实验数据的获取与处理

实验数据的获取与处理（精选8篇）

实验数据的获取与处理 篇1

视频流影像是由一系列空间和时间连续的视频帧组成, 而视频帧实质是一副静态影像, 它是构成视频流的最小单元[1]。获取无人机视频流影像数据时, 由于无人机视频流影像数据与相机影像数据格式不同, 因此在进行数据获取和预处理时, 可不考虑曝光间隔等因素, 只需简单进行航线规划, 再检查获取的视频数据即可。视频流数据的预处理主要包括摄像机的标定、GPS插值计算。与搭载非量测型数码相机的无人机数据处理流程相同, 在对无人机视频流影像数据进行处理之前, 需对视频传感器进行严格检校, 经像元畸变改正后, 再对影像进行其他处理操作;由于关键帧影像的帧率较高, 为保证影像重叠率, 每隔一点时间提取一张关键帧影像, 而通过无人机搭载的GPS设备获取的数据为离散点坐标, 为保证后续处理中提取的关键帧影像均有GPS信息, 则对GPS数据进行插值处理。

1 无人机视频流影像数据获取

1.1 飞行前准备

与传统航空影像获取方式一样, 在进行无人机视频流影像数据获取之前, 需进行前期工作准备, 包括资料收集、测区踏勘、仪器设备的检查等[2]。此外, 对无人机视频流影像获取系统而言, 还需测试硬件设备。硬件系统主要包括机上发射部分 (12V电池组、无线图传发射器 (VVLINK-C6000-TX) 、天线及天线连接线) 和地面接收与显示部分 (无线数字图传接收机 (VVLINK-C4000-RX) 、电源及笔记本电脑) 。在静态环境下, 测试视频摄像机、天线、无线图传发射器与地面接收机之间的连通性及数据传输能力, 检查视频摄像机、天线、电源系统、存储系统等工作是否正常, 验证系统电磁兼容性、数据记录存储及数据输入输出功能等。

1.2 飞行计划

飞行计划指无人机飞行器的航线设计, 根据测区具体情况、应急测绘对数据的要求及系统相关参数, 得到无人机外业作业时必备参数, 即飞行航高、旁向间隔、航线条数、航线总长度及飞行时间等。

1.3 外业飞行数据检查

外业飞行获取的数据可通过机上实时传输系统传回到地面站[3], 同时对获取数据的质量进行检查。与检查传统航空影像质量不同, 视频影像的数据形式为流媒体, 不需要考虑航向方向的重叠度, 只需保证视频影像质量清晰, 反差适中, 颜色饱和, 色彩鲜明, 色调一致, 无云雾遮挡、有较丰富的层次、能清晰地辨别地物影像、满足外业全要素调绘和室内判读的要求, 无需对影像航向重叠度进行检查。

2 无人机视频流影像数据预处理

2.1 摄像机的检校

摄像机检校是后续工作的前提, 提高摄像机的检校精度也是完成视频流影像地理编码与拼接的重要步骤。在对摄像机检校之前, 应先确认摄像机的机械结构坚固稳定, 不存在晃动, 同时要保证其光学结构和电子结构同样可靠稳定时, 才能对其进行检校[4]。综合考虑摄像机标定的室内检定法、恒星摄影检定法及试验场摄影检定法等算法, 本文拟采用室外检校场进行摄影机的几何标定, 再利用Australia软件解算其参数。其基本原理为:基于最小二乘平差理论, 利用光束法区域网平差模型对获取的检校场数据和高精度控制点数据进行区域网空中三角测量, 解求出所需的摄像机几何检校参数, 即像片内方位元素、径向畸变系数、切向畸变系数、CCD非正方形比例系数以及CCD非正交性的畸变系数。以中国测绘科学研究院家属楼作为检校场地, 具体过程如下:

1) 检查工作。在摄像机检校之前, 先将摄像机加固, 固定拍摄距离保持不变。摄像机视频拍摄时, 应检查摄像机是否清晰、设置摄像机参数是否正确等, 确认无误后进行视频拍摄。

2) 视频拍摄。首先在检校场对面五楼楼顶进行视频拍摄。每隔一定距离按-90°、90°、180°旋转摄像机获取的视频数据。拍摄时采取凹凸形式路线行走, 上下路线相差大致1m左右, 再进行楼下的视频拍摄。拍摄时要求尽量保证所摄视频的大幅面中均含有标志点。

3) 几何检校数据处理。其内业处理流程如下:导入影像、设置相机参数、同名点提取、人工选取名点、自动匹配同名点、光束法平差、查看结果和输出报告等步骤。

2.2 GPS数据预处理

为使轻小型无人机视频关键帧影像与GPS信息的时间同步, 利用时间可将GPS信息与关键帧影像一一对应。在轻小型无人机飞行平台上主要安装用于测图的双频GPS和飞行控制系统中用于导航的单频GPS。其中, 单频GPS导出的数据, 能与相应视频影像数据时间相对应, 而从双频GPS中导出的数据本身含有GPS时间信息。利用两者时间, 视频影像与双频GPS数据可对应。由于双频GPS数据不连续, 因此需构造数学模型使其能计算每一个时刻的双频GPS数据。方法如下:

采用牛顿插值算法, 以时间变化量Δt为变量, 三维坐标 (X, Y, Z) 为因量, 拟合GPS轨迹信息。其中, 以双频GPS和单频GPS的时间坐标轴相对应的起始时刻T0为时间起点, 定义与此时刻的时间间隔为变量Δt, 与此时刻相对应的GPS坐标为因变量 (X, Y, Z) 。记GPS坐标信息 (T0, X0, Y0, Z0) , (T1, X1, Y1, Z1) , …, (Tn, Xn, Yn, Zn) 等为GPS数据插值计算的已知数据, 依次求出X、Y、Z 3个坐标方向的插值函数。以X坐标方向为例, 具体过程如下:

首先, 求X坐标方向的各阶均差, 定义插值函数为X, 则各阶均差计算式为:

由此便可得出视频流影像数据采集过程中, 任意时刻的GPS信息。在进行无人机视频流影像数据处理研究时, 重点应用GPS定位数据, 保证提取的任何时间点的关键帧影像均有GPS信息, 应对GPS数据进行插值处理, 为后续视频影像地理编码与拼接工作做准备。

3 结论

针对应急测绘的需求, 以无人机为飞行平台, 搭载视频摄像头为传感器, 利用集成的无人机视频流遥感系统实时获取应急数据, 通过视频数据实时查看, 能够获取灾区实时情况。区别于传统航空影像数据的获取与处理, 针对视频流数据的获取与处理, 在无POS信息和地面控制点数据的情况下, 实现了影像的地理编码与拼接。

摘要：以无人机为飞行平台, 获取视频流影像, 与传统航空像片获取不同。针对流式媒体, 本文提出了一种非量测型视频传感器的检校方法 , 为保证每一帧视频影像均有对应的GPS信息, 采用合适的GPS插值算法, 为后续影像处理提供基础数据。

关键词：无人机,视频流影像,摄像机的标定,GPS插值

参考文献

[1]毕凯.无人机数码遥感测绘系统集成及影像处理研究[D].中国测绘科学研究院, 2009.

[2]林宗坚, 崔红霞, 孙杰, 等.数码相机的畸变差检测研究[J].武汉大学学报:信息科学版, 2005, 30 (2) :122-125.

[3]赵小松, 张宏伟, 张国雄, 等.摄像机标定技术的研究[J].机械工程学报, 2002, 38 (3) :149-151.

[4]向珉江, 高厚磊, 安艳秋, 等.一种提高数据同步精度的自适应插值算法[J].电力系统自动化, 2012, 36 (8) :77-81, 91.

实验数据的获取与处理 篇2

一、 改进器材，科学获取数据

在学生的探究活动中，有许多因素会影响学生实验数据的获得，如实验仪器的不精密、实验材料的不典型以及周围环境的影响等，都会造成学生获取的实验数据不精确。在此数据基础上的解释与论证就会偏离预定目标，与建构核心概念背道而驰。

1.改进仪器，避免估值影响数据

小学科学中有很多测量是需要学生进行估计的，如量筒测量液体的体积、玻棒式温度计测量液体的温度、弹簧测力计测量力的大小等，学生在利用这些仪器进行测量、记录数据时会有估上估下的误差值，单独一个数据或两个数据对比明显的情况下，不会受影响。但如果是一组连续的数据且数据变化不大的情况下，估值的上与下就会对数据的分析与解释造成直接的影响。

“热起来了”一课中，教材安排的是采用玻棒式温度计测量一本字典的温度，它只能精确到1摄氏度，每一小格之间的0.1至0.9摄氏度的值是需要学生来估计的，这个值的大小有人为的主观因素，甚至同一位学生在前后几次的估值中都有差异，这就使得个别小组在记录的数据中出现了“裹了衣服后温度升高了零点几摄氏度”的情况，这为后面基于数据的解释与推理带来了麻烦。

温度能否不用估计就直接显示出来呢？基于本课核心概念建构的需要，我们对仪器进行了升级，用数字温度计代替玻棒式温度计，解决了学生人为估值影响数据的问题，也符合新科技产品走进科学课堂的理念。使用数字温度计优势明显：一是灵敏度提高，节省了温度变化的等待时间；二是误差更小，数据更准确；三是温度不需要估算，消除了人为估值对数据的影响，更便于学生在excel表格中直接输入与呈现，为后续的论证环节做好了铺垫。

2.改进材料，防止他因干扰数据

受年龄特点的影响，小学生在探究活动中往往对探究材料特别感兴趣，领到材料后，经常会不自觉地把弄一些材料，如对材料进行“亲密接触”，而这些材料又对“接触”比较敏感的话，就会对实验数据产生干扰。

“热起来了”一课中部分小组在领到温度计以后不是先记录起始温度，而是用手握住了温度计下端的玻璃泡，致使温度升高，这时再记录起始温度，这样得到的数据显然不科学。特别是在测量几分钟内的温度变化过程中，有些同学把温度计取出来放进去反复操作，致使数据上下波动。这就导致了好多组数据出现温度升高的现象，也成了这节课上数据难处理的一大症结。

除了在实验前对学生的操作进行强调以外，可以改进选用的材料。在本课中，可用一瓶接近人体温度的温水来模拟身体，代替教材中安排的字典。数字温度计一开始就插入瓶中，学生领到材料后，主观上不容易接触到温度计敏感的下部。由此，困扰教师的干扰数据问题迎刃而解。

二、 借助图表，直观呈现数据

在学生获取实验数据之后，把数据呈现出来以供解释与论证尤为重要。常见的方式有三：一是学生根据记录表读、报数据；二是小组成员把记录表在实物投影仪上边展示边宣读；三是各组把数据填写在教师准备的汇总表中。显然，第一种方式失去了数据的价值，第二种方式比较常见，但缺乏全班整体数据的横向比较；第三种方式相对比较理想，但需要教师准备一张大的汇总表，且不利于数据的直观处理。在数字化时代，我们完全可以利用excel等软件以数据图表的形式呈现，同时可以对数据进行直观处理。

1.借助柱形图呈现数据整体

Excel中有个数据透视图功能，经过简单的设置就可以将数据汇总并以我们需要的图表形式直观呈现。“热起来了”一课采用柱形图的方式直观形象地呈现全班所有小组的实验数据，效果比较明显。数据的输入、呈现与学生的探究活动同步，在学生用数字温度计测量温度的过程中，每获得一个数据，各组就可以指定一名同学到台上电脑图表中输入数据，实时呈现在大屏幕上。有了全班同学的无形监督，避免了个别同学对数据的任意篡改。同时，学生在测量温度的间隙也不再无事可干，可通过大屏幕随时观察各组同学测得的实时数据，初步进行分析与思考。全班同学实验完毕，数据也同时输入完毕，一张全班各组数据的柱形图便呈现在大家面前。（图1）

此图充分利用了excel数据处理模块，直观形象地呈现了12组学生的实验数据，使学生面对全班大量的数据不再眼花缭乱，通过图形与具体数据的结合，有助于学生对数据的观察与分析、推理与论证。

2.借助折线图呈现数据趋势

有时候我们并非需要对所有数据进行呈现与对比分析，而是显现数据变化的趋势。这时，我们就可以借助折线图来达成目标。“热起来了”一课中学生在对数据进行整体分析后发现，衣服不能给身体增加热量，同时发现：裹了衣服温度反而还在降低，那衣服还有作用吗？而这个问题教师有预设，在学生探究活动中事先在其中一个小组增加了一个对比实验，这时就可以把这个小组的对比数据以折线图（图2）呈现，使学生对裹了衣服和没裹衣服的温度变化趋势一目了然，也使学生对保温的概念有一个新的认识：保温并不是能一直保持温度不降，而是减缓热量的散失，使温度降低的速度变慢。

三、 利用数据，深入剖析论证

科学获取数据并借助图表直观呈现，其目的是帮助学生建立自己的观点，用事实说话、用证据解释，培养实证精神。因此，在交流研讨环节，教师要组织学生充分利用数据来说话、来解释，使研讨交流成为学生对话的平台，成为学生推理论证的契机，在个体到集体的论证中，思维得到发展，概念得以完善与提升。

1.自我分析，个体论证

个体论证是本人或本组成员对自己或本组的实验数据分析与解释、交流与分享的过程，是学生基于自己的观点寻求证据进而完善自己观点的过程，有助于学生从证据上升到解释，促进思维的发展。

“热起来了”一课中，全班学生在探究活动前就已经借助生活经验与感受建立了两种不同的观点：“衣服能给身体增加热量”和“衣服不能给身体增加热量”。但这两种观点都建立在学生主观感受的基础上，所以都成立，谁也说服不了谁。于是教师应引导学生要用事实来说话、用证据来解释。“事实”和“证据”就在学生实验中观察到的数据里。因此，研讨交流的首要任务就是要组织学生开展个体论证，要让学生观察图1中自己小组的数据，对起始温度、1分钟后的温度、2分钟后的温度、3分钟后的温度等几个数据作纵向的观察与分析，用数据来佐证自己的观点。在观察分析中，有些小组发现自己数据中的四个温度没有一个上升，说明衣服不能给身体增加热量，与当初的观点一致；而起初持不同观点的小组也发现自己的四个数据没有上升，与当初的观点不一致，从而产生了认知冲突。在这里，是坚持自己原先的观点，还是尊重事实，尊重数据，体现了科学态度与精神的渗透与培养。

2.全班互动，集体论证

在个体论证的基础上，教师组织学生开展集体论证，让全班同学对其他小组的数据进行比较分析、质疑批驳或解释评价，通过不同观点的相互“交锋”，产生思维碰撞，在实现从个体表征到集体建构的过程中理解科学概念和科学本质。

“热起来了”一课，教师一方面要求学生对自己的数据进行分析论证，另一方面则要求他们对其他小组的实验数据进行观察。这时，有些同学就会关注一些特殊的数据，并提出自己的分析、质疑与推理。在此基础上，教师还应引导学生从全班的角度观察数据，从上升、下降或者基本一致几个方面分析数据。学生很快发现，图1中没有一个小组的温度上升，说明了衣服不能增加热量。同时还发现绝大部分小组数据有下降的现象，这在学生的意料之外，更促使学生去进一步分析原因，去联想生活实际来思考。在相互的交流论证中，知道了温水在不断地向外界散发热量，而衣服只是起到了保温的作用，使温度下降的速度减慢。这样，学生的汇报交流就不再是数据的简单呈现与结果的主观臆断，而是一个不断对话、交流的理性过程，更注重概念建构与思维发展的有效融合。

综上所述，引导学生基于数据的分析与解释，能有效解决汇报交流单纯呈现数据的问题，能帮助学生改变为记录而记录、为汇报而汇报的现状，慢慢引领学生对数据的尊重、对数据的利用，以及运用数据来推理与论证的能力，更好地促进学生思维的发展。

实验数据的获取与处理 篇3

在过去10年, 机载LIDAR作为精确、快速的获取地面三维数据的工具已经得到广泛的认同。至2004年全球已经有超过30类不同型号的激光扫描系统投放市场。加拿大Optech公司生产的ALTM和SHOALS、美国Leica公司的ALS50、瑞典的Topo Eye AB公司生产的Top Eye、德国IGI公司的Lite Mapper、法国Toposys公司的FalconⅡ等是当前较成熟的商业系统。本文以北京市密云县1:500比例尺地形测量为例, 主要介绍机载LIDAR基本原理、地面三维数据的获取和处理方法, 以及数据的应用。

1 LIDAR数据获取的基本原理

当机载LIDAR航摄飞行时, 激光扫描仪发射、接收激光束, 对地面进行线状扫描, 与此同时, 动态GPS系统确定传感器的空间位置 (经纬度) , IMU测量飞机的实时姿态数据, 即滚动、仰俯和航偏角。由于系统的几个部分同步工作并集成于一体, GPS和IMU的数据融合极为方便, 所以经后期地面数据处理后, 即可获取地面的三维数据。 (如图1)

2 IDAR数据的获取和处理

2.1 LIDAR设备选择

在北京市密云县1∶500比例尺地形测量项目中, 高程精度的要求优于0.15 m, 我们选择了加拿大Optech公司的ALTM3100。基于30年的LIDAR生产经验, 新一代的ALTM-3100采样频率高达100 k Hz, 1200 m航高以下高程精度达到0.15 m, 平面精度可以达到航高的1/3000, 能够满足设计需求。

2.2 航摄高度和飞行时间的选择

LIDAR数据的精度与航摄高度有关, 本摄区航摄的目的是为1∶500基础测绘数字产品提供高程数据, 为确保测绘成果的质量, 根据现行相关技术标准的规定和ALTM-3100的性能规格, 以及飞机性能和摄区对航高的约束条件, 设计飞行高度为800 m。

LIDAR系统是一个先进的主动传感系统, 它不依赖太阳光照, 所以在获取地面三维信息时可以考虑夜航。飞行作业中, 需根据测区内实际星历数据情况, 选择避开GPS信号较弱时段。为了避免植被, 尤其是农作物对真实地面的干扰, 建议选择秋冬季节进行航飞。所以密云测区的航摄时间选择在2010年10月至2011年1月间, 并且增加了夜航。

2.3 LIDAR数据的获取

密云1∶500地形测量项目共涉及飞行11个架次, 其中1个架次为检较校场飞行, 用于ALTM-3100系统检校, 其他10个架次为测区航摄飞行。全测区面积810 km2, 航线总计81条, 总长2613.5 km, 飞行高度800 m, 有效飞行时间为29 h30 min。激光扫描仪脉冲频率100 k Hz, 扫描频率43 Hz, 扫描角度21度, 旁向重叠率30%, 激光点地面点间距0.52 m。

2.4 LIDAR数据的处理

LIDAR航摄飞行结束后, 要尽快对航飞数据进行有效性评价, 决定是否需要补飞或重飞, 进而解算激光点数据, 并进行分类处理。

2.4.1 LIDAR数据处理流程

(1) 原始数据解码:原始采集的激光数据与POS数据 (定位定向数据, 包括DGPS数据和IMU数据) 需要进行解码, 从而获得GPS文件, IMU文件, 激光点文件等;

(2) POS数据处理:机载POS与地面基站GPS进行差分和融合, 获得精确坐标;

(3) 激光数据处理:处理后的POS数据与激光点数据融合, 获得地面坐标;输出激光点文件。

2.4.2 LIDAR数据处理说明

(1) 解算原则, 方法:实际解算, 采用多边形范围输出, 以单条航线存储为一个激光点文件;坐标系统, 采用WGS84椭球, UTM投影坐标系;

(2) POS处理说明:处理基站时, 使用陕西省的GPS控制网, 并同时保证机场附近架设一个基站, 由观测手簿获得基站坐标及天线高;使用基站时, 尽可能多的使用离测区范围最近的所有基站。

(3) 航带重叠处理:航线与航线之间重叠的部分, 根据航线, 将重叠部分的数据划分出去, 减小数据量。

2.4.3 LIDAR数据分类处理

LIDAR数据包括很多类型, 例如房屋建筑、植被、水体、地表、管线等, 如果要提取DTM (Digital Terrain Model, 数字地形模型) , 就必须将非地表类型点和地表点分离开, 也就是要进行数据分类。目前基于LIDAR数据点滤波的方法绝大部分都是基于三维激光数据脚点的高程突变等信息进行的, 概括来讲主要有移动窗口法, 迭代线性最小二乘内插法, 基于地形坡度滤波和移动曲面拟合法等几种。

密云测区为平原地貌, 地势低平, 绝大部分地区海拔不足5 m, 最大相对高度不足8 m, 海拔高程一般在2~3 m。根据地形情况, 首先剔除噪声点, 包括云, 折射等造成的高程异常点;然后设定适合的参数, 采用Terra Scan软件 (芬兰Terrasoild公司出品) 自动分类提取地面点。Terra Scan软件是依据移动窗口法来分类提取地面点的。

2.4.4 坐标转换

利用POS动态定位计算出来的激光点坐标属于WGS84坐标体系, 而密云测区采用的是80坐标系, 因此需要通过坐标转换, 获得最终成果。坐标转换包括两个方面:平面坐标体系转换和正常高转换。平面坐标转换可以利用陕西省C级网坐标转换成果, 七参数法转换得到。正常高转换是利用密云测区高程控制点拟合的似大地水准面计算得到。

2.4.5 高程数据成果

经过分类和坐标转换后, LIDAR数据就可以用于测绘成果的生产了。密云1∶500地形测量项目主要是获取DEM (Digital Elevation Model, 数字高程模型) 、等高线、高程注记点等。由于LIDAR数据的高密度和高精度, 使得由分类后的地表点生成的TIN (Triangulated Irregular Network, 不规则三角网) 的精度较传统数字摄影测量方法有了质的提高, 能够满足大比例尺地形测量的需求。

2.4.6 高程精度检测

密云1∶500地形测量高程成果采用实地水准测量和差分GPS测量方法进行检测, 检测结果见表1。

其中Δ为检测误差值, M=0.15 (m) 为标准中误差。

两种检测方法结果表明, 大部分成果精度很高, 1倍标准中误差以内的检测点数达到85%以上, 大于2倍标准中误差的检测点数小于5%, 检测中误差小于0.15 m, 满足设计书的要求, 证明用LIDAR测高获取地形高程的方法可行。

3 结语

从密云县1∶500地形测量项目可以看出, 机载LIDAR技术为获取高分辨率的地球空间信息提供了全新的技术手段, 使人们从传统的单点数据获取变为连续自动数据获取, 提高了观测的精度和速度, 能快速的获取精确的数字高程模型及地物的三维坐标, 同时配合地物影像, 增强对地物的认知和识别能力, 在摄影测量与遥感及测绘等领域具有广阔的发展前景和应用需求, 因此开展机载LIDAR技术的应用研究以及数据处理的方法研究具有重要的理论价值和现实意义。

参考文献

[1]舒宁.激光成像[M].武汉大学出版社, 2005 (8) .

[2]李英成, 文沃根, 王伟.快速获取地面三维数据的LIDAR技术系统[J].测绘科学, 2002, 27 (4) .

实验数据的获取与处理 篇4

关键词：线阵CCD,测径系统,亚像素技术,数据处理

0 引言

火炮,被誉为“战争之神”,在战争中发挥着重要的作用,全面提高火炮性能的检测水平,对提高射击精度、减少维修费用、预防故障等具有十分重要的意义,火炮身管的内径测量是火炮性能检测的主要项目[1]。经过深入分析和调查论证,设计了一套基于线阵CCD技术的光电测径系统,该系统不仅能克服现有测径仪的缺陷,而且精度高,灵敏度好,全面提高了身管内径测量的自动化水平。

CCD即Charge Coupled Devices,译为CCD摄像器件或CCD图像传感器,它可直接将光学信号转换为数字电信号,实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。为了提高图像测量的精度,若采用提高硬件分辨率的方法,不但代价昂贵,而且不易实现并受各种条件的制约。亚像素细分技术在这种条件下应运而生,成为近年来图像处理技术中热门研究方向之一,亚像素细分技术的基本思路就是将一个像素再分为更小的单位。本系统在数据的处理上采用亚像素处理技术,实现利用低分辨率CCD进行高精度测量的目的。本文重点介绍基于亚像素技术的几种实验数据处理方法,通过试验对比,确定最佳的数据处理方法。

1 亚像素算法的数据处理

1.1 直线拟合算法

该算法的设计思想是,首先对原始的灰度图像进行平滑滤波,再对平滑后的图像进行求梯度处理。找到梯度值最大的两点,再利用这两点的相邻点的信息进行直线拟合,确定边缘的准确位置。

首先对f(i),i=1,2,…图像进行平滑滤波,得到滤波后的一维图像g(i),根据边缘点处斜率最大的原理,可粗略定位图像的边缘。根据梯度公式R(i)=|g(i)-g(i-1)|得到梯度图像,如图1所示:

通过上述方法找到了边缘的位置,但只是一个粗略的边缘,因此,要通过进一步的计算来确定准确的边缘。在梯度最大的像素两侧各取两个像素进行五点直线拟合,直线的拟合采用最小二乘法。

设梯度最大值的两点像素的位置为i,i+1,且对应各像素点的值为Yi,令拟合直线:yi=axi+b,

于是便得到两个参数,确定了所求的拟合直线。

参考点的选择采用浮动阈值法,取梯度最大两点间的均值作为阈值即,则边缘点的位置,由此便准确计算出了边缘的位置,在实验中边缘的定位精度达到百分之一的像素等级。图2为边缘点及拟合直线图。

对采集的数据按照上述的直线拟合方法进行处理得到的测量结果见表1,由实验结果可以看出,像素的定位精度达到了1/100的像素位置,最大测量误差为0.004um。

采用多点的直线拟合,对于灰度图像的高频分量干扰不太敏感。但是,它对灰度图像边缘的斜率变化特别敏感,如果在位移变化过程中,被测灰度图像边缘的斜率发生变化,将严重地影响测量结果。因而,在选定边缘参考点时,应将参考点选在梯度最大值附近,这样将大大减小或消除由灰度图像边缘斜率变化造成的测量误差。

1.2 灰度矩边缘定位算法

灰度矩边缘定位算法的基本原理就是假设实际图像中的实际边缘分布与理想阶跃边缘模型的灰度矩保持一致,即矩不变性。通过此关系来确定实际边缘的位置[2,3]。

一个信号f(x)的p(p=1,2,3,…)阶矩定义为:

其中n为边缘部分的像素个数。

如果用t表示理想边缘中灰度为b的像素的个数,保持两个边缘的前3阶矩相等,也等价于解下列方程:

可以解得:

其中:

则t就是所求得亚像素的边缘。

首先对测量数据进行平滑滤波,应用上述方法对同一组数据进行处理得到的结果如表2所示。其测量最大误差为0.007um。

1.3 一阶微分期望值的边缘检测方法[4,5]

基于一阶微分期望值的边缘检测方法的基本思想是,设s(x)是原始信号,f(x)是利用光学系统得到的输入图像,它是将s(x)和一个点扩散函数G(x)卷积而得到的:

其中G(x)常可以近似地采用高斯函数:

该方法的具体步骤为:

1)对图像函数f(x),计算它的一阶微分g(x)=|f'(x)|,在离散图像中可用差分来近似一阶微分。

2)根据g(x)的值确定包含边缘的区间,也就是对一个给定的阈值T确定满足g(x)>T的x取值区间[xi,xj],其中1≤i,j≥n。如图3所示。

3)计算g(x)的概率函数p(x),在离散图像中有:

4)计算p(x)的期望值E,并将边缘定位在E处。在离散图像中有:

则E就是要检测的边缘的精确位置[6]。这种方法由于使用了基于统计特性的期望值,所以较好地消除由于图像中噪声造成的多响应问题。

先对实验数据进行3阶平滑滤波,应用上述方法对同一组数据进行处理得到的结果如表3所示。最大测量误差为0.0415um。

2 结论

通过以上三种算法对比,可以看出利用直线拟合法进行数据处理其测量误差最小,可达到0.004um,因此,在该测量系统中采用了此方法,但是,直线拟合法对系统的稳定性要求较高,因此,需要对系统进行准确调焦,尽量减少边缘的模糊区域,所以该方法适合焦距不经常变化的测量。

利用亚像素技术对实验数据进行处理,通过对比各种算法处理的结果,选择最优的方法作为测径系统的数据处理手段。该方法的成功应用,使测径系统的测量精度得到很大的提高,实现了利用低分辨率线阵CCD获得高精度测量的目的,体现了亚像素细分技术的优越性和先进性。

参考文献

[1]火炮静态测量设备原理及其应用.国防科工委司令部教育训练部,1987.

[2]Tabatabai Alij,Mitchell 0 Robert.Edge location to sub pixelvalues in digital imagery.IEEE Transactions on Pattern Analy-sis and Machine Intelligence,1984,PAMI-6(12):188-201.

[3]刘变莲.亚像素边缘检测技术的研究[J].电脑开发与利用,2005,18(11):54-55.

[4]Hu G Z,Cao X P.1992.A sub pixel edge detector using exp-ectation of first order derivatives.SPIE,1657:415-425

[5]章毓晋.图像工程(中册)[M].北京:清华大学出版社,2005.

实验数据的获取与处理 篇5

数据采集与处理是电子信息科学的一个重要分支, 是以传感器、信号的测量与处理、计算机等先进技术为基础而形成的一门综合应用技术。作为获取信息的工具, 数据采集在科学研究和国民经济的各个领域, 如通信、雷达、核电、冶金、航空航天等方面有着非常重要的地位[1]。掌握数据采集与处理相关理论与技术对学生综合运用多学科知识和从事相关领域工作的能力培养具有重要意义。《数据采集与处理》是西安电子科技大学生命科学技术学院 (以下简称“学院”) 针对生物医学工程专业大四学生开设的一门选修课程, 该课程主要讲解数据采集系统构成, 数据采集系统器件工作原理, 简单的数据采集系统设计以及数据处理与分析。为提高教学质量, 本文开展数据采集与处理仿真实验, 以期通过具体的实例, 让学生对数据采集技术有一个完整系统的认识;同时, 使学生综合运用所学理论知识, 解决实际问题, 能够根据实际需求, 设计合适的数据采集系统, 并对采集到的数据进行分析和处理。

二、《数据采集与处理》仿真实验教学

1. 实验内容。

结合数据采集与处理课程的课堂内容, 针对学生的专业背景, 考虑该领域当前研究进展, 以及实验开展的可行性, 我们选取4个实验, 分别为数据采集系统设计、Nyquist采样与压缩采样、微弱信号采集与特征提取和中等强度信号采集与参数估计。这4个实验既涉及理论, 又包括工程实践, 既涉及硬件, 又包括软件, 既涉及基础, 又涵盖当前研究热点。通过这4个实验, 学生对该课程有一个系统的了解, 并且能够运用所学理论知识, 去分析和解决实际问题。《数据采集与处理》课程共48学时, 其中, 课堂讲解学习32学时, 仿真实验16学时, 开设4个实验, 每次4学时。具体实验如下。

实验1:数据采集系统设计。《数据采集与处理》课程围绕数据采集系统展开, 并介绍常规的数据处理方法。为了使学生对数据采集系统有一个清晰的认识, 本实验设计语音信号采集系统。系统通过压电传感器录入语音数据, 经过滤波电路、采样保持电路、A/D转换器后将模拟信号转换为数字信号。实验过程中, 学生根据具体需求, 选择合适的硬件, 包括选择压电传感器、滤波器中电容、电感、电阻和运放, 采样保持芯片, A/D转换器, 电源等。硬件选型确定后, 设计硬件电路, 并基于EWB软件进行仿真, 对仿真结果进行分析, 如果有错, 则需要查找原因并改正。该语音信号采集系统的工作流程为:先对语音信号进行压电转换, 得到电信号, 电信号低噪放大, 经过50Hz陷波器, 去除工频干扰, 再低通滤波, 采样保持, A/D转换, 最后放大与显示, 频谱分析。通过该实验, 学生能够掌握数据采集系统的构成, 熟悉数据采集系统工作过程, 了解数据系统设计流程。

实验2:Nyquist采样与压缩采样。数据采集与处理技术涉及到一个重要的理论, 即Nyqusit时域采样定理。该定理指出, 对于最高截止频率为f的时间连续信号, 如果采用时间间隔为T的开关信号对其进行抽样, 当时间间隔满足T≤1/ (2f) 时, 原时间连续信号可由抽样序列唯一的表示, 也即可以由抽样序列恢复原时间连续信号[2]。Nyqusit时域采样定理表明, 采样频率至少要达到信号最高截至频率的两倍才能通过抽样序列回复原始信号。为了让学生理解并应用该定理, 本仿真实验给定原始时域信号, 要求通过频谱分析得到最高截止频率, 并据此计算临界采样频率, 最后仿真过采样、欠采样和临界采样三种不同条件下恢复信号的误差。随着科技的发展, 近年出现了压缩采样的概念。压缩采样通过分析研究信号的稀疏特性, 在远小于Nyquist采样率的条件下, 用随机采样获取信号的离散样本, 然后通过非线性重建算法完美的重建信号[3]。在本仿真实验给定具有稀疏特性的信号, 学生采用高斯随机采样矩阵对信号进行稀疏采样, 采样间隔远小于原始信号的最高频率。对于采样后得到的离散序列, 采用经典重建算法 (包括凸松弛算法和贪婪算法) 对信号进行恢复, 计算误差, 评价算法性能。通过该Nyquist采样与压缩采样仿真实验, 学生能够针对具体的信号, 计算采样频率 (包括临界采样频率和稀疏采样频率) , 并基于采样得到的离散时间序列恢复原始信号。

实验3:微弱信号采集与特征提取。考虑到选取课程的学生为生物医学工程专业背景, 开设生物医学信号采集与处理实验, 而生物医学信号多属于微弱信号。本实验以心电信号采集为例, 心电信号是低信噪比的周期性微弱信号, 频率在0.5Hz~100Hz范围内, 胎儿的心电信号为微伏级, 成人的心电信号为毫伏级。正常的心电信号包括P波、QRS综合波、T波、U波、J结合点等, 均有明确的生理学意义。本实验由教师选取公开数据库中的正常心电信号和异常心电信号, 要求学生利用MATLAB语言, 对心电信号进行谱分析, 数字滤波, 基线消除并检测P波, QRS波群和T波, 最后采用斜率法和差分法进行综合参数提取。通过该实验, 学生熟悉心电信号参数表示的生理意义, 并且能够进行心电信号的采集、处理与分析, 同时判别心电信号正常与否。

实验4:中等强度信号采集与参数估计。实际生活中, 除了上述微弱信号, 更多的还有中等强度的信号, 如通信信号、雷达信号等。本实验内容为雷达中的目标回波信号采集与参数估计, 具体为雷达发射三角频率调制连续波信号, 接收运动目标的回波信号。仿真时, 教师根据运动目标的距离与速度, 产生回波信号, 并在回波中混入高斯白噪声。学生则对回波信号进行频谱分析, 根据Nyquist定理, 计算采样频率, 得到采样后的时域离散序列。设计正交滤波器, 对回波数据进行滤波, 得到复信号。设计匹配滤波器和低通滤波器, 对复信号进行匹配滤波和低通滤波, 通过频谱分析, 估计运动目标的距离和速度。通过该实验, 学生将掌握调频连续波雷达系统的工作原理以及该体制雷达信号处理与分析过程。

2. 实验方案设计。

由于实验均为综合性应用实验, 每次实验难以由1个人在4个学时内完成。同时, 为提高学生积极性, 让学生带着问题并在寻求解决方案的过程中学习理论知识。在课程理论教学开始的时候, 对学生分组, 3人1组, 并给学生布置实验题。学生可以结合课堂知识, 课余时间查阅资料, 提前准备实验方案。准备好实验方案后, 交给教师审阅, 教师提出方案中存在的问题, 并给出解决问题的思路, 返还学生继续修改优化实验方案。在仿真实验开始之前完成实验方案设计, 要求方案切实可行, 教师筛选10%的优秀方案。仿真实验时, 教师对筛选出来的10%的优秀方案进行简要讲解和点评, 学生可以按照自己的方案, 也可以按照优选方案进行仿真。

3. 实验仿真。

本文实验仿真要用到EWB和MAT-LAB两个软件。EWB是一种电子电路计算机仿真软件, 称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室。EWB软件简单易学, 仿真功能十分强大。它提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具, 器件库中包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片, 器件库中没有的元器件, 可以由外部模块导入。MATLAB是美国Math Works公司出品的数学软件, 用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算等。实验开始前, 学生要掌握EWB和MATLAB这两个软件的基本操作, 能进行简单的设计和仿真。具体为, 对于EWB, 要求学生掌握元器件选型, 电路图设计与电路测试;对于MATLAB软件, 要求学生提前掌握数据的读取和存储、数据格式转换、滤波函数使用、频谱分析、画图显示、矩阵操作和优化工具箱的使用等。作为数据采集与处理课程的先行课程, 学院在大二已经开设模拟电路和数字电路实验, 学生已经基本熟悉EWB软件。此外, 学院在大三开设了MATLAB程序设计课程, 学生已经掌握了MATLAB的基本指令。上述先行课程为本文仿真实验的顺利开展奠定了良好的专业基础。

4. 实验考核。

作为实验开展执行情况的评价手段, 实验考核必不可少, 但其终极目标是激发学生的学习兴趣, 提高学生的学习主动性。数据采集与处理课程最终成绩为100分, 本文实验内容占40分, 每个实验各10分。实验考核成绩包括对实验方案设计的评价和实验仿真结果的评价。实验方案设计合理, 学生分工明确, 仿真代码编写正确, 程序运行结果无误, 实验报告撰写符合规范, 则满分;其余情况酌情扣分。

三、结语

针对我院生物医学工程专业学生知识背景, 考虑到学院硬件平台有限, 为提升数据采集与处理课程教学质量, 本文开展计算机仿真实验。实验内容涵盖了数据采集与处理课程讲解的知识内容, 并根据最新研究进展进行了扩充, 学生能够掌握基本原理以及当前动态, 更重要的是掌握解决实际问题的能力。本文教学模式理论与实践结合, 能够激发学生兴趣, 巩固学习成效, 提高动手能力, 为学生以后从事相关领域工作打下基础。

摘要：数据采集与处理是信息科学的一个重要分支, 在科学研究、国民生产、日常生活等各个领域有着不可替代的作用。作为我院生物医学工程方向的一门专业课, 《数据采集与处理》课程主要讲解模拟信号的数字化处理、模拟多路开关、测量放大器、采样保持器、模数转换器、数模转换器、数据的接口板卡采集等。课程综合性强, 涉及内容广泛, 且理论与实践密切结合。本文结合学院研究方向和软硬件平台, 探讨了《数据采集与处理》课程的仿真实验教学, 从实验内容、实验仿真以及实验考核等方面进行研究, 旨在提高学生学习兴趣, 改善教学效果。

关键词：数据采集与处理,仿真实验,教学模式

参考文献

[1]刘艳, 于效宇.“数据采集与处理”教学模式研究[J].中国电力教育, 2010, 31 (182) :61-62.

[2]高西全, 丁玉美.数字信号处理[M].西安电子科技大学出版社, 2008.

实验数据的获取与处理 篇6

《基础物理实验》是高等院校中培养学生动手能力、实验素养不可或缺的一门课程, 随着社会对创新型人才需求的不断扩大, 各高校也担负着越来越重要的责任。对于如何培养学生具有浓厚科研兴趣及较强动手能力的的成为了各高校加强教学效果的重要议题。

在传统的基础物理实验教学中, 存在着诸多显而易见的问题:学生在预习时只是阅读了实验教材, 而且大部分学生的预习报告书写基本是复制教材, 对实验的目的、基本原理、实验方案的思路及实验步骤等没有一个完整的总体认识;教师在课堂上讲解后学生马上进行实际操作, 预期的教学效果是不理想的[1];实验预习部分的枯燥乏味, 导致在实验过程中出现各种错误操作, 甚至发生危险, 学生也就不会真正体会到实验的原理;实验的数据处理部分往往较为复杂[2], 并需要进行大量的数学运算, 手工运算占用大量的实验时间, 并不能保证结果的准确性, 为了在有限的实验时间内完成实验, 甚至导致学生互相抄袭实验结果的现象发生, 而且学生并没有认真体会实验数据处理的重要性, 缺乏正确的数据处理思维。

因此要解决这些问题, 一方面要提倡物理实验的创新性研究[3], 并加强学生培训, 改善实验室管理制度;另一方面, 要利用科学的技术手段, 如多媒体技术以及计算机强大的数据运算能力, 增加学生对实验的兴趣, 减少学生在实验过程中发生错误的几率, 让学生能节约出更多时间来实践, 思考、理解实验的原理, 提高学生的科研实验能力。

2. 设计思想的提出

目前, 有关《基础物理实验》的书籍、用具已较为完善, 实验项目也在不断增多[4]。然后, 还没有一套计算机应用系统软件能够将全部实验高效、清晰的组织起来, 同时基于以上提出的基础物理实验过程中出现的各种问题, 我们提出此设计思想。此思想将所有实验项目按力、热、光、电、综合性实验进行分类, 每个实验均有实验预习及数据处理部分。在实验预习模块中, 学生可以查阅所有预习内容, 并观看flash动画或真人实验演示视频。在数据处理部分, 学生可以讲实验数据输入系统, 了解每一步的计算过程, 让计算机完成计算工作。系统编辑人员可随时增加实验项目, 编辑预习内容和数据处理公式。

3. 系统设计与实施

3.1 设计目标

(1) 在系统功能设计方面, 本系统将实现以下功能:

◇实验项目的添加、更新、删除功能;

◇实验公式的编辑、添加功能;

◇实验预习内容的查阅功能;

◇实验数据自动处理功能;

◇实验的搜索、筛选功能;

◇管理员权限控制功能。

(2) 在交互设计方面, 本系统将以为用户提供良好体验为基础, 利用jquery、ajax等页面交互技术, 尽量减少页面刷新次数, 增强用户操作流畅度。

系统首页由系统名称、分类导航、搜索框、热门实验项目、系统版权信息等内容构成, 用户通过点击导航及输入搜索内容, 系统将实时进行筛选、搜索工作, 动态显示符合附件的实验项目, 用户鼠标掠过某一实验, 及显示实验预习及数据处理链接, 单击链接将动态显示某一实验预习内容和数据处理详情, 输入实验数据系统将动态返回计算结果。所有常规操作将在无界面刷新的情况下动态完成, 保证用户使用体验。

管理员登陆后, 将在页面显示添加、删除、编辑实验链接, 所有链接均为橘黄色背景, 公式编辑模块采用可拖拽设计, 有效减少了管理员公式编辑的难度。

3.2 总体设计

系统采用Browser/Server设计模式[5], 无需用户安装特定软件。服务器采用Linux开源操作系统, ApacheWeb服务器软件, 配合Mysql开源数据库, 有效保障了保证系统稳定运行。在编程语言方面, 系统将采用php高级语言, 基于php官方支持的zend-framework开发框架进行开发, 保障系统安装、高效性。用户交互方面, 系统采用html5+jquery+ajax技术, 有效保障系统用户体验。

3.3 数据库设计

数据库在软件系统的数据存储中占有非常重要的地位, 数据库结构的好坏直接影响着整个网站的运行效率。合理的数据库设计可以提高数据库查询以及存储的效率, 同时也可以保证数据的完整和一致。数据库ER图如下[6,7,8]:

结合系统功能的要求以及功能模块的划分, 数据库中主要的数据表如下:

管理员信息:用户名, 密码 (注:密码采用MD5的方式加密) ;

实验信息表:实验类型, 实验名称, 实验简介, 实验目的, 实验仪器, 实验原理, 仪器简介, 实验内容, 数据处理, 注意事项, 思考题, 添加时间, 排序权重, 缩略图地址, 视频演示地址, 浏览量;

数据处理公式表:关联实验, 输入变量名称, 输入变量数量, 输出变量名称, 输出变量数量, 处理公式, 数据组数。

由于各数据表的查询操作要多于存储操作, 所以均采用MyISAM存储引擎, 以提高数据库的运行效率。

4. 重点问题及解决

4.1 数据处理公式模块的设计

由于预习内容添加等功能为数据库系统管理内容的常规功能, 网页形式的实现方案已比较成熟。但网页形式的复杂公式编辑功能却很少有人涉猎, 所以此部分功能的开发较为困难。

为了让管理员方便的进行公式编辑, 系统规定每个实验可添加任意多组的公式, 每组公式可自定义输入变量数量、输入变量名称、输出变量数量、输出变量名称, 管理员可为每个输出变量定义计算法则, 提交成功后系统将把以上内容记录到数据库中。

例如在图2所示的公式添加阶段, 系统管理员需先填写数据组数、每组输入输出数据数量, 名称填写框将根据填写的数量自动生成。锁定组数后可对输入输出变量进行编辑;锁定输入变量后, 输入变量将进入可拖拽状态;锁定输出变量后, 系统将针对每个输出变量自动生成公式编辑区, 管理员可在右侧的可选元素中拖拽相应操作符、变量进行公式编辑;锁定任一组公式, 此公式即进入可拖拽区, 方便其他公式的引用。在对所有输入框都进行锁定后, 即可点击提交按钮提交此组公式。

4.2 用户实验数据的动态计算[9]

数据处理界面将由管理员编辑生成, 编辑过程中可插入公式标记符“*formula*”。

当用户打开数据处理界面时, 系统将根据此实验已编辑公式的权重依次替换公式标记符为用户可进行数据运算的模块。

当用户在各运算模块输入实验数据后, 系统用用户数据将公式变量替换, 调用相应函数计算公式结果, 动态输出到对用模块供用户查对。

4.3 实验分类筛选及搜索的实时动态进行

为了能让用户快速定位到相应实验, 系统将所有实验名称一次性返回用户计算机。用户选择某分类后, jquery脚本将利用动画效果隐藏其他分类的实验。用户输入搜索内容时, jquery脚本将监测按键弹起状态, 每次按键弹起后将组合分类选项进行实验的搜索, 利用动画效果隐藏掉无关信息, 从而实现了实时动态的筛选、搜索效果。

5. 结束语

实验教学在现代教学体系的作用越来越重要, 如何有效激发在校学生的科研潜力迫在眉睫。希望此系统的实施能够方便《基础物理实验》教学的进行, 促使实验教材、教学方法、教学结构、教学思想和教育理念等的更新, 能够促使教师在教学实践中不断地更新教育观念, 能够为培养学生的动手能力、独立思考与分析问题的能力、自行设计实验方案与解决实际问题的能力等方面创设一个良好的教学环境, 让学生主动、积极地参与到实验教学中来, 让高校为社会输送更多具有创新意识与创造性思维的高素质人才[10]。

参考文献

[1]王铁云.运用现代教育技术优化物理实验教学[J].中国电化教育, 2007, (06) :88-89

[2]宋露露.大学物理实验数据处理的教学问题研究[D].华中师范大学硕士论文, 2006:7-38

[3]李松岭, 李明雪.物理创新性实验的六大设计原理[J].物理与工程, 2007, 17 (06) :19-21

[4]肖苏主编.大学物理实验[M].中国科学技术大学出版社, 2004

[5]张俊玲.基于B/S的物理实验教学系统的设计与实现[D].天津师范大学硕士论文, 2005:4-34

[6]杨冬青, 唐世渭.数据库系统概念[M].机械工业出版社, 2003:4--21

[7]王润兰, 白然, 等.信息技术环境下初中物理实验探究教学模式研究[J].中国电化教育, 2007, (03) :84-85

[8]李南.MySQL数据库跨越式升级中乱码问题分析及解决[J].江苏技术师范学院学报, 2011, 17 (12) :151-153

[9]王磊.MySQL物理结构的自动优化[D].东南大学硕士论文, 2009:10-31

实验数据的获取与处理 篇7

在医学信息快速发展的信息时代,医院管理者对院内信息网络采集的数据信任度明显增加,同时对数据采集内容的范围也在不断的变化,对某一个重大决定的实施也要从各个角度去采集数据并考核此行为的影响[1]。因此,要求对数据的采集是非常的严格、谨慎,对提供的数据要经过严格考核、反复推敲、反复考证,最终才能得以利用,这样基础数据的准确性就显得尤为重要[2]。因此,在信息流使用的过程中,针对信息流出现的问题要给予解决,为数据的正确获取提供良好的环境[3,4]。

我院是一所三级甲等医院,拥有1330张核定床位,年病案数大约5万份,病案统计管理系统与HIS之间实现了无缝连接,为医院的工作者提供了高度的工作质量和工作效率,适应现代化医院管理的要求,同时网络信息数据的共享得到了实现。通过一段时间的使用,针对接口在使用过程中出现的问题给予解决,为医院提供了更为科学的数据信息。以下内容是针对接口在使用过程中出现的问题给以处理的方法,并加以分析,供同行参考。

1 存储在接口的数据内容及重点

依照病案统计管理系统中病案首页完整性的要求,在HIS系统中要接口传输出院病人的基本信息内容,接口传输内容为首页序号、病案号和病人姓名等等。

2 接口存储的实施方法及重点

2.1 病案首页基础数据

针对病案首页数据的需求,在设计时接口存储对数据的完整性和数据的唯一性进行考虑,在HIS系统病人基本信息表(ZY_BRSYK)中选取符合条件的数据插入到病案临时表(#syjbk),在采集数据时考虑到数据的实时变化,所以在病人基本信息表(ZY_BRSYK)中生成触发器(trigger_zyrs),实时动态的记录了病人基本信息表中数据的变化。

部分重要SQL语句如下:

exec lxh_basydc@blh,@syxh,2/*记录出院召回或住院号作废状态变化*/

2.1.1 针对正常出院病人

条件是与病人代码一致的是HIS数据库中表ZY_BRSYK与ZY_BRXXK中病人首页序号和病历号,同时ZY_BRSYK中病人出区日期不应小于执行存储的前一天,并且在临时表中病历号是不为空值的唯一值,如果不能满足这些条件,就会出现“读取病人首页库出错!”。

2.1.2 入院科室、病区和床位

获取入院科室,入院病区和入院床位的条件是对照HIS数据库中表BQ_BRCWXXK中病人首页序号,病案临时表(#syjbk)应与之相同,并且取表BQ_BRCWXXK中与病人最初入区时所产生的一条信息中相应内容想对应。

2.1.3 费用汇总

获取费用信息时,各类大项之和由HIS数据库中表ZY_BRJSMXK(病人结算明细)与YY_SFDXMK(收费大项目)的病案费用大项代码得出,再更新在病案临时表(#syjbk)中对应的费用。

2.1.4 手术术信息及出入院诊断

获取手术信息内容时,根据HIS数据库中表SS_SSDJK(手术登记)中相关的内容进行更新;在获取入院、出院诊断信息内容时,根据HIS数据库中表SS_BRZDQK(手术诊断情况)中相关的内容进行更新,入院诊断是当诊断类别“zdlb=1”时所对应的数据内容,出院诊断是诊断类别“zdlb=2”时所对应的数据内容。

2.2 针对出区召回或住院号回收的病人

在实际工作中,由于各种原因存在出区的病人要求召回病区处理,这样在传输过程中就存在着有重复上传,所以在上输的过程中存在数据过滤,即在上传的病案临时表(#syjbk)中删除已经上传过的数据。

2.3 采集后的数据处理

当病案临时表(#syjbk)中的数据全收集齐全后,将最终结果插入病案首页表(BA_SYJBK_T)中。插入表时进行条件判别:病案首页表(BA_SYJBK_T)中不存在病案临时表(#syjbk)中的病人信息允许插入,否则不允许插入。

3 接口存储运行的时间选取

选取执行接口存储运行的时间上,考虑到时间的可持续性与连接性,选取采用如下方法:

@ksrq=convert(varchar(8),dateadd(dd,-60,getdate()),112)/*开始时间*/

@jsrq=convert(varchar(8),dateadd(dd,-1,getdate()),112)/*结束时间*/

这样就避免病案首页数据的丢失或取重复值。

4 接口存储的安全性处措

考虑执行接口存储的安全性,我院采取在服务器数据库中生成接口存储作业,由服务器在指定时间点自动执行。根据接口存储设计的特点以及服务器作业群时间的合理按排,接口存储作业在0005时由服务器自动执行。

5 总结

通过一段时间的临床使用,结合使用部门的工作反馈意见,数据接口存储设计更加完善,内容更加丰富[5],为病案首页提供比较完善、可靠的基本数据内容,实现了病案统计信息资源数据共享[6],实现了信息系统间的无缝联接,为医院信息化建设提供了宝贵的信息资源,同时为现代化医院建设的能源利用提供了更为有效的应用实例。

摘要：本文介绍了病案首页部分数据如何在HIS系统中获取,在使用过程中出现新问题时如何解决的方法,并且设计新的病案首页的数据接口,实现系统无差错的联接,从而提高医疗质量和工作效率,实现数据信息科学性的网络共享。

关键词：HIS,病案首页,数据接口,网络共享

参考文献

[1]代伟,刘小乡等.HIS信息流数据采集质量控制对策[J].解放军医院管理杂志.2007,14(7):518-519.

[2]王桂榕.无纸化电子病历的应用.改变了病案管理的模式[J].中国病案.2009,10(8):26-27.

[3]龙思哲.病案的社会利用分析.中国病案.2009,10(9):4-5.

[4]廖嫦英.HIS在病案管理中的应用体会.中国病案,2010,11(1):57-58.

[5]李阳,张志忠.病案管理信息系统上线准备与维护.中国病案.2010,11(3):48-49.

[6]尹朝红.病案管理由传统模式向现代化模式转型的体会.中国病案.2010,11(3):49-50.

[7]史素丽,张淑贞,曹凤英,罗永伟.HIS病案管理子系统的应用.中国病案,2010,11(5):50-51.

实验数据的获取与处理 篇8

一、异常数据出现的原因

1. 课前准备不够细致

如果教师对本课的解读和备课工作不足,就会导致上课的环节或实验细节讲解不清,从而使学生实验变得混乱,实验出错,也表现在教师在课前对实验的各种器材等未做精心细致的检查。

2. 缺乏实验的安全意识

教师缺乏安全意识,对可能带来的安全隐患估计不足或者被忽视,从而导致讲解不够深刻、不够到位,出现教学事故也不能做到及时有效地处理。

二、异常数据处理的原则

1. 不伤学生的自信心,失败也是一种资源

实验失败在科学学习过程中是比较常见的现象。学生在探究实验中的失败必定会使学生的需求得不到满足,使学生的心理受到挫折,并且会表现在一定的行为和情绪中。然而在探究实验活动中,学生会因一时疏忽或某种原因得不到正确结果,收集到了与科学规律等相悖的“数据异常”。教师不能对学生的错误视而不见,也不能看得太重,更不能随意批评学生,要试图减轻挫折带来的紧张和焦虑。

2. 选择适宜时机处理,促进学生均衡发展

当今的实验教学是一种科学、合理的教学方法。科学实验获得的数据必须具有科学性、准确性。正所谓出现了“异常数据”,教师不能视而不见,必须要加以处理。如果课堂上的时间很紧凑,我们可以做适当的处理,寻找适宜的时机进行处理。我们可以选择课后时间让学生重新实验,教师指导学生得出正确的结论,也可以把学生重做的实验安排在下一节课的前五分钟进行。在小学阶段,我们更多地要关注学生科学行为习惯的培养,更多地培养学生科学严谨、实事求是的科学态度,所以我们要多关注学生实验操作和实验数据的科学性。

三、异常数据的处理技巧

在“磁力大小会改变吗”一课中,会出现一些异常的数据,面对这些数据,我们一定要选择合适的方式,选择适宜的时间进行处理。在“磁力大小会改变吗”这节课中教师只安排提出了一个问题,针对这个问题安排了一个探究活动,因此课堂的时间是很充足的。然而本课的执教教师是这样处理的:首先引导学生发现错误的数据,接着教师自己妄自猜测分析学生出现错误数据的原因,如磁铁没有放平,桌子不平……然后又让学生猜测实验失败的原因,又让该组的学生自己说说原因。在此处整整用了五六分钟,才让学生重新实验,其他组的学生却是在做其他事,没有把注意力集中在观看实验上。本人觉得这种方法在很多方面是有待商榷的,还有很多地方需要改进。可以选择以下几种方式进行处理。

1. 学生重复实验,验证自己组的结论,并分析总结

由于实验操作不当,学生获取到错误数据都是比较正常的。在这种情况下,教师不能直接指出学生数据出错的原因,也不能妄自猜测学生实验失败的原因,这是很不理智的。因为教师的这一举动会深深地打击学生的学习积极性和自尊心,更会使他们对实验产生恐惧,而不愿再去做实验,或实验时为了结果而伪造实验数据,甚至对实验的必要性产生怀疑。为了加强学生的学习积极性,教师在平时就要加强实验失败的心理辅导和教育,提高他们的抗挫折能力。

2. 学生互相评价,找出失败原因,重新实验

学生进行互评是学生间进行有效交流的一种手段,学生间互助互学的一种途径。学生的互相评价归根究底是为了促进学生的学习,提高学生的技能。在互相评价的时候,学生一定要客观公正,要选择适当言辞进行评价,不能带有个人的感情色彩。针对失败的实验、错误的数据需要加以利用和拓展,引入新课,开展新知识的学习,这也是不错的选择。

3. 搁置冷处理

探究是学习科学的主要方式,探究活动是科学课堂学习活动中最常见的一种,活动获取的数据是最有说服力的证据。这些感性的数据必须由理性思维去处理,由严谨思维去分析,得出科学的结论。

摘要：《义务教育科学课程标准》明确指出,科学学习要以探究为核心。探究既是科学的学习目标,同时也是科学的学习方式,还是学生学习科学的主要途径。科学探究活动中往往要注重数据的收集、获取和分析处理。而学生在科学探究的开展过程中时常会出现一些与结论和科学规律相违背的“数据异常”。

关键词：异常数据,安全意识,冷处理

参考文献

[1]靳玉乐.探究教学的学习与辅导[M].北京:中国人事出版社,2009.

[2]张红霞.小学科学课程与教学[M].北京:高等教育出版社,2004.