层CT、西门子双源CT等) 设备还需设置设备间, PET/CT、ECT等设备需设置药物注射室、病人准备室、专用卫生间等, 放射治疗设备还需规划迷路结构。经咨询主流设备厂商, 对拟搬迁设备机房按照标准场地手册要求设计, 对预留设备机房则借鉴各个厂家的标准场地安装手册, 按照最大需求来设计, 尽可能满足所有设备需求。需要特别注意的是, 新建射线设备机房前须请有资质的环评单位进行环境影响评价, 申报当地环保部门变更辐射安全许可证内容。我院影像楼内由于设有伽玛刀、血液辐照机等带放射源设备机房, 特邀请国家环保部和北京市环保局有关专家现场论证, 得到批复后, 才能办理辐射源运输、安装等后续工作。
4 机房结构
4.1 地面
要求机房结构坚固、能有效承受负荷, 防止机座下沉。机房地面要求平坦、光洁、无尘, 并根据设备安装需要提前做好电缆沟及沟盖板, 以利于设备安装和保养。部分设备如MR、PET/CT、放射治疗设备为防止沉降, 对地面部分区域回填土厚度及成分也有明确要求, 特别是TOMO、加速器、伽玛刀等设备还涉及机座及预埋件预装等, 有的设备还要设计排水沟。我院伽玛刀、加速器、TOMO等设备机房由于建在地下二层, 距离地面10 m左右, 在大楼建设过程中就曾发生渗水现象, 幸好及时发现并进行了处理。
4.2 墙面
墙面宜为混凝土浇筑或普通砖墙结构, 并有足够厚度。为方便放射防护施工及设备带安装等, 不宜使用空心砖[5]。我院影像楼5~6层为儿科病房, 就是由于隔断墙使用了空心砖, 无法用膨胀螺钉等固定方式, 设备带最终通过相邻房间两两相对固定才解决问题, 但也因此限制了房间内病床的布局。墙面应根据需要安装预埋件或预留孔, 如加速器机架预埋件、设备进出孔、新风及空调管线通道、MR的失超孔, 放疗设备激光定位灯等, 提前规划穿墙管线位置, 合理安排电源柜位置。设备进出口大于防护 (屏蔽) 门尺寸的, 可待设备进入后再进行封闭。
4.3 屋顶
屋顶放射防护做在上一层地面为宜。我院影像楼设备机房由于设计布局变更, 有承重梁横在机房正中, 加上有多联机管道等需固定在横梁上, 部分机房净高已不足2.2 m, 严重影响了天轨的安装。因此, 除供本设备使用的照明电源线、通风管道等管线外, 其他管线尽量避免穿越机房。如情况特殊必须穿越机房的, 必须科学规划, 为新风出口、机房空调出风口、设备吊轨等预留合适的位置, 确保房间满足设备最低净高要求。加速器、伽玛刀机房还需在天轨上预装倒链 (俗称油葫芦) 用于设备安装、检修等, 也应提前做好规划设计。
5 射线防护或射频屏蔽
5.1 射线防护
X线诊断设备、放射治疗设备等射线装置机房建设必须符合《医用X射线诊断放射卫生防护标准》、《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》、《电子加速器放射治疗放射防护要求》等规章制度。机房墙壁、楼板、门窗等射线防护都应根据影像设备最大管电压或所发射射线的能量 (诊断设备单位通常为ke V, 放射治疗设备单位通常为Me V) 进行放射防护, 一般主照方向防护要求高于侧墙, 防护材料可选择铅板、钡水泥、混凝土等, 达到相应的铅当量即可。设备安装过程中对机房开孔等破坏防护层的, 需进行处理防止漏线。屏蔽门和铅玻璃也应达到相应的铅当量, 屏蔽门应采用电机控制, 内、外均可打开, 并设立门机联锁装置和安装警示灯。施工结束后需请专业机构进行射线防护检测, 不合格的不予颁发《辐射安全许可证》。我院请环保部组织现场验收, 专家除按上述要求逐项检查外, 还曾在断电情况下检查屏蔽门是否能够打开。
5.2 射频屏蔽
MR机房需进行射频屏蔽, 建议由经过国家认证的有资质公司施工[6,7]。屏蔽材料一般有铜板和低碳钢板2种, 所有连接扫描室的管线, 如直流照明、氧气管、空调风管、失超管等, 都必须通过各种射频滤波器进入扫描室, 厂家只提供磁体所需的滤波器, 其他滤波器由屏蔽厂家设计安装。屏蔽门的设计需考虑病人推床、液氮罐的进出, 四周接缝要良好, 屏蔽窗的视野要宽大、清晰, 屏蔽体要与墙面绝缘且不能单独接地。施工结束后可请专业检测机构进行认证。
6 电源要求
6.1 设备电源
影像设备对电源容量及电源压力稳定性要求较高, 通常电源压降波动范围控制在10%以内为宜[8]。为消除设备启停等因素引起的电源变化, 我院为每台影像设备设立了单独变压器, 各影像设备从变压器至配电柜单独接线, 合理设计线缆走向, 力求最短, 线缆过长的适当增加线径。另外, 特别要注意做好地线, 地线接地电阻应<1Ω。
6.2 建筑电源
医疗建筑用电一般采用低压电源 (220 V) , 如照明、插座等, 另行接电。一些小型设备, 如去湿机、高压注射器、激光相机等, 可直接插在墙壁电源插座上。
7 环境要求
7.1 温湿度
影像设备一般要求环境温度18~22℃, 湿度30%~70%, 考虑到机房冬天也需制冷这一特点, 我院为CT等机房单独安装了单冷空调或恒温恒湿空调, 空调冷量根据设备散热量、人员与环境对机房温度影响等因素综合考虑。另外由于一般设备间面积虽小但设备散热量大, 因此为设备间、扫描间单独计算冷量、分别设计风道。对空调室外机组参照北京冬季气温变化特点, 要求-30℃以下也能启动。
7.2 通风
机房一般采用封闭设计, 通过空调系统保持与室外新鲜空气的交换, 保证环境相对洁净。放射性核素药物分配及注射室要有一定负压, 室外排风管高于周围相邻最高建筑为宜。
8 讨论
影像设备机房的设计与施工, 往往涉及使用科室、营建部门以及工程设计单位、工程总包、工程监理土建、强电、弱电、放射防护、射频屏蔽等多个工程分包方[9]。医疗设备管理部门必须利用专业知识主动作为、积极参与、加强与各方沟通, 全过程、全方位从严把关, 一旦出现问题, 必须责令立即返工, 为设备正常运行、准确诊断创造条件。
参考文献
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影像设计 篇8
关键词：影像数据中心,远程会诊,接口
1 区域医疗影像数据中心的概述
1.1 医改发展的需要
新医改为数字化医院的建设指明了方向:建设医学中心或区域医疗中心,如放射诊断中心,病理诊断中心等。哈尔滨医科大学附属第四医院协同协作医院开展了相关的战略计划和配套措施:将哈尔滨市省级医院和市、县级医院以技术为纽带结成协作关系,其资源可以双向流动,以所辖医院为服务范围的医疗信息交换与共享平台,并在平台基础上拓展特色应用,实践医疗服务协同,建设成为数字化医疗区域示范工程。
1.2 解决医院的“信息孤岛”问题
医院要解决长期困扰医院的“信息孤岛”问题,特别是各影像科室的PACS系统尚未实现集中化归档和集成,各临床科室需要通过不同的软件界面调阅不同科室的影像;其次,建立本省医学影像会诊中心/区域级医学影像数据中心,需要协助省内若干家协作医院建立远程医疗平台,实现区域级医学影像和信息的共享。
1.3 项目意义
作为“区域级影像信息平台”的管理单位,可通过权限管理、灵活的ID号管理、各种远距离影像数据源的支持,提供整个医院电子病历整合和影像资料的统一管理、统一调阅和长期归档的平台;实现各影像科数据的集中归档和管理,实现无缝的信息共享,减少系统维护难度,减少重复投资,重复建设;省内外边远地区的患者不用再耗费精力和财力,前往大城市,大医院就诊,在本地通过“区域级影像信息平台”便可实现:专家预约→本地检查→专家会诊→结果回传,从而进一步缓解老百姓“看病难,看病贵”等社会问题。
2 总体设计方案
2.1 影像中心及协作医院联网解决方案构成
该方案构成如图1所示,将医院现有的放射、CT、MR、病理、超声等影像归档集成到IMPAX数据中心,将IMPAX数据中心作为全院各种影像的归档中心。
将IMPAX数据中心作为医疗集团的影像中心,HIS调图统一和IMPAX XERO集成,需要一个接口即可集成各种影像调图。
2.2 基于区域医学影像中心的医疗协同服务模式的研究
重点研究解决两个问题:一是使缺少检查设备的医疗机构可以安排患者到就近具备条件的医院进行代理检查,检查结果返回数据中心和首诊医疗机构。二是基层医疗机构可以将本地检查的医学影像数据上传至医学影像中心,由大医院专家出具诊断报告,实现“分散拍片、集中存储和专家诊断”。
(1)建设区域医学影像存储中心和高速传输网络。
在大医院利用光纤磁盘阵列建立区域医学影像存储中心,实现区域内医学影像资料、诊断信息、患者标识交叉索引信息的集中存储和管理。
(2)建设应用区域PACS系统。
使二级医院和基层医疗机构能通过客户端系统直接预约大医院检查项目,并将本地影像上传至区域医学影像中心,由大医院医生集中阅片诊断。二级医院和基层医疗机构可查看诊断结果,并通过Web浏览器调阅存储在区域医学影像中心的影像资料。
(3)建立区域医学影像诊断中心。
构建医学影像专家库,通过专业化的管理信息系统,实现对所有代理检查的影像和下级医疗机构上传的影像进行集中检索、阅片、诊断和出具报告。
2.3 基于IDC的协作医院联网的业务流程设计
2.3.1 影像归档流程
IMPAX数据中心连接四种类型的影像源:从各个方向来的影像归档流程也略有不同:
(1)医院放射科PACS:通过配置哈医大四院放射科IMPAX上的归档策略,将检查数据归档至IMPAX数据中心的存储应用服务器。当检查归档时,由三个步骤完成:
第一步,检查数据通过DICOM协议发往IMPAX数据中心的存储应用服务器。
第二步,存储应用服务器先将检查数据存储在图像缓存。
第三步,存储应用服务器将数据归档存储在归档卷中。
(2) 医院医技科PACS等系统:医技科PACS等系统原始图像为非DICOM影像,需借助DICOM转换工具将影像转换为DICOM格式并上传至IDC,由以下三个步骤完成:
第一步,影像通过转换工具转换为DICOM格式后通过DICOM协议发往IMPAX数据中心的存储应用服务器。
第二步,存储应用服务器先将检查数据存储在图像缓存。
第三步,存储应用服务器将数据归档存储在归档卷中。
(3)本地有PACS的分院或协作医院:在医院本地PACS配置影像归档至IMPAX数据中心的存储应用服务器。当检查归档时,由以下三个步骤完成:
第一步,通过 PACS 自动发往 Exchange 服务器归档。
第二步,Exchange 通过 DICOM 协议发往 IMPAX 数据中心的存储应用服务器。
第三步,存储应用服务器先将检查数据存储在图像缓存;应用服务器将数据归档存储在归档卷中。
(4)本地无PACS分院或协作医院:医院本地无PACS系统,因此也无法进行DICOM的直接传递,通过IMPAX数据中心配套导入/传输工具exchange来完成检查数据的归档要求。当检查归档时,由以下四个步骤完成:
第一步,通过Exchange客户端将影像数据发往Exchange服务器。
第二步,Exchange服务器通过DICOM协议将检查数据发往数据中心的存储应用服务器。
第三步,存储应用服务器先将检查数据存储在图像缓存。
第四步,存储应用服务器将数据归档存储在归档卷中。
表1所示为影像归档数据量表。
2.3.2 IDC系统存储架构设计
考虑到图像保存、调图速度及未来扩展的要求,IDC数据库服务器通过一对SAN Switch与存储相连;哈尔滨医科大学附属第四医院配置1台HP DL360做NAS机头,连接IDC 存储应用服务器;存储系统的架构,如图2所示。
2.3.3 HIS电子病历调图流程
HIS只需要和XERO集成,就可以Web调阅所有的IDC中的影像。过程如图3所示。
HIS生成XERO调图链接,请求发往XERO。
XERO将查询请求发往存储应用服务器。
存储应用服务器在图像缓存获取影像数据。
若影像已经不在缓存中,存储应用服务器在归档卷中检索得到影像数据。
检查数据通过浏览器返回给医生,医生直接通过浏览器查看检查数据。
2.3.4 会诊流程
整个会诊过程由三部分组合而成,如图4所示。
第一部分:分院或协作医院上传检查影像及相关资料。
(1)无本地PACS医院通过Exchange客户端上传影像。
(2)Exchange服务器或医院本地PACS通过DICOM协议将检查数据发往IMPAX数据中心的存储应用服务器。
(3)存储应用服务器先将检查数据存储在图像缓存并进一步存储在归档卷中。
第二部分:哈医大四院专家读片及完成报告
(1)医院专家在RIS中看到“待会诊”工作列表。
(2)医院PACS至IMPAX数据中心检索相应检查数据。
(3)医院专家用IMPAX客户端读片。
(4)医院专家在RIS中完成报告。
第三部分:分院或协作医院查看影像及相关报告:协作医院医生在Exchange服务器查看已会诊报告并打印。
在医院会诊中心安装IDC数据中心,通过XERO浏览器,区域医院的医生可以调阅浏览哈医大四院影像中心的所有影像和报告,通过与第三方平台整合,也可以使影像和报告成为居民电子健康档案的一部分。
3 区域影像数据中心的建设
区域医疗数据中心是医疗协同服务的核心。保存的数据主要来自区域医疗共享交换平台中的各种电子病历信息。包括患者基本信息库、LIS库、RIS库、疾病诊断库、药品处方库、电子病历库、数据仓库等。由于这些医疗数据种类多、数据量大、格式不统一,实现集中存储和共享要解决诸多方面的技术问题,必须研究并建立数据模型,对异构数据进行标准化转换,实现共享、交换与互操作。同时,要解决数据中心的管理和实施,包括数据并发访问、存储、可靠性、容灾、监控、归档、分析等。
第一阶段:建设院内的“医学影像数据中心”,实现了医院医学影像中心以及超声、内镜、病理等影像科室PACS数据集中归档问题,并与江北分院集成接口,为各临床科室提供统一的、与HIS/EMR无缝集成Web界面,可以浏览病人的所有相关影像数据;优化各影像科室病人的就诊流程。
第二阶段:制定协作医院的医学影像远程会诊服务和相关机制,重点建设需联网县级医院和社区卫生中心医院的PACS系统,并实现与“医学影像数据中心”的双向集成,实现协作医院所覆盖的患者在不用专程前往医院就诊的前提下,就可在当地的协作医院就诊、拍片检查、享受医学影像远程会诊的专家级诊断服务。
区域影像数据中心的建设以哈医大四院为核心的“医学影像数据中心”及各联网协作医院的项目经验向其余协作医院推广;通过统一的“区域化影像信息网络平台接口”与本市“区域级医学影像中心”进行联网,优化和高度共享区域内医学影像资源,降低影像检查成本,为全市提供高效、优质、集成及开放的全医学影像信息应用和服务。
4 结束语
通过“区域化影像信息网络平台接口”实现与“医学影像数据中心”的集成,实现了“医学影像数据中心”的双向集成,初步实现了协作医院所覆盖的患者在不用专程前往医院就诊的前提下,就可在当地的协作医院就诊、拍片检查、享受医学影像远程会诊的专家级诊断服务。哈医大四院将以本院为核心的“医学影像数据中心”及各联网协作医院的项目经验向其余协作医院推广;通过统一的“区域化影像信息网络平台接口”与本市“区域级医学影像中心”进行联网,优化和高度共享区域内医学影像资源,降低影像检查成本,为全市提供高效、优质、集成及开放的全医学影像信息应用和服务;借此实现医疗资源优化合理配置,使全市人民均能享受到及时、可靠的医疗服务,缓解老百姓所面临的“看病难、看病贵”、“三长一短”和“重复检查、重复收费”等社会问题,为构建和谐社会奠定必要的基础。
参考文献
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影像设计 篇9
影像侦测技术指的是利用CCD或是CMOS图像传感芯片抓取被测物体的影像资料, 并使用数字图像处理的相关方法, 多数AOI系统都是以改善影像处理的算法来提高其检测速度, 而忽视了影像数据本身的传输速度上的提高。在该项目的研究中, 简易型AOI系统正是从数据的传输速度这一方面来提高整个AOI系统的检测速度, 因此, 如何实现高速率的影像资料的传输成为该课题研究的重点。
2 高速影像传输部分硬件设计
2.1 系统原理
阵列式影像侦测模组高速影像传输部分的硬件设计包括:
1) FPGA (Fie ld-Program m able Gate Array) 电路的设计, 它包括XC3S1200E (FPGA) 与MSP430、SDRAM等外围芯片的连线, 这部分电路的主要功能是利用下载到FPGA中的VHDL程序来控制SDRAM、IP1000A芯片。2) 千兆传输电路的设计, 其主要功能是把SDRAM中的数据以千兆的速率传输给PC机上的后续处理程序, 如边缘提取、灰度化、二值化等图像处理对影像数据进行处理。
系统工作的基本过程如下:首先由FPGA控制CMOS影像芯片抓取影像资料, 并把影像存储到SDRAM中, 在把影像资料传出去以前可以利用FPGA对该影像作简单的图像处理, 然后由FPGA控制IP1000A网络传输芯片, 把处理结果或原始影像资料通过千兆交换机传输给PC机, 最后由PC机上的图像处理程序针对不同的应用对影像数据做处理, 如灰度化、傅立叶变换、锐化处理等。
2.2 FPGA与MSP430、SDR AM连线电路设计
在高速影像资料传输部分, MSP430主要通过与FPGA交互实现对IP1000A网卡芯片的初始化、ARP (地址解析协议) 、UDP/IP协议和ICMP协议等。在硬件电路上MSP430通过SPI协议与FPGA进行通讯, 在高速影像传输中, SDRAM主要是存取需要传输给PC的影像数据和接受从PC端传输来的控制信息或数据, 在此采用的SDRAM芯片型号为:W9825G6CH
上述信号线在SDRAM的控制中属于最基本的信号, 各种控制命令的发出均需要它们的相互组合来产生。
2.3 IP1000A电路设计
高速影像资料的传输电路设计中, IP1000A的电路设计的好坏直接关系到传输或是接受的数据的稳定性, 其电路设计的思想如下。
EEPROM与Boot ROM与IP1000A连接, EEPROM主要储存IP1000A的初始化值, 当IP1000A加电后自动下载到IP1000A的相应的寄存器中进行初始化;Boot ROM存储与IP1000A的相关的一些信息, 如出厂日期、型号等信息, 当PC开机后通过BIOS设置可以读出这些信息。而在我们的电路设计完全舍弃了EEPROM与BOOT ROM的使用, 而是使用MSP430对其参数进行初始化, 这样对该系统的设计最大的好处在于可以降低整个电路板的成本。
3 高速传输电路驱动设计
影像侦测模组中, 高速传输电路方块图主要由SDRAM、FPGA、IP1000A、MSP430组成, 驱动设计主要针对SDRAM和IP1000A编写VHDL程序。
3.1 IP1000A控制程序设计
IP1000A网络传输芯片在发送和接受数据时均是通过PCI-Bus产生DMA动作与FPGA通讯, IP1000A支持所有的DMA读写命令。
DMA (Dire ct Me m ory Acce s s) 是IP1000A与主存 (存储器) 交换数据的一种方式, 它包括两个相互独立的DMA过程:
Trans m it DMA:主存 (存储器) 直接传输数据到IP1000A的过程;Receive DMA:IP1000A接受到的数据传输给主存 (存储器) 。
1) DMA传输。在整个传输过程中, FPGA为Slave Mode, 而IP1000A为Mas te r Mode, TFD数据结构中的数据值由MSP430负责填写与更新。2) DMA接收。Receive DMA与Transmit DMA的过程类似, 这里就不作介绍。
3.2 SDR AM控制程序设计
状态图中的各个状态内均包含一系列的子状态转移 (对SDRAM发出连续命令) , 每个子状态完成一个功能操作。初始化操作包括前面介绍的初始化全过程, 模式寄存器的默认值在VHDL程序中指定。初始化结束后, SDRAM进入Idel状态, 刷新计数器开始工作, FPGA控制程序开始响应外部逻辑的操作请求。
刷新计数器操作是一个独立的进程 (process) 。在本系统设计中, 所采用的W9825G6CH芯片要求在64ms内至少刷新8196次。系统工作时钟为98.203MHz, 因此控制该芯片时, 刷新计数器初值至多为 (64ms/8196) ×98.203MHz, 即767。开始工作后, 每当刷新计数器值减为0, 便依次向芯片发出刷新命令, 保证SDRAM中的数据不丢失。刷新请求是内部请求;读和写操作是外部请求。在Idel状态中有请求仲裁逻辑, 当内部和外部请求同时出现时, 优先保证内部请求, 状态转移至刷新操作。当刷新操作结束时, 重新返回Idel状态, 开始响应外部请求。
响应读、写请求后, 状态从Idel转移到读、写状态。同时读、写地址和写入的数据锁存至FPGA。FPGA由读写地址解析出CS信号、页地址、行地址、列地址。
4 结束语
课题利用VHDL硬件描述语言及C语言设计IP1000A网络传输芯片的驱动程序以及UDP/IP网络传输协议, 并将其分别实现于FPGA与MSP430芯片上, 经过测试可以看到, 本系统能够把影像侦测模组截取的影像数据 (分辨率:2048*1536) 经过网络传输给PC机并正确显示, 说明开发的硬体架构与软体系统基本上是正确可行的。
由于各方面的原因, 本次开发存在一些方面的问题与不足需要改进:如软件方面的通用性不强, 如果改变网络传输芯片则现有的VHDL程序与C程序需要做较大的更改;在网络通讯测试上方法单一, 如ICMP (网络数据纠错协议) 没有实现, 就不能使用PING这样的测试命令;又如在硬件方面:该模块在正常工作情况下发热量大, 整个模块温度上升很快, 有时会造成硬体不能正常工作, 目前还没有发现根本的原因与有效的解决方法。
摘要：为了使AOI系统中图像处理结果具有实时性, 必须要求影像资料传输具有高速性, 即最快的速度将原始资料或结果传给PC机处理, 因而如何实现高速的传输成为研发中急需解决的问题, 为此本文提出使用千兆网络传输芯片 (IP1000A) 作为影像数据的传输芯片, 使用网络传输协议对数据进行传送。
关键词：自动光学检测,影像侦测,网络传输协议
参考文献
[1]白木, 周洁.AOI系统在SMT生产线上的应用.电子机械工程.2003.
影像设计 篇10
1、Google Earth软件介绍
2005年6月Google公司推出了一款数字地球软件 Google Earth(谷歌地球)，作为一款三维的“世界地球浏览器”，谷歌地球在国内外均引起了巨大的反响。在它的三维可视化功能给人们带来了视觉的上冲击的同时，不断推出的新功能也给人们带来了很多便利。Google Earth软件本身可以说是一个巨大的数据库，我们可以利用它浏览地球上过去的和现在的任意地方的地形地貌、建筑物、周边环境、交通等资料，图层可以分层显示，图片可以放大缩小。 GoogieEarth应用成熟的流媒体网络技术，以其惊人的速度将大量的全球地理信息资料发布共享在广大的用户面前。Google Earth让人们足不出户，只需要坐在电脑面前就可以清晰的浏览世界的大部分角落。
2、AutoCAD软件介绍
AutoCAD软件是美国Autodesk公司经过多年发展起来的旗舰产品，是目前世界上应用最广泛的CAD计算机辅助设计软件之一。世界上绝大多数设计单位都在应用该软件进行设计，它的出现在工程设计领域具有里程碑式的意义，它的图形文件格式也成了工程界图形对象保存与交换的标准。同时基于AutoCAD功能强大的图形处理技术和开放的二次开发平台，使许多软件开发企业和软件爱好者在其基础上进行了大量的二次开发工作，并取得了很多的成果。CAD计算机辅助设计是近30年来发展起来的一门新兴技术，随着计算机软件和硬件的不断发展，CAD技术趋向成熟，已经成为工程设计及科学研究中不可或缺的重要组成部分。CAD技术充分利用计算机的高速运算、数据处理和绘图模拟能力，大大缩短了工程的设计周期，同时减少设计人员的繁杂体力劳动，而且提高了工程质量还降低成本。在土木工程设计领域的CAD技术有两种类型，一种被广泛用于桥梁房屋等结构工程，另一种则适用于公路、铁路、航道等工程项目的设计。前者主要偏重于力学的计算，后者则偏向线状或者面状的建筑物。
3、Google Earth软件的优势
Google Earth为用户提供了三维可视化的地形图，引起了很多爱好者的关注。它在工程中的应用也越来越多，我们开始感受到 Google Earth软件给工程设计带来的巨大影响，与建立在传统光栅以及矢量地形图基础之上的传统AutoCAD设计平台相比，Google Earth软件有着以下的优势:
(l)提供免费的卫星或者航拍地图，与传统光栅和矢量地形图相比，逼真程度更高，更加直观；(2)Google Earth不但可以显示遥感图片，而且可以显示矢量数据地标，还包括点、线以及面等几何对象类型；(3)具有栅格图片叠加的功能，允许用户将本机或者网络地图图片叠加到Google Earth上，并且还可以根据用户的需要调整叠加图片的透明度，这一功能大大地方便了用户进行深入的观察分析和研究；(4)拥有大量的三维虚拟模型，也可以通过其他软件创建，允许用户使用三维对象；(5)突破了传统Web Gis数据的发布模式，能够为空间信息的快速地发布提供一种崭新的技术手段和解决思路。通过这种方法，服务器和客户端之间不再需要直接传输空间数据，而只需传输KML文档和影像图片；(6)影像数据会预先按照不同比例尺分块分层生成影像图片，当客户端发出数据请求时，服务器无需实时生成数据，而是依据用户请求的尺度和范围，在服务端选择预先生成好的影像图片，最后拼接成满足客户端需要的范围，返回给用户。这种模式可以显著地降低服务器和网络带宽的负担，为发生较少变化的空间数据的发布提出了一种新的思路及解决方法。同时，这种技术方法也使得人们与空间信息的交互的方式发生了深刻的变革。
4、Google Earth衛星影像的运用
在道路设计，特别是路线方案研究阶段，利用Google Earth卫星影像图廉价实时直观等特点，以优化道路设计方案。然而，如何实现Google Earth卫星影像图到CAD图形的转换，成为Google Earth卫星影像运用于道路设计的关键，即球体到平面转换。
球体到平面的坐标转换原理与转换实例及主要程序流程：
一般对于不同体系中的坐标转换，需要有N个控制点作为基准(N≥2)，Google Earth球面体系中点坐标是以经纬度控制，测绘平面图体系点坐标是以XY大地坐标控制。当无地形图或地形图坐标未知的情况，可以直接根据项目研究区域，并在平面区域中框选2个以上的控制点，确定经纬度，下载图片，自定义测绘平面图坐标体系以确定转换参数，如a、b、度带、带号等，并通过高斯-克吕格投影公式，计算对应测绘平面图中XY坐标，实现影像图插入；当已知测绘平面图坐标体系，就可根据坐标体系确定转换参数，框选确定控制点得其大地XY坐标，通过计算得其坐标经纬度，并根据墨卡托投影经纬度转化公式转化为Google Earth球体经纬度，下载图片，并根据原XY坐标将卫星影像图插入到测绘平面图中。
为了实现方便，在Google Earth球体中用矩形框框选研究区域，并选用矩形左上角及右下角两个控制点(如需精确，控制点可以大于两个)，得其经纬度(Di[b，l]；i=1、2)，下载整合完图片后，明确平面图的坐标系及参数，并利用高斯-克吕格投影正解公式(5)，计算其在对应坐标系中的大地XY坐标，最终根据控制点坐标完成在CAD平面中的保存。
已知测绘坐标体系用矩形框框选所研究区域平面，同理采用矩形左上角及右下角2个控制点进行计算，控制点的大地XY坐标为(Di[X，Y]；i=1、2)。通过已知的测绘坐标体系，明确高斯-克吕格投影反解公式中的参数。然后利用反解公式(6)计算控制点的经纬度(Di[B，L]；i=1、2)，再按照公式(3)求出墨卡托投影中的经纬度(Di[b，l]；i=1、2)，即控制点对应Google Earth球体坐标中的经纬度。并根据计算的经纬度和Google Earth传输下载原理得到计算路径，下载图片，最后整合卫星影像图片，并按平面大地XY坐标，将卫星影像图缩放旋转插入保存到CAD图形中。
5、结语
目前，基于Google Earth的影像图在路线设计研究中的应用已较为广泛，其直观、免费、3D服务等特点，都为路线方案的优化和演示提供了便利的条件。实例通过坐标变换，利用kml脚本语言及Arx二次开发语言，使Google Earth影像图更方便、快捷地运用到路线设计中，并实现了三维演示，对比AutoCAD有着巨大的优势。
参考文献
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影像设计 篇11
遥感技术的快速发展, 为GIS提供了高空间分辨率遥感数据源, 海量遥感影像数据的网络发布也日益受到人们的重视, 并成为以发布矢量地图数据为主的传统WebGIS应用的有益补充。当前遥感影像网络发布存在以下两个方面的困难, 首先遥感影像网络发布受制于网络的带宽和速度, 严重影响着WebGIS的实时性。另一方面, 遥感影像数据量呈几何级数增长, 而传统的图幅文件管理方式无法有效地对海量影像数据进行组织、管理和发布。
AJAX是基于Web Applications浏览器的一种重要的开发模型, 具有异步调用XML数据实现动态加载服务信息的特性, 可以克服WebGIS中存在的缺陷, 达到系统性能和使用体验间的平衡。
(二) 异步交互AJAX技术综述
1. AJAX简介
AJAX是Asynchronous JavaScript and XML的缩写。它并不是一门新的语言或技术, 实际上是几项蓬勃发展的技术以新的强大方式组合在一起体系结构, 共同协作发挥各自的作用。AJAX包含以下几种:
(1) 客户端脚本语言JavaScript。JavaScript是一种脚本语言, 可以嵌入在页面中对用户请求进行处理, 实现很多强大而丰富的功能。AJAX主要功能是通过编写JavaScript应用程序实现的, 利用JavaScript基于事件驱动的特性, 可以对用户的操作触发的请求进行实时响应, 例如鼠标滑动、鼠标点击、鼠标拖动等等。
(2) CSS层叠样式表。Cascading Style Sheet简称CSS, 通常译为层叠样式表, 或级联样式表。它是一种样式设置规则, 可以组织管理Web页面的外观。CSS具有强大的“编辑”功能, 使页面展现丰富多彩的样式, 同时实现页面内容和表现形式相分离, 可以通过CSS对页面独立修改, 对Web界面维护更灵活, 更灵活。
(3) 文档对象模型DOM。Document Object Model, 简称DOM, 是一种文档结构表述, 把Web页面的文档对象和层次以文件节点的形式展现。DOM可以灵活地组织管理Web页面, 动态地删除、增加节点, 控制界面元素的变化。
(4) 服务器异步通讯XML HttpRequest对象。XML HttpRequest对象是AJAX最核心的部分, 支持异步通讯响应, 与服务器端建立专业通讯线程, 独立于用户其他操作线程, 是实现客户端与服务器端的异步通讯的关键所在。客户端经由XML HttpRequest对象与服务器端保持时刻通讯畅通, 以后的活动的方式读取数据, 不影响用户进行其他操作, 这样可以界面的友好程度, Web服务更具人性化。
JavaScript将以上四种技术结合在一起, 创造了功能强大的AJAX技术, 改变了网络交互模式。图1展示了四种技术在AJAX中的配合协作。 (1) JavaScript操作DOM来改变和刷新用户界面, 进行动态显示和交互; (2) CSS为用户提供了标准化外观呈现, 并可通过JavaScript函数来逻辑控制Web页面的内容和层; (3) XML HttpRequest对象嵌入到JavaScript中, 通过用户对页面触发请求, 与Web服务器进行异步通信; (4) JavaScript绑定和处理客户端所有业务逻辑和数据运算。
2. AJAX原理
AJAX工作原理如图2所示, 对比传统的Web响应模式, 相当于在用户和服务器之间加了个中间层——AJAX引擎。AJAX引擎实际上是一个比较复杂的JavaScript应用程序, 用来处理用户请求, 读写服务器和更改DOM内容, 它使用户操作与服务器响应异步化。并不是所有的用户请求都提交给服务器, 像一些数据验证和数据处理等都交给AJAX引擎自己来做, 只有确定需要从服务器读取新数据时再由AJAX引擎代为向服务器提交请求。
AJAX引擎将客户端分隔为三层:数据层、控制层和表现层。数据层的各类数据被组织成一棵层次分明的DOM树;控制层响应用户触发的各类事件, JavaScript函数处理DOM数据;表现层将获得的数据依据XHTML和CSS规范进行页面绘制。清晰的结构是异步响应的良好基础, 而且所有与服务端的通讯都由封装了XML-RPC协议的XMLHttpRequest对象来处理, 该对象支持异步请求, 可以建立专用线程与服务端进行通讯, 与用户交互线程互不干扰。
AJAX工作流程由三部分组成:创建XMLHttpRequest对象发送请求;调用Callback () 函数来监视浏览器的状态;JavaScript读取XML文档。
(三) Web GIS中引入AJAX技术的必要性
WebGIS的特点就是在对地图进行操作时, 需要加载大量的地图数据信息, 其中包括大量的图片下载, 需要较长时间的等待, 故而缺乏良好的用户体验。长期以来, 国内外研究专家与程序开发人员也进行了大量的研究和实际工作, 期待能够在系统性能和用户体验之间找到合理的平衡。
网络传输量大、页面刷新频繁是WebGIS的特点, 所以在客户端采用富互联网RIA (Rich Internet Applications) 是WebGIS的最好解决之道。RIA主要有Plug-In、ActiveX、JavaApplet、AJAX等实现方式。
1. Plug-In技术
插件 (Plug-In) 技术可以快速、方便地增加浏览器的功能, 是NetScape公司首先开发利用。Plug-In为研发人员和用户提供了一套应用程序接口API, 可以灵活地根据需求对浏览器进行应用扩展。基于Plug-In技术的WebGIS可以在客户端进行一些数据处理, 承担服务器的部分功能, 可以在浏览器进行地图的浏览、查询和分析等操作, 这样可以减轻服务器的运算负荷, 加快用户请求的响应速度, 并减少了网络流量。
但是采用该技术, 需要开发针对特定需求的专用插件, 并且需要各客户端的浏览器都要安装该专用插件。插件必须和服务器的升级周期保持一致, 否则会导致某些功能无法应用, 这给版本升级带来困难, 要花费大量的人力、财力。
2. ActiveX控件
ActiveX技术是一个能够扩展浏览器功能的公共框架, 是OLE技术的延续和扩展, 是一个技术标准, 而非计算机语言。ActiveX控件就是遵循这种标准而开发的构件, 可以方便快捷地嵌入到浏览器中。
ActiveX控件和Plug-In插件有些相同, 都是基于浏览器功能扩展的动态模块。所不同的是ActiveX的应用更普遍, 可以在遵循OLE标准的任何程序语言和应用系统中运用而不受限制, 但Plug-In局限性较大, 仅能在某一类的浏览器中运用。基于ActiveX的WebGIS通过ActiveX控件来完成GIS页面的数据处理和图像显示, 其工作原理也和Plug-In插件方式很相似。基于ActiveX控件的WebGIS拥有Plug-In插件模式的所有特长, 此外还能够被广泛地支持, 比Plug-In模式更灵活、方便。
其缺点也和Plug-In插件模式很相似, 需要定期下载安装特定的ActiveX控件, 对开发平台和数据格式有限制, 不能跨平台, 只适用于Windows平台, 还需进行安全认证和注册后才能使用。
3. Java Applet技术
Java语言是一种适合于分布式环境的面向对象编程语言, 具有可移植性、安全性、平台无关性、简单高效等优点, 支持分布资源存取的编程, 在Internet分布式数据环境中有着广泛的应用。Java语言基于虚拟机技术, 因此具备目标代码与平台无关的特性。此外, Java语言支持将计算功能分别在服务器和客户机上协同处理。基于Java的特点, 可以开发功能强大、运算复杂的分布式应用体系结构的WebGIS。
JavaApplet是用Java语言编写的小应用程序, 可以直接嵌入到Web页面中, 实现某些功能, 可以利用JavaApplet来开发WebGIS系统。当用户访问嵌有JavaApplet的页面时, Applet被下载到用户的PC机上运行。由于Applet的运行处理是在用户PC机上进行的, 因此执行速度不受网络宽带影响, 享受类似桌面系统的快速响应效果。
JavaApplet的缺陷在于, Applet的执行需要客户端有Java运行环境的支持。而且因为是小程序, 所开发的功能有限。
4. AJAX技术
AJAX技术与前几种方式相比, 优势在于用户不需要在PC机的浏览器中下载安装任何插件和小程序, 一来操作更加便捷, 二来保证了客户端的安全。此外, 基于AJAX技术的客户端具有很好的兼容性, 不受ActiveX技术那样只能在IE的浏览器中运行的限制, 而是有大多数主流浏览器的支持, 应用前景非常广泛。综上可知, 基于AJAX的RIA技术作为WebGIS的客户端开发具有明显的技术优势和广泛的应用前景。
专业的GIS开发平台ArcIMS具备良好的开发AJAX基础, 它的HTML Viewer模式可传输ArcXML数据与遥感影像数据, 也可以利用JavaScript脚本响应并控制页面操作, 同时采用DHTML技术绘制地图。AJAX的核心技术都具备了, 只差引入XMLHttpRequest对象实现异步通讯这一环节。所以, AJAX完全可以和专业的WebGIS开发平台ArcIMS相结合, 来改善客户端, 提升用户体验。
XMLHttpRequest对象可以启动专用线程向服务器提出请求并处理响应, 而不阻塞用户的其他操作。这种异步通讯机制是AJAX技术的核心, 非常适用于与服务端大量、频繁的数据交互, 操作响应要求高的WebGIS环境。
在WebGIS中采用AJAX技术开发客户端是非常适宜的, 最明显的好处就是以更人性化的浏览方式实现了空间信息共享。在客户端用户无需额外安装插件和小程序, 可以快速、便捷地从网上获取所需的空间信息, 所以, 在WebGIS开发中引入AJAX技术非常有必要。
(四) 系统设计与实现
1. 系统体系结构
传统的体系结构有C/S、B/S模式两种, 将其应用于数据量庞大的WebGIS遥感影像发布系统的优劣势分析如下:
(1) 若采用C/S结构对遥感影像数据进行组织和管理, 因为客户端的应用程序可以分担部分数据运算, 则应用服务器的运算负荷较轻, 但成本和投资较大, 升级维护较复杂, 不适用于多用户的广泛应用;
(2) 若采用B/S结构, 则维护和升级简单, 成本降低, 但对应用服务器的要求提高, 运算负荷较重, 一旦服务器发生问题, 后果很严重。
为了平衡两者之间的优劣势, 在进行系统设计时, 本系统采用C/S、B/S相结合的四层体系结构, 由表示层 (客户端) 、Web服务器层、应用服务器层和数据层组成, 系统体系结构框架如图3所示。在B/S部分, 利用Web服务器作为空间数据库操作的中间件, 前端采用基于AJAX的浏览器技术, 通过Web服务器来访问空间数据库, 数据库服务器管理地理空间数据;在C/S部分, 客户端通过调用应用程序, 利用数据库专用接口来访问地理数据库, 采用分布式数据库管理模式可以有效地减轻中央服务器的负担。
该体系结构, 可以方便地实现系统数据的管理、应用和发布, 在客户端浏览器上, 不需下载插件, 也不需要安装昂贵的专业软件。此外, 还能将服务器端的一些负担转移到客户端, 既减轻了服务器端的负荷, 又提高了系统响应速度, 使得信息共享变得更为简单, 同时应用系统的灵活性和扩充性也得到充分提高。
2. 系统原型示例
经过前期的数据采集、影像获取、影像切割、坐标转换, 中期的开发平台搭建、资料搜集、算法改进、程序调试, 以及后期的完善优化等工作, 本系统完成了以校园WebGIS为应用背景的基于异步交互模式的遥感影像发布系统, 其界面简洁, 无缝滚动, 数据传输快速, 影像衔接流利, 成功展示了中国矿业大学南湖校区全概貌, 在远程访问和在线漫游方面有良好的改善, 给用户更友好的体验。系统初始界面如图4所示。
(五) 结语
针对目前遥感影像数据在线浏览速度慢、交互效果差的缺陷, 本文提出了基于AJAX模式的影像数据发布解决方案, 充分利用了AJAX异步调用XML数据实现动态加载地理信息的特性, 显著提高了WebGIS应用程序的效率, 具有访问快捷, 异步通信、用户定制和功能扩充的特点。
参考文献
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