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图像设计论文

图像设计论文

图像设计论文范文第1篇

关键词:嵌入式系统,图像采集,电路设计

Abstract:Inthispaper,wepresenttwodifferentinterfacesbetweendigitalaimagesensorsandaprocessorforembedsystems,I/OmodeandDMW(DirectMemoryWrite)mode.InI/Omode,processorcanreadimagedatathroughI/Oport,andtheinterfaceissimple.InDMWmode,imagedatacanbewriteintoRAMdirectlywhileaprocessorissuspended.

Keywords:EmbedSystem,ImageCapture,ElectronicCircuit

一、引言

随着半导体技术的飞速发展,具有图像功能的嵌入式应用愈来愈多。从数码相机、可视电话、多功能移动电话等消费产品到门禁、数字视频监视等工业控制及安防产品,图像采集和处理已成为重要的组成部分之一。图像采集需要进行同步信号的处理,比通常的A/D数据采集过程复杂,电路的设计也较为困难。传统PC上的图像采集卡都是在Philips、Brooktree等半导体公司提供的接口芯片基础上,由专业公司开发生产。在嵌入式系统中不同的处理器和图像传感器的信号定义及接口方式不同,没有通用的接口芯片。另外,利用系统中的现有资源设计图像采集电路,可以减少器件数量、缩小产品体积和降低系统成本。所以,通常嵌入式系统中要求自行设计图像采集接口电路。本文针对不同采集速度的要求,提出了两种图像采集接口电路的设计方法。

目前市场上主流的图像传感器有CCD、CMOS两种器件,其中CMOS器件上世纪90年代产生,近年来得到了迅速发展。传感器的输出有模拟和数字两种。由于CMOS器件功耗小、使用方便,具有直接数字图像输出功能,作者在设计时选用了CMOS数字输出图像传感器件。其他方式器件的接口设计与此类似,将在讨论中说明。

本文内容做如下安排:第二部分简述图像信号的特点;第三、四部分分别介绍I/O和内存直接写入两种接口设计方法;最后部分是讨论。

二、图像信号介绍

图1给出了采样时钟(PCLK)和输出数据(D)之间的时序关系。在读取图像数据时用PCLK锁存输出数据。除采样时钟(PCLK)和数据输出(D)外,还有水平方向的行同步信号(HSYNC))和垂直方向的场同步信号(VSYNC)。对于隔行扫描器件,还有帧同步信号(FRAME)。如图2,一帧包括两场。图2中窄的矩形条是同步脉冲,同步脉冲期间数据端口输出的数据无效。

PLCK存在时,图像数据端口连续不断地输出数据。由于行之间以及场之间输出数据无效,在采集图像数据必须考虑同步信号,读取有效数据才能保证图像的完整性。

三、I/O接口设计

对于MCU、DSP处理器,I/O是最方便的访问方式之一。以I/O方式读取图像数据不仅可以简化电路设计,而且程序也很简单。但由于读取每一个像素都要检测状态,在处理器速度低的情况下,读取图像慢。在处理器速度快或图像采集速度要求不高的应用中,I/O接口方式是一个较好的选择。

1、电路原理和结构

在图像传感器和处理器之间,利用两个锁存器分别锁存状态和图像数据,处理器通过两个I/O端口分别读取。图3中,在采样时钟的上升沿数据锁存器保存传感器输出的图像数据,当处理器通过I/O口读取图像时,数据锁存器输出数据。其它情况下,锁存器输出处于高阻状态。处理器通过状态锁存器读取同步信号和图像就绪(Ready)指示信号。在数据锁存器保存图像数据的同时,状态锁存器产生Ready信号(从‘0’到‘1’)。处理器读取图像数据时,Ready信号自动清除(从‘1’到‘0’)。处理器读取状态时锁存器驱动总线,其他情况下输出处于高阻状态。

2、图像读取流程

要保证图像的完整性就必须从一场图像的第一行开始读取,对于隔行扫描输出的图像则必须从一帧的第一行开始读取。读取每行图像数据时,则从该行的第一个像素开始。因此,在读取图像数据前应先判断场和行的起始位置。图4是通过I/O接口方式读取图像数据的流程。读取每个像素数据前先查询数据状态,如果数据已准备好则读取数据。

3、同步信号检测

为了简化电路设计,用处理器直接读取同步信号,然后找出场和行的起始位置。

从图2可以看出,处理器读取同步信号时,信号可能处在同步脉冲状态(‘1’)或正常状态(‘0‘)。对于那些同步信号反向的器件,则分别为‘0’和‘1’。如果信号处于同步脉冲状态,第一次检测到的正常状态就起始位置。如果信号处于正常状态,则首先检测到脉冲状态,然后用同样的方法确定起始位置。

通过上述方法可以检测出场的起始位置和行起始位置。

4、用VHDL设计锁存器

在应用中,以上两个锁存器的功能和其他逻辑集中在一起,用可编程逻辑器件实现。下面分别为它们的VHDL表示。

设DO(0-7)是锁存器输出端,DI(0-7)是锁存器输入端,DM(0-7)是中间状态,Data_R是数据读信号(低电平时有效),则数据锁存器的VHDL描述为:

Process(reset,PCLK)--锁存图像数据

Begin

Ifreset=''''0''''then

DM<="00000000";--清除数据

ElseifPCLK''''eventandPCLK=''''1''''then

DM<=DI;--锁存数据

Endif;

Endprocess;

Process(DM,Data_R)--读取图像数据

Begin

IfData_R=''''0''''then

DO<=DM;--输出图像数据

Else

DO<="ZZZZZZZZ"--输出高阻

Endif;

Endprocess;

进一步设数据有效状态为Dstatus,状态读写信号为Status_R(低点平时有效),则状态锁存器的VHDL描述为:

Process(reset,PCLK,Data_R)--数据有效状态控制

Begin

Ifreset=''''0''''orData_R=''''0''''then

Dstatus<=''''0'''';--清除状态

ElseifPCLK''''enentandPCLK=''''1''''then

Dstatus<=''''1'''';--设置状态

Endif;

Endprocess;

Process(Dstatus,Status_R)--读取状态和同步信号

Begin

IfStatus_R=''''0''''then

DO0<=Dstatus;

DO1<=VSYNC;

DO2<=HSYNC;

DO3<=FRAME;

Else

DO<="ZZZZZZZZ";--高阻状态

Endif;

Endprocess;

四、内存直接写入接口设计

在处理器速度较慢且图像数据输出的频率不能降低的情况下,采用上述I/O接口方法不能得到完整的图像。另外,有些应用中要求能够实时采集图像。为此,我们设计了高速数据图像采集方法―内存直接写入法。由于SRAM访问控制简单,电路设计方便,被大量嵌入式系统采用,本文以SRAM作为存储器。

1、电路原理和结构

内存直接写入方法通过设计的图像采集控制器(以下简称控制器)不需处理器参与,直接将图像数据写入系统中的内存中,实现高速图像采集。

图5是接口结构图,当需要采集图像时,处理器向控制器发出采集请求,请求信号capture_r从高到低。控制器接到请求脉冲后,发出处理器挂起请求信号HOLD,使处理器的外总线处于高阻状态,释放出总线。控制器收到处理器应答HOLDA后管理总线,同时检测图像同步信号。当检测到图像开始位置时,控制器自动产生地址和读写控制信号将图像数据直接写入内存中。图像采集完成后,控制器自动将总线控制权交还处理器,处理器继续运行,控制器中与采集相关的状态复位。控制器可以根据同步信号或设定的采集图像大小确定采集是否完成。

在图5中,控制器包括同步信号检测、地址发生器、SRAM写控制器、总线控制器和处理器握手电路等主要部分。同步信号检测确定每一场(帧)和每一行的起始位置;地址发生器产生写SRAM所需的地址;SRAM写控制器产生写入时序;总线控制器在采集图像时管理总线,采集完成后自动释放;处理器握手电路接受处理器命令、发总线管理请求和应答处理器。

2、SRAM写控制时序

采集图像过程中,控制器自动将数据写入到硬件设定的内存中。写内存时,控制器产生RAM地址(A)、片选信号(/CS)、读信号(/RD)和写信号(/WD),同时锁存传感器输出的数据并送到数据总线(D)上。每写入一个数据后,地址(A)自动增1。采集时/CS保持有效(‘0’)状态而/RD处于无效状态(‘1’)。地址A的变化必须与/WD和数据锁存器协调好才能保证图像数据的有效性。

图6是控制器产生的SRAM信号时序图。用PCLK作为地址发生器的输入时钟,且在其上升沿更新地址值。同样,在PCLK的上沿锁存数据并输出到总线上。将PCLK反相,作为/WD信号,使得在/WD的上升沿地址和数据稳定,确保写入数据的有效性。

3、控制器主要功能的VHDL描述

描述控制器中全部功能的VHDL代码较长,而且有些部分是常用的(如计数器等)。图像采集状态产生和同步信号的检测是其中重要的部分。下面介绍这两部分的VHDL描述。

图像采集状态capture_s:

处理器的采集请求信号capture_r使capture_s从‘0’到‘1’,场地址发生器(计数器)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'''';--置状态位

endif;

endprocess;

同步信号检测:

只有在采集状态capture_s有效时(‘1’)才检测场同步信号,场同步信号下降沿置场有效状态(vsync_s),场地址发生器溢出位vcount_o清除场有效状态。只有在vsync_s有效情况下才检测行同步信号,行同步信号下降沿置行有效状态(hsync_s),行计数器溢出信号hcount_o清除行状态。只有在行状态有效的情况下计数器才工作,且将数据写入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'''';--置状态位

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'''';--置状态位

Endif;

Endprocess;

五、讨论

我们在基于TI公司的TMS320C3X系列DSP开发的嵌入式指纹图像处理模块中分别用上述两种方法成功实现了指纹图像的采集。

采用I/O接口方式最关键的是要求处理器的频率远高于图像数据输出的频率。例如,如果处理的指令周期为20ns,读取每个数据需要10个指令周期,则数据的输出频率不能超过5MHz,它低于一般的CMOS图像传感器件最快的数据输出频率。例如国内使用较多的OV7610和OV7620,其正常输出数据频率为13.5MHz。在应用过程中,通常改变传感器中寄存器的设置值,降低其数据输出频率。

本文选用的是CMOS数字输出图像传感器。对于模拟视频信号,在设计时应加同步分离和A/D转换电路。图像采集的数字接口和逻辑控制与本文相同。

图像设计论文范文第2篇

1.1加强对Photoshop图像处理应用

案例分析总结就是一种间接的自我学习,通过案例分析总结可以让自己展开丰富的想象力,加强对Photoshop图像处理应用。这是一组人居环境适宜的景观设计效果处理前后变化展示,前一张图片是用3Dmax配合V-ray插件进行渲染的最终效果,为了进一步美化效果图,这是就需要Photoshop图像处理,结合中间这一张照片,采用图层处理、素材插入、调整图层、图层蒙版、创建亮度\对比度调整层等方式最终合成想要的效果。在案例分析过的成中,应注意多观察多总结多思考,设计最终效果的高低,一方面是和自己所拥有的知识水平有关,另一方面还和自己的审美能力高低有关,这就需要告诫我们平时多注意学习,学习不仅仅局限在书本上,还应该多参观欣赏较好的作品,从中得到审美能力的提高。

1.2模仿和创造相结合,提高Photoshop图像处理动手能力

模仿是人的本能天性,是人类进行各种学习活动的最基本方法。在平时的Photoshop图像处理模仿使用中,通常就是通过网上视频,如金鹰视频来自己分析Photoshop软件的各个功能。在视频观看的过程,可以根据视频中的实例操作,最终达到理解,这个过程就是模仿。例如:模仿给图片添加阴影效果,通常情况下,可以选择Photoshop菜单栏图层—图层样式—阴影就可以完成。而通过视频模仿,就可以快速的通过浮动图层菜单,选定此图片图层,并把鼠标快速放到缩略蓝色区域双击就可以打开图层样式浮动菜单完成阴影效果。在提高Photoshop图像处理动手能力上,还要发挥自己的创造能力。例如给此图片添加完阴影后,图层样式还有内外阴影、内外发光、光泽、斜面和浮雕、颜色叠加等方式,我们尝试可以根据图片实际情况试着添加,达到最佳效果。这里就需要发挥创造性对图片处理创新性在里面。

1.3结合科研项目,带动Photoshop图像处理实践能力

如在科研项目:西部山地型小城市人居环境问题及保护策略研究——以商洛市商州区为例上,需要收集大量的本地环境有关的图片素材并进行美化处理,这就可以亲自参与商州区大气质量恶化、丹江主要河流体固体废物污染、交通混乱等图片的处理,

1.4参与企业设计,增强Photoshop图像处理灵活性

参与企业设计,就是参与设计公司的工作。例如:在商洛市西街片区的旧城改造过程中,学生负责收集照片,并对旧城的原始照片进行处理规范化。

2小结

图像设计论文范文第3篇

图像处理 图像分析 艺术化 数字媒体技术

一、前言

浙江理工大学数字媒体技术专业旨在培养德、智、体、美全面发展,具有良好的科学艺术素养,系统地掌握数字媒体设计、制作、处理的理论知识和专业技能,精通数字媒体核心技术,具有新媒体艺术创作能力以及面向网络的、新型数字媒体综合开发能力,能够在国家机关、高等院校、电视台、电影厂、广告公司、游戏制作公司和大中型企业等从事数字媒体设计制作、兼通艺术和技术的复合型的高级人才。

“数字图像分析与艺术化处理”是一门在对传统的“数字图像处理”课程内容进行调整的基础上,针对数字媒体技术专业新开设的专业课,该课程主要讲述利用计算机对数字图像进行分析和处理的方法和技术,强调生成不同艺术效果的处理方法。

本文首先对传统“数字图像处理”课程的特点进行了分析,并结合数字媒体技术专业的需求进行了分析,提出了开设“数字图像分析与艺术化处理”课程的必要性;然后就“数字图像分析与艺术化处理”课程的课程内容、实践教学、教学方法与手段、师资队伍建设进行了讨论;也对目前存在的问题进行了分析;最后总结我们的经验与不足。

二、开设“数字图像分析与艺术化处理”课程的必要性

从教学内容上,近年来《数字图像处理》已经形成以数字图像基础、图像增强、图像复原、彩色图像处理、图像编码、形态学处理、图像分割和对象表示与描述为基本教学内容的一门信息类专业课程。而且,随着新技术在图像处理中的广泛使用,诸如小波变换、遗传算法、神经网络等新内容不断增加到课程体系中。但涉及艺术化处理的内容较少,目前,讲述图像艺术化处理的教材或者参考书基本都是讲述如何使用图像处理软件Photoshop进行制作的,而基本没有讲述对图像进行艺术化处理的理论和方法的。对旨在培养艺术和技术相结合复合型人才的数字媒体技术专业,图像作为一种重要的媒体形式,学习对图像进行艺术化处理的理论和方法是必要的,也是十分有益的。

那么,开设这门课程是否可行呢?虽然目前还没有一本数字图形艺术和处理的教材,但针对数字图像进行艺术化处理,已经有了大量的研究,特别是在图像学领域,艺术绘制的研究更是硕果累累《艺术化绘制的图形学原理与方法》一书对相关工作进行了全面地归纳总结。图形学艺术花绘制的结果基本都是以图像的形式表现出来。所以,从教学内容取材上,是完全没有问题的。

三、课程的总体设计

根据数字媒体技术专业的特点,考虑到课时的限制。“数字图像分析与艺术化处理”课程的教学内容分为以下8讲:

第1讲为数字图像基本概念和图像编程,主要介绍图像概念、图像感知、获取、采样、量化,图像的基本类型和主要文件格式,以及对BMP文件的读写和DIB类介绍。

第2讲为图像信号处理基本理论,讲述几种常用变换及其应用,包括傅立叶变换、离散余弦变换、小波变换和雷登变换。

第3讲是图像特征提取,主要讲颜色、形状、纹理等特征的描述、提取及分析。

第4讲为图像处理基本操作,讲述空域和变换域图像增强,二值图像和灰度图像的形态学处理。

第5讲为图像的分割、恢复与合成,讲述基于像素、区域和辩解的分割及所属;图像降质的数学模型,以及滤波法、代数法、非线性法等恢复方法;图像的合成算法。

第6讲为彩色图像处理,讲述彩色基础、彩色模型及相互转换、伪彩色变换、颜色转移。

第7讲为数字图像的艺术化处理,讲述基于像素级运算的艺术化效果生成,基于笔画绘制的艺术技法模拟,直接借鉴参考图像中的色彩搭配和纹理效果的艺术化绘制,基于绘图样例的艺术化绘制模拟。

第8讲为图像特征降维及其应用,讲述线性和非线性降维的方法和应用。

四、实践教学的设计

“数字图像分析与艺术化处理”课程具有涉及的知识面广、理论较深澳、内容不断丰富等特点。对这样一门涉及技术与艺术,既强调处理方法的理论性,又强调实践结果的艺术性的课程。仅凭教师的课堂讲述是远远不够的,必须辅以足够的实践锻炼,让学生巩固所学理论,锻炼实际动手能力,激发学习兴趣,提高综合利用所学理论,进行设计开发和研究创新的能力。

在设计图像处理实践环节时,一方面,要保留有代表性的经典内容,同时考虑到近年来彩色图像已得到广泛应用,增加彩色图像处理的内容,以满足社会发展的需求;另一方面,针对图像的艺术化处理,设计相应的实验内容,实验结果的直观艺术效果中能有效弥补理论的枯燥乏味,提高学生的学习兴趣。

根据实践内容的不同,我们把实验分为以下四种类型:基本型、设计型、创新型和综合型。基本型实验,主要是通过实验对基本理论进行实现,加深学生对基本理论的理解;设计型实验,要求学生对所学理论进行简单应用;创新型实验主要是通过学生自由分组,通过教师提示,大脑风暴等多种形式,让学生进行创新思维,不要求实验结果的完美性,关键在于创新和创意。综合型实验,要求学生完成运用多种图像分析处理理论和方法,完成一项具体的任务。而且这门课程需要进行实践的内容较多,为了解决实验内容多与学时有限之间的矛盾,我校在设计该课程的实践环节时,采用实践作业、课内上机实验、大作业和课程设计四种实践形式。考虑到学生后续学习工作的实用性和实验的效率,在实验环境和开发工具的选择上,我校采用C++和Matlab作为主要实践教学语言,在实验类型、实践形式和开发环境之间的具体操作如下:

基本型实验,安排一次课内实验,主要是如何利用C++进行数字图像的读写及直方图统计,以便学生熟悉BMP图像的格式,掌握BMP图像文件的读写,并进行像素数据的处理,为后续实验打下基础。另外,要求学生通过实践作业的形式,学习使用Matlab进行图像读取等基本操作。其他基本型实验主要以实践作业的形式进行,建议学生使用Matlab完成。

设计型实验,主要使用C++作为开发语言,安排三次课内实验,分别是图像增强、图像的特效显示、图像的艺术化处理。图像增强选择空域图像增强、变换域图像增强;图像的特效显示可以实现图像的渐隐、图像的伪彩色处理等;图像的艺术化效果可以完成Laplican素描、马赛克效果艺术化绘制。

创新型实验,以大作业的形式布置,学生自由结合成小组,可以从参考题目中选择之一进行,也可以自己确定所作内容。如在线图像艺术化处理系统、图像艺术化显示系统等。

综合型实验,以课程设计的形式完成。要求学生完成一个简单的图像处理系统,或者图像应用系统,但必须包含图像分析、艺术化处理的内容。

五、教学方法与手段

根据“数字图像分析与艺术化处理”课程的特点、数字媒体技术专业的学生的所学课程的特点,我们在常规教学教学方法和手段的基础上,还采用了下面的教学方法和手段:

1.技术与艺术相结合、操作和理论相结合。由于学过艺术类的课程,如《色彩构成》、《绘画基础》、《平面形态设计》等;并对Photoshop和Flash等软件的使用较熟悉。所以在讲述色彩相关的内容时,对于学生熟悉的内容,简单带过;对于图像处理分析的多数理论,Photoshop中都有对应的操作,可以将理论和操作相结合。

2.先修后续课程间广泛结合。由于“数字图像分析与艺术化处理”涉及计算机、艺术、信号等多个领域的知识,广泛应用于虚拟现实、网络媒体、生物医学、工业、国防等多个方面,先修和后续课程较多。同时,增加了课程的难度,同时也可以充分利用先修和后续课程之间的联系,进行课程内容的整合、实践环节的综合。我们在先修课程面向对象程序设计和可视化编程中,以图像处理为例子进行讲述,有了图像的编程基础,在“数字图像分析与艺术化处理”课程中,实验课就更容易开展。在于后续课程衔接方面,在讲到图像特征提取时,利用“数字摄影”课程的照片,结合“虚拟现实技术”课中的全景漫游图片的拼接进行讲解,不但把这些课程的内容有机的结合起来,而其可以提高学生的兴趣,达到学有所用的目的。

3.传统教学手段与现代教学手段相结合。“数字图像分析与艺术化处理”这门课,内容多,知识面广,实践性强,可时少。在讲授时,充分利用多媒体课件节省板书时间;利用视频,展示处理过程和效果,更直观;利用网络交互式图像分析处理平台,提高学生动手的积极性,便于老师和学生就实践环节进行沟通。

当然,在教学中,我们也遇到了一些问题。首先,是教材,目前还没有完全合适的教材可供选用,所以只能使用自编讲义。其次,传统的图像处理理论多针对灰度图像进行处理,如何把图像处理理论更好地应用到彩色图像的处理中。第三,对于图像的艺术效果的评价,涉及到人的主观因素,如何客观地进行分析,还需要更多的研究成果予以支撑。

六、教学队伍建设

“数字图像分析与艺术化处理”这门课,横跨技术和艺术。而同时精通数字图像分析和处理理论,又具有较好艺术功底的老师十分难得。在实践中,我们采用校内与艺术设计学院联合教学,校外积极引进具有艺术背景的教师参与到该课程的教学中来,同时针对现有教师,组织先修后续课程的任课教师,组成教师团队,进行综合教学。

七、总结

本文基于数字媒体技术专业的培养目标,分析传统的“数字图像处理”课程对于数字媒体技术专业的不足;结合学校开课实际,就数字媒体技术专业开设“数字图像分析与艺术化处理”课程进行了探讨,希望能够对数字媒体技术专业技术和艺术复合型课程的教学和建设有所促进。

参考文献:

[1]明冬萍.《数字图像处理》课程教学研究.中国科教创新导刊,2008,(25):169-170.

[2]Michaella Janse van Vuuren and Gerhard de Jager,Art And Image Processing,2005.

[3]Henri Maitre,Francis Schmitt,15 Years of Image Processing and the Fine Arts, Image Processing,2001 Proceedings 2001 International Conference on.

[4]李杰,刘弘.基于遗传算法的分形艺术图案生成方法.山东大学学报(工学版),2008,38(6):33-36.

[5]耿卫东.艺术化绘制的图形学原理与方法.浙江大学出版社,2010.

[6]“数字图像处理”课程实验改革与实验系统的研究.高等理科教育,2003,(4):100-103.

图像设计论文范文第4篇

【关键词】课堂教学;数学;循序渐进;理性;感性;具体;抽象;特殊;一般

数学课堂教学的设计是数学教学的基本,它将抽象的数学知识、形式化的数学结果以通俗易懂的方式传递给学生,这与教材和书籍大不一样(书籍中的数学知识是线性的排列着),合理的数学教学需要将抽象的数学知识传授的有趣和有效(章建跃语)。

数学教学设计如何实施是比较符合当下课程教学理念呢?在近年来课堂教学中,愈来愈多的教学演变为返璞归真型,不再像新课程实施之初般“凡探究言必称讨论、凡讨论必需热热闹闹”的伪探究,而在课堂教学中却比较忽视了合理的、符合学生认知心理的设计,笔者以前常常听到这样的公开课,对场面的追求非常细致,却忽视对教学原本的设计,即以循序渐进原则分解数学知识、以符合学生认知心理过程的设计教学才是贴合课程理念的要求的。

1.从特殊到一般

特殊到一般的设计原则是数学教学中运用最为普遍的设计方式,这一方式比较符合中学生(尤其是高中生)。从心理学认知理论来说,中学生的认知首先缘自特定的模型,这种特定的模型需要简洁、直观,并且从多次模型认知中总结了一定的经验,进而得到更为一般性的规律。这种设计方式有比较多的教学设计运用,如:函数概念教学中的从特殊的数集间关系归纳出函数形式化的概念结果,如运用物理学中功的概念类比去思考向量数量积的一般性结论等等。

案例1:函数y=Asin(ωx+φ)的图像及应用。

基本知识部分从用五点法画y=Asin(ωx+φ)一个周期内的简图、函数y=sinx的图象经变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象的步骤、函数图像的对称性等三方面对本节知识进行了详尽的阐述;基本技能部分给出了两个题型:(1)函数y=Asin(ωx+φ)的图像及变换;(2)求函数y=Asin(ωx+φ)的解析式,分别从形和数两方面进行分析。

设计1:已知函数y=2sin(2x+)。(1)求它的振幅、周期、初相;(2)用“五点法”作出它的一个周期内的图像;(3)说明y=2sin(2x+)的图像可由y=sinx的图像经过怎样的变换得到。

设计意图:安排本例题,目的是对本节的概念内容进行简单的回顾与介绍,并对图形变换的两种方式在具体问题上实施了强有力的复习。

设计2:把函数y=cos2x+1的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),然后向左平移1个单位长度,再向下平移1个单位长度,得到的图像是__________。

设计意图:本题是浙江省2012年文科高考试题第6题,难度适中,贴近考生实际水平,它一方面从函数解析式角度出发,另一方面,从图像、周期、最值的综合角度分析,得出正确答案,起到很好的复习作用。

设计3:y=cos2x+1的对称中心?

设计意图:见惯了对称中心在x轴上的图像,提出这样一个反思,一方面考查了对称中心的知识,更重要的是丰富了知识面,完善了考点知识。

设计4:设函数f(x)=cosωx(ω>0),将y=f(x)的图像向右平移■个单位长度后,所得的图像与原图像重合,则ω的最小值等于___________。

设计意图:本题看似考查图像,实则考查函数周期,需学生深入挖掘题意,找到“图像与原图像重合”的实际意义是■为周期的整数倍这一突破口,对培养学生分析问题的能力、数学应用的能力起到一定的作用,使知识得到升华。

设计4:总结函数演变成问题一般性的伸缩变换途径。

小结:本段教学在例题安排上成递进式,难度逐步提升,题目的意义也在不断的深化,从概念上升到应用,再从应用上升到内涵,从特殊问题到一般性结论的总结,力争做到循序渐进,由表及里,最终实现教学的终极目标――学生掌握本段知识内容。

2.从具体到抽象

高中数学形式化的知识还是较多的,比如说抽象函数是函数教学中的难点和重点。很多学生对于抽象函数的表现形式无法理解,更谈不上解决问题了。抽象函数等抽象数学知识如何教学?这样的课堂教学能否有效设计是关键。笔者认为,以具体的数学问题模型去感受抽象的数学进而得到抽象的数学知识,是教学设计的又一合理原则。

案例2:抽象函数图像中心对称的教学设计。

设计1:什么是函数图像的对称中心?

函数图像对称中心定义:如果一个函数的图像绕某一点旋转180度,旋转后的图像能和原图像完全重合,那么这个图像叫做中心对称图形。而这个中心点,叫做此函数的对称中心。

事实上,若某函数为奇函数,则原点(0,0)必为其对称中心,例如:

(1)函数f(x)=图像的对称中心为(0,0);

(2)函数f(x)=sinx图像的对称中心为(kπ,0)k∈Z。

设计2:怎么求函数图像的对称中心?

(1)代数法(利用推论)

推论:(2013年上海市春季高考数学试卷)

“函数y=f(x)的图像关于点P(a,b)成中心对称图形”的充要条件为“函数y=f(x+a)-b是奇函数”。

例1:求一元三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0)图像的对称中心

解:利用

(2)几何法(利用函数图像的几何特性找到对称中心)

例1解法二:

由一般三次函数的图像特征(特殊情况也成立):

可知:其对称中心位于图像上,且横坐标为两极值点横坐标和的一半,而f′(x)=3ax2+3bx+c(a≠0),,故其对称中心为

设计3:图像有对称中心的函数有何性质?

性质一:已知定义在D上的函数f(x),其图像关于点(a,b)中心对称,则?坌x∈D,恒有f(2a-x)+f(x)=2b成立。

性质二:已知定义在D上的函数f(x),其图像关于点(a,0)和(b,0)(a≠b)中心对称,则f(x)为周期函数,周期为2|a-b|。

设计4:应用一:求函数f(x)=++图像的对称中心。

解:因为f(x-2)=++为奇函数,所以由推论得:f(x)图像的对称中心为(-2,0)。

应用二:(2009年普通高等学校招生统一考试全国卷Ⅰ数学(理)11题)

函数f(x)的定义域为R,若f(x+1)与f(x-1)都是奇函数,则_______。

①是偶函数 ②是奇函数 ③f(x+2)=f(x) ④f(x+3)是奇函数。

解:由推论知f(x)关于点(1,0)和(-1,0)中心对称,故由性质二,可得函数f(x)为周期函数,周期为4,故f(x+3)=f(x+3-4)=f(x-1)为奇函数。

小结:通过类比对函数图像对称中心的研究,我们可以用同样的思路和方法,去研究函数图像的对称轴问题,这两个问题是关于函数性质中的重要问题,也是高考的重要内容之一,这里的教学设计由教师自主完成,体现了循序渐进的教学教学步骤,从具体到抽象的设计原则,符合数学教学的实际。

3.从感性到理性

感性到理性是数学教学设计的常用原则,高中数学知识往往较为抽象,不太能让学生理解一步到位,这里比较多的使用手段即从感性中去深化知识的本质。

总之,数学教学的设计是一门学问,教师需要通过一线教学经验的积累和多听、多想、多思考,即可从教材的枯燥线性知识中提炼教学精华的实施。

【参考文献】

[1]普通高中数学课程标准[S].人民教育出版社,2002

[2]陈雪松.函数的教学实践及反思[J].数学教学,2012.10

图像设计论文范文第5篇

关 键 词:视觉信息传达 图像 文字

在一切都倾向于视觉化的今天,人们对视觉信息进行传达设计时,似乎总是偏爱图像而冷落文字。其实, 图像和文字是视觉信息传达的两种基本手段,我们对视觉作品的理解很大程度上依赖于二者所形成的信息传播的整体效果。

一、图像在视觉信息传达中的意义和价值

无论是摄影照片、绘画作品、数码影像,还是抽象的造型、记号等,均被看作视觉信息传达中的图像部分,其独特的意义和价值如下:

1.图像是最简洁、最迅速的视觉信息传达语言

对于视觉信息的传达,图像的信息容量往往是文字信息的数百倍。例如:一条长篇大论的文字信息,往往只需要借助一张图片就能够完成。另外在阅读速度上,图像的理解是一目了然,而文字的理解则需要逐字逐行进行。

2.图像是最容易识别和记忆的视觉语言

视觉信息如果没有形成对受众的记忆,其传达就等于失效,而记忆的基础首先是识别。图像是由形状、色彩、风格、形式等多种因素构成的,其独立的视觉特征使它成为最易识别和记忆的视觉语言。

3.图像是超越国度障碍的世界语言

有时图像的识别可以不受国籍、民族和语言差别的影响,其传播范围要比文字更加广泛。例如:一些公共指示标志和广告图形,能够让不同语言和国家的人迅速识别。

4.图像是最具情绪感染力的视觉语言

图像的形象性、生动性以及特有的心理刺激作用,综合起来可以传达许多能意会但不可言传的信息内容,如诱人的食欲、喜庆的气氛等,它们能产生强大的诱导作用,有效地调动受众的视觉经验。

5.图像是最具艺术表现力的视觉语言

图像丰富的表现性、层出不穷的创造性和美的视觉感受使其成为最具艺术表现力的设计语言。好的设计作品大都善于运用图像的各种艺术表现手法,在传达信息的同时也提高了作品的艺术表现力。

二、视觉信息传达中文字的意义和价值

文字的基本功能是传达信息,文字也是视觉传达设计中的重要组成部分,其意义和价值主要体现在以下几个方面:

1.配合图像,增强设计作品的整体诉求力

设计主题的多样化和表现对象的不同需求,决定了设计中文字表现形式的多样化。比如,坚挺粗壮的黑体字、清雅俊秀的宋体字、天真童趣的卡通字,传达出的是不同的意趣。它们不同程度地增强了图像所能负载的内容,强化了设计作品整体的视觉诉求力。另外,设计作品中的文字还有利于受众对信息主次的区分,使观看活动主次分明有序地进行。

2.作为设计画面的主体,从“表述”走向“表现”

在今天的视觉信息传达设计中,文字很大程度上都具有图像的意味,文字从单一的“表述”走向“表现”。设计者通过优秀的文字设计,丰富了文字单纯的阅读传达功能,使其具有强烈的个性和突出的视觉效果,从而达到了视觉信息传达与个性风格、识别印象、审美意味等多方面的完美结合。例如,有些广告作品甚至不用图形,仅以文字设计作为广告画面视觉信息传达的载体。

3.引导观众解读图像,并起到一种“优先解读”的作用

图像的内涵和文字比起来,是相对模糊、多义和不准确的。所以, 视觉传达设计中的文字对图像常常具有命名和统摄作用,它指称了图像是什么,使受众在第一时间内就能明白图像所代表的意义。文字引导受众去解读图像,并起到了一种“优先解读”的作用,即使受众按照设计者的意图去解读,也最大限度地避免了受众对图像的误读及解码的不准确。

三、图像与文字对视觉信息传达的优劣比较

笔者想借用麦克卢汉关于冷热媒介的划分,对图像与文字对视觉信息传达的优劣作一比较。麦氏认为,冷媒介的特征是:低清晰度、参与程度高、包容性强、与真实相似。热媒介的特征是:高清晰度、低参与度、有排斥性。

据此,笔者将图像归入热媒介,文字归入冷媒介。图像在使视觉信息形象化、直观化的同时,其高清晰度和大量信息如潮水般涌向受众眼前,从而排斥了受众的思考,抑制其想象力。与图像相比,文字给人的直接刺激要小得多。文字符号的非直接性为受众的联想和再创造提供了广阔的天地。正因为如此,以前人们常说:“一千个读者就有一千个哈姆雷特”。而现在,一旦通过图像将其形象固定化,“一千个读者就只有一个哈姆雷特”。

总的来说,文字对视觉信息的传达是间接性的。文字特有的意境美和韵味使其具有强大的生命力和表现力,即使在一切都倾向于图像化的今天,文字在视觉信息设计中仍然占有重要的一席之地。与文字不同,图像将一切对象视觉化、直观化。它长于再现,拙于表现;长于展示,拙于叙事。因此,视觉信息传达中的图像追求的是一种感官刺激(感官审美),文字体现的是一种距离鉴赏。

长期以来,许多人认为图像消除了观者与对象之间的距离,使受众不再受自身文字水平及文化知识的限制。的确,有许多优秀的设计作品不需要任何文字的说明,单凭图像就能够达到其信息传达的目的。但在更多时候,图像的指向性并不是唯一的,需要用文字引导受众对设计作品进行解读。事实上,这种图像与文字同时并存,来共同说明和传达主题的情况非常普遍,不仅体现在图像与文字所构成的设计作品外在的结构顺序方面,也表现在作品内在意义的关联方面。

因此,图像和文字都是视觉信息传达的有效工具,它们既各具优势,也各有不足。设计者要做的事情,就是在充分认识图像与文字在视觉信息传达中各自独特的意义和价值的基础上,深入研究二者如何形成信息传播的整体效果,取长补短,作到“1+1>2”,以达到对视觉信息更完美地传达。

参考文献:

[1]周庆山.传播学概论.北京大学出版社.

[2]陈琏年等编著.广告艺术设计.重庆大学出版社.