电子显微镜图像（共10篇）
电子显微镜图像 篇1
透射电子显微镜的图像反映的是样品对电子束透过率的差别, 样品中原子序数高的部位, 电子束被反射和散射的多, 透射过样品的电子束少, 在荧光屏上呈现的图像比较暗;样品中原子序数低的部位, 透射过样品的电子束多, 荧光屏上呈现的图像比较亮[1]。从而达到图像增强的目的, 便于人们的观察和研究。
生物样本主要由低序数原子C、H、O组成, 由于样品厚度的限制, 微粒样品需承载在电子透明的衬底上, 电子束透过样品的能力低, 样品和衬底背景透过的电子束较接近, 构成的电镜图像灰度低, 对比度较差。为提高图像对比度, 对生物样品采用重金属染色或投影重金属的方法。但由于样品制备方法和技术的限制以及电镜加速电压等因素的影响, 导致生物样品电镜图像质量不理想, 主要表现为灰度对比度不高, 图像的均匀性差, 背景杂散物影响图像清晰度, 图像背景噪声大, 灰度分布密集而且对比度很弱。很多细节信息不容易被人眼所识别。使得电子显微镜的高分辨率优势不能得到应有的发挥。对电镜图像增强处理充分利用电镜图像表现的微结构信息, 是电镜图像分析的重要内容。
1 样品制备及图像获取
含有大肠杆菌液体样品滴样在φ3mm载有负二膜+喷镀碳膜 (HITACHI HUS-5GB) 补强的铜网, 用3%～5%磷钨酸钠负染色, 以提高对比度。载有样品经过负染的铜网经过真空干燥后, 用PHILIPS EM—400T透射电子显微镜镜检、拍照, 加速电压80kV, 放大倍数17, 000X。大肠杆菌 (8099) 菌体呈较规则的长椭圆形, 电子束透过细菌细胞壁, 细胞壁呈电子透明, 细胞质内核糖体均匀分布, 呈散在分部。细菌鞭毛是细菌的运动器官, 本样品细菌为单端极鞭毛细菌, 既在细菌的一端只有1根鞭毛。但获取的图像照片胞体周围重金属染液浓度较大, 电子束透过率低, 图像呈黑色, 鞭毛与胞体连接处被染液覆盖, 鞭毛轮廓不明显。
2 图像的空域增强与频域增强原理
图像增强方法可分为两大类:空域处理法和频域处理法, 空域处理法主要是对图像中的各个像素点进行操作;而频域处理法是在图像的某个变换域内, 对图像进行操作, 修改变换后的系数, 然后反变换得到处理后的图像[2]。
图像直方图是图像处理中的一种十分重要的图像分析工具, 它描述了一幅图像灰度级内容, 任何一幅图像的直方图都包含了丰富的信息, 它主要用在图像分割, 图像灰度变换的处理过程中[3]。从数学上来说, 图像直方图是图像各灰度值统计特性与图像灰度值的函数, 他统计一幅图像中各个灰度级出现的次数或概率;从图形上来说, 他是一个二维图, 横坐标表示图像中各个像素点的灰度级, 纵坐标为各个灰度级上图像各个像素点出现的次数或概率, 它是图像最基本的统计特征。
直方图均衡化是通过增加图像灰度值的动态范围, 增加对比度, 既将多个频数不同灰度级合并到同一个灰度级, 以换取对比度的扩大[4]。直方图均衡化的算法是图像增强空域法中最常用、最重要的算法之一。它运用灰度点运算来实现直方图的变换, 从而达到图像增强的目的。
3 增强方法
图像的增强方法主要采用分段式方法, 既可突出图像中灰度范围内的图像细节, 又允许适当的损失另外范围内图像的细节。直方图增强可以认为是空域的点处理增强, 直方图均衡是减少图像的灰度级以换取对比度的扩大。但是直方图均衡化存在两个缺点: (1) 变换后图像灰度级会减少, 某些细节会消失; (2) 某些图像, 如直方图有高峰, 经过处理后对比度会不自然的被过分增强。
为了克服这些缺点要进行直方图局部均衡化, 并对这些高峰进行滤除, 见图1～4。
4 讨论
实验对于原始图像, 主要采用了空域处理法。原始图像中由于染液的不均匀分布, 菌体周围和背景灰度相差较大, 从直方图可以看出灰度分布密集, 原图中细胞壁与鞭毛模糊, 轮廓不明显;经过增强处理后, 灰度分布更加均匀, 菌体结构更加清楚, 有较多的分裂核和单根完整清晰地单根鞭毛, 核质呈丝状结构或呈电子密度较高的团粒结构。图像增强处理可提高负染制样细菌透射电镜图像的清晰度和对比度, 充分表现电镜图像的微结构信息。
参考文献
[1]陈利勇, 叶锋, 陈家祯, 等.透射电子显微镜数字图像增强技术[J].福建师范大学学报, 2003 (3) .
[2]韩超, 王小妮.基于MATLAB的红外/射线图像方法研究[J].红外, 2008, 2 (1-4) :1672-8785.
[3]任艳斐.直方图均衡化在图像处理中的应用[J].计算机与信息技术, 2007 (4) .
[4]张德阳, 胡智渊, 叶茂英, 等.扩大显微镜下细菌图片的灰度分布范围——基于MATLAB直方图增强方法[J].中国医学工程, 2006.
电子显微镜图像 篇2
IEEE 1394应用于航空电子系统图像通信的研究
IEEE 1394是一种新型的高速串行数据总线,它提供的等时数据传输模式可认为是目前比较理想的`解决数字视频图像通信的方案之一.阐述了1394的总体性能特点,从航空电子系统数据通信的需求出发,分析将1394应用到航空电子系统视频图像通信的可行性,并通过实验进行验证.实验结果表明,IEEE 1394能够满足新一代航电系统大容量数据实时传输的需求.
作 者：王苗苗 张春熹 史洁琴 Wang,Miaomiao Zhang,Chunxi Shi,Jieqin 作者单位：100083,北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院刊 名：微计算机信息 PKU英文刊名：CONTROL & AUTOMATION年，卷(期)：200622(10)分类号：V243.1关键词：IEEE 1394 数字视频图像通信 航空电子系统 高速串行数据总线
电子显微镜图像 篇3
新课程标准下本节内容要求：能够列举电子地图、遥感技术等现代技术在生活生产中应用的实例。本节课教材内容较少，为了让学生有本可依，因此编写了学生上课使用的“学习材料”。“学习材料”主要包括两大部分，一是认识电子地图，这部分内容介绍什么是电子地图以及电子地图的分类。由于电子地图的知识专业性较强，这方面的一些专业术语比较难以理解，编写“学习材料”时，考虑到七年级学生的认知水平较低，所以编写内容较为浅显。“学习材料”的第二大部分是电子地图的应用，即该节课的重点。从电子地图在生活中的应用和遥感图像（电子地图的一个种类）在生产生活中的应用两方面来列举实例说明。“学习材料”中还设置了两个“活动”环节，通过第一个活动增加学生对电子地图优点的认识，通过第二个活动巩固如何用电子地图来确定出行路线、确定地理位置和进行分类搜索；“你知道吗”栏目，利用几幅图片简单介绍电子地图的制作过程；“知识链接”栏目可开拓学生的视野。
二、教学目标
知识与技能：了解什么是电子地图及其分类；能利用电子地图查找地名，并选择到达该地点的最佳交通路线。
过程与方法：通过与传统地图的比较了解电子地图的优点；列举实例说明电子地图、遥感技术等现代技术在生产生活的应用。
情感态度与价值观：培养学生热爱祖国，为祖国经济腾飞而努力学习的爱国情感。
三、教学重难点
重点：列举电子地图在生产和生活中的应用实例。
难点：电子地图是如何在生产和生活中应用的。
四、教学方法与资源
自主学习法，小组合作、交流、展示；纸质地图、多媒体课件。
五、教学过程（表1）
显微镜数字图像处理系统 篇4
低照度图像拍摄
当光照不足时, 本模块可以使普通CCD也能达到低照度CCD拍摄的效果。使低照度CCD的最低照度能数倍下降, 而图片质量却能成倍提高。即使用普通CCD对荧光图像也能进行高质量的拍摄。
无损自动去噪
该系统不同于常见的有损图像降噪软件, 本模块尤其适合于对图像噪声有严格要求的科研计算, 可以无损降低噪声, 大大提高图像信噪比。
显微镜景深自动扩展
普通显微镜都有固定的景深, 在纵向变化范围较大的情况下, 难以使各个层面都清晰显示, 放大倍数时更加明显。
本系统对多幅各层面聚焦图像进行数据处理, 可以得到各点均清晰聚焦的整幅图像。附加自动装置可以实现自动扫描拍摄及实时处理, 适用于科研分析。
图像自动拼接
在高放大倍数下, 显微镜的视野变小, 使用本模块, 可以将连续移动载物台拍摄的多幅图像自动缝合为一幅完整图像, 从而有效扩大视野。
图像灰度测量
该系统可以对图像中的细胞、颗粒等进行计数, 也可以对细胞颗粒的亮度、面积、长短轴、近圆度等参数进行自动化测量, 并统计各参数的分布曲线。
单位:山东大学科技开发部
地址:山东济南山大南路27号
邮编:250100
电子显微镜图像 篇5
桂旅专教[2012] 11号
关于2012届毕业生网上核对学历电子注册图像信息的通知
各毕业班：
根据教育部及省教育厅的要求，2012届毕业生必须使用学信档案平台自行校对自己的照片以及学号、姓名、性别、身份证号、院校名称、学历层次等信息，如未完成图像校对的毕业生将无法顺利进行学历电子注册。现将网上核对事宜通知如下：
1、核对方法及流程：
（1）登陆中国高等教育学生信息网（http://），(由于教育网与公网之间存在一些瓶颈，如果用户的网络环境是教育科研网，建议用户通过 http:// 登录)，选择“学信档案”。如图：
（2）首次登录请选择“注册学信网帐号”。如图：
（3）系统将显示注册界面，“用户名”请填写有效邮箱地址。如图：
（4）成功注册后，系统将显示学信档案界面，请选择点击学籍信息（图像校对）。如图：
（5）系统将显示校对界面如图，请仔细核对图象及个人信息，如学籍信息、毕业照片正确，请点击“正确”
2、注意事项：
此次学历电子注册图像、信息的网上核对，将直接影响到毕业证书的制作，如未进行核对，造成毕业证书上图像和信息错误、网上学历查询图像和信息错误责任由学生本人自负。请2012届毕业生上网认真进行核对，并于4月15前完成此项工作。
3、咨询方式：
详情可向教务处教务科咨询
联系人：周老师
联系电话：3690198
教务处
二O一二年三月十九日
主题词：核对
图像信息
通知
报：陈贵超副校长
显微镜数字图像的质量控制 篇6
笔者在维修服务中经常遇到这样的情况:用户实验设计、细胞培养或标本制作等完善无误,但使用显微镜系统所拍摄的数字图像质量较差。存在的问题有:图像模糊不清;图像明暗对比不好;图像色温失调,存在明显色差;图像中出现光晕、杂影;图像的动态范围很窄;图像的噪声很大;荧光照相时荧光太弱;荧光图像出现眩光和模糊;电影模式时,标本移动出现明显拖尾;拍摄立体物体时难以各个层面都清晰完整地显示等。由于这些问题的存在,导致了很多实验室用户在实时观察、计数、测量等时遇到麻烦,也导致了很多实验室用户以这些数字图像作为原始数据向各类期刊投稿而屡屡被拒。很多实验室有好的显微镜设备却拍不出好的数字图像,这成为了困扰很多用户的难题。
显微镜的数字照相是一项复杂的工作,要获得高质量的数字图像,牵涉的因素很多,根据日常维修经验,总结为3个主要方面,即显微镜本身光学系统的成像质量,所用CCD数据采集设备的素质以及所搭配的图像处理软件的功能和应用情况等。下面分别介绍各个影响因素以及选择、调整、控制的方法。
2 影响因素和控制方法
2.1 光学系统的成像质量
影响光学系统的成像质量的主要因素有:科勒照明的调节;物镜的素质及调节;明场光亮度和色温的调节等。
2.1.1 科勒照明的调节
科勒照明是一种近乎理想的照明方式,它已经被作为显微镜的标准照明法而得到广泛的应用,Olympus、Zeiss、Nikon等显微镜全都采用这种照明方式。
照明方式一般有临界照明和科勒照明2种。光源经过聚光镜后,成像于物平面上的照明方式称为临界照明。它的缺陷是,会将光源(灯丝)的像成像于观察平面,从而造成干扰以及标本亮度不均,影响成像质量和测量精度。科勒照明中,聚光镜可以将灯丝像成像于无限远处,不会干扰标本的观察,又可以使物体得到均匀的照明。同时,聚光镜将视场光阑成像在被检物平面处,改变了视场光阑大小,可控制照明范围。临界照明和科勒照明原理图及效果图如图1所示。
科勒照明的调节主要包括聚光镜的调节以及孔径光阑的调节。聚光镜高低影响入射光的强度,中心位置决定着照明光轴的中心,光轴不正就容易形成暗角甚至视野遮挡。孔径光阑的大小影响着图像的对比度。这2个器件的位置是否正确很大程度上影响成像质量。
2.1.1. 1 聚光镜的调节
主要包括聚光镜高低(对比度)和中心(光轴中心)的调节,具体方法和步骤如图2所示。
第1步:用10×的物镜对标本聚焦(看到清晰图像);
第2步:缩小视场光栏,上下移动聚光镜,在标本平面看到视场光栏轮廓、调至清晰锐利轮廓(图2中的(a)、(b));
第3步:调节视场光栏像至视野的中心(图2中的(c));
第4步:放大视场光栏(图2中的(d)),直到视野内看不见视场光栏。
此时光轴位于中心位置,并能清晰显示标本。
2.1.1. 2 孔径光阑的调节
具体方法是:调节聚光器的数值孔径,如图3所示,使其与物镜的数值孔径做出适当的配合,以取得最佳的分辨率。数值孔径与分辨率有密切关系,孔径光阑的大小为物镜数值孔径NA值的70%~80%,如图4所示,经实验验证,此时的空间分辨率是最佳的[1]。
2.1.2 物镜的素质及调节
物镜参数中决定显微镜成像质量的不是倍数,而是数值孔径[2]。数值孔径越大,分辨率越大,如以下公式:d=0.61λ/NA。要获得好的清晰度,同样倍数的物镜,数值孔径越大越好。以10×及100×物镜举例(见表1),可以看出100×物镜可以分辨的距离更小。
物镜的调节:一般在高倍物镜的中部装有校正环,如图5所示,当转动调节环时,可以校正由盖玻片厚度不标准引起的覆盖差。对于正置显微镜,调节环上的刻度为0.11~0.23 mm,表明可校正盖玻片0.11~0.23 mm的厚度误差。
对于专门观察荧光的物镜,在荧光观察时,应适当关小光阑,以减少杂散光的干扰,如图6所示。
2.1.3 明场光亮度和色温的调节
色温(color temperature)指通过发射体发射谱形状与最佳拟合的黑体发射谱形状比较确定的温度。色温是表示光源光色的尺度,单位为K(开尔文)。光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温。在实际情况下,色温越高,人眼感觉到的颜色偏蓝;色温越低,人眼感觉到的颜色偏黄。如图7所示。
色温处理不好对图像质量的影响是非常大的[3]。举例来说,图8(a)~(c)数字图像,清晰度很好,但后2幅图像在色温方面存在明显偏差,图8(b)色温低,整幅图像发黄;图8(c)色温高,图像发蓝,这2幅图像均不能客观反映切片的真实色彩,对实验者观察、判断以及后续测量分析产生了不利影响。
影响显微镜数字图像色温的主要因素有:卤素灯泡的亮度(电压值);光路中滤光/滤色片的类型;标本的类型、颜色、厚度等;图像处理软件的能力等。
在配有数码摄像部件的显微镜上,明场观察的光源一般用的是12 V、100 W的卤素灯泡。在低电压时,卤素灯泡发出的光偏黄,在高电压时发出的光偏蓝。人眼对这种偏色感觉不明显,但CCD对色温的这种变化是敏感的,并将颜色的细微变化真实反映在数字图像上,导致在低电压时采集的图像偏黄色,高电压时呈偏蓝色。为矫正由于色温不同而产生的颜色失真,根据平时的维修经验,总结出2种方法:一是加装LBD滤色片,并通过控制ND25/ND6滤光片实现;一是通过软件实现白平衡矫正。具体操作方法:
(1)将卤素灯泡电压选在9 V位置,如图9所示。
LBD滤色片是将灯泡某一电压值时的光滤成白光。这个电压值选在了9 V,原因是电压值是9 V时灯泡的光强度,适用于高倍物镜也适用于低倍物镜,电压太低时,高倍物镜进光少,视场太暗,看不清目标;电压太高时,低倍物镜进光多,视场太亮,看不清目标。所以在数码照相时,要求把灯泡电压值选在9 V。LBD滤色片将卤素灯泡在9 V时产生的光滤成白色后,CCD采集的图像就不会偏色,从而真实的体现了标本原来的颜色。所以在数码摄像时,需要将灯泡电压固定在9 V。LBD滤色片只能将灯泡在9 V时的光谱滤成白光,在其他电压值时不能完全起到作用,所以灯泡电压只能选择9 V。
(2)根据所选择的物镜大小选择正确的滤光片组合ND25/ND6,如图8所示。
当电压选在9 V时,用低倍镜观察时灯泡亮度太强,需要将ND25或者ND6中灰滤色片置于光路当中,以减弱光强;用高倍镜观察时,灯泡亮度偏弱,需要将ND25或者ND6中灰滤色片移出光路,同时提高聚光镜高度,完全打开视场光阑和孔径光阑,以提高光的强度。
(3)选择照相机自动曝光,此时一般会得到较满意的图像。在白平衡仍然不准确的情况下,选择手动白平衡矫正。
手动白平衡按钮为一滴管状,使用时将滴管放于图像中没有结构的空白处,轻轻一点,整幅图像就以滴管处的颜色为白色基准色进行矫正,从而还原真实的色彩。如图10所示。
2.2 CCD的素质
图像质量与CCD具有直接关系[4],选择合适的CCD对于成像质量起着至关重要甚至决定性的作用。衡量CCD素质的主要参数有:量子效率(灵敏度)、像素数、像素面积、像素融合能力、ROI能力、最大曝光时间、暗电流、动态范围、读出频率、制冷能力、满井容量、帧频等,现将几个主要的参数介绍如下。
2.2.1 量子效率的选择
量子效率也叫做灵敏度,指在一定的曝光量下,像素势阱中所积累的电荷数与入射到像素表面上的光子数之比。简言之,就是“进去一个光子出来几个电子”,这决定了CCD的基本素质,也就是将光子转化成电子的能力。选择CCD时,无论哪种需要,一定选择量子效率高的。图11列举了3种不同的CCD的量子效率。
2.2.2 像素数的选择
同样的面积,像素越多,图像越精细,空间分辨率越高,如图12所示。与此同时,分辨率越高,感光度越低,其关系如图13所示。因此,对于荧光显微镜微弱的荧光,并非像素越多越好;当选择了像素高的CCD时,就要使用binning功能。
另外,分辨率要与像素对应。物镜倍率越低,需要的像素数越高;物镜倍率越高,需要的像素数越低。对于整体相同的放大倍数而言,物镜倍数越大,分辨率越好。如图14所示。
2.2.3 暗电流的控制
暗电流指在没有曝光的情况下,在一定的时间内,CCD传感器中像素产生的电荷。暗电流是产生噪声的原因之一。所以我们尽量选择暗电流小的CCD。对于某一块暗电流一定的CCD,通常情况下通过降低CCD的温度来最大限度地减少暗电流对成像的影响。图15表明了暗电流与温度的关系,从图中我们可以看出,温度越低,暗电流越小。所以,在使用荧光显微镜照相时,由于荧光微弱,需要用带制冷功能的CCD,以此来减少暗电流的噪声,进而提高信噪比。这一技术也是国产CCD和进口CCD的重要技术差别之一。
2.2.4 满井容量的选择
满井容量是指每个像素单元所能容纳的最大电荷数,如图16所示。在实际应用中,荧光显微镜照相时,由于荧光微弱,需要长时间曝光,如果满井容量过小,在曝光时间不足时即出现电子溢出,从而无法准确采集。因此,满井容量对荧光显微镜的CCD将是一个重要的参数指标。我们应当尽可能选择满井容量大的CCD。
2.2.5 动态范围的选择
CCD的动态范围是指像素单元饱和输出电压与暗电流输出电压之比。通俗地说是分辨明暗变化的能力,即灰阶。如图17所示,动态范围越大,显示细节越丰富,应选择动态范围大的CCD。
以上介绍了CCD的主要技术参数,要根据自身实验需要选择合适的CCD,比如,像素多了,感光度下降,同时帧频下降,标本移动时容易造成拖尾现象;荧光照相时,要选择满井容量大的、暗电流小的并且带制冷功能的CCD;对于只用作高倍物镜拍照的CCD而言,选择低像素的CCD即可满足需要等。
2.3 图像处理软件的功能和应用
目前各大显微镜公司的图像处理软件都配置了一些重要的处理功能,比如图像的叠加与拼接[5]、binning、景深扩展、反卷积等,掌握和应用这些技术将会大大提高图像质量。但目前在广大的实验室用户中,会用这些功能的寥寥无几,这值得大家重视。鉴于目前市场没有显微镜在这些应用方面的工具书,在此对这些功能的原理及使用方法进行简要介绍。
2.3.1 binning功能的使用
在荧光照相时,由于荧光信号强度较弱,为了能获取荧光信号,可以借助软件的一些算法实现。Binning技术,即像素融合技术,可以将几个像素联合起来作为一个像素使用,采用这种方式,相邻的像元中感应的电荷被加在一起,以一个像素的方式读出,因此binning可以提高灵敏度、动态范围、信噪比和读出速度,但分辨率会降低(如图18所示)。使用此技术,可以提高荧光的亮度,使某些在常规照相不能显示的荧光显示出来。在olympus、nikon、zeiss等品牌的显微镜软件中,均带有这项功能,在主界面上会有2×2 binning,4×4 binning,8×8 binning,可以根据实际情况正确选择。
2.3.2 景深扩展功能的使用
显微镜都有固定的景深,在纵向变化范围较大的情况下,各个层面难以都清晰显示,增大放大倍数时更加明显。利用数字图像处理技术,对多幅各层面聚焦图像进行处理,可以得到各点均清晰聚焦的整幅图像,这项技术在生物显微镜中主要用来进行细胞立体拍摄、微生物昆虫显微拍摄(如图19所示)等。在Olympus、Nikon、Zeiss等品牌的显微镜软件中,均带有这项功能,在Process目录下选择Enhancement,其下选择Fillter EFI Processing选择相应的设置,计算机将计算出清晰图像。
2.3.3 反卷积功能的使用
反卷积是一种计算密集型图像处理技术,这项技术主要是依靠一系列去模糊处理技术来提高显微图像的对比度和清晰度。基本上所有通过数码荧光显微镜拍摄的图像都可以反卷积处理。在显微镜的文献中记载的大部分涉及反卷积技术的实验,都是应用于宽场荧光显微镜上的,当今反卷积算法处理的图像可以与共聚焦拍摄的图像相媲美。图像降质可分为4个独立的原因:噪声、散射、眩光和模糊。反卷积技术的主要任务就是去除非焦平面上的模糊,也可以简单地去除噪声。反卷积的原理是将导致模糊的因素等效为一个函数PSF,利用得到的模糊图像除以PSF函数,从而得到清晰的原始图像,如图20所示。在Olympus Cellsens软件中可以选择Process目录下Deconvolution选项进行Neighbor及非Neighbor算法,要具体根据显微镜的配置以及实验材料和方法,比如物镜大小、CCD的像素、荧光激发滤片的类型以及所用的荧光染色方法等数据输入软件中,通过大量运算而得出结果。
3 结语
以上介绍了影响显微镜数字成像质量的各个因素以及相关的控制方法,在实际应用中应该先将光学系统调试好,保证各器件(聚光镜、物镜等)位置正确、光学中心的正确、光源的强度及均匀性、光源色温的正确等因素;其次选择好符合实验要求的高质量的CCD;再次合理正确地使用好图像处理软件,各个方面均做到万无一失才能保证获得足够好的图像质量,从而更好地显示我们所要看到的目标。从实际维修来看,对于一台工程师调校好的显微镜而言,光源的强度及均匀性、光源色温的调节是用户反映最多和最直接的,用户需要了解其中的原理,按照文中介绍的方法灵活运用才能得到较好的图像。对于想开展一些新功能的用户而言,应根据需要深入了解和掌握图像处理软件的知识,运用好了将会得到一些出乎意外的好效果。
摘要：目的:研究显微镜数字图像质量的影响因素,找到相关的提高图像质量的调整控制方法,指导广大实验室用户的使用。方法:阐明显微镜相关部分的结构、参数及成像原理,逐一分析各个影响因素,提出处理方法。结果:通过显微镜各部分的选择、调整等综合控制,得到了理想的图像。结论:显微镜的数字成像较为复杂,通过系统、全方位地调整控制才能得到高质量的图像。
关键词：显微镜,数字图像,质量,控制
参考文献
[1]郭德伦,魏景峰,张蕴.显微镜技术及其功能配置应注意的若干问题[J].中国医学装备,2008,5(6):7-11.
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[4]王银改.医学显微图像数字化处理系统的装配与应用[J].医疗卫生装备,2004,5(1):54-55.
电子显微镜图像 篇7
1 电视图像编辑的概况
电视图像的组成部分相对比较简单,是由扫描仪、摄像机等一些设备用来捕捉画面的时候产生的数字图像。图像由不同的强度和颜色通过图像分辨率进行具体的色彩和强度用数字方式呈现出来,在电视屏幕上以一种很快的速度显示出来,如画面明暗变化、色彩的亮度等。电视图像编辑是对GIS系统中矢量数字的扫描,可以制作出清晰的电视图像。电视在对电视画面呈现时,要对电视图像进行编辑。编辑的过程相对比较复杂,主要包括两大过程:噪声去除、分割连线。在编辑过程中噪声去除指的是,在图像进行播放的过程中去除图像中影响电视图像正常播放的一些点。例如,播放图像时的噪声、图像中出现的雪花等,使播出的图像更加清晰。
2 电视图像编辑基础技术
在对电视图像编辑时,过程很繁琐,最主要的是解决电视图像播放中的不稳定性,如图像晃动和不停闪烁等不良情况。想要提高图像的质量效果,一要控制和稳定图像的跳动和不规律的闪烁。稳定电视图像编辑点是非常重要的,其中一个影响图像编辑稳定的因素就是CTL信号,这种信号是把一种信号通过信号分离器转变成规则形状的波纹。在转变的过程中,脉冲时间和间歇时间分别对应奇数场和偶数场的一种排列方式。在CTL信号中,作为编辑重放和记录的信号通过电路来控制磁头和磁带之间的位置,使图像磁头接受到信号之后重新播放和记录奇数场的准确信号。有一种不良情况是:在对图像进行编辑的时候,需要对图像进行重放和记录,CTL信号在跳动的时候很有可能处于失真状态,所以在记录图像中无法用扫描来记录图像中的信号,这就导致了图像无法出现清晰的图像,图像画面出现跳动和闪烁情况。二是因为相同位置编辑的内容和要求是不相同的,所以在编辑的时候有两种编辑方式:插入编辑和组合编辑,二者的编辑路径不相同。在对图像进行插入编辑时,主轴系统一直处于重放状态,然后需要去掉不用的数据。这种去除的过程,在一定程度上是把二维像素转换成为数据集合。这种编辑方法的目的是让电视图像变得更加清晰,噪声更小。在对图像画面进行剪辑时,其任务就是把不清楚和不完善的地方通过一定的技巧使之合理完善。处理好与现实不同的影视时间空间、声音、图像、字幕特技等很多影视语言元素在剪辑方面创造出非常完美的视听效果,这是在剪辑中必须要考虑的问题。剪辑最重要的一个核心就是确定镜头组合的长度、剪辑点、镜头连接的关系、镜头安排的顺序、段落的形成等很多重要的剪辑问题。
3 电子时代,电视图像编辑技术的运用
电视作为一种资源,给人们传达了不同的信息。电视图像编辑技术在电视播放中有非常大的作用,使人们的生活有了翻天覆地的变化,不仅改变了很多传统的领域,而且从根本上改善了人们的生活。在电视产业中,不管是电视画面的投放,还是电视视频的采集,都要用到编辑技术。图像进行编辑中有一种压缩功能,是用来对图像数据进行合理的压缩,所以图像数据有被压缩的空间。电视图像数据库很大,在传送的过程中非常困难,所以要把图像数据进行压缩,缩小空间传送的时候就不那么困难,这对图像快速传送是非常重要的。它最大的好处和作用是以更加快速和高效率的方式进行图像传送。在对电视图像编辑技术的运用方面应保持图像编辑质量的渐进和图像效果的评估。
4 结语
综上所述,通过上文对电视图像编辑技术和图像编辑技术的应用的阐述,电视产业在人们生活中扮演的角色越来越重要,电视图像编辑工作人员的效率也越来越高,实现了电视图像编辑技术在电视中的广泛实践应用。好的图像编辑技术带给观众更好的视觉体验的同时,也给观众带去了审美上的乐趣。电视图像编辑技术从传统的线性编辑发展成为今天的图像和视频编辑,技术得到了长足的提高,设备也在很大程度上得到了更新。电视图像编辑技术在电视产业领域的不断发展,直接影响着人们的生活状态,丰富了人们的娱乐生活,满足了人们对物资生活的需求。我国把电视图像编辑技术的领悟和一些电视要素的创作之间完美的融合,然后应用在了电视效果当中,取得了不错的成就。所以,更新电视图像编辑技术对以后电视技术的发展有非常重要的意义。通过电视产业的不断快速发展,使中国经济取得更好的发展势头,向更好的生活迈进。
参考文献
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电子显微镜图像 篇8
影响显微镜数字图像质量的因素很多, 如分辨率、清晰度、白平衡、对比度、像素、噪声、动态范围等[1]。白平衡也可以称为色温, 色温是表示光源光谱质量最通用的指标, 可以通俗地认为是表示光的颜色冷暖的物理参数。开尔文认为, 假定某一纯黑物体, 能够将落在其上的所有热量吸收而没有损失, 同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来, 它产生辐射最大强度的波长随温度变化而变化[2]。人眼对色温是不敏感的, 而电荷耦合器件 (charge coupled device, CCD) 则可真实记录色温, 因此显微镜在数字成像时准确控制色温非常重要。影响显微镜图像色温的因素有卤素灯泡电压、视场光阑、孔径光阑、LBD滤色片、ND6滤光片、ND25滤光片等。本文主要研究各种因素对色温的影响以及怎样组合才能获得最准确的色温 (5 500 K) 。
1 材料与方法
1.1 设备
Olympus BX53正置显微镜, 配置12 V、100 W卤素灯泡, 电压0~12 V可调, 配备有视场光阑、孔径光阑、LBD滤色片、ND6和ND25滤光片、DP72制冷CCD、CELLSENCE图像分析软件及计算机硬件;柯尼卡美能达CL-500A色温仪。
1.2 标本制备步骤
活体组织病理切片—石蜡包埋—苏木精-伊红 (hematoxylin-eosin, HE) 染色。
1.3 测试方法与步骤
1.3.1 验证不同物镜对色温的影响
方法:取出目镜观察筒中的目镜, 将色温仪对准观察筒, 使二者间没有孔隙 (如图1所示) 。选择一个物镜, 点亮卤素灯泡, 先后选择1~12 V整数位共计12个电压值, 用色温仪测量记录不同电压时的读数, 测量3次取其平均值记录, 然后更换不同物镜, 重复以上步骤。
1.3.2 验证各光学元器件对色温的影响
方法:将色温仪的测光口对准显微镜聚光镜的出光口, 由于二者大小契合, 可以不做密闭连接装置 (如图2所示) 。分别选择什么都不使用, 使用LBD滤色片、视场光阑、孔径光阑、ND6滤光片、ND25滤光片, 测试在1~12 V共计12个整数电压值下色温仪的读数, 测量3次取其平均值记录。
2 结果与分析
2.1 不同物镜对色温的影响
实验测得的数据见表1, 编写并运行SASS程序, 得到统计学分析结果见表2。结果显示, 用和不用物镜结果有统计学差异, 100×物镜与其他物镜结果有统计学差异。但在实际测量中, 光透过100×物镜后变得很弱, 色温仪测量时间显著延长, 从而使测量结果出现一定程度的偏差。除100×物镜外, 光经过物镜后色温增加约200~300 K (如图3所示) , 图中系列1~6分别为无物镜、4×物镜、10×物镜、20×物镜、40×物镜、100×物镜时测得的色温值随电压变化曲线。
注:“—”表示因光的强度太弱而不能读出
注:在无物镜、4×、10×、20×、40×、100×6种条件下, 测得的色温值两两比较的差异性
2.2 电学、光学元器件对色温的影响
测得的数据制成表3, 编写并运行SASS程序, 得到统计学分析结果见表4。结果显示, 用和不用LBD滤色片结果有统计学差异;视场光阑减少90%与各组结果有统计学差异;孔径光阑、ND6滤光片、ND25滤光片对结果无统计学影响。只使用卤素灯泡、不使用光学元器件时, 色温较低。电压越低、色温越低, 电压越高、色温越高。LBD滤色片的使用对色温值的改变具有显著影响, 使用该滤色片可大大增加色温值, 增加量为400~1 800 K。减小视场光阑90%对色温有影响, 可降低色温约400 K。ND6滤光片、ND25滤光片、孔径光阑对色温无影响 (如图4所示) 。图中系列1~6分别为无滤色片和光阑、单LBD滤色片、90%单孔径光阑、90%单视场光阑、单ND6滤光片以及单ND25滤光片时的色温值随电压变化的曲线。
K
注:“—”表示因光的强度太弱而不能读出;“90%单孔径光阑”表示单独应用孔径光阑缩小90%以后的色温值, 以此类推
注:在无滤色片和光阑、单LBD滤色片、90%单孔径光阑、90%单视场光阑、单ND6滤光片、ND25滤光片6种条件下, 测得的色温值两两比较的差异性
注:图中系列2、3、5、6重合为一条线 (最上面)
3 讨论
色温对显微镜的图像质量有重要影响, 主要表现在光源的色温会影响到图像色彩的还原[3]。在生物医学中, 通过多种染色技术使不同细胞、组织或细胞的不同成分具有不同的颜色, 借此加以区分。如果色温不准确, 就会使本来红色的细胞质显示为紫色, 本来蓝色的细胞核显示为黑色[4]。日常生活中, 比如在路灯下面, 衣服或者其他物体的颜色会显得很不一样, 这就是光源色温影响了大脑对于物体颜色的判断, 对于显微镜的CCD也会有同样的问题。人眼对颜色有自我适应的功能, 这使我们不管是在日光、荧光灯、钨丝灯下看到的白色物体仍然是白色, 只有在一些比较极端的情况下才会有偏差, 而显微镜CCD的传感器与此不同, 会显示物体的真实颜色色温。调整白平衡的过程称为白平衡调整, 白平衡调整的基本原理是对于低色温的光源, 其中的红光占比例较高, 我们就可以降低红光的比例, 提高蓝光的比例, 从而使各种颜色达到平衡, 让白色呈现出本来的白色。对于高色温的光源也是类似, 通过降低蓝光比例, 提高红光比例来达到调整白平衡的目的[5]。
LBD滤色片也叫做白平衡滤色片[6], 其作用类似于蓝色滤色片, 可以将光路中一部分黄光滤掉, 在灯泡电压较低、光偏黄时作用有限, 只有与适当电压相配合时才能将光滤成接近白色。ND滤光片也被称为中灰滤光片, 其作用是降低光的强度而不改变光的颜色, ND6滤光片的作用是滤掉94%的光量而剩下6%的光强[7]。
通过对以上实验因素的分析总结得到数字图像色温偏低、图像偏黄的原因有:未使用LBD滤色片;使用LBD滤色片、低倍镜时未使用ND6/ND25滤光片, 为使图像不过亮过曝, 灯泡电压远不到12 V;使用LBD滤色片、低倍镜时未使用ND6/ND25滤光片, 为使图像不过亮、过曝, 严重缩小视场光阑。数字图像色温偏高、图像偏黄蓝的原因有:未使用LBD滤色片, 为克服图像偏黄, 加了蓝色滤色片;使用LBD滤色片, 设置正确后又加了蓝色滤色片;使用LBD滤色片、低倍镜时, 灯泡电压给的太低, 图像偏黄, 后加了蓝色滤色片;使用LBD滤色片、低倍镜时, 严重缩小视场光阑图像偏黄, 后加了蓝色滤光片。
综合分析, 为得到最准确的白平衡和最佳图像质量, 技术流程为: (1) 将灯泡电压置于12 V固定不变; (2) 将LBD滤色片放置于光路中; (3) 将视场光阑全部打开; (4) 选择合适物镜; (5) 调整孔径光阑, 使其数值=物镜数值孔径 (NA) 值×80%[8]; (6) 根据物镜倍数大小, 选择ND滤光片组合:4×物镜时选择ND6+ND25滤光片;10×物镜时选择ND6滤光片;20×物镜、40×物镜时选择ND25滤光片;100×物镜时全不选。
摘要：目的:研究生物显微镜数字图像白平衡的影响因素及如何调整获得最佳结果。方法:用色温仪分别测量各因素作用时的数据及其之间的相互影响, 用SASS软件进行统计学分析。结果:物镜的使用可以增加色温200300 K, 使用LBD滤色片可增加色温值4001 800 K, 减小视场光阑90%可降低色温约400 K, ND6滤光片、ND25滤光片、孔径光阑对色温无影响。结论:生物显微镜中各电学、光学元器件的参数要经过科学的调整才能获得数字图像正确的白平衡。
关键词：显微镜数字图像,白平衡,色温,LBD滤色片,ND6/ND25滤光片
参考文献
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电子显微镜图像 篇9
一、图像电子证据的具体情况
进入21世纪, 全球电子科技产业迈入爆发式发展状态, 电子信息产业为人们的生活提供了丰富的电子产品, 在各种媒介传播中, 都会将图像资料和文字数据作为实质内容进行广泛传播, 特别是大量的图文资料可能包含案件需要的重要信息, 因此无论是公众生活还是司法适用都对电子图像产生了浓厚的运用和证明兴趣。因为电子图像是对事件发生的一种原始反映, 因此在司法程序中, 刑事诉讼调查将电子图像所现实的内容作为侦查案件的重大突破, 是非常具有科学意义和证据学意义的。那么电子图像长期被作为案件事实确认的参考, 已经取代过去的一般图像成为电子证据的趋势越来越明显, 通过法律规范和法治理论的不断深化和进步, 在写现有电子图文技术的物质基础上, 实现电子证据的形式转换是具有法理依据和经济意义的。
(一) 图像电子证据的概念
图像电子证据的提出是学界对该项事物的一个法学性设定, 在法律规范中并没有图像电子证据的表述, 那么就这么一个学理性的定义, 让法学研究变得更加繁荣。首先, 从电子数据发展来看, 信息系统所传输的内容数据作为刑事案件侦办中的证据材料是能够为公众广泛认同的, 它把传统电子证据和图像电子证据差异性很好地显示出来, 作为电子数据传输的载体, 网络、电子计算机、手机等对图像电子证据的获取和展示都可以实现技术上可能, 已经和传统的纸质、物理材料没有多大的区别。
(二) 图像电子证据的属性
1. 数据化
图像电子证据的根本就是它的数据性特征, 没有特殊的技术处理和展示, 不可能实现图像的真实反映和公众感知, 因为技术运用的过程就是将图像数据从电子数据变成可视可感之的物理材料, 包括数据的图像化、拟声化和文字化, 这些都是电子证据的数据表征。
2. 无形化
图像电子证据作为一种数据的东西存在于网络和相关电子媒介的传输和储存当中, 主要以信号为主, 众所周知没有实现数据转化的信号是没有办法被感知和提取运用的, 因此刑事诉讼过程中的电子数据采集需要特殊的电子技术和设备作为辅助。
(三) 图像电子证据的分类
图像电子证据的种类一直都是比较模糊的, 不管是法学教育还是法律司法实务, 都没有一个统一的标准, 学理上的分类主要以形成来源和内容来源进行区分, 电子证据在刑事案件侦查过程中, 一般没有进行实质分类, 只要它能够证明案件事实的真相就会被纳入到证据证明当中。只是在案件侦办当中, 以如何实现证明能力而进行一些倾向性的实施, 笔者认为图像电子证据的分类在实务中没有多大的意义, 当然这种学理性的分类可以让理论研究和学习更加具有层次性, 因此成为学界关注的焦点。
二、图像电子证据的证据能力认定
(一) 合法性认定
1. 主体合法性认定
图像电子数据作为证据而存在时, 对数据的所读取的主体一定要为合法的, 而这就要求了读取主体必须是侦查机关或者公诉机关, 并且是具有一定的法律地位和受到相应的法律约束。在主体合法的前提下来讨论电子数据的读取需要进行程序性实现, 因为电子数据转换为电子证据所需要的转换过程就是法律规范的过程, 因此程序的合法性非常重要, 而程序合法就是要提供数据转换的主体、行为、形式等多方面均要讲求法律规范, 否则即使为实质的正确数据, 也不能作为电子证据使用, 这就是证据证明力的基本要求。
2. 内容和取证方式合法性认定
图像电子证据的内容合法是案件质量高低的基础, 因为内容合法才可能在案件证据相关性前提下实现证据能力核实, 如果取证不合法, 就会导致证据内容的污染, 一个不洁净的证据是很难具有说服力的, 因此要实现证据合法的技术要求, 就必须满足程序合法, 才能实现内容合法, 那么程序性和实质性的合法化, 才是证据收集的最理想化要求。
3. 程序合法性认定
现代法治要求程序合法性比实质合法性更加严格, 那么图像电子证据的程序合法认定必须要要从两个方面进行分析, 一是电子证据提取的主体要合法, 二是电子证据形成的过程要合法。电子证据的主体合法是指主体应当为法律规定的具有提取电子证据资格的主题, 以此保证图像电子证据提取的天热合法性;电子图像证据的程序性合法是要求证据的提取、审查和形式要保证依照法律规范进行, 以电子证据的审查为例。将证据审查分为直接和间接的, 那么就是科学的证据认证和安全性鉴定, 作为案件审理过程中的讨论焦点, 是攻守双方的控辩核心所在。
(二) 关联性认定
证据的关联性重点在于案件数据和案件真实之间的关系, 那么图像电子证据的相关性实现还是一个价值判断的过程, 因为不同的证据种类, 在审查的考虑上要进行三个方面的分析:一是要实现案件真实情况能够被该项电子证据反映, 二是案件事实被证据反映出来的情况能够作为案件的核心实质, 三是案件的争论焦点就在于图像电子证据的证明意义, 那么这些问题被解答就可以确定地说, 图像电子证据具有完全的证据相关性特征。
(三) 完整性和可靠性审查
图像电子证据没有进行可行的分类, 但是它的表现形式确实规定, 既是电子数据又是图像数据, 所以在图像电子证据的两大核心表现形式就是电子和图像, 那么审查电子图像证据的过程中必须要考虑到电子数据和图像数据的连续性, 尽量寻求可靠的数据来源。在对图像信息进行审查时, 第一就是必须要分清楚图像所表现的内容是否完整, 这也就是在形式上来对图像信息的完整性进行判断了;第二是要通过高端的识别技术进行图像整理研判, 这种判别的目的在于实现图像电子证据的可靠性;第三是要从数据特征和案件真实的联系来发现案件证据的相关性, 如果电子证据被破坏, 那么就无法进行下一个证据程序的实施;第四是进行证据关联性的证实, 这是属于证据证明能力的证明, 它是整个证据搜集和证据适用的最后一个环节。但是, 我们要清楚了解到, 证据的固有属性并不是可靠性, 可靠性只是在案件的诉讼过程做出的一个主观的判断。
三、图像电子证据的证据效力及使用规则
(一) “独证不为证”
一般而言, 证据都需要外部体现和印证。例如证据要结合自身情况、证据与证据之间有否矛盾或相互证明的关系、该证据在案件中的地位等等, 必须要对所收集的证据做较为全面的分析, 这样才能更为客观地对案件做出判断。由于电子证据和物理证据不同, 很多都容易被修改, 如果出现小范围的变动就没有办法恢复案件原来的真实, 不利于整个案件侦办的判断, 那么要进行该项图像电子证据的继续证据证明就需要借助于其他证据的辅助和补充, 其他证据主要还是电子证据的另一种体现, 因为电子证据的生成环境和传播媒介决定了电子证据其他能力的支持表现, 这是电子证据不同于一般证据的关键所在。
从传统的图文证据来看, 电子证据没有纸质证据的保存可靠性高, 也就是说电子证据的保存风险非常之高, 因此, 在脆弱的技术面前本身就将图像电子数据的证明能力降低了一个档次。由于被弱化的证据证明材料不可能实现和一般证据证明材料的同等证明能力, 就需要借助其他证据进行补充, 可以称之为电子证据的补强规则, 从现实的电子证据来看增强和补强证据都是非常有必要的, 这样是证据适用需要遵循的基本要求。
(二) 图像电子证据的审查分析
电子数据的审查是案件侦办的重要环节, 因为现代化的电子数据适用不同于传统证据的要求, 一方面从图像电子数据的完整性来说, 一点点的证据瑕疵就可能导致案件真实性的异变。另一方面从电子证据可靠性的角度来说, 没有了合法的程序和主体, 形成的证据本身就不可信。因此, 证据的可靠性不是体现在它本身, 而是要以证据的外在表现实现证据判断者的内在确认, 以此实现证据的科学审查。
同时, 它也不同于刑事诉讼过程中对电子证据进行审查时所体现出来的形式性。这种判断评价是要立足于电子证据必须充分体现对案件调查中所起的实质性推动作用的基础上。以图像为例, 图像里面显示的内容是案件相关性的问题, 而图像表面的人物环境等要求则是体现的案件证据可靠性的范围, 那么这两种不同表现形式就是我们需要对案件证据相关性的考虑, 在案件证据真实性的鉴定过程中, 必须考虑到正常人的感受, 这种正常人是指一般人能够感受到证据真实或者虚假的感受群体, 那么普通人的判断标准很具有代表性意义。电子证据还重要体现证据的稳定性, 我们经常所说的证据固定就是这个意思, 那么电子数据具有流动性较强的特征, 因此在审查证据的同时必须注意证据的稳定性, 避免专业识别出现错误, 这样更能够实现证据的可靠性。从证据的可靠性和完整性两个问题出发, 将两者联系起来看待, 就是要实现证据可靠性的完整性支撑和证据完整性的可靠性保证。但是, 图像电子证据相对比其他类型的电子证据而言, 它的可靠性在对完整性的依赖上程度较弱。因此, 在修改内容上的变化没有实现可靠性的进一步规范, 这种证据能力还是可以发挥得很好, 归根到底还在于图像电子内容和传统图像证据的区别, 只是不同其他证据类型的两个方面。可靠性, 使其证据能力仍能发挥作用。
证据可靠性的关键在于图像电子证据的发现和修改是不是能够被外界所感知和回溯, 如果电子证据的修改从内容上没有看出任何变化, 那么这种证据拥有真实性却没有合法性, 这样的证据就是不可靠的。当然在非法证据排除中就是要解决这种问题的发生, 因此如果不能确信电子数据被修改或者是哪部分变动, 那么我们就需要再做任何处理, 以非法证据论。
(三) 非法证据排除规则
非法证据排除规则的具体含义为, 在案件审查过程中, 出于对法律精神及原则的坚持, 以及其所体现出来的人道精神和社会价值, 对某些具有价值的证据进行排除, 并对其资格做出否定性的判断的规则。那么非法证据排除一般就需要在衡量中进行分析, 在真实和尽量真实的价值中进行抉择。我国的非法证据排除规则在新修订的刑事诉讼法中得到法律层面上的支持。在诉讼法中规定, 在收集证据过程中, 若对犯罪嫌疑人、被告人进行暴力冲击或心理胁迫等行为时, 所收集的一切证据均被视为无效。图像电子证据的特殊性必然对证据主体和取证方式的合法性要求更高, 特别是在案件关联性上的审查要求更加严格, 若在某一环节出现了不合法的地方, 其所收集证据就会同样被视为无效处理。
摘要：应当以新的视角去看到电子证据在刑事侦查当中的运用, 这种已经被普遍使用的证据终于在刑诉法修正中得以肯定, 可以说是法治国家建设的必然证据路径实施。社会发展进步的同时, 人类生活已经离不开电子证据的作证意义, 一方面是新技术的发展让电子证据能够更好地实现保存、技术采集等优势, 另一方面它和以前的一些图像证据、数据证据存在一定的区别。因此在刑诉法规范的证据当中, 要真正体现电子证据的价值, 还需要我们的司法人员进一步依法对电子证据进行合理适用。就这些问题展开理论研判, 从电子证据的外在特征和程序规则进行相关证明能力的分析, 确定电子证据的合法运用和非法排除。
关键词：电子证据,证明能力,刑事诉讼,证据运用
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电子显微镜图像 篇10
关键词：地理图像,电子白板,互动,课例研究
在课堂教学中, 教师应充分重视利用地理图像, 通过阅读使用地理图像和绘制简易地图, 帮助学生掌握观察地理事物的基本方法, 培养学生运用地理图像进行分析、对比、综合、判断和推理的能力。在地理教学中教师应增强学生学习的兴趣, 转变“重文轻图”的传统教学观念, 培养学生的读图习惯, 建立地理图像思维, 使学生在解决问题的时候, 能够主动借助地理图像工具寻求答案。
●依托电子白板, 应用虚拟现实技术, 丰富学生体验
在课堂上借助电子白板能使虚拟现实技术更有效地将地理图像带入课堂, 让师生置身于“现实环境”之中。不仅如此, 谷歌地球在初中地理图像的课堂教学中也起到了不错的辅助作用。
课例片段一:在教学人教版地理八年级上册第二章第三节《河流和湖泊》中“黄河的治理”时:我首先利用谷歌地球浏览黄河全貌, 接着请学生把自己感兴趣的地方列举出来, 有选择地对这些地方进行缩放处理, 进行对比观察, 甚至还可以用飞行模式浏览。有学生想了解兰州附近的黄河, 就在搜索栏里输入“兰州”, 选中后放大浏览;有学生对黄河“地上河”有兴趣, 就先找到黄河干流, 再找哪儿是黄河的地上河, 然后在那儿选取一个点, 做记录并将该点的地理坐标呈现给大家, 选取合适的图幅进行浏览;有学生想了解黄河干流流经的地形类型, 可以将默认的俯视模式通过调整控制轴上的“”和“”切换到侧视模式并调整到自认为合适的角度, 还可以调整“<”和“>”实现多角度环视, 这样观察高低起伏了解地形地貌特征就很直观。
初中地理课堂教学中涉及的图像很多, 利用现代信息技术对地理事物进行虚拟现实的处理, 形成逼真的三维画面, 使学生仿佛置身于真实环境中。而且依托电子白板, 师生可以直接操作白板上显示的画面, 更能吸引学生全身心投入学习。
●依托电子白板, 优化课堂活动, 促进自主建构
在课堂教学中, 借助电子白板强大的交互功能, 让学生在课堂里也能有机会亲自完成一些相关的小游戏, 寓教于乐, 充分体会作为课堂主人的感受。通过亲手操作、比赛竞争和小组活动等形式, 有助于学生对初中地理教材中涉及的图像知识进一步梳理、深化和贯通。
课例片段二:在人教版地理七年级上册第二章第一节《大洲和大洋》中“七大洲和四大洋”的课堂教学中, 我将学生分成六个大组, 利用电子白板进行识图拼图游戏比赛, 设计的步骤如下: (1) 通过电子白板自选图库储存, 任选大洲图片, 各组抢答其名称, 正确的加5分, 还能说出其在七大洲中面积排第几位的另加5分; (2) 通过世界地图, 能正确说出各大洋名称的加5分, 能正确按面积从大到小排列的再加5分; (3) 在地球仪上能正确指出各大洲或大洋准确位置的, 加10分; (4) 通过电子白板能拼出七大洲和四大洋分布的小组, 最多加15分; (5) 能在电子白板上直接画出七大洲和四大洋分布的小组, 最多加20分; (6) 汇总各小组总得分, 相互点评各小组表现, 表现优异的可以将此成绩放入其档案袋, 作为学期考评依据之一。
地图作为地理学科的第二语言, 是区别于其他学科最重要的标志。初中地理课堂教学中怎样更有效地利用地图进行教学一直是广大师生面临的重要课题。通过电子白板的辅助, 使学生在教师设计的活动环节中更主动地去观察每个大洲的形状轮廓以及各大洲大洋的相对位置, 各组学生在课堂上竞争气氛热烈, 课堂反馈的效果很好。除此之外, 在“34个省级行政区”、“中国各大地形”、“中国山脉”等内容的教学中用此类方法教学效果都不错。
●依托电子白板, 展示精彩观念, 提升思维品质
利用学生思维活性的再生资源在地理课堂展开教学, 使地理课堂处在动态生成中, 使学生的知识得到深化, 情感得到升华, 才能真正建构起开放的地理课程。
课例片段三:在人教版地理八年级上册第二章第三节《河流和湖泊》中“众多的河湖”的课堂教学中, 我请学生仔细阅读图2.28《我国的主要河流和湖泊》并展示第一部分的相关问题。经过学生自学、小组讨论后, 各组派代表到电子白板上指出我国河流和湖泊分布的大致情况后, 接着展示第二部分问题。在学生了解了我国的河流湖泊与季风气候的联系后, 继续展示第三部分问题。最后, 请学有余力的学生思考第四部分问题。
课堂教学离不开交流, 没有交流的课堂是没有生命力的课堂。这堂课的教学通过教师层层递进地预设问题做引领, 立足教材, 训练学生读图掌握基础知识, 更是利用一个又一个问题的探讨, 一次又一次撞击学生的思维, 一点又一点突破学生的思维空间, 使学生的思维在课堂教学中不断成长。
●依托电子白板, 整合传承创新, 打造有效课堂
相对于传统的板书, 电子白板所呈现的颜色更丰富, 图库更可随意添加、保存或提取。不仅如此, 电子白板的使用可以让课堂彻底告别粉尘污染, 打造成环保课堂, 营造出一个健康、绿色的教学环境。但是, 传统的地理图像教学无论是板图、板画, 还是电子地图都存在一些无法克服的问题。电子白板的一些特殊功能特别是浮动面板功能给地图教学带来了革命性的变革。与此同时, 电子白板也有利于课堂中师生的互动, 是地理课程与现代教育技术整合比较理想的工具。
课例片段四:在教学人教版地理八年级上册第二章第一节《地势和地形》中“地形复杂多样”时:我先按组别请学生代表把自己小组找到的山脉用笔在电子白板的底图上标出。开始山脉较多, 学生选择的余地比较大。随着山脉被一条条地标注出来, 大家开始认真地去寻找剩余的、很难发掘的山脉。在不断的寻找中, 山脉被不知不觉地记在脑海中;本来空白的底图也被学生描画得越来越详细, 一幅由学生自己创作的“作品”就这样完成了。学生看着自己描画的线条, 都很兴奋。这时我再请大家仔细观察, 寻找分布规律。之后, 在这幅以山脉为骨架的图上再用电子白板的书写功能请学生代表标注我国四大高原、四大盆地和三大平原的范围及名称。这样, 我国的地形特点通过全体师生的共同协作就很完整了, 学生对于自己所画的纵横线条都清楚, 在归纳的时候就非常方便了。
在地理图像的教学中, 教师依托电子白板充分调动了学生的听觉、视觉和动手参加的热情, 也使学生的思维能力、绘图能力得到了充分发展, 从而达到发展学生智力, 培养学生动手能力的教学效果。教师通过地理图像教学的创新, 可以提升初中地理课堂教学的创新, 不断的创新必定会使大量的创新人才涌现, 创新人才的不断涌现更能提升并振兴我国的教育事业。
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