天津大学
博士学位论文
基于特征点的增强现实三维注册算法研究
姓名：李旭东
申请学位级别：博士
专业：计算机应用技术
指导教师：孙济洲
20081001
图像增强算法研究综述 刘璐璐 宁波工程学院电子与信息工程学院计算机科学与技术071班，邮编:(315100) E-mail:375212239@https://www.doczj.com/doc/aa9054674.html, 摘要：本文简要介绍图像增强的概念和图像增强算法的分类，从图像的直方图均衡化处理方法，直方图规定化处理方法和图像平滑处理方法三方面对图像增强算法进行讨论和研究，并说明了图像增强技术的应用和前景展望。 关键词：图像增强直方图均衡化直方图规定化平滑处理 近年来，随着电子计算机技术的进步，计算机图像处理得到了飞跃的发展，己经成功的应用于几乎所有与成像有关的领域，并正发挥着相当重要的作用。它利用计算机对数字图像进行系列操作，从而获得某种预期的结果。对图像进行处理时，经常运用图像增强技术以改善图像的质量增强对某种信息的辨识能力，以更好的应用于现代各种科技领域，图像增强技术的快速发展同它的广泛应用是分不开的，发展的动力来自稳定涌现的新的应用，我们可以预料，在未来社会中图像增强技术将会发挥更为重要的作用。在图像处理过程中，图像增强是十分重要的一个环节。 1.图像增强概念及现实应用 1.1 图像增强技术 图像增强是数字图像处理的基本内容之一。图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，削弱或去除某些不需要的信息。这类处理是为了某种应用目的去改善图像质量，处理的结果更适合于人的视觉特性或机器识别系统，图像增强处理并不能增加原始图像的信息，而只能增强对某种信息的辨识能力，使处理后的图像对某些特定的应用比原来的图像更加有效。 1.2图像增强技术的现实应用 目前，图像增强处理技术的应用己经渗透到医学诊断、航空航天、军事侦察、纹识别、无损探伤、卫星图片的处理等领域，在国民经济中发挥越来越大的作用。其中最典型的应用主要体现以下方面。 1
一、综述 语音分离问题源于著名的“鸡尾酒会效应”．即在复杂的混合声音中，人类能有效地选择并跟踪某一说话人的声音。语音分离的研究在语音通信、声学目标检测、声音信号增强等方面有着重要的理论意义和实用价值。而将语音分离技术应用到智能机器人中。让机器人具有智能的听觉，实现声源定位和分离，确定说话人个数，进行人机对话等方面更具有广阔的应用前景。目前，这方面的研究主要有听觉场景分析(Auditory Scene Analysis，ASA)和盲源分离(Blind Source Separation，BSS)两类方法。 对于听觉场景分析的研究有两种方法：一种是从人的听觉生理及心理特性出发，研究人在声音识别过程中的规律．即听觉场景分析；另一种是利用对人听觉感知的研究成果建立模型．对模型进行数学分析并用计算机来实现它。这是计算听觉场景分析(ComputationalAudit0珂Scene Analysis，CASA)所要研究的内容。 而盲源分离是指在源信号、传输通道特性未知的情况下．仅由观测信号和源信号的一些先验知识(如概率密度)来估计出源信号各个分量的过程。盲源分离的独立分量分析方法首先是由Comon提出的。它是基于神经网络和统计学的基础发展起来的一种技术．是一个十分活跃的前沿领域。该技术在通信、生物医学信号处理、语音分离、图像处理、阵列信号处理以及通用信号分析等方面有着广泛的应用。 已有的盲分离算法大致归纳为三类。在第一类方法中，信号经过变换后，使不同信号分量之间的相依性(Dependency)最小化。这类方法称为独立分量分析，由Pierre Comon于1994年提出。当信号之间的独立性采用不同的准则测度时，即得到不同的算法。第二类方法是用非线性传递函数对输出进行变换，使得输出分布包含在一个有限的超立方体中，然后熵的最大化将迫使输出分量可能在超立方体中均匀散布。这类方法称为熵最大化，是由Bell和Sejnowski于1995年提出的。熵最大化最终也得到信号分量独立性的类似测度。第三类方法为非线性主分量分析．由Oja和Karhunen等人于1994年提出，它是线性主分量分析方法的推广。目前，前两类方法已逐渐趋于成熟。对于
THE SOUTH OF CHINA TODAY 2009.11 今日南国2009年11月（总第139期） 今日南国 THE SOUTH OF CHINA TODAY NO.11，2009（Cumulatively ，NO.139） 一、研究背景 全球化是20世纪80年代中期以后 在全世界范围内日益凸显的一种新现 象，反映了当代时代的总体特征和主要 趋势。全球化是一个以经济全球化为核 心、包含世界各国各民族各地区在政治、文化、科技、军事、安全、意识形态、生活 方式、价值观念等多层次、多领域的相互 联系、影响、制约的多元概念。 自吉登斯提出了全球化的完整理论之后，国内外学者对此的关注度越来越 高，学者关注的角度和程度都不一样。这 些研究所涉及的面很广，很少有学者对 这些研究进行整理，因此，本研究就这些 研究的一个方面进行整理是必要的。 二、文献搜索在资料的收集和分析方面，本文主要采用的是文献法。国内文献搜素中，首先在“中国知识资源总库———CNKI 系列数据库”中以“全球化文化”为“主题”或“关键词”或“题名”，限定学科为社会学和统计学进行搜索。因为关于“全球化文化”的文章最早出现在1993年复旦学报（社会科学版），所以搜索年限是从1990年以后开始的。由搜索的结果整理可以看出：各学科对全球化文化的关注度越来越高，各年份的研究成果呈现上升趋势。三、研究内容在所学者对此的研究中，主要集中在以下两个方面进行研究。1.文化认同。认同就是主体对自己身份、角色、地位和关系的定位的一种认识和把握，即一种自我意识。文化认同即对自身文化身份和地位的一种自觉和把握。文化认同表现在众多方面，政治、经济、伦理、宗教、语言和观念凡同人类的活动有关的一切领域几乎都是文化的领域，因此都存在文化认同的问题。 一方面，有学者认为即使在全球化的影响下，中国文化在21世纪并不会随大流，丧失自己的文化个性，而是以其特有的文化内涵和文化魅力在世界文化的多元格局中显示出独有的地方性。麻国庆站在文化人类学的视角，认为文化的 选择性使得族群的认同、地方文化的认同与跨国文化圈———华人文化圈的认同在一种良性的状态下展开。民族文化的“无意识的传承” 传统，进行着“有意识的创造”，这种创造的过程，正是一种“文化的生产”与“消费”的过程。这种“生产”和“消费”并没有脱离固有的文化传统。同 时，这一过程，也从单一的民族文化的领 域进入到地域共同体之中。 张卫东教授选择中国饮食和西方麦当劳在饮食目的、饮食的制作和饮食的 选择三个方面的碰撞和互动的案例，证 明了中国饮食并没有被西化，但是另一 方面也没有阻碍西方快餐。另一方面，也有学者认为，正因为文化认同，致使我国传统文化的丧失。吕传庭等学者从城市规划的角度出发，提出由于西方城市规划思想的侵入，我国城市规划工作者在文化认同的背景下，所获取的外来文化都是肢解的、片断的直观印象，并非是真正的文化内涵。2.文化冲突。刘晓研和胡永辉指出全球化已对各国的很多社会活动产生了不同影响，尤其是西方霸权文化伴随这 一浪潮不断扩张，使人们的文化意识逐 渐“西化”。同时，他们也批判了在东西方 文化交流与碰撞中失却自己民族身份的 作者和批评家。他们提出民族国家在推进东西方文化交流的同时，应坚持自己 的文化立场和文化主体性。从历史来看，伴随经济、军事、政治而来的往往是文化帝国主义和文化殖民主义。在全球化时代，不同的价值取向在文化碰撞的过程中会产生冲突。强势国家会借助经济、军事、政治上的优越地位，迫使他国接受自己的价值观念。文化 本身的异质性也是产生价值冲突的重要 根源。对个人权利的尊重与对国家集体利益重视的差别，对人性善与恶的不同认识，对人的私利行为与利他行为的不同评价，对人与世界关系的思考等不同的文化传统都隐含着自己的价值系统，并显示在社会风俗和社会政治制度层面，这标志着文化及其价值的异质性差异。 霍志钊在他的研究中，阐述在乡村都市化以及经济全球化的背景下民族地区经济发展与在发展中造成文化变迁二者所产生的矛盾，探讨了在全球化进程中经济发展与民族文化保护的关系，提出了文化自觉是文化保护的思想基础。 四、对研究现状的评价 尽管学术界对此问题进行了很多的探讨和研究，但是就社会学这一领域来说，对此的研究还不够深入和广泛，大多都是围绕在全球化背景下民族国家对待西方文化侵入的反应和表现，同时他们提出了应对“西化”的措施。但是却很少有学者从更深入的角度分析这种现象。 其次，文化包括很多方面，在这些研究中，有少数的学者提到了休闲和消费文化，对文化的其他方面研究得不够，甚至是没有。 最后，在这方面的研究方法上，大多都是采用定性的研究方法，以文献为主的研究方法占绝大部分。 全球化仍然对各国各个方面有着很大的影响，文化在全球化过程中是怎样的发展，在全球化背景下地方文化如何保持自己的地方性、本土性，这些都值得学者关注，以个人、社会为研究对象的社会学领域对此的研究就显得尤为重要。[参考文献] [1]韩勇.全球化背景下的青年社交[J].青年探索,2006,（4）. [2]王金宝.吉登斯全球化理论的深度解读及其批判[J].哲学研究,2007,(6). [作者简介]符琼（1985-），女，湖北恩施人，四川大学公共管理学院2008社会学专业硕士。 文化全球化研究文献综述 符琼 （四川大学公共管理学院成都 610064） [摘要]全球化已经是当今世界的一种趋势，国内外学者对此从不同角度进行了不同程度的研究。本文从中国知识资源总库里 索所有关于文化全球化的文章，对所有文章进行简单地梳理。在梳理过程中，笔者发现这些研究成果主要集中在全球化背景下的文化认同和文化冲突两方面。 [关键词]全球化；文化认同；文化冲突[中图分类号]G114[文献标识码]A [文章编号]1673-1190-（2009）11-0236-01 236
图像增强方法的研究 摘要 数字图像处理是指将图像信号转换成数字格式并利用计算机对其进行处理的过程。在图像处理中，图像增强技术对于提高图像的质量起着重要的作用。本文先对图像增强的原理以及各种增强方法进行概述，然后着重对灰度变换、直方图均衡化、平滑和锐化等几种常用的增强方法进行了深入的研究，在学习数字图像的基本表示与处理方法的基础上，针对图像增强的普遍性问题，研究和实现常用的图像增强方法及其算法，通过Matlab实验得出的实际处理效果来对比各种算法的优缺点，讨论不同的增强算法的适用场合，并对其图像增强方法进行性能评价。如何选择合适的方法对图像进行增强处理，是本文的主要工作，为了突出每种增强方法的差异，本文在Matlab的GUI图形操作界面中集合了四种常用算法的程序，以达到对各种算法的对比更直观和鲜明的效果。 关键词：图像增强直方图均衡化灰度变换平滑锐化
目录 1 图像增强的基本理论 (3) 1.1 课题背景及意义 (3) 1.2 课题的主要内容 (4) 1.3 数字图像基本概念 (5) 1.3.1数字图像的表示 (5) 1.3.2 图像的灰度 (5) 1.3.3灰度直方图 (5) 1.4 图像增强概述 (6) 1.5图像增强概述 (8) 1.5.1图像增强的定义 (8) 1.5.2常用的图像增强方法 (8) 1.5.3图像增强的现状与应用 (9) 2 图像增强方法与原理 (10) 2.1 图像变换 (10) 2.1.1 离散图像变换的一般表达式 (10) 2.1.2 离散沃尔什变换 (11) 2.2 灰度变换 (12) 2.2.1 线性变换 (12) 2.2.2 分段线性变换 (13) 2.2.3 非线性变换 (13) 2.3 直方图变换 (14) 2.3.1 直方图修正基础 (14) 2.3.2 直方图均衡化 (16) 2.3.3 直方图规定化 (17) 2.4 图像平滑与锐化 (18) 2.4.1 平滑 (18) 2.4.2 锐化 (19)
1 文本聚类研究现状 1 文本聚类研究现状 Internet 已经发展为当今世界上最大的信息库和全球范围内传播信息最主要的渠道。随着Internet 的大规模普及和企业信息化程度的提高，各种资源呈爆炸式增长。在中国互联网络信息中心(CNNIC)2007 年 1 月最新公布的中国互联网络发展状况统计报告中显示，70.2% 的网络信息均以文本形式体现。对于这种半结构或无结构化数据，如何从中获取特定内容的信息和知识成为摆在人们面前的一道难题。近年来，文本挖掘、信息过滤和信息检索等方面的研究出现了前所未有的高潮。 作为一种无监督的机器学习方法，聚类技术可以将大量文本信息组成少数有意义的簇，并提供导航或浏览机制。 文本聚类的主要应用点包括： (1) 文本聚类可以作为多文档自动文摘等自然语言处理应用的预处理步骤。其中比较典型的例子是哥伦比亚大学开发的多文档自动文摘系统Newsblaster[1] 。该系统将新闻进行 聚类处理，并对同主题文档进行冗余消除、信息融合、文本生成等处理，从而生成一篇简明扼要的摘要文档。 (2) 对搜索引擎返回的结果进行聚类，使用户迅速定位到所需要的信息。比较典型的系统有Infonetware Real Term Search 。Infonetware 具有强大的对搜索结果进行主题分类的功能。另外，由Carrot Search 开发的基于Java 的开源Carrot2 搜索结果聚合聚类引擎2.0 版也是这方面的利用，Carrot2 可以自动把自然的搜索结果归类( 聚合聚类) 到相应的语义类别中，提供基于层级的、同义的以及标签过滤的功能。 (3) 改善文本分类的结果，如俄亥俄州立大学的Y.C.Fang 等人的工作[2] 。 (4) 文档集合的自动整理。如Scatter/Gather[3] ，它是一个基于聚类的文档浏览系统。 2 文本聚类过程 文本聚类主要依据聚类假设：同类的文档相似度较大，非同类的文档相似度较小。作为一种无监督的机器学习方法，聚类由于不需要训练过程、以及不需要预先对文档手工标注类别，因此具有较高的灵活性和自动化处理能力，成为对文本信息进行有效组织、摘要和导航的重要手段。文本聚类的具体过程如图 1 所示。 图 1 文本聚类过程 2.1 文本信息的预处理 文本聚类的首要问题是如何将文本内容表示成为数学上可分析处理的形式，即建立文本特
认知领域研究综述
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学前儿童认知发展领域研究综述 本研究报告中对学前儿童认知发展领域的综述从两个角度来阐述：学前儿童和早期教育。在学前儿童认知发展中，早期科学教育发挥着重要的作用，因此在本研究综述中也会把早期科学教育的研究成果做一个详细的分析和概括。 一学前儿童认知领域的主要研究成果 （一）有关学前儿童认知发展的主要研究成果 1、儿童的书面数符号表征能力研究： 研究表明：个案儿童的书面数符号表征能力在两年中有了不同程度的进步，但表现出较大的个别差异。儿童的书面数符号表征能力在两年中表现出相对的稳定性，中班上学期的书面数符号表征能力得分高的儿童在大班末时得分仍然偏高。儿童的基数概念、书面数符号表征能力以及书面加减运算之间有着密切的联系。高得分组与低得分组的儿童表现出明显的个性差异，如在学习兴趣、注意力、自控力与坚持性方面高得分组有明显的优势。高得分组与低得分组的儿童的家庭教育也表现出不同的特点。（周欣，黄瑾等，4－6岁儿童书面数符号表征和理解能力发展的个案研究） 2、儿童运算能力发展研究： （1）该研究表明，幼儿6岁时的加减能力比5岁时有显著提高；在5-6岁期间，幼儿解决三种不同呈现方式加减问题能力的发展速度不同，符号加减题的解决能力发展最快。幼儿园数学教育应改变以往过于注重技能训练与口诀背诵的教法，而更为重视幼儿数概念的形成与数学思维能力的发展。(许晓晖，庞丽娟，陶沙，韩小雨，不同任务呈现方式下幼儿加减能力的发展） （2）在现有研究文献中，大多数是关于测量估算和计算估算的研究。许多研究已分析了计算估算所使用的策略种类，也有研究已经接触到计算估算技能与其他能力之间的关系，但关于数量估算的研究很少。根据现有的研究，估算能力不是一种整体的能力，即不同类型的估算任务，如数量估算和计算估算似乎需要不同的能力，并且在各种估算任务之间似乎不容易进行能力的迁移或转化。一个好的计算估算者并不必然是一个好的数量估算者。估算任务的多样性和儿童在这些任务上的表现是研究中的一个重要主题。（赵振国，儿童估算发展研究综述） 3、儿童排序能力研究： 该研究发现，4－6岁幼儿的排序有一个不断精确的发展过程，其排序能力随着年龄的增长而提高;幼儿的排序能力受到排序对象数量、正逆排序方式等因素的影响。此外，不同年龄阶段的幼儿在排序策略的运用及数字排序能力方面有较为明显的年龄差异。（戴佳毅，王滨，4-6岁幼儿排序能力发展特点的初步研究） 4、儿童数学问题解决研究： 从生态观的角度研究儿童早期数学问题的解决过程。数学问题解决是儿童早期数学教育的基本目标。从数学问题解决的生态观来看，儿童早期数学问题解决具有显著的文化特征，其数学问题解决的过程是认知加工与情感态度交互作用的过程，也是一个知识提取与知识建构的共生过程，同时还是一个开放式的循环渐进过程。（魏勇刚，庞丽娟，儿童早期数学问题解决的生态观） 5、数感研究： 从数感的定义、教感的发展、数感的评佑及教学四个方面对国外学前儿童数感发展进行详细综述。（浦晓黎，国外学前儿童数感研究综述） 6、儿童科学、数学能力发展的外部影响因素研究： 家庭与儿童数学能力发展的关系：该研究从近年来相关的实证研究出发，进一步证明家庭对儿童早期数学认知能力发展的影响是通过父母的教育观念、教养方式、为孩子提供和
数字图像处理 实验报告 实验名称：常用图像增强方法 专业班级： 07级电子信息工程2班 姓名：王超 学号： 20077427 一、实验目的 1、熟悉并掌握MATLAB图像处理工具箱的使用； 2、理解并掌握常用的图像的增强技术。 二、实验步骤 1、显示图像直方图 选择一幅图像，转化为灰度图像后显示其直方图，建立M文件程序如下：a=imread('f:\chuan.jpg'；
b=rgb2gray(a； subplot(1,2,1； imshow(b； subplot(1,2,2； imhist(b 结果如图： 2、直方图均衡化 建立M文件，程序如下：a=imread('f:\chuan.jpg'; b=rgb2gray(a; subplot(1,3,1;imshow(b; subplot(1,3,2;imhist(b;
c=histeq(b,64; [c,T]=histeq(b; subplot(1,3,3;imhist(c 结果如图： 3、采用二维中值滤波函数medfilt2对受椒盐噪声干扰的图像滤波，窗口分别采用3*3,5*5,7*7 建立M文件程序如下： a=imread('f:\chuan1.jpg'; x=rgb2gray(a; b=imnoise(x,'salt & pepper', 0.04; subplot(2,2,1;imshow(b; c=medfilt2(b,[3 3]; subplot(2,2,2;imshow(c;
d=medfilt2(b,[5 5]; subplot(2,2,3;imshow(d; e=medfilt2(b,[7 7]; subplot(2,2,4;imshow(e 结果如图：1图为加噪图像，2、3、4图分别为窗口采用3*3、5*5、7*7的滤波后的图像 4、采用MATLAB中的函数filter2对受噪声干扰的图像进行均值滤波 建立M文件程序如下： a=imread('f:\chuan1.jpg'; b=rgb2gray(a; subplot(1,2,1;imshow(b; h=[1,2,1;0,0,0;-1,-2,-1]; c=filter2(h,b;
在借鉴国外相对成熟理论体系与技术应用体系的条件下,国内的增强技术与应用也有了很大的发展。总体来说,图像增强技术的发展大致经历了初创期、发展期、普及期与应用期4个阶段。初创期开始于20世纪60年代,当时的图像采用像素型光栅进行扫描显示,大多采用中、大型机对其进行处理。在这一时期由于图像存储成本高,处理设备造价高,因而其应用面很窄。20世纪70年代进入了发展期,开始大量采用中、大型机进行处理,图像处理也逐渐改用光栅扫描显示方式,特别就是出现了CT与卫星遥感图像,对图像增强处理提出了一个更高的要求。到了20世纪80年代,图像增强技术进入普及期,此时的计算机已经能够承担起图形图像处理的任务。20世纪90年代进入了应用期,人们运用数字图像增强技术处理与分析遥感图像,以有效地进行资源与矿藏的勘探、调查、农业与城市的土地规划、作物估产、气象预报、灾害及军事目标的监视等。在生物医学工程方面,运用图像增强技术对X射线图像、超声图像与生物切片显微图像等进行处理,提高图像的清晰度与分辨率。在工业与工程方面,主要应用于无损探伤、质量检测与过程自动控制等方面。在公共安全方面,人像、指纹及其她痕迹的处理与识别,以及交通监控、事故分析等都在不同程度上使用了图像增强技术。图像增强就是图像处理的重要组成部分,传统的图像增强方法对于改善图像质量发挥了极其重要的作用。随着对图像技术研究的不断深入与发展,新的图像增强方法不断出现。例如一些学者将模糊映射理论引入到图像增强算法中,提出了包括模糊松弛、模糊熵、模糊类等增强算法来解决增强算法中映射函数选择问题,并且随着交互式图像增强技术的应用,可以主观控制图像增强效果。同时利用直方图均衡技术的图像增强也有许多新的进展:例如提出了多层直方图结合亮度保持的均衡算法、动态分层直方图均衡算法。这些算法通过分割图像,然后在子层图像内做均衡处理,较好地解决了直方图均衡过程中的对比度过拉伸问题,并且可以控制子层灰度映射范围,增强效果较好。 20世纪20年代图片第一次通过海底电缆从伦敦传往纽约。当时人们通过字符模拟得到中间色调的方法来还原图像。早期的图像增强技术往往涉及硬件参数的设置,如打印过程的选择与亮度等级的分布等问题。在1921年年底提出了一种基于光学还原的新技术。在这一时期由于引入了一种用编码图像纸带去调制光束达到调节底片感光程度的方法,使灰度等级从5个灰度级增加到15个灰度等级,这种方法明显改善了图像复原的效果。到20世纪60年代早期第一台可以执行数字图像处理任务的大型计算机制造出来了,这标志着利用计算机技术处理数字图像时代的到来。1964年,研究人员在美国喷气推进实验室(JPL)里使用计算机以及其它硬件设备,采用几何校正、灰度变换、去噪声、傅里叶变换以及二维线性滤波等增强方法对航天探测器“徘徊者7号”发回的几千张月球照片进行处理,同时她们也考虑太阳位置与月球环境的影响,最终成功地绘制出了月球表面地图。随后她们又对1965年“徘徊者8号”发回地球的几万张照片进行了较为复杂的数字图像处理,使图像质量进一步提高。这些成绩不仅引起世界许多有关方面的注意而且JPL本身也更加重视对数字图像处理地研究与设备的改进,并专门成立了图像处理实验室IPL。在IPL里成功的对后来探测飞船发回的几十万张照片进行了更为复杂的图像处理,最终获得了月球的地形图、彩色图以及全景镶嵌图。从此数字图像增强技术走进了航空航天领域。 20世纪60年代末与20世纪70年代初有学者开始将图像增强技术用于医学图像、地球遥感监测与天文学等领域。X射线就是最早用于成像的电磁辐射源之一,在1895年X射线由伦琴发现。20世纪70年代Godfrey N、Hounsfield先生与Allan M、Cormack教授共同发明计算机轴向断层技术:一个检测器围绕病人,并用X射线源绕着物体旋转。X射线穿过身体并由位于对面环中的相应检测器收集起来。其原理就是用感知的数据去重建切片图像。当物体沿垂直于检测器的方向运动时就产生一系列的切片,这些切片组成了物体内部的再现图像。到了20世纪80年代以后,各种硬件的发展使得人们不仅能够处理二维图像,而且开始处理三维图像。许多能获得三维图像的设备与分析处理三维图像的系统已经研制成功了,图像处理技术
1.选题：本课题国内外研究现状述评，提出选题的背景及意义。 2.目标与内容: 本课题研究拟完成的研究目标和主要研究内容，研究内容要对?拟解决的问题进行具体化。3、研究思路与方法：本课题研究的技术路线、方法和计划。4.预期价值：本课题理论创新程度和实践应用价值。（课题设计论证限3000字以内） 一直以来如何有效的提高学生的学习效率和教师的教学效率不断的得到大量的研究，近二十年以来，随着计算机信息技术和互联网应用的飞速发展，在教育心理学中正在发生着一场革命，应用建构主义的学习理论（Slavin, 1994）来指导改革教学成为一大趋势。建构主义学习理论从“学习的含义”（即关于“什么是学习”）与“学习的方法”（即关于“如何进行学习”）这两个角度说明学习的影响因素及提高学习效率的方法，建构主义学习理论认为学习是在一定的基础知识之上，在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程。“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。所谓“情境”即是学习的综合环境；“协作”: 指学习中与他人的沟通与合作；“会话”：学习小组成员之间通过会话商讨如何完成规定的学习任务的计划；“意义建构”：建构事物的性质、规律以及事物之间的内在联系，是整个学习过程的最终目标。建构主义的学生观、教师观和知识观和以往的学习理论有了很大的变化，应用建构主义学习理论来提高教学效率正成为当前的研究热点，但目前的研究多从学习的方法论和学习技术本身入手，考虑学生的具体群体的学习特点较少，不能很好的有的放矢，在分析学生的学习影响因素时多直接用常规的数理统计理论进行分析与讨论，而实际上影响学生的学习因素是相当复杂与繁多的，而且学习因素之间W能存在相互的因果关系，而这种因果关系有时往往不知道，因素之间的影响到底多大，定量的关系不明确，甚至可能有很多隐藏的因素在起作用，发现学习的各种影响因素及其因果关系与比重，以及它们的变化分布规律对我们找出主要因素从而正确指导教学以及设计调查问卷摸查学生的学习基础与学习特点对教师的教学设计和提高教学效率具有重要意义，目前对此的研究还比较少。 贝叶斯网络又称信度网络，是Bayes方法的扩展，是目前不确定知识表达和推理领域最有效的理论模型之一。自1988年由Pearl提出后，己知成为近几年来研究的热点一般的贝叶斯网络结构是一个有向无环图（Directed Acyclic Graph,DAG）,如图1所示，由代表变量节点及连接这些节点有向边构成。节点代表随机变量，节点间的有向边代表了节点间的互相关系（由父节点指向其后代节点），用条件概率进行表达关系强度，没有父节点的用先验概率进行信息表达, 节点变量可以是任何问题的抽象（如知识表达），适用于表达和分析不确定性和概率性的事件，可以从不完全、不精确或不确定的知识或信息中做出推理。贝叶斯网络本身是一种不确定性因果关联模型，贝叶斯网络与其他决策模型不同，它本身是将多元知识图解可视化为一种概率知识表近与推理模型，更为贴切地蕴含了网络节点，变量之间的因果关系及条件相关关系，如果节点表达为学习因素，
图像增强方法研究 一、图像增强研究现状 图像增强是图像处理的基本内容之一，图像增强是指按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时削弱或去除某些不需要信息的处理方法，其目的是使得处理后的图像对某种特定的应用，比原始图像更合适。处理的结果使图像更适应于人的视觉特性或机器的识别系统。 二、图像增强所要借助的软件MATLAB MATLAB 是MATrix LABoratory（“矩阵实验室”）的缩写，是由美国MathWorks 公司开发的集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的，功能强大、操作简单的语言。是国际公认的优秀数学应用软件之一。 三、图像增强方法分类 1、频域图像增强方法 2、小波域图像增强方法 3、空域图像增强方法 （一）频域图像增强方法 频域图像增强是对图像经傅立叶变换后的频谱成分进行操作，然后逆傅立叶变换获得所需结果。其原理如下图所示： 频域图像增强原理图 1、平滑噪声 有些图像是通过扫描仪扫描输入、或传输通道传输过来的。图像中往往包含有各种各样的噪声。这些噪声一般是随机产生的，因此具有分布和大小不规则性的特点。这些噪声的存在直接影响着后续的处理过程，使图像失真。图像平滑就是针对图像噪声的操作，其主要作用是为了消除噪声，图像平滑的常用方法是采用均值滤波或中值滤波，均值滤波是一种线性空间滤波，它用一个有奇数点的掩模在图像上滑动，将掩模中心对应像素点的灰度值用掩模内所有像素点灰度的平均值代替，如果规定了在取均值过程中掩模内各像素点所占的权重，即各像素点所乘系数，这时就称为加权均值滤波；中值滤波是一种非线性空间滤波，其与均值滤波的区别是掩模中心对应像素点的灰度值用掩模内所有像素点灰度值的中间值代替。 2、锐化 平滑噪声时经常会使图像的边缘变的模糊，针对平均和积分运算使图像模糊，可对其进行反运算采取微分算子使用模板和统计差值的方法，使图像增强锐化。图像边缘与高频分量相对应，高通滤波器可以让高频分量畅通无阻，而对低频分量则充分限制，通过高通滤波器去除低频分量，也可以达到图像锐化的目的。 （二）小波域图像增强方法 小波是近几年发展起来的一种时频分析工具，它同时具有时频局部化能力和多分辨率分析的能力，因此它更适用于信号处理领域。 之前的图像降噪大多采用低通滤波器直接滤除高频信息，因此使得在去除噪声的同时，也去掉了一些有用的高频信息，损失了图像的细节。而采用小波进行去噪，由于其多分辨率特性，它用不同中心频率的带通滤波器对信号进行滤波，把主要反映噪声频率的尺度系数去掉，再
在借鉴国外相对成熟理论体系和技术应用体系的条件下，国内的增强技术和应用也有了很大的发展。总体来说，图像增强技术的发展大致经历了初创期、发展期、普及期和应用期4个阶段。初创期开始于20世纪60年代，当时的图像采用像素型光栅进行扫描显示，大多采用中、大型机对其进行处理。在这一时期由于图像存储成本高，处理设备造价高，因而其应用面很窄。20世纪70年代进入了发展期，开始大量采用中、大型机进行处理，图像处理也逐渐改用光栅扫描显示方式，特别是出现了CT和卫星遥感图像，对图像增强处理提出了一个更高的要求。到了20世纪80年代，图像增强技术进入普及期，此时的计算机已经能够承担起图形图像处理的任务。20世纪90年代进入了应用期，人们运用数字图像增强技术处理和分析遥感图像，以有效地进行资源和矿藏的勘探、调查、农业和城市的土地规划、作物估产、气象预报、灾害及军事目标的监视等。在生物医学工程方面，运用图像增强技术对X 射线图像、超声图像和生物切片显微图像等进行处理，提高图像的清晰度和分辨率。在工业和工程方面，主要应用于无损探伤、质量检测和过程自动控制等方面。在公共安全方面，人像、指纹及其他痕迹的处理和识别，以及交通监控、事故分析等都在不同程度上使用了图像增强技术。图像增强是图像处理的重要组成部分，传统的图像增强方法对于改善图像质量发挥了极其重要的作用。随着对图像技术研究的不断深入和发展，新的图像增强方法不断出现。例如一些学者将模糊映射理论引入到图像增强算法中，提出了包括模糊松弛、模糊熵、模糊类等增强算法来解决增强算法中映射函数选择问题，并且随着交互式图像增强技术的应用，可以主观控制图像增强效果。同时利用直方图均衡技术的图像增强也有许多新的进展：例如提出了多层直方图结合亮度保持的均衡算法、动态分层直方图均衡算法。这些算法通过分割图像，然后在子层图像内做均衡处理，较好地解决了直方图均衡过程中的对比度过拉伸问题，并且可以控制子层灰度映射范围，增强效果较好。 20世纪20年代图片第一次通过海底电缆从伦敦传往纽约。当时人们通过字符模拟得到中间色调的方法来还原图像。早期的图像增强技术往往涉及硬件参数的设置，如打印过程的选择和亮度等级的分布等问题。在1921年年底提出了一种基于光学还原的新技术。在这一时期由于引入了一种用编码图像纸带去调制光束达到调节底片感光程度的方法，使灰度等级从5个灰度级增加到15个灰度等级，这种方法明显改善了图像复原的效果。到20世纪60年代早期第一台可以执行数字图像处理任务的大型计算机制造出来了，这标志着利用计算机技术处理数字图像时代的到来。1964年，研究人员在美国喷气推进实验室(JPL)里使用计算机以及其它硬件设备，采用几何校正、灰度变换、去噪声、傅里叶变换以及二维线性滤波等增强方法对航天探测器“徘徊者7号”发回的几千张月球照片进行处理，同时他们也考虑太阳位置和月球环境的影响，最终成功地绘制出了月球表面地图。随后他们又对1965年“徘徊者8号”发回地球的几万张照片进行了较为复杂的数字图像处理，使图像质量进一步提高。这些成绩不仅引起世界许多有关方面的注意而且JPL本身也更加重视对数字图像处理地研究和设备的改进，并专门成立了图像处理实验室IPL。在IPL里成功的对后来探测飞船发回的几十万张照片进行了更为复杂的图像处理，最终获得了月球的地形图、彩色图以及全景镶嵌图。从此数字图像增强技术走进了航空航天领域。 20世纪60年代末和20世纪70年代初有学者开始将图像增强技术用于医学图像、地球遥感监测和天文学等领域。X射线是最早用于成像的电磁辐射源之一，在1895年X射线由伦琴发现。20世纪70年代Godfrey N. Hounsfield先生和Allan M. Cormack教授共同发明计算机轴向断层技术：一个检测器围绕病人，并用X射线源绕着物体旋转。X射线穿过身体并由位于对面环中的相应检测器收集起来。其原理是用感知的数据去重建切片图像。当物体沿垂直于检测器的方向运动时就产生一系列的切片，这些切片组成了物体内部的再现图像。到了20
毕业设计文献综述 计算机科学与技术 手写数字识别技术研究 一、前言部分 手写数字识别(Handwritten Numeral Recognition)是光学字符识别技术(Optical Character Recognition,简称OCR)的一个分支,它研究的对象是：如何利用电子计算机自动辨认人手写在纸张上的阿拉伯数字。 OCR是模式识别的一个分支，按字体分类主要分为印刷体识别和手写体识别两大类.而手写体识别又可分为受限手写体和不受限识别体，按识别方式有课分为在线识别和脱机识别。在整个OCR领域中，最为困难的就是脱机手写字符的识别。到目前为止,尽管人们在脱机手写英文,汉字识别的研究中已取得很多可喜成就,但距实用还有一定距离。而在手写数字识别这个方向上,经过多年研究,研究工作者已经开始把它向各种实际应用推广,为手写数据的高速自动输入提供了一种解决方案。 字符识别处理的信息可分为两大类:一类是文字信息,处理的主要是用各国家,各民族的文字(如:汉字,英文等)书写或印刷的文本信息，目前在印刷体和联机手写方面技术已趋向成熟,并推出了很多应用系统;另一类是数据信息,主要是由阿拉伯数字及少量特殊符号组成的各种编号和统计数据,如:邮政编码,统计报表,财务报表,银行票据等等,处理这类信息的核心技术是手写数字识别。因此,手写数字的识别研究有着重大的现实意义,一旦研究成功并投入应用,将产生巨大的社会和经济效益。[1][2][15] 二、主题部分 （一）.手写数字识别研究的理论意义 手写数字识别作为模式识别领域的一个重要问题,也有着重要的理论价值: 1.阿拉伯数字是唯一的被世界各国通用的符号,对手写数字识别的研究基本上与文化背景无关,这样就为各国,各地区的研究工作者提供了一个施展才智的大舞台。在这一领域大家可以探讨,比较各种研究方法。 2.由于数字识别的类别数较小,有助于做深入分析及验证一些新的理论。 3.尽管人们对手写数字的识别已从事了很长时间的研究,并已取得了很多成果,但到目前为止机器的识别本领还无法与人的认知能力相比,这仍是一个有难度的开放问题(Open
辽海文化的内涵与特点研究综述 对“辽海文化”这一概念，虽然国内很多同行对此也下过一些定义，但是往往局限于某一个方面，所以难免有些偏颇和疏漏。而且对辽海文化的内涵和特点研究也还不够深入，本文试图通过对前人的论述加以整理和归纳，从中找出其共性或者达成一定的共识，为以后辽海文化的内涵和特点深入研究奠定基础。辽宁作为经济大省地位，早就毋容置疑，不过辽宁要想成为文化大省，还需要我们大家共同的努力。通过对辽海文化深入研究，不断扩大辽海文化影响，深度发掘辽宁省的历史文化资源，从而加快建设文化强省的步伐。同时，也能为辽宁省老工业基地的复兴和“五点一线”对外开放战略顺利实施，提供智力支持和精神动力。 标签：辽海文化；内涵；特点；研究综述；文化强省；智力支持 一、辽海文化的内涵 （一）文化是什么 《辽宁文化通史》总主编曲彦斌基于“大文化”的理念“就文化的内涵和外延，提出了四个层面的概念：1.物质文化层面：指人的物质生产活动及其产品的总和，是看得见摸得着的具体实在的事物，如人们的衣食住行等。2.制度文化层面：指人们在社会实践中建立的规范的自身行为和调节相互关系的准则。3.行为文化方面：指人们在长期社会交往中约定俗成的习惯和风俗，它是一种社会的、集体的行为，不是个人的随心所欲。4.精神、心理文化层面：指人们在社会心理和社会意识形态，包括人们的价值观念、审美情趣、思维方式，以及由此产生的文学艺术作品”。①这种提法，在辽宁的地域文化研究领域，具有一定的代表性。作者本人也比较认同此观点，把它作为研究辽海文化的一个基本出发点。 （二）地域文化与区域文化 2007年，程琳曾给地域文化下过这样的定义：“地域文化是指生活在该地域的成员，在既定的时间、空间，由于地理环境、历史传承、社会制度，以及民俗习惯、宗教信仰等多种因素而形成的一种文化形态。”② 2012年张亚冰对地域文化与区域文化作过辨析，他认为：“地域文化与区域文化也是两个不同的命题，地域文化重在研究自然环境和历史传统，其所包含的境界是模糊的、动态的，不受国家行政区域甚至疆域的限制；区域文化论述的范围是依从于国家的行政区划，具有人为的规定性。”③ （三）辽海文化与辽河文化 2004年10月，辽宁省历史学会等单位在大连举行的学术研讨会上，对于“辽海”一词的概念，学者们大多赞同以其作为“辽河流域黄渤海以北广大地区”的代表性的区域文化符号。④此即辽海历史文化学术讨论会上，顾奎相、陈涴、董守
医学图像增强方法研究 摘要：简要介绍医学图像增强的概念和主要目的。从传统图像增强方法、基于区域的增强方法和基于小波变换的增强方法三方面对医学图像增强方法进行讨论。最后介绍图像增强效果的评价方案。 关键词：图像增强，算法，区域，小波变换，评价 图像增强根据图像的模糊情况采用了各种特殊的技术突出图像整体或局部特征，常用的图像增强技术有灰度变换、直方图处理、平滑滤波(高斯平滑)，中值滤波、梯度增强、拉普拉斯增强以及频率域的高通低通滤波等，然而，这些算法运算量大、算法复杂、处理速度低。 目前，图像增强没有统一的标准，医学图像增强的主要目的是满足医生诊断的临床应用需要。因此，如何提高医学图像质量，是图像处理的一个重要课题。 图像增强可归纳为两方面[2]：(1)消除噪声;(2)边缘增强和结构信息的保护。（图像增强方法的研究） 图像增强方法主要分为频域法、空域法两大类[2]。频域法通常计算量大，变换参数的选取需要较多的人工干预；空域法主要包括直方图均衡化、直方图变换、灰度拉伸、局部对比度增强、平滑滤波和反锐化掩模[4~ 6]等。直方图均衡化是最常见的图像增强方法，其主要缺点是图像易出现不平滑灰度过渡。当图像直方图含多个波峰时，会出现过度增强，不仅丢失了部分图像细节信息，而且会明显放大噪声，影响图像增强的效果。平滑滤波可去除一定噪声，但会使图像模糊，对比度增强不明显。反锐化掩模可以增强图像的边缘和细节，但同时也会增强噪声。此外，图像的高频细节区域相对低频区域增强显著，易出现过增强现象。利用这些空间域图像增强算法处理医学图像，存在对噪声敏感且易陷入欠增强或过增强等不足。（基于量子概率统计的医学图像增强算法研究） 图像增强的过程往往也是一个矛盾的过程：图像增强希望既去除噪声又增强边缘。但是，增强边缘的同时会同时增强噪声，而滤去噪声又会使边缘在一定程度上模糊，因此，在图像增强的时候，往往是将这两部分进行折中，找到一个好的代价函数达到需要的增强目的【3]。传统的图像增强算法在确定转换函数时常是基于整个图像的统计量，如：ST转换，直方图均衡，中值滤波，微分锐化，高通滤波等等。这样对应于某些局部区域的细节在计算整幅图的变换时其影响因为其值较小而常常被忽略掉，从而局部区域的增强效果常常不够理想，噪声滤波和边缘增强这两者的矛盾较难得到解决。 目前，许多新的增强算法都充分利用了周围邻域这一重要的信息，形成了很多局部处理的灰度调整算法，该方法主要利用了邻域的统计特性【4]。自适应增强的研究主要集中在以下三大类增强算法： 1.既能平滑又能保护边缘的自适应滤波器。自适应滤波的基本思想是滤波器的参数可根据像素所在的邻域情况而自适应选取，也可描述为加权平均滤波器。(1)在提高算法的抗噪性能方面，文献〔5]【6〕介绍了几种方法。这些方法可以较好的平滑噪声区域，并能保护较显著的边缘，但对图像细节的保护较差。(2)在提高算法的细节保护能力方面，Saint一Marc【7】利用梯度来决定权值，建立了指数形式的权函数，较好的保护了图像细节。但该算法对脉冲噪声敏感，而且模型的性能受参数的影响比较大。另外，文献【8〕【9]还提出了各向异性扩散思想的改进方法，需要求解热传导方程。这些改进算法多数集中在权值的自适应选取上，但是由于自适应调整的参数较少，仍然不能很好的解决细节保护的问题。 2.基于图像建模和估计理论的增强算法。这类算法的基本思想是提出一个图像的模型，如果这个模型的参数由一种估计方法估计出来，则窗口中心的灰度值可由估计出来的参数计算得到。最简单的例子就是中值滤波器，对脉冲型噪声有很好的效果。但是，这类算法由于是以估计理论为基础，所以所采用的估计方法的鲁棒性对算法的性能有很大的影响。估计方
特征选择方法综述 控制与决策2012.2 问题的提出 特征选择框架基于搜索策略划分特征选择方法基于评价准则划分特征选择方法结论 一、问题的提出特征选择是从一组特征中挑选出一些最有效的特征以降低特征空间维数的过程，是模式识别的关键问题之一。对于模式识别系统，一个好的学习样本是训练分类器的关键，样本中是否含有不相关或冗余信息直接影响着分类器的性能。因此研究有效的特征选择方法至关重要。 特征选择算法的目的在于选择全体特征的一个较少特征集合，用以对原始数据进行有效表达按照特征关系度量划分，可分为依赖基尼指数、欧氏距离、信息熵。 、特征选择框架 由于子集搜索是一个比较费时的步骤，一些学者基于相关和冗余分析，给出了下面一种特征选择框架，避免了子集搜索，可以高效快速地寻找最优子集。 从特征选择的基本框架看出，特征选择方法中有4 个基本步骤：候选特征子集的生成（搜索策略）、评价准则、停止准则和验证方法。目前对特征选择方法的研究主要集中于搜索策略和评价准则。因而，本文从搜索策略和评价准则两个角度对特征选择方法进行分类。 三、基于搜索策略划分特征选择方法 基本的搜索策略按照特征子集的形成过程，形成的特征选择方法如下：
图3 基于搜索策略划分特征选择方法 其中，全局搜索如分支定界法，存在问题： 1）很难确定优化特征子集的数目； 2）满足单调性的可分性判据难以设计； 3）处理高维多类问题时，算法的时间复杂度较高。 随机搜索法如模拟退火、遗传算法、禁忌搜索算法等，存在问题： 1）具有较高的不确定性，只有当总循环次数较大时，才可能找到较好的结果。 2）在随机搜索策略中，可能需对一些参数进行设置，参数选择的合适与否对最终结果的好坏起着很大的作用。 启发式搜索如SFS、SBS、SFFS、SFBS等，存在问题： 1）虽然效率高，但是它以牺牲全局最优为代价。 每种搜索策略都有各自的优缺点，在实际应用过程中，根据具体环境和准则函数来寻找一个最佳的平衡点。例如，特征数较少，可采用全局最优搜索策略；若不要求全局最优，但要求计算速度快，可采用启发式策略；若需要高性能的子集，而不介意计算时间，则可采用随机搜索策略。 四、基于评价准则划分特征选择方法