時間：2023-03-22 17:42:15
序論：在您撰寫圖像設計論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
在進行圖像的設計、選擇和處理中，掌握專業軟件的基本使用技巧是必需的，圖像在網頁設計中的功能主要可以分為視覺吸引、信息引導兩方面。要達到這樣的目的，需要對圖像進行合理的處理。使用動畫圖片，以及適當的色彩對比，形成版式的變化，吸引瀏覽者的注意，引導其對網站內容的閱讀。根據公司對網站的功能定位，其所承載的任務與指向有所不同，對瀏覽者所作設定亦有差異。比如騰訊公司的騰訊網（）和騰訊（），一個作為門戶內容網站，一個作為公司形象網站是兩個獨立的網站，設計風格，內容和要求差異很大。
2新技術網絡
作為第四媒體，其顯示終端可能是計算機，平板，電視或智能手機，為了頁面兼容等原因，前端設計出現了很多新技術，如div+css技術，Javascript技術等，為了方便管理，一般采用對象的結構、表現和行為分開。結構是對象的內容，表現是其外觀，而行為是與瀏覽者的交互，或者說是瀏覽者進行鼠標點擊或輸入內容等操作時，頁面的反應。在進行網頁設計過程中，圖像對象也是如此，利用代碼可以對圖像進行一些效果的處理，起到資源占用少，頁面維護容易等目的，還可以達到一些用基本圖像處理技術不易實現的效果。用div+css結合Javascript技術可以實現在網頁前端一些設計效果和邏輯處理功能，比如圖像輪播和驗證碼校驗功能。在一個存在后臺管理的網站中，網頁的很多內容來自于后臺數據庫，一些圖片也不例外，內容需要和后臺交互，根據數據庫的內容和頁面的特定邏輯，決定圖像的外觀。這是基本圖像處理技術無法實現的，需要設計者了解動態頁面設計技術，常見的技術有，php和jsp技術等。除此之外，還有連接數據庫，縮放、剪切、相框、銳化、旋轉、翻轉、透明度、反色等對網頁圖片的處理。不再一一舉例。
3結論
（一）分析框架
文化是一個非常復雜的概念，為了教學的需要，根據美國人類學傳統，將其定義為“一群人共有的理解世界、并用符號表達這一理解的方法”。由此定義不難發現，海報是文化的重要載體，許多文化研究都選擇海報作為切入點；關于文化的教科書也常常提到從分析海報入手理解一國文化。這種思路雖有意思，但在教學實踐中卻存在一個問題：以英語為外語的學生，要怎樣才能可靠地找出海報所反映的觀念，而不致讓自己的解讀淪為主觀臆斷呢？要回答這一問題，一個能解釋海報工作原理的分析框架不可或缺。沿著這一思路，本研究在實踐中嘗試用不同的圖像分析框架，包括著名的“圖像語法”，來分析海報通過圖像反映出的價值觀，結果卻發現這些框架均不能很好地實現這一目的。究其原因，似乎是因為現有圖像分析框架過于注重圖像系統的內在結構而忽視了圖像與受眾間的聯系，直接導致它們無法解釋海報如何做到通過圖像實現其社會目的。鑒于此，本研究主研人開展了海報圖像符號分析系統的相關研究工作，最終提出了一個簡單有效的分析框架，用以解釋海報通過圖像系統推廣新理念的機制在教學中，首先通過一組簡單的例子說明圖1所示的圖像分析框架。然后，通過小組討論的形式跟學生一起分析兩組文化背景不同的海報，確保學生理解海報通過圖像說服受眾接受某一理念的機制。在此基礎上，引導學生通過該框架發現不同文化符號表征間的同質性，并以此作為檢驗該分析框架可靠性和合理性的證據。
（二）數據來源
本研究的數據來源之一是學生的書面作業。按照課程要求，學生需選擇感興趣的話題進行研究，并在此基礎上撰寫相應的書面研究報告；具體到本話題，學生需要運用所學原理以學習小組為單位獨立設計一份海報，并以書面報告的形式說明：（1）該海報的預期讀者群及其特征；（2）海報設計的基本原理；（3）海報設計的效度評估。最終，超過一半的學生（56人）選擇了上述題目作為研究話題。這些書面報告構成了本研究的原始數據。本研究的另一個數據來源就是有針對性的結構性訪談。為了更好地理解學習過程，在期末作業評分結束后，要求每一位選擇該話題的學生帶著自己作業來與教師面談五分鐘；研究者在訪談開始前明確告知學生本訪談不會影響成績，要求他們誠實作答。面談包括如下內容：（1）學生在完成本作業過程中的學習體驗；（2）了解學生未在書面報告中展示的學習過程細節，如對基本理論的理解等。所有訪談內容都在征求學生同意的前提下被錄制下來，并按照研究的一般程序進行分類和標注，供后續研究分析之用。
二、分析和討論
在各國高等教育普遍重視創新能力培養的大環境下，與之相關的研究方興未艾，大批專門測量創新能力的標準化量表相繼問世，如常用的“Torrance測試”。遺憾的是，目前很少有量表能直接測量學生圖像符號創新能力。盡管如此，已有研究對創新能力測量提出了一些原則，這些原則當能應用到本研究的分析中。經整合，本研究主要從以下兩個方面衡量學生的圖像符號創新能力：（1）圖像符號系統的原創性；（2）圖像符號原創性與思維過程間的因果關系。
三、小結
網頁中的圖像，按照存儲格式不同可以分為矢量圖和位圖，按照使用用途的不同，大致可以分為地址欄圖像，網站Logo，網頁內容圖像等。地址欄圖像類似一個圖標，顯示在地址欄網址前邊，一般經過精心設計，能夠傳遞公司專業與精細的形象。內容圖像是指嵌在網頁中或者作為網頁背景的圖像。伴隨網絡技術和軟件技術的進步，用于圖像處理設計的軟件有了很大的發展。網頁三劍客中的Dreamweaver在進行網頁設計的同時，可以對一些圖片進行簡單的變化處理，fireworks能滿足對網頁圖片處理的大部分功能要求。對于一些有特殊要求的圖像，可以使用Adobe公司的Photoshop軟件進行處理；在進行Logo等設計時，一般使用CorelDraw或Illustrator等軟件來完成。在進行圖像的設計、選擇和處理中，掌握專業軟件的基本使用技巧是必需的，圖像在網頁設計中的功能主要可以分為視覺吸引、信息引導兩方面。要達到這樣的目的，需要對圖像進行合理的處理。使用動畫圖片，以及適當的色彩對比，形成版式的變化，吸引瀏覽者的注意，引導其對網站內容的閱讀。根據公司對網站的功能定位，其所承載的任務與指向有所不同，對瀏覽者所作設定亦有差異。比如騰訊公司的騰訊網（）和騰訊（），一個作為門戶內容網站，一個作為公司形象網站是兩個獨立的網站，設計風格，內容和要求差異很大。
2新技術
網絡作為第四媒體，其顯示終端可能是計算機，平板，電視或智能手機，為了頁面兼容等原因，前端設計出現了很多新技術，如div+css技術，Javascript技術等，為了方便管理，一般采用對象的結構、表現和行為分開。結構是對象的內容，表現是其外觀，而行為是與瀏覽者的交互，或者說是瀏覽者進行鼠標點擊或輸入內容等操作時，頁面的反應。在進行網頁設計過程中，圖像對象也是如此，利用代碼可以對圖像進行一些效果的處理，起到資源占用少，頁面維護容易等目的，還可以達到一些用基本圖像處理技術不易實現的效果。用div+css結合Javascript技術可以實現在網頁前端一些設計效果和邏輯處理功能，比如圖像輪播和驗證碼校驗功能。在一個存在后臺管理的網站中，網頁的很多內容來自于后臺數據庫，一些圖片也不例外，內容需要和后臺交互，根據數據庫的內容和頁面的特定邏輯，決定圖像的外觀。這是基本圖像處理技術無法實現的，需要設計者了解動態頁面設計技術，常見的技術有，php和jsp技術等。
3結論
關鍵詞：嵌入式系統，圖像采集，電路設計
Abstract:Inthispaper,wepresenttwodifferentinterfacesbetweendigitalaimagesensorsandaprocessorforembedsystems,I/OmodeandDMW(DirectMemoryWrite)mode.InI/Omode,processorcanreadimagedatathroughI/Oport,andtheinterfaceissimple.InDMWmode,imagedatacanbewriteintoRAMdirectlywhileaprocessorissuspended.
Keywords:EmbedSystem,ImageCapture,ElectronicCircuit
一、引言
隨著半導體技術的飛速發展，具有圖像功能的嵌入式應用愈來愈多。從數碼相機、可視電話、多功能移動電話等消費產品到門禁、數字視頻監視等工業控制及安防產品，圖像采集和處理已成為重要的組成部分之一。圖像采集需要進行同步信號的處理，比通常的A/D數據采集過程復雜，電路的設計也較為困難。傳統PC上的圖像采集卡都是在Philips、Brooktree等半導體公司提供的接口芯片基礎上，由專業公司開發生產。在嵌入式系統中不同的處理器和圖像傳感器的信號定義及接口方式不同，沒有通用的接口芯片。另外，利用系統中的現有資源設計圖像采集電路，可以減少器件數量、縮小產品體積和降低系統成本。所以，通常嵌入式系統中要求自行設計圖像采集接口電路。本文針對不同采集速度的要求，提出了兩種圖像采集接口電路的設計方法。
目前市場上主流的圖像傳感器有CCD、CMOS兩種器件，其中CMOS器件上世紀90年代產生，近年來得到了迅速發展。傳感器的輸出有模擬和數字兩種。由于CMOS器件功耗小、使用方便，具有直接數字圖像輸出功能，作者在設計時選用了CMOS數字輸出圖像傳感器件。其他方式器件的接口設計與此類似，將在討論中說明。
本文內容做如下安排：第二部分簡述圖像信號的特點；第三、四部分分別介紹I/O和內存直接寫入兩種接口設計方法；最后部分是討論。
二、圖像信號介紹
圖1給出了采樣時鐘(PCLK)和輸出數據（D）之間的時序關系。在讀取圖像數據時用PCLK鎖存輸出數據。除采樣時鐘（PCLK）和數據輸出(D)外，還有水平方向的行同步信號(HSYNC))和垂直方向的場同步信號（VSYNC）。對于隔行掃描器件，還有幀同步信號（FRAME）。如圖2，一幀包括兩場。圖2中窄的矩形條是同步脈沖，同步脈沖期間數據端口輸出的數據無效。
PLCK存在時，圖像數據端口連續不斷地輸出數據。由于行之間以及場之間輸出數據無效，在采集圖像數據必須考慮同步信號，讀取有效數據才能保證圖像的完整性。
三、I/O接口設計
對于MCU、DSP處理器，I/O是最方便的訪問方式之一。以I/O方式讀取圖像數據不僅可以簡化電路設計，而且程序也很簡單。但由于讀取每一個像素都要檢測狀態，在處理器速度低的情況下，讀取圖像慢。在處理器速度快或圖像采集速度要求不高的應用中，I/O接口方式是一個較好的選擇。
1、電路原理和結構
在圖像傳感器和處理器之間，利用兩個鎖存器分別鎖存狀態和圖像數據，處理器通過兩個I/O端口分別讀取。圖3中，在采樣時鐘的上升沿數據鎖存器保存傳感器輸出的圖像數據，當處理器通過I/O口讀取圖像時，數據鎖存器輸出數據。其它情況下，鎖存器輸出處于高阻狀態。處理器通過狀態鎖存器讀取同步信號和圖像就緒（Ready）指示信號。在數據鎖存器保存圖像數據的同時，狀態鎖存器產生Ready信號（從‘0’到‘1’）。處理器讀取圖像數據時，Ready信號自動清除（從‘1’到‘0’）。處理器讀取狀態時鎖存器驅動總線，其他情況下輸出處于高阻狀態。
2、圖像讀取流程
要保證圖像的完整性就必須從一場圖像的第一行開始讀取，對于隔行掃描輸出的圖像則必須從一幀的第一行開始讀取。讀取每行圖像數據時，則從該行的第一個像素開始。因此，在讀取圖像數據前應先判斷場和行的起始位置。圖4是通過I/O接口方式讀取圖像數據的流程。讀取每個像素數據前先查詢數據狀態，如果數據已準備好則讀取數據。
3、同步信號檢測
為了簡化電路設計，用處理器直接讀取同步信號，然后找出場和行的起始位置。
從圖2可以看出，處理器讀取同步信號時，信號可能處在同步脈沖狀態（‘1’）或正常狀態（‘0‘）。對于那些同步信號反向的器件，則分別為‘0’和‘1’。如果信號處于同步脈沖狀態，第一次檢測到的正常狀態就起始位置。如果信號處于正常狀態，則首先檢測到脈沖狀態，然后用同樣的方法確定起始位置。
通過上述方法可以檢測出場的起始位置和行起始位置。
4、用VHDL設計鎖存器
在應用中，以上兩個鎖存器的功能和其他邏輯集中在一起，用可編程邏輯器件實現。下面分別為它們的VHDL表示。
設DO(0-7)是鎖存器輸出端，DI(0-7)是鎖存器輸入端，DM(0-7)是中間狀態，Data_R是數據讀信號（低電平時有效），則數據鎖存器的VHDL描述為：
Process(reset,PCLK)--鎖存圖像數據
Begin
Ifreset=''''0''''then
DM<="00000000";--清除數據
ElseifPCLK''''eventandPCLK=''''1''''then
DM<=DI;--鎖存數據
Endif;
Endprocess;
Process(DM,Data_R)--讀取圖像數據
Begin
IfData_R=''''0''''then
DO<=DM;--輸出圖像數據
Else
DO<="ZZZZZZZZ"--輸出高阻
Endif;
Endprocess;
進一步設數據有效狀態為Dstatus,狀態讀寫信號為Status_R(低點平時有效)，則狀態鎖存器的VHDL描述為：
Process(reset,PCLK，Data_R)--數據有效狀態控制
Begin
Ifreset=''''0''''orData_R=''''0''''then
Dstatus<=''''0'''';--清除狀態
ElseifPCLK''''enentandPCLK=''''1''''then
Dstatus<=''''1'''';--設置狀態
Endif;
Endprocess;
Process(Dstatus,Status_R)--讀取狀態和同步信號
Begin
IfStatus_R=''''0''''then
DO0<=Dstatus;
DO1<=VSYNC;
DO2<=HSYNC;
DO3<=FRAME;
Else
DO<="ZZZZZZZZ";--高阻狀態
Endif;
Endprocess;
四、內存直接寫入接口設計
在處理器速度較慢且圖像數據輸出的頻率不能降低的情況下，采用上述I/O接口方法不能得到完整的圖像。另外，有些應用中要求能夠實時采集圖像。為此，我們設計了高速數據圖像采集方法―內存直接寫入法。由于SRAM訪問控制簡單，電路設計方便，被大量嵌入式系統采用，本文以SRAM作為存儲器。
1、電路原理和結構
內存直接寫入方法通過設計的圖像采集控制器（以下簡稱控制器）不需處理器參與，直接將圖像數據寫入系統中的內存中，實現高速圖像采集。
圖5是接口結構圖，當需要采集圖像時，處理器向控制器發出采集請求，請求信號capture_r從高到低。控制器接到請求脈沖后，發出處理器掛起請求信號HOLD,使處理器的外總線處于高阻狀態，釋放出總線?？刂破魇盏教幚砥鲬餒OLDA后管理總線，同時檢測圖像同步信號。當檢測到圖像開始位置時，控制器自動產生地址和讀寫控制信號將圖像數據直接寫入內存中。圖像采集完成后，控制器自動將總線控制權交還處理器，處理器繼續運行，控制器中與采集相關的狀態復位。控制器可以根據同步信號或設定的采集圖像大小確定采集是否完成。
在圖5中，控制器包括同步信號檢測、地址發生器、SRAM寫控制器、總線控制器和處理器握手電路等主要部分。同步信號檢測確定每一場（幀）和每一行的起始位置；地址發生器產生寫SRAM所需的地址；SRAM寫控制器產生寫入時序；總線控制器在采集圖像時管理總線，采集完成后自動釋放；處理器握手電路接受處理器命令、發總線管理請求和應答處理器。
2、SRAM寫控制時序
采集圖像過程中，控制器自動將數據寫入到硬件設定的內存中。寫內存時，控制器產生RAM地址（A）、片選信號(/CS)、讀信號(/RD)和寫信號(/WD)，同時鎖存傳感器輸出的數據并送到數據總線(D)上。每寫入一個數據后，地址(A)自動增1。采集時/CS保持有效（‘0’）狀態而/RD處于無效狀態（‘1’）。地址A的變化必須與/WD和數據鎖存器協調好才能保證圖像數據的有效性。
圖6是控制器產生的SRAM信號時序圖。用PCLK作為地址發生器的輸入時鐘，且在其上升沿更新地址值。同樣，在PCLK的上沿鎖存數據并輸出到總線上。將PCLK反相，作為/WD信號，使得在/WD的上升沿地址和數據穩定，確保寫入數據的有效性。
3、控制器主要功能的VHDL描述
描述控制器中全部功能的VHDL代碼較長，而且有些部分是常用的（如計數器等）。圖像采集狀態產生和同步信號的檢測是其中重要的部分。下面介紹這兩部分的VHDL描述。
圖像采集狀態capture_s:
處理器的采集請求信號capture_r使capture_s從‘0’到‘1’，場地址發生器（計數器）的溢出位vcount_o，清除capture_s。
process(capture_r,reset,vcount_o)
begin
ifreset=''''0''''orvcount_o=''''1''''then
capture_s<=''''0'''';--清除
elseifcapture_r''''eventandcapture_r=''''0''''then
capture_s<=''''1'''';--置狀態位
endif;
endprocess;
同步信號檢測：
只有在采集狀態capture_s有效時（‘1’）才檢測場同步信號，場同步信號下降沿置場有效狀態（vsync_s），場地址發生器溢出位vcount_o清除場有效狀態。只有在vsync_s有效情況下才檢測行同步信號，行同步信號下降沿置行有效狀態（hsync_s），行計數器溢出信號hcount_o清除行狀態。只有在行狀態有效的情況下計數器才工作，且將數據寫入RAM。
Process(capture_s,reset,vcount_o,vsync)
Begin
Ifreset=''''0''''orvcount_o=''''1''''orcapture_s=''''0''''then
Vsync_s<=''''0'''';--清除
Elseifvsync''''eventandvsync=''''0''''then
Vsync_s<=''''1'''';--置狀態位
Endif;
Endprocess;
Process(vsync_s,reset,hcount_o,hsync)
Begin
Ifvsync_s=''''0''''orreset=''''0''''orhcount_o=''''1''''then
Hsync_s<=''''0'''';--清除
Elseifhsync''''eventandhsync=''''0''''then
Hsync_s<=''''1'''';--置狀態位
Endif;
Endprocess;
五、討論
我們在基于TI公司的TMS320C3X系列DSP開發的嵌入式指紋圖像處理模塊中分別用上述兩種方法成功實現了指紋圖像的采集。
采用I/O接口方式最關鍵的是要求處理器的頻率遠高于圖像數據輸出的頻率。例如，如果處理的指令周期為20ns，讀取每個數據需要10個指令周期，則數據的輸出頻率不能超過5MHz，它低于一般的CMOS圖像傳感器件最快的數據輸出頻率。例如國內使用較多的OV7610和OV7620，其正常輸出數據頻率為13.5MHz。在應用過程中，通常改變傳感器中寄存器的設置值，降低其數據輸出頻率。
本文選用的是CMOS數字輸出圖像傳感器。對于模擬視頻信號，在設計時應加同步分離和A/D轉換電路。圖像采集的數字接口和邏輯控制與本文相同。
目前，隨著人們生活水平的提高，對于室內設計的要求越來越高，而數碼圖像技術的產生正好迎合了人們的需求，在設計中，數碼圖像技術具有三個基本特征。首先是色彩多樣，數字化技術可以隨意調制出豐富多彩的色調供客戶選擇，這是傳統的室內設計無法企及的。其次是生動逼真的特點，數字化技術利用軟件可以營造出三維立體的效果，客戶可以從多個角度來預先觀看效果，由于數字化可以隨意地將效果放大或縮小，每一個細節都能及時展現在客戶面前，使設計者和客戶能及時溝通。
二、數碼圖像技術在室內設計中的步驟
數碼圖像技術在進行室內設計時，一般由以下幾個步驟組成：
（1）建模。建模是數碼圖像技術在設計中的基礎，建模方式分二維和三維兩種，二維指的是平面圖形，三維則是立體圖形。
（2）空間設計，空間性是室內設計的重要因素，只有把握好空間的大小，才能進行細節設計。外墻構成的空間是進行設計的首要部分，在設計中，首先要通過工程制圖軟件將這個空間繪制成平面圖和立體圖，用毫米作單位，將平面圖和立體圖導入到3dsmax中，作為制作模型的參考。其次，在3dsmax中設置顯示單位和系統單位為毫米，這樣三維制作軟件和工程制圖就達到一致，進行墻體制作時，誤差就會減到最低。在使用空間設計方面，要合理地按照設計要求布置空間，對于一些家庭用具要進行模型制作，也可以用同類型的模型代替，只有從整體到細節都進行完整設計，才能在建模時提高精確度。
（3）材質調節。材質不僅是室內設計的重要組成部分，在設計中，材質也是視覺效果真實性的保障。
（4）燈光設置，視覺效果和視覺造型是通過光線來表現的，在數碼圖像技術中也不例外，燈光既可以用來照明，還可以用來烘托氣氛，表現設計效果。
（5）攝像機的設定，一副好的效果圖和取景角度也有直接的關系，在材質和光源都確定好之后，效果圖的畫面基本色調也就確定了，這時就要合理設定攝像機的角度，才能夠保證渲染后的畫面具有主次分明，虛實得當的效果。
（6）渲染，渲染是運用設計軟件的渲染功能，來計算生成特定分辨率的靜態圖形或是動態視頻的過程。
（7）后期處理，經過渲染出來的圖形還要利用專門的圖像處理軟件進行剪裁、校色、配景等加工手續，以達到最佳效果。
三、結語
（一）分析框架
文化是一個非常復雜的概念，為了教學的需要，根據美國人類學傳統，將其定義為“一群人共有的理解世界、并用符號表達這一理解的方法”。由此定義不難發現，海報是文化的重要載體，許多文化研究都選擇海報作為切入點；關于文化的教科書也常常提到從分析海報入手理解一國文化。這種思路雖有意思，但在教學實踐中卻存在一個問題：以英語為外語的學生，要怎樣才能可靠地找出海報所反映的觀念，而不致讓自己的解讀淪為主觀臆斷呢？要回答這一問題，一個能解釋海報工作原理的分析框架不可或缺。沿著這一思路，本研究在實踐中嘗試用不同的圖像分析框架，包括著名的“圖像語法”，來分析海報通過圖像反映出的價值觀，結果卻發現這些框架均不能很好地實現這一目的。究其原因，似乎是因為現有圖像分析框架過于注重圖像系統的內在結構而忽視了圖像與受眾間的聯系，直接導致它們無法解釋海報如何做到通過圖像實現其社會目的。鑒于此，本研究主研人開展了海報圖像符號分析系統的相關研究工作，最終提出了一個簡單有效的分析框架，用以解釋海報通過圖像系統推廣新理念的機制在教學中，首先通過一組簡單的例子說明圖像分析框架。然后，通過小組討論的形式跟學生一起分析兩組文化背景不同的海報，確保學生理解海報通過圖像說服受眾接受某一理念的機制。在此基礎上，引導學生通過該框架發現不同文化符號表征間的同質性，并以此作為檢驗該分析框架可靠性和合理性的證據。
（二）數據來源
本研究的數據來源之一是學生的書面作業。按照課程要求，學生需選擇感興趣的話題進行研究，并在此基礎上撰寫相應的書面研究報告；具體到本話題，學生需要運用所學原理以學習小組為單位獨立設計一份海報，并以書面報告的形式說明：（1）該海報的預期讀者群及其特征；（2）海報設計的基本原理；（3）海報設計的效度評估。最終，超過一半的學生（56人）選擇了上述題目作為研究話題。這些書面報告構成了本研究的原始數據。本研究的另一個數據來源就是有針對性的結構性訪談。為了更好地理解學習過程，在期末作業評分結束后，要求每一位選擇該話題的學生帶著自己作業來與教師面談五分鐘；研究者在訪談開始前明確告知學生本訪談不會影響成績，要求他們誠實作答。面談包括如下內容：（1）學生在完成本作業過程中的學習體驗；（2）了解學生未在書面報告中展示的學習過程細節，如對基本理論的理解等。所有訪談內容都在征求學生同意的前提下被錄制下來，并按照研究的一般程序進行分類和標注，供后續研究分析之用。
二、分析和討論
在各國高等教育普遍重視創新能力培養的大環境下，與之相關的研究方興未艾，大批專門測量創新能力的標準化量表相繼問世，如常用的“Torrance測試”。遺憾的是，目前很少有量表能直接測量學生圖像符號創新能力。盡管如此，已有研究對創新能力測量提出了一些原則，這些原則當能應用到本研究的分析中。經整合，本研究主要從以下兩個方面衡量學生的圖像符號創新能力：（1）圖像符號系統的原創性；（2）圖像符號原創性與思維過程間的因果關系。
三、小結
關鍵詞：PWMSG3524控制器
在沒有紅外探測器或其它圖像采集設備的條件下，可以先開發基于PCI總線的圖像處理平臺，由計算機模擬圖像的生成并完成圖像的高速傳輸，以縮短系統開發周期，使系統靈活、實用、便于進行功能擴展。采用美國TI公司的新一代高性能浮點數字信號處理器TMS320C6701（以下簡稱C6701）研制了實時圖像識別與跟蹤處理平臺，利用不變矩進行圖像識別，采用質心跟蹤方案，獲得了很好的實驗效果。充分發揮了C6701強大的數字信號處理能力，并為后續的研究提供了很好的軟硬件平臺基礎。
1C6701數字信號處理器簡介
C6701芯片內有8個并行處理單元，分為相同的兩組。采用甚長指令字VLIW結構，使C6701成為高性能的數字信號處理芯片。其單指令字長為32b，8個指令組成一個指令包，總字長為256b。芯片內部設置了專門的指令分配模塊，可以將每個256b指令包同時分配到8個處理單元，8個單元可同時運行。芯片的最高時鐘頻率達到167MHz，此時浮點運算處理能力可達到1GFLOPS。外部存儲器接口EMIF支持8／16／32b數據寬度的各種類型的同步、異步存儲器,便于系統擴展。C6701片內有64KB的數據RAM和64KB的程序RAM；片外存儲空間分為4個區（CE0、CE1、CE2、CE3）；有4個相互獨立的可編程DMA通道，還有第五個DMA通道可與HPI接口。
2PCI9054的主要特點及應用
PCI09054是美國PLX公司生產的一種32b33MHz的PCI總線主控I／O加速器。采用先進的PLX流水線結構；符合PCI本地總線規范2．2版，突發傳輸速率達到132MB／s；本地總線復用／非復用的32b地址／數據線，有M、J、C三種工作模式，但C模式的數據和地址總線是非復用的；支持8b、16b、32b設備和存儲設備，本地總線操作速率高達50MHz；內部有6種可編程的FIFO，可實現零等待的突發傳輸及本地總線時鐘和PCI總線時鐘的異步操作，支持主模式、從模式和DMA傳輸模式。PCI9054是一種性價比高的PCI橋接芯片。
圖1給出了PCI總線接口連接圖，使用2K的ST93CS56串行EEPROM作為PCI9054的配置芯片，圖中雙口RAM可設計成32b、16b或8b。PLX9054工作在C模式下。本地總線晶振為30MHz，經過測試PLX9054工作在從模式單字節讀寫的情況下，本地總線速度已達12MB／s。根據實際圖像傳輸需要（圖像大小為256×256，深度為8b的灰度圖像）幀頻為25幀／s，已經滿足需要。為了再提高傳輸速度，PLX9054可以開發成突發或DMA傳輸方式。使用CPLD(Xilinx的XC95108)完成PCI9054到雙口RAM的譯碼電路，本地地址空間可尋址大小為1MB，1MB的本地地址空間映射為地址00000000H～000fffffH,PCI總線的地址空間（計算機自動分配）為ef100000H～ef1fffffH，同時要求PCI基址空間2（對應寄存器PCIBAR2）映射到本地地址空間0(對應寄存器LAS0BA()即LAS0RR寄存器設為fff00000H,LAS0BA寄存器設為00000001H。其中，LAS0BA的最低位置成“1”，表示PCI直接從模式訪問本地地址空間0，使能譯碼；寫“0”則禁止使能。PCIBAR2的值為ef100000H。
圖2圖像處理系統硬件框圖
利用WinDriver6．01驅動程序開發工具生成PCI圖像傳輸卡的WDM驅動程序代碼，用VisualC＋＋6．0編寫應用程序，完成圖像處理版與PC機之間的高速率的圖像序列傳輸。
3圖像處理板硬件設計
系統硬件框圖如圖2所示。圖像處理板以DSPC6701為核心，C6701主要負責圖像處理，包括對目標的識別和跟蹤，并給出最終的跟蹤角誤差。源圖像通過PCI接口卡傳入圖像處理板的兩片雙口RAM，兩片雙口RAM采用乒乓式存儲。即為了保證圖像處理的實時性，當一片RAM接收數據時，另一片RAM為DSP提供圖像處理的數據。SDRAM用作DSPRAM的擴展，存儲圖像處理的中間結果。圖像處理后的方位與俯仰角度數據通過82C52轉換成串行數據，再經DS8921轉換成RS－422電平，送給系統的后續電路。
FPGA選用Altera公司的APEXEP20K200,完成整個圖像處理板的譯碼邏輯，并承擔部分圖像處理功能。APEXEP20K200門數為20萬門，采用串行配置時必須使用兩片EPC2。FPGA配置在C6701的CE0空間。FLASH選用4Mb的AM29LV040，用作DSPBootLoader加載程序時的8bROM，只能配置在CE1空間，因為C6701只有CE1空間可以與8b／16b的“窄存儲器”接口。SDRAM的容量為4M×32b，配置在CE2空間。兩片雙口RAM為CY7C028V，容量為64K×16b，都配置在CE3空間，地址分別譯為0x03000000和0x03040000。C6701的BOOTMODE[4:0]＝01101,即存儲器映射方式為MAP1、8bitROM加載、地址0處的存儲器對應為DSP內部程序RAM。
4軟件算法
圖像由計算機經PCI卡傳到圖像處理板的雙口RAM后，DSP對圖像進行預處理，包括圖像校正、圖像濾波，之后進行圖像分割和識別。當識別出目標時設置跟蹤波門，則后續圖像序列在波門內進行跟蹤。本系統識別的目標為高空飛行的飛機圖像，采用的識別算法要求具有平移、旋轉和比例的識別特征不變性，同時要求跟蹤速度快。
4.1圖像分割
圖像分割的目的是將圖像目標和背景分割開來，從而知道目標的大致位置。目前已有各種各樣的方法，其中簡單有效的方法是直方圖分割法中的最大距離法（類間方差門限法）。它的基本思想是：在直方圖取值范圍內，任一灰度級可將直方圖分為左右兩部分，如果這兩部分的灰度均值與總體的灰度均值相距最大，則該灰度級就取為分割門限。這種分割技術可由如下公式描述：
D(l′)＝{[λ(l'''')-μPo(l'''')]2}/Po(l'''')[1-Po(l'''')](1)
式中,，Pl為灰度l級處的概率。分割的準則是將D(l′)為最大值的灰度級l′作為圖像分割的門限值。圖像中凡是灰度值大于分割門限的像點，均認為是背景中的點；反之，則認為是潛在目標區域中的點。這種分割方法可以精確地找到分割門限，提取目標。
4．2圖像識別
圖像經過分割后，接下來就要對目標圖像識別。實現目標識別技術的關鍵是如何利用一組特征參數對區域的本質特征進行有效的描述。適當地選擇特征是很重要的，因為在識別目標時它是唯一的依據。圖像的識別特征有各種各樣的描述，如目標形狀、大小、統計分布等。這里使用仿射矩不變量和分散度特征來識別目標，取得了較好的效果。
對于經過分割（二值）處理的數字圖像f(x,y)，可以定義（p＋q）階矩：
mpq＝∑XpYqf(x,y)（2）
式中,p,q＝0，1，3……
f(x,y)的（p＋q）階中心矩可用下式表示：
μ＝∑（X－X）p(Y－Y)qf(x,y)（3）
式中,X＝m10／m00,Y＝m01／m00,即(X,Y)為目標區域灰度質心。
f(x,y)惟一地確定一個矩序列{mpq}，反之，矩序列{mpq}也唯一確定f(x,y)。在此利用公式（4）的5個幾何矩不變量[4]，再加上分散度特征一起代入目標匹配公式[2]進行目標識別。
φ1＝η20＋η02
φ2＝(η20－η02)2＋4η211
φ3＝η20η022－η（4）
φ4＝(η30－3η12)2＋(3η－η03)2
φ5＝(η30＋η12)2＋(η＋η03)2
其中,ηpq＝μpq／(μ00)(p＋q＋2)／2。
此5個不變矩對目標區域的平移(T)、旋轉(R)和區域的比例大小(S)保持不變。
4．3目標跟蹤與軌跡預測
識別出目標后，根據目標確定跟蹤波門大小，在跟蹤波門內進行跟蹤，波門的大小采用自適應設置。常用的跟蹤算法有波門跟蹤、圖像匹配跟蹤和多模跟蹤算法，考慮到背景較簡單，采用基于公式（1）的質心跟蹤方案。把波門的中心G(xG,yG)和目標質心T(xT,yT)的偏差作為跟蹤誤差，通過RS－422接口輸出給后續處理板來實時進行跟蹤。
在跟蹤過程中，目標的位置按照自身的運動方式不斷變化著，同時目標也會出現被遮擋的情況。此時，需要對目標的運動軌跡進行預測，可以采用基于最小二乘法的綜合預測器來預測[2]，認為目標的運動軌跡可以是直線和二次曲線的某種組合。即
f(k＋1)＝Wfl(k＋1)＋(1－W)fq(k＋1)（5）
式中，fl(·）為線性預測器；fq(·）為平方預測器，W為權函數（0≤W≤1）。
權函數可以根據實時測得的平方預測器的誤差而實時構成。當平方預測器誤差較大時，則增大權值，否則減小權值。線性和平方預測器的記憶點數N的選取要視具體工作情形而定。當特征量的變化不是太快時，N值應選得稍大些，這樣也有利于抑制噪聲的干擾；若特征量變化甚快，則N應選用較小的值。一般選擇N≤5,當N＝2時，線性預測有利于跟上機動性較高的目標；當N＝5時，預測的目標運動軌跡比較平滑，有較強的抗干擾能力。
