如何提高演示实验可见度
作为重视物理现象,帮助学生正确认识物理事实的演示实验,除了有实验成功外,更重要的是具有能使全体学生看清楚的可见度,为此,笔者进行了探索,现根据自己的教学实践中成功的方法为例,谈谈一些粗浅的认识和做法。
1、背景衬托,染色法
一般要求实验研究对象彩色与背景彩色有较大的反差,会引起较强的视觉印象。如,在教室里演示光通过路线上喷有烟雾,可使用权光路清晰可见;在做光由空气进入水中而发生折射时,在水中滴入几滴牛奶,形成牛奶的乳浊液使光的折射现象观察得非常清楚。又如,在研究液体压强规律的实验中压强计的“U”型玻璃管中无色的水升降不易观察,若将水用红色的墨水染色后就一目了然了。实验证明,所有试管内反应的现象,用白纸衬托都有明显的奏效。
2、平面镜反射法
有些实验现象接近讲桌面发生,稍远些的学生就看不见。如串、并联电路特点的实验就是这样,若此时从竖立着的平面镜反射给学生看,使平面转化为竖直面,使不同位置的学生都能看清。又如,用旋转的了陀螺做色光合成的实验时,现象从水平面角度看上去几乎看不见,旁边竖一小块平面镜,在经平面镜观察就会一目了然。还有,做演示凸透镜成像实验时,光具座横放在桌面一块平面镜形成反射观察成像效果非常好。用这样的方法来观察位置方向不易改变的现象是最恰当不过了。
3、投影法
有些实验器材小,且只能水平放置实验,可通过投影放大。如,磁力线的显示实验,可将玻璃板放在投影台上,并在玻璃板上的磁铁周围均匀撒些铁屑后,轻轻振动玻璃板上,在屏幕上就会看到磁力线的形状。演示蒸发时,可将两块玻璃板放在投影台上,一个玻璃板上滴一滴水,另一个上滴一滴酒精,用棍将它们展开,从屏幕上就清楚地看到酒精先蒸发完。类似的进一步研究蒸发与表面积的关系,如培养皿中倒入酸碱盐溶液,放入电解的气泡、变色等美妙的现象。还有如“平面镜成像特点实验的改进”也可利用投影放大作用提高可见度。
4、“放大”法
借助工具把实验中微小现象进行“放大”处理,如,利用凸透镜的放大作用,可在普通温度计套上一圆柱形玻璃管来放大其示数。又如,用贺年片的音响作用来放大微弱电流的存在。用“杠杆”来放大固体受热时的微小膨胀变化。还有,笔者利用“光杠杆”对发声的物体在振动、声音的传播需要介质,这两个实验进行了成功的改进,其方法是在音叉上沾上一个轻质的平面镜(光碟的反射面),用玩具激光笔斜照,音叉受力振动时,反射照到墙上的光斑上下移动,清楚地观察到音叉振动。
5、改变速度法
有些现象出现需要较长时间,而有些现象转瞬即逝,这就要进行速度处理。如,按照课本方法演示硫酸铜在水中扩散现象,需几天。若用高锰酸钾溶液做此实验,几分钟就会看见界面模糊,彼此进入对方。又如,用磁铁靠近小磁针时,由于磁铁磁性较大,N、S极的变化迅速,稍远一些的学生不易观察到,为此可将磁针上套一自制的外套(标有N、S极木制的),这样不但使小磁针质量增大,转动较慢,同时外观的变大,增大了可见度。还有,碘升华的凝华现象,在酒精灯的火焰上一加热,学生还没有观察,现象就迅速完成。操作时间稍长,还会出现液态的碘。为此,笔者利用圆底烧瓶中盛少量的碘,然后就放在沸水中来加热,不但延长了观察时间,而且满足了学生的好奇心,还保证了无液体碘的出现。
6、标记法
在实验器材上附加“标记”使观察者有标准参照,有助于对比,便于观察,使实验现象更加清晰直观。如皮球从高空下落,再弹起时有形变的观察,由于瞬间完成无法看得见。若将整体球面上涂上黑色,当球落地时,在地面上留下一个黑色圆斑,从而说明有形变的过程。又如,实验使用气体温度计(一般都自制),在液体升降的起始位置上套有红绿橡胶圈,以区分和看清升降的位置,还有,光的反射定律演示实验中,在测量反向角等于入射角时,笔者在光路平面上,以法线为900垂线画一量角器,事先做好角度的标记。当进行照射时,学生从画好的量角器上直接读数。感觉方便,准确、迅速。
7、颜色变化
有些实验现象是靠触觉或嗅觉来感受的,作为演示实验,不可能让所有学生都来体会。此时,用视觉功能观察颜色变化来代替上述不足。如,说明分子是不停的运动实验,虽然看不见分子,但可用内壁有无色酚酞试剂的烧杯检验。几分钏后就会使烧杯壁上的无色酚酞变成红色。又如,水不善于传热的实验,课本的方法是加热完老师用手摸,然后告诉学生。若试管中的水中加入氯化钴使水变粉红,用酒精灯火焰加热试管上部,几秒钟后变成蓝色颜色,而下部的水仍然是粉红色。说明水不善于传热。
8、添加量度器
有些演示实验过程中,物理量的变化不能显示出来。演示操作得到的现象不能使学生信服。因此,增加物理量变化量度的装置,应当尽可能显示有关变化的物理量,使物理运动的住处以尽可能直接的途径传递给学生。如,沸点与气压的关系的实验,通常用两用气筒抽气减压或打气加压,此过程学生感受不到气压的变化。若在烧瓶里放入一个硬质的球(如乒乓球)和与硬质的球等大的软质球(用玩具气球制作)。演示过程中,加压或减压时硬功夫质的参照球大小不变,而用来量度压强大小的软质玩具气球,加压时变小,减小时变大。同学们根据这个量度信息,就会明确气压变化,使实验具有可信度。还有,浮力产生的原因,课本中没有演示实验,学生无法体会到,物体上下表面所受压强不同。笔者利用学生熟悉的“U”型压强计巧妙地测量出上下表面的压强大小。
总之,提高演示实验可见度的方法,不止以上几种,如还有以大代小法,染色法,仪器放置梯度法等。为了使学生对教师演示实验获得生动的感性材料和深刻清晰的表象;激发学生装的兴趣;培养学生的观察能力,我们教师应该努力提高每一个演示实验的可见度。
扩大演示实验效应,实现物理教学有效性探索
琼海市嘉积第二中学王喜
【摘要】观察与实验是物理学研究的基本方法,也是物理教学的基础。在物理教学中,学生对大量的概念和规律的获得,都需要建立在观察和实验的基础上,以获得具体的、感性的认识。本人多年来不断探索扩大演示实验效应之路,平时也动手制作了许多教具用于物理课堂教学,同时结合现代多媒体等教学手段,扩大了演示实验效应,充分调动学生的感官和注意力。
【关键词】中学物理;演示实验;课堂教学;有效性探索
德国著名化学家、诺贝尔奖获得者库恩说过:理论始于观察,观察渗透理论。所以,演示实验是许多物理概念、规律教学的必要手段。成功的演示实验及良好的演示效应可以激发学生学习物理的兴趣,培养学生的实验观察能力、实验现象的分析能力、实验探究能力,将会让学生更好地理解授课内容。但是,有些课本上安排的实验效果并不是很明显,有些甚至不易保证每次都能成功。这样的教学效果反而适得其反。那么,如何获得演示实验的最大效应,提高物理教学的有效性呢?下面,我谈谈本人多年来在物理教学实践中的感悟和大家交流。
一、放大实验现象,使实验效果更明显
1、增大被观察物体,增强实验效果
课本上安排的实验有些效果不明显。如演示摩擦起电和电荷具有吸引轻小物体的性质的实验中,后排的同学不易观察得到小纸屑被吸引上来的现象。我把纸屑改成泡沫小球,这样就增大了被观察对象的体积,从而增强了实验现象的可见度。再如:在学习振动产生声音时,我在扬声器的纸盒上放置一些彩色的塑料小球,当音乐响起时,学生会惊奇地发现这些小球随着声音的节拍翩翩起舞。
2、放大物体的形变,增强实验效果
我们还可以激光射到二面相对放置的平面镜上,利用反射面的微小移动使反射光线较大改变来显示桌面的微小形变。用一支玻璃细管插入一个扁玻璃瓶并密封好瓶口,往瓶内注满染色的水。通过这样的装置来放大玻璃瓶被挤压时的形变。
3、放大声音,增强实验效果
在学习声音的特征时,课本是通过拨动橡皮筋产生声音的,由于它产生的声音很微弱,学生不易听清楚,可以利用扩音机来放大声音,以便让所有的同学都能听见。
4、放大电流,增强实验效果
在进行电磁感应现象、楞次定律等电学内容的教学时,通常是用电流表来演示实验中电流的方向。然而学生不易观察到电流表的指针摆动变化,特别是遇到微弱电流时指针几乎不摆动,或指针摆动太快都会造成同学们不易观察。所以我自制了一款教具——多功能电磁学演示器。好多电磁学实验电流方向的研究是教学的难点。二极管发出的光亮度高很醒眼,而且二极管具有单向导电性。我用感应电流通过二极管发光来代替传统的电流表演示会获得更好的实验效果。我利用三极管的放大作用,设计了一个简单的电子线路对微小电流进行放大。如附图所示,A、B为两接线柱,L为输入端,可为切割磁感线的直导线或实验用的线圈,R1和R2为100KΩ的定值电阻,D1、D2为IN4007,Q1、Q2为1815
多功能电磁学演示器电路图多功能电磁学演示器实物图
三极管(NPN型),LED为φ5mm红色发光二极管,电源为9V,K为按键开关。它可以演示以下几个电学实验:(1)、电磁感应实验:用在电磁感应的实验中,只要将输入端连接到相关实验的直导线或线圈两端,产生的感应电流会触发电路工作,哪组发光管发光即可确定电流流入的方向。(2)、手摇交直流发电机实验:在手摇交直流发电机模型实验中,用于判断交流电和直流电。将该演示器输入端与发电机负载并联,调整发电机电刷位置,所产生的电流通过发光管发光,若两组交替发光时为交流电,只有一组发光时为直流电。(3)、楞次定律实验:用在楞次定律的实验中,像上述要求接好电路,根据哪组发光管发光即可确
定电流的流入方向。(4)、演示交流电的特征:可以根据发光管的亮度和闪动的快慢向学生演示电流的强弱变化和交流电频率高低等特性。
5、增大实验器材,增强实验效果
在学习小孔成像现象时,我们可以用黑幕遮住教室所有的门窗,用中间开有一个小孔的黑幕遮住中间窗户,这样整个教室就成了一个照相机,学生可以在白色的墙上看到外面的景象。
二、改变实验装置,增强实验效果
为了让学生感觉到物理是有用的,也是有趣的,从而提高学生学习物理的兴趣。如:在学习人体是导体的时候,我让两位同学各持一支测电笔走到教室的插座处,一位同学先把一支测电笔和火线接触,全班同学看到氖泡发光,另一位同学持一支电笔去接触前一位同学的另一支手,同学们惊奇地发现第二支测电笔的氖泡也发光了。又如:在学习光现象时,少不了用激光灯做实验,但激光灯束在空气中的传播路径并不易观察到,好多器材都是用激光灯束沿着平板传播,利用激光束在平板表面上发生的漫反射来显示激光束的传播路径。但激光束不易调节到和平板在同一平面上,所以实验演示时费时费力。我们可以利用烟雾或空气清新剂来增强激光束的可视性。
三、改变物体颜色,增强实验效果
在实验中,如果物体间的颜色接近或者是透明的,甚至是无色的话,学生就不容易区分开来,我们可以将物体染成适当的颜色,这样就增加了实验的可见度。比如在演示液体内部压强时,可在水中加入墨水,这样学生就能清楚地看见压强计里液面的高度差。
四、延长实验时间,增强实验效果
在学习自由落体运动时,如果是在教室里演示不同质量的物体同时着地的实验,由于物体落地时间太短,学生不易辨别出两个物体是同时着地。我们可以在较高的楼上同时释放两个不同质量的物体,这样学生就可以在较长的时间内观察到两个物体下落的速度是相同的。五、自制实验教具,使实验效果更明显
实验室的实验仪器演示效果并不明显,我们就得自制一些教具来演示、放大实验现象。如,学生在学习透镜的原理和特点的时候,对凸透镜的表面越凸时对光线的会聚作用就越强,凹
透镜的表面越凹时对光线的发散作用就越强很难理解。而实验室里配置的透镜是玻璃透镜,其表面的曲率是不能改变的,也就是说这种透镜的焦距是不能改变的。我用塑料盒子和透明塑料膜制成一个水透镜,连上一根软管和注射器并用胶水密封好。通过注射器抽水或注水就可以方便地改变水透镜的凸凹程度,从而改变透镜和焦距。我制作的这个教具获得了第24全国青少年科技创新大赛科教制作项目二等奖。又如:在演示摩擦起电、感应起电实验时,常常因环境湿度较大而不易成功,要不就是验电器箔片张开的角度较小而效果不明显。我便用多功能透镜原理演示仪实物图
发光二极管来和一个9013三极管和一个
8185三极管制作了一种多功能测电笔,它可以对微小电流进行放大。多功能测电笔能验证摩擦起电、、二极管的单向导电性、感应电动势,也能检查电容器和启动器的质量好坏、照明电路的开关进线是否是火线,还能当作灵敏电流计使用。这个作品也获得了第二十届海南省青少年科技创新大赛科教制作项目二等奖。
六、利用多媒体设备直观演示实验现象
一些小实验仪器平摆在较高的讲台上,学生很难观察到实验现象和操作步骤。我们可以利用投影仪、电脑、视频摄像头和相关软件,将演示实验和多媒体技术有效地结合起来,使实验更直观。
1、用摄像头观察实验现象
在演示光的反射和光的折射现象中,只有眼睛在反射光线或折射光线上才能看到相关现象,演示实验时很难让全班同学的眼睛在这一方向上看到相关的现象。如在学习光的折射时,可以在碗底放一枚硬币,移动碗使眼睛刚好看不到硬币的位置,往杯里逐渐注水,使原来看不到的硬币现在看到了。我们可以把摄像头放在眼睛观察的角度,并把图像投影到大屏幕上,这样,全班的同学都能看到该实验现象了。
2、用摄像头展示实验过程
有些实验只能在较水平的桌面上进行,只能俯视,不能平视,限制了观察范围。学生坐在位置上无法看到实验操作和实验现象。如在演示水波的形成、小磁针的偏转、磁感线、电力线
的分布时,我们可以用摄像头正对着实验台,把实验台上的实验装置、操作过程、实验现象等投影到大屏幕上。
3、用摄像头拍摄实验录像
有些实验过程、实验现象极其短暂,学生还没反应即已消失。教师可以利用摄像头当堂拍摄下实验过程,利用播放器的暂停、回放、慢放按钮来控制播放的画面,来使实验过程一目了然。再如在探究物体动能与弹性势能的转化时,弹片在被撞击时的弹性形变和小钢球的速度很快,形变发生时间很短,学生不易观察得到。教师可以利用摄像头把整个实验过程拍摄下来在多媒体上以慢动作播放。
七、尽量让学生参与演示实验操作
与其让学生抽手旁观不如让他们亲手操作更能提高实验效果,而且也锻炼了他们的实验操作能力,也更有说服力。
1、让学生当帮手,协助实验操作
教师要创造机会,在适当的时机,让个别学生协助实验操作,让他们把看到的、听到的、闻到的、感受到的实验现象告诉其他同学,这样比教师的说教更有说服力。
2、让个别同学当老师,演示实验操作
在教师讲清操作要领后,可以让一些学生到讲台上实际操作,教师同时边指导实验操作边纠正学生的错误操作,这样既加强了学生对实验操作技能的掌握又能提高他们实验操作的能力。
综上所述,加强实验教学,增大演示实验效应不只是《物理课程标准》的要求,还是提高物理课堂教学效果的有效方法。
参考文献
[1] 《中小学课堂教学技能训练中学物理》刘力当代世界出版社.2001年5月第1版.
[2]《中学物理》中国教育学会物理教学专业委员会《中学物理》编辑部出版
2005年第6期、2008年第8期、2009年第11期、2010年第2期
提高演示实验可见度的方法
(2008-11-05 16:41:01)
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杂谈
提高演示实验可见度的方法摘要:实物与投影器、电脑课件相结合,以大代小,提高实验的可见度;制作CAI课件,变静为动,提高实验的可见度;改变实验材料,以快代慢,提高可见度;借助投影器,变平为竖,提高实验的可见度;改变实验方式,将仪表放大,提高实验的可见度提高演示实验可见度的方法物理是一门以实验为基础的学科,要提高物理课堂教学效果,做好课堂演示实验是达到此目的的重要手段之一。因为演示实验是物理课堂教学中极其重要的组成部分,要揭示物体运动规律,引入新的物理量,描述各物理量之间的内在联系,验证物理定律,巩固已学到的物理知识,用演示实验加以辅导配合不仅能激发学生学习物理的好奇心和求知欲望,而且也能进一步培养学生学习物理的思维能力和科学研究方法,真正体现“STS”即科学、技术、社会。而一个成功的演示实验,首先它的可见度要比较高,如何提高演示实验的可见度,笔者作为一名从教多年的物理教师,在提高演示实验可见度方面做了一些初步的探索,也取得了比较明显的效果。一、实物与投影器、电脑课件相结合,以大代小,提高实验的可见度教师在讲台上做演示实验,观看的学生前前后后有五十多个,虽然被观察的物理仪器有实物模型,但实物模型还是不够大,后面的学生根本看不到,如果能将实物放大,提高可见度,就可以解决这个问题。比如,在测定物质的密度这个实验中,其实验目的就是练习使用天平,学习使用量筒,学会利用天平和量筒测物质的密度。在这个实验中,学生第一次学习使用量筒测量液体的体积和测量小金属块的体积。因此在做实验之前,教师应先教学生如何使用量筒,如何正确读数。而量筒的刻度较小,教师演示讲解,大部分学生看不清楚。这时可利用投影技术,将刻度放大,学生就容易看清。方法是:用立式投影器对圆形量筒进行投影时,会产生聚光作用,在银幕上形成一条竖直亮线,无法看清演示刻度。为了消除圆形量筒的聚光作用,可将量筒放在透明的水槽里进行投影演示。再比如;讲解弹簧测力计、天平、温度计等物理器械的构造及使用方法时,可将此物体的照片拍下来,并结合实物制成CAI课件,在屏幕上放映,教师利用实物并结合屏幕上的器械图像,讲解其构造,那么所有的学生自然会看得很清楚,提高了实验的可见度,学生学习的兴趣自然会很高,学习效果也会很好。二、制作CAI课件,变静为动,提高实验的可见度在物理实验中,有时需要观察器械连续的工作过程。而课本上的插图是静止的,挂图也是静止的,实物模型又比较小,教师硬指着不动的挂图或插图讲器械的工作顺序有点牵强,而实物模型放在讲台前又只有少数学生看到,所以制作一系列电脑动画,可以帮助我们解决这个问题。比如我们在讲内燃机的工作过程时,内燃机的吸气、压缩、做功、排气四个冲程是怎样连续实现的,一个工作循环活塞往复运动几次,曲轴转动几周,利用自制的CAI课件演示,可以弥补所有的不足。讲到吸气冲程时,只要轻点一下鼠标,屏幕上便出现吸气过程的整个动作,
进气门要不要打开,排气门要不要关闭,会让学生看得非常清楚。接着再点一下鼠标,又进入压缩冲程,进气门、排气门又是怎样开关的,活塞又是怎样运动的,非常逼真。再点一下,就进行做功冲程的演示、排气冲程的演示。它的连续工作过程是课本上的插图无法实现的,它的可见度也是实物模型不可比拟的,这样,课本上的内燃机的工作过程便由静到动,实现了课堂上演示实验的完美性。一并在此说明,我的“内燃机工作过程”CAI课件制作曾获得了市级课件评选一等奖。另外,“串并联电路的连接”、“日食月食的成因”等,都可以制成电脑动画,让静止的挂图成为可以活动的图像。如果我们这样利用CAI,不但可以提高可见度,还可以让抽象的物理现象变得形象起来;如果我们这样利用CAI,不仅能够赢得一个多彩的课堂,还能够找回传统课堂最缺少的“快乐”。三、改变实验材料,以快代慢,提高可见度有些实验现象出现的比较缓慢,一时半刻观察不到,而课堂上的45分钟是固定不变的,为了达到理想的效果就必须想方设法变换实验材料,让实验时间缩短一些,而实验现象和结论和原来的演示实验室是相同的。比如“分子动理论”一单元“液体的扩散”演示实验中,静放几天,硫酸铜溶液与水的界面才模糊不清。在课堂上做此演示,实验时间过长,且毫无可见度可言。但有些液体的扩散比硫酸铜溶液还是快一些的,我们也知道扩散的快慢与温度有关。演示时我们可以用温度较高的水和高锰酸钾溶液进行,这样也能够形成明显的界面,10分钟左右就会看到界面逐渐模糊不清,从而缩短了观察时间,又提高了实验的可见度。四、借助投影器,变平为竖,提高实验的可见度有的演示实验,实验现象的出现虽比较明显但观察目标是平面的,且由于条件的限制,教师只能在讲桌上进行演示。后排学生却看不清楚实验现象,有的急的站起来观察,却又挡住了后面的同学,而教师又不能将实验对象拿离实验台,让学生轮流上实验台前来观察却又太浪费时间,这就增加了学生在理解过程中的难度,直接影响教学效果。而我们如果借助投影器来帮忙,变平为竖,就不用如此麻烦了。比如在研究“磁场和磁感线”一实验中,将条形磁铁(或碲形磁铁)放在投影器上,磁铁上面放一平板玻璃,玻璃板上面轻撒一些细铁屑,轻敲玻璃板,磁场的形状和磁感线的分布便会跃然出现在屏幕上。如此操作的实验还有:电流的磁场、磁场对电流的作用等。在电路连接方面的演示时,也要变平为竖,可以用磁性演示板,将实验器材按要求“贴”在竖放的演示板上进行,让学生能清清楚楚地看到教师的操作步骤。这样平放在实验桌上的器材就全部移植到竖放的演示板上,既得利于操作,又提高了可见度。五、改变实验方式,将仪表放大,提高实验的可见度现在电学中“研究串联并联电路”“串并联电路中电流和电压的关系”、“测定小灯泡的功率”等实验已全部是学生实验,但也总免不了在教学活动中教师的示范操作、讲解与验证,在示范中都要观察电压表和电流表的读数,由于表头小,台下的学生很难看清指针的变化及
所指的刻度。为解决这个问题,我们可以使用实物展台,将电压表和电流表放到实物展台上,把指针的读数投影到屏幕上,这样所有的学生都能够读到教师的示范操作中表头上的数据,以便于验证学生实验中所得和结论。另外,在教室设置高度适宜、面积适当的实验台,也是提高演示实验可见度必不可少的措施。利用投影器将演示现象放大,使其在银幕上清晰地显示出来。这样既有利于学生观察思考,又缩短了观察时间,从而增强了演示实验的效果。总之,虽然每次演示实验的目的是不同的,但是实验过程中实验的设备、装置除了要符合科学性外,操作过程还要尽要能地提高可见度,以便于准确显示物理现象,以便于人人观察与总结,使我们的演示实验达到适时、适度、目的明确。
利用现代影像技术提高物理演示实验可见度的探究
江苏省常州一中陶兆宝 213003
该文发表于江苏教育新视窗2007年第二期
摘要:物理演示实验是物理教学中重要环节,它对提高学生学习物理的兴趣和加深学生对物理知识的理解是其它教学方法无法替代的,它更能体现研究物理思想和研究物理问题的方法。而演示实验由于教师在前面实验操作台上完成,有些演示实验受时空的限制,学生观察的视角小、清晰度低,大大影响了演示实验的效果,用现代影像技术能够实时进行同步多视角的观察,还能进行局部放大,能清晰地观察重要方位产生的物理现象和发生的物理过程,同时也能将快速发生的物理过程缓慢回放,或用图象处理软件进行剪切、分割、重组得到反映同一物理过程的多幅静态图或动态视频图,这样应用现代影像技术实时清晰呈现实验的各个环节后,课堂教学收到了很好的效果。
关键词:现代影像技术演示实验可见度
一、提高演示实验可见度的必要性
物理是一门实验学科,物理概念的引入、物理规律的得出都是在实验基础上抽象和总结出来的。物理教学的目的是让学生真正地理解和掌握物理规律,培养学生的观察能力、思维能力、实践能力和创新能力。从人类认识事物的特点来看,总是先根据物理事实的共同本质,抽象得出概念,研究物理过程变化特点总结出规律,所以观察现象总是第一性的,其后才能进行思考和分析,才能科学地理解,并归纳或演绎为理论,物理演示实验是物理教学中利用特定的教具用表演和显示的方法,把特定的物理现象、物理过程展现在全体学生面前,去揭示物理现象特征和物理过程的规律。演示实验蕴藏着物理教学中最富活力的内容,是物理教学中必须采用的有效方法,是物理教学中的一种重要教学手段。实验教学对于培养学生观察能力、分析问题能力和实践的能力,有着独特的作用。有些演示实验更
是其它教学手段无法替代的。如果演示实验只有前面少数人看清楚,对于其它的同学,没有了现象的观察,缺少了真实、直观的体验,对他们来说便是一次无效的教学活动。
二、提高演示实验可见度的重要性
演示实验对于培养学生观察能力、分析问题能力和实践的能力,有着独特的作用,对演示实验的分析有时需要借助于定量的实验数据,从中发现物理量的关系。物理学的发展的历史表明,物理学的原理、规律的发现都来自于实验,有些实验发现就直接来自于演示实验。因此,演示实验不仅能使学生确信物理现象和物理规律的客观存在,而且能使学生学会如何从物理现象中去发现规律和深刻地认识规律,实际教学中,有些演示实验,取材并不困难,操作也不复杂,只是由于可见度小,有的老师便用粉笔和嘴代劳,有的老师制成课件用逼真的画面去展示,用仿真的动画去模拟,仅仅创设具有“虚拟”体验感的教学环境,是不符合“实验优先”的教学原则,从“虚拟”折射出来的模拟性让学生无法感受到真实的物理世界,缺少了对真实物理现象过程的探究,丧失了能力培养的良机,不能养成学生学习物理的科学态度。因此缺少具有真实感的在物理教学环境是很不完善的,也不符合认知方式多元化的教学理念。
三、利用现代影像技术提高物理演示实验可见度的案例
1.利用摄像器材进行静态多场景观察和物理过程动态跟踪观察
由于视频摄像头、数码相机、数码摄像机、电脑的普及和相应性能的优化,相当多的学生也能够熟练应用现代影像技术,个别学生还具有很高的水平,这为学生积极参与到课堂演示教学实验提供了很好的条件,他们能对提高演示实验可见度提出自己的见解,甚至提供很好的技术支持,这样教师在课堂上做演示实验时就能和学生进行合作分工,在师生互动中完成演示实验。
1.1用多个视频摄像头与视频展台连接或通过电脑连接,就可以同时在大屏上观察到不同场景发生的物理过程,增加了观察对象和增大了观察范围,使学生对演示实验的全景有了整体的认识。
例如:在力的合成教学中,要探究力的合成符合平行四边行法则,可利用多个视频摄像头进行多场景物理物理过程的观察。新教材先采用了一个特例:用钩码实现分力3、4合力为5的勾股关系,我们再通过演示实验过渡到一般情形,用两个弹簧秤互成角度把一个弹性绳拉到一定的长度,在结点处做上标记,此时用三个摄像头分别对着结点和二个弹簧秤位置,用量角器放在结点处,由三位同学分别进行操作,其余同学根据屏幕上图像呈现的弹簧秤读数,通过量角器读出角度来画出二个分力的大小和方向,再用一个弹簧秤把弹性绳拉到同样结点处,根据屏上呈现的图像再画出合力,用平行四边形作出的合力与上述合力比较分析,推断出结论。
1.2用数码相机通过AV接口与电视或视频展台连接,通过数码相机能够对物理过程进行动态跟踪观察,能及时呈现物理过程,将仪器的安装调试步骤、调整参数后物理过程的变化、出现的故障进行排除方法等应用性情景及时放大呈现,学生身临其境,参与活动积极,增强了互动性,教学效率明显提高。在电路教学中,要提高学生的电路连接的能力和在连接过程中出现故障的判定与分析,采用纸上谈兵的教学方式效果不好,用数码相机或摄像机与通过AV接口与电视或视频展台连接后进行现场直播式实验,能够使学生了解仪器的功能,掌握安装、连接方法,根据电路连接过程中出现的问题进行及时处理,能大大提高学生处理实际问题的能力。
用数码相机的“连拍”和“多段拍摄”功能可对物体运动进行多层次研究。现在以型号“SONY-DSC-P93”的数码相机为例说明,该型号的相机在
的模式下,具有连拍功能,将该相机调整到连拍模式下,按下快门,连拍开始,放开快门连拍结束,拍摄的时间完全由运动的时间确定,能等间隙呈现运动的全过程图景,相当于闪光照片的功能,用Photshop6.0进行图象处理,将上述不同的图重叠在一张图中,就制成和闪光照片一样的效果图,制作又快又方便,如果用用“会声会影6”将上述不同的帧进行分割处理,还重现它的动态变化图。如果物理过程发生的时间在0.5S-2S且很难观察清楚的动态变化图景,用“多段拍摄”功能进行处理效果较好。现仍以型号“SONY-DSC-P93”的数码相机为例说明,该型号的相机在的模式下,具有多段拍摄功能,在模式下拍摄的时间间隔只能是(1/30),在多段拍摄模式上,有(1/7.5)、(1/15)、(1/30)三种时间间隔可供选择,一次呈现的画面有16帧。在数码相机上可以连续慢动作播放和逐格播放,高中阶段的很多运动,在上述时间内能反映其本质特征,例如:在研究自由落体运动时,课堂上请一位同学站在凳子上,拿一个红色的球从高约2m的地方释放,如果选择(1/7.5)时间间隔拍摄,能显示3-4个运动间隔,用(1/15)时间间隔拍摄,能显示7-10次运动间隔,用(1/30)时间间隔拍摄,能显示13-16整个时间间隔的运动特征,用1/7.5时间间隔拍摄优点为运动距离大,便于定量研究,用1 /16时间间隔拍摄的优点显示过程精细,显示匀加速运动特征十分清晰,用AV 接口与电视机或视频展台连接,能同步实时在课堂进行定性、定量研究,定性分析用连续播放能清晰呈现,定量研究时,在小球下落的旁放上标尺,然后用逐格播放,对小球下落的位移一个一个进行测量,操作、测量很方便,精度完全符合要求。
1.3用数码摄像机与视频展台连接或通过电脑连接,在课堂上就能用数码摄像机将物理过程发生较快,学生无法肉眼观察的演示实验先拍下后,再用慢放进
行观察。例如:自由落体过程处于完全失重,水不从孔溢出,由于时间短、运动快学生无法直接观察,在课堂上拍下用慢放进行观察,很清楚地观察到瓶中的水在手中静止时从小孔喷出,从手中释放后瓶中水不溢出的现象,在教学中效果很好。
2.利用实物投影提高物理演示实验单场景可见度的案例
现在有条件的学校每个教室都配有实物投影仪,实物投影对于静态的单场景物理现象放大有着独特的优势。
2.1物理学中一些概念的引入、规律的验证是要从具体的数据分析入手,而经过加工的虚拟的物理现象和过程是按照设计者预先设定方向呈现和发展,显然是没有说服力的。例如折射率概念的引入,需要学生发现总结折射角与入射角不成正比,而是折射角的正弦与入射角的正弦成正比,书中的表格虽然有折射角随入射角变化数组数据,但在课堂上用现成的数据分析,学生兴趣不高,缺乏研究的热情。如果将激光演示仪放在较高的平台上,将实物投影的摄像头旋转至水平,正对着激光演示仪的角度显示盘,就能在投影的大屏幕上显示出十分清晰光路和显示盘上角度值,教师调整入射光线方向,折射光线相应变化,每位学生都能看到激光由空气进入半圆形玻璃砖发生折射时形成光路的入射角和对应的折射角,由于是真实的物理现象呈现,同学们都会在老师的指导下积极参与设计表格、读数、分析、总结,师生互动积极有效。
2.2物理学是自然科学的基础学科之一,物理知识和生产实际、人们的生活有着紧密的联系,在物理课上多联系实际既可提高学生学习物理的兴趣,也体现应用知识能够了解自然、改造自然的价值取向。例如在进行超重、失重的教学时,由于我国航天事业的发展,学生在各种传媒中已有所了解,生活中也有些不同背景下的体验,但他们都不能准确的表达,我们可设计了一个师生配合的演示实验,用一个市场出售的有电子显示的体重计,该体重计的承重盘和电子显示屏是分开的,用近2米长的导线连接,我把承重盘放在地面上,电子显示屏放在实物投影的台面上,打开实物投影的上灯,电子屏上显示的数字在投影的大屏幕上又大又清晰地显示出来,通过演示,投影屏幕上的数字清晰显示了下蹲过程中读数变化特点,下蹲开始数值小于静止时读数,即将结束数值大于静止时的读数;站立过程读数变化特点,站起来的开始数值大于静止时读数,即将结束数值小于静止时的读数。通过真实的数字变化,学生很容易理解超重、失重现象。这样可以激发了学生探究问题的热情。
2.3物理实验离不开仪器的使用,读数科学准确、操作科学规范是学生必须具有能力,物理实验中使用的安培表、伏特表、游标卡尺、千分尺等测量仪器的读数,采用课件放大、可控展示和实物投影二者组合使用,让真实与“虚拟”的
结合,既扩充了学生主动参与的途径,也在丰富了学生内心体验的内涵。观察与操作有利于学生获得感性认识,智能化的展示有利于学生进行理性思维,两者优势互补,自然会取得很好的效果。学生实验中示波器的使用较为复杂,在一堂实验课中让学生掌握九个旋钮的功能还有开关、接线柱的使用,同时还要接电路验证观察,就必须提高课堂效率,如果用实物投影将示波器的旋钮和显示屏呈现在投影的大屏幕上,将大大提高授课的直观性和老师示范可见度。方法是将示波器放在比实物投影摄像头略低台面上,将实物投影摄像头旋转至水平并与示波器旋钮所在的正面垂直,位置位于示波器正面中间,此时需在示波器下方旋钮侧前方配备亮度可调的光源,打开示波器,调节示波器在其显示屏上出现图线时,调节自备光源亮度和位置,使调节旋钮和示波器显示屏上的图线均能清晰显示在投影大屏幕上,学生就可以直观、真实地感受到各个旋钮的功能和调节方法。而且实验时还可以师生同步进行,外界“情景刺激”和“内心体验”同时产生,优化了学习环境。
结束语由于演示实验在物理教学中的重要地位,我们应创造条件做好课本上的所有演示实验,还要积极思考补充有价值的演示实验,采用合适的方法尽可能提高实验的可见度,焕发出演示实验的活力,努力提高课堂的效益。
初中物理演示实验的教学设计 物理是一门以实验为基础的学科,其中包含大量的演示实验,它们是帮助学生建立物理概念和规律,理解和掌握物理知识不可缺少的手段,也是塑造学生科学精神和培养良好品德,促进学生由形象思维向抽象思维转变的有效途径。在新课程模式下强调以学生为本、以学生为主体,这就要求物理教师充分利用演示实验引导学生观察现象、发现规律、增强课堂效果。下面就如何设计好演示实验,发挥演示实验的课堂效果,谈谈自己的看法。 1 演示实验要精心准备,反复调试 为了更好地达到演示实验的效果,教师课前必须精心准备实验材料、设计合理的实验过程,弄清楚实验的原理和方法,并要反复操作调试,直到熟练的地步。对于在实验中可能出现的故障做到心中有数并能及时排除,从而使实验做得规范、熟练、成功,以取得预期的效果。 讲解“电磁铁”,由于实验器材的原因,教师课前必须经过试验找到合适的电流范围,以便达到实验效果。讲解物体浮沉条件,通过改变液体密度让学生发现鸡蛋从下沉到悬浮最后到漂浮。这个实验要想达到理想的效果,就要求教师课前将水变成盐水,使鸡蛋下沉到水底的状态变为悬浮的临界状态,这样鸡蛋从下沉到悬浮最后到漂浮的过程明显、节省时间。讲解“压力压强”,教师要选择有弹性的海绵和质量合适的物体。在演示热机原理的实验时,经过反复的调试,得出在试管中加入水的体积为试管的四分之一,需要用酒精灯加热大约2分钟,实验的效果非常明显。 2 演示实验装置设备,尽可能使用学生生活中常见、常用的物品组
合,尽可能多地使用自制教具 物理来源于生活,并与社会生活联系紧密,在进行演示实验时应尽可能使用学生生活中常见、常用的物品组合,有意识地引导学生联系生活实际,分析物理现象,并可巧用身边物品进行物理实验,以此激发学生的学习兴趣,加深学生对所学知识的理解。 例如演示磁极间相互作用时,可利用粉笔做导轨演示很是方便。具体做法:将七八支粉笔平行摆好,然后将两条形磁铁拉开或靠近来演示相吸或相斥。此实验还可用在力学部分来说明物体间力的作用是相互的。又例如顺手拿过学生的铅笔,将两环形磁铁套在铅笔上演示同名磁极相互排斥,还能说明磁悬浮列车的原理。如用铅笔和小刀做压强实验,用雪碧瓶做液体压强与深度关系的实验,用汽水瓶做大气压实验,用眼药瓶做物体的浮沉实验,用水和玻璃做光的色散实验等,这些器材学生更熟悉,更有利于使学生体会物理就在身边,物理与生活联系非常紧密。 另外,在进行演示实验时教师还要尽可能多地使用自制教具。自制教具一般都是教师针对现有实验不足或者现有仪器演示效果不明显而设计 制作的,实验结果会更明显、更直观,学生更容易观察到。如讲解“浮与沉”时,教师可以利用自制潜水艇进行演示,效果会很明显。 再如在演示“液体沸点和气压关系”的实验时,首先在两只烧瓶里装上适量的水,让温度计的玻璃泡完全浸没在水中,然后给左烧瓶加热,由于空气受热膨胀,左瓶一部分空气通过导管流到右瓶里,使左瓶的气压减小,而右瓶气压增大。加热一段时间后,夹子夹紧橡皮管。用酒精灯同时给左右烧瓶加热,直到水沸腾,读下左右温度计示数大约为94 ℃和105 ℃。
视觉检测技术实验报告 试验题目: 宋体 三号 加粗 居中 学 院: 专 业 班 级: 学 号: 学 生 姓 名:
1.正文格式说明 论文格式基本要求: (1) 纸型:A4纸,单面打印; (2) 页边距:上3.5cm,下2.5cm,左2.5cm、右2.5cm; (3) 页眉:2.5cm,页脚:2cm,左侧装订。 (4) 字体:正文全部宋体、小四; (5) 行距:多倍行距:1.25,段前、段后均为0,取消网格对齐选项。 2.章节标题格式 (1) 每章的章标题选用模板中的样式所定义的“标题1”,居左;或者手动设置成字体:黑体,居左,字号:小三,1.5倍行距,段后11磅,段前为0。每章另起一页。章序号为阿拉伯数字。在输入章标题之后,按回车键,即可直接输入每章正文。 (2) 每节的节标题选用模板中的样式所定义的“标题2”,居左;或者手动设置成字体:黑体,居左,字号:四号,1.5倍行距,段后为0,段前0.5行。 (3) 节中的一级标题选用模板中的样式所定义的“标题3”,居左;或者手动设置成字体:黑体,居左,字号:小四,1.5倍行距,段后为0,段前0.5行。 正文各级标题编号的示例如图1.1所示。 图1.1 标题编号的示例 Fig. 1.1 Example of headers serial number 3.正文中的编号 正文中的图、表、附注、公式一律采用阿拉伯数字分章编号。
如图1.2,表2.3,附注4.5,式6.7等。如“图1.2”就是指本论文第1章的第2个图。文中参考文献采用阿拉伯数字根据全文统一编号,如文献[3],文献[3,4],文献[6-10]等,在正文中引用时用右上角标标出。附录中的图、表、附注、参考文献、公式另行编号,如图A1,表B2,附注B3,或文献[A3]。 4.图的格式说明 图在正文中的格式示例如图4.1所示。 图4.1 样式 Fig. 4.1 Manner 图4.1显示了论文模板中所定义的样式选择方法。使用鼠标选择相应的样式,对应的文字格式就发生相应改变。 图的格式描述 (1) 图的绘制方法 ①插图、照片应尽量通过扫描粘贴进本文。 ②简单文字图可用WORD直接绘制。 (2) 图的位置 ①图居中排列。 ②图与上文应留一行空格。 ③图中若有附注,一律用阿拉伯数字和右半圆括号按顺序编排,如注1),附注写在图的下方。 (3) 图的版式
大学计算机视觉实验报告 摄像机标定 :振强 学号:451 时间:2016.11.23
一、实验目的 学习使用OpenCV并利用OpenCV进行摄像机标定,编程实现,给出实验结果和分析。 二、实验原理 2.1摄像机标定的作用 在计算机视觉应用问题中,有时需要利用二位图像还原三维空间中的物体,从二维图像信息出发计算三维空间物体的几何信息的过程中,三维空间中某点的位置与二维图像中对应点之间的相互关系是由摄像机的几何模型决定的,这些几何模型的参数就是摄像机参数,而这些参数通常是未知的,摄像机标定实验的作用就是通过计算确定摄像机的几何、光学参数,摄像机相对于世界坐标系的方位。 2.2摄像机标定的基本原理 2.2.1摄像机成像模型 摄像机成像模型是摄像机标定的基础,确定了成像模型才能确定摄像机外参数的个数和求解的方法。计算机视觉研究中,三维空间中的物体到像平面的投影关系即为成像模型,理想的投影成像模型是光学中的中心投影,也称为针孔模型。实际摄像系统由透镜和透镜组组成,可以由针孔模型近似模拟摄像机成像模型。 图2.1 针孔成像 2.2.2坐标变换 在实际摄像机的使用过程中,为方便计算人们常常设置多个坐标系,因此空间点的成像过程必然涉及到许多坐标系之间的相互转化,下面主要阐述几个重要坐标系之间的转换关系。
2.2.2.1世界坐标系--摄像机坐标系 图2.2 世界坐标系与摄像机坐标系空间关系 世界坐标系与摄像机坐标系之间的转换关系为: ????? ? ????????????=???? ????????111w w w T c c c Z Y X O T R Z Y X R 和T 分别是从世界坐标系到摄像机坐标系的旋转变换和平移变换系数,反映的是世界坐标系和摄像机坐标系之间的关系,因此称为外参数。 2.2.2.2物理坐标系--像素坐标系 图2.3 像素坐标系
基于WSD-1A 型装置的色度测量及计算崩溃 问题的解决 摘要 就是对颜色的度量,这种度量是对颜色的一种客观描述,色度测量在制版、打样、印刷等光学应用中非常重要。本文基于WSD-1A 型装置论述一般样品进行反射、透射定量测量的原理和步骤,以及测量过程中出现的复位失败、计算崩溃等问题的分析解决。 关键词:色度测量WSD-1A型实验装置 一、测量原理 (一)、色度学简介 色度学是研究颜色度量和评价方法的一门学科,是颜色科学领域里的一个重要部分。 颜色感觉与听觉、嗅觉、味觉等都是外界刺激使人感觉器官产生的感觉。光经过物体反射或透射后刺激人眼,人眼产生了此物体的光亮度和颜色的感觉信息,并将此信息传至大脑中枢,在大脑中将感觉信息进行处理,于是形成了色知觉。人们就可辨认出此物体的明亮程度、颜色类别,颜色纯洁的程度(明度、色调、饱和度)。外界光刺激——色感觉——色知觉是个复杂的过程,它涉及光学、光化学、视觉生理、视觉心理等各方面间题,要想度量色知觉量是很复杂的。心理物理学就是研究知觉量与外界刺激量之间关系而发展起来的一门学科。色度学要解决颜色的度量问题首先必须找到外界光刺激与色知觉量之间的对应关系,以便能用对光物理量的测量间接地测得色知觉量,因此应用了心理物理学的方法,通过大量的科学实验,建立了现代色度学。它是一门以光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科为基础的综合性科学,也是一门以大量实验为基础的实验性科学。现代色度学初步解决了对颜色作定量描述和测量的问题。 描述颜色最简单的方法是用颜色名词。给每种颜色一个固定的名称,并冠以适合的形容词,将这些名词汇编成颜色名词词典,为人们互相交流色知觉信息提供了一种简单、古老的方式,但它不能定量地表示色知觉量。人们还用制作标准色卡的方式来描述颜色,色卡可以有不同分类及排队方式,因而形成了不同的表色系统。例如孟塞尔表色系统,它是按照色知觉的明度、色调及饱和度这三个特征量的大小排队,井按各特征量的差值相同的原则来制作色卡,给每个色卡一定的标号,以此种色卡作为目视测量颜色的标准。用这种系统来测量颜色,在一定条件下反映了人的色知觉量。用心理物理学方法经过大量实验,研究了人眼的视觉规律而建立起来的国际照明协会的CIE色度系统,可以用数字量来表示颜色,井可用物理仪器代表人眼来测量颜色。这部分内容是色度学中最基本的内容。用CIE色度系统度量的颜色是心理物理量,尚不能完全反映人们的色知觉。色度学这门科学最早开创于牛顿,他引入了颜色环的概念从而开创了建立颜色图的思想,他还提出了颜色混合中用重心原理来确定混合色结果的方法。19世纪,科学家格拉斯曼(Grassmann)、麦克斯韦(Maxwell)、赫姆霍尔兹(Helmholtz)等对色度学的进一步发展作出了巨大的贡献。奠定现代色度学基础的科学家有吉尔德(GuiId)、贾德(Judd )、麦克亚当(Macadam)、司梯鲁斯(Stiles)、莱特(Wright)和维泽斯基(Wyszecki)。从
一、背景 在许多情况下,系统呈现一个刺激,要求操作者根据刺激的信息内容作出相应反应。一般将外界刺激出现到操作者根据刺激信息完成反应之间的时间间隔称为反应时。 反应时是人因工程学在研究和应用中经常使用的一种重要的心理特征指标。人的信息处理过程,大部分活动是在体内潜伏进行的,难以对信息接受、加工和传递各个阶段精确地进行实验测定。因此,在实践中往往利用反应时指标来近似说明人对信息处理过程的效率及影响因素。利用反应时可以分析人的感知觉、注意、识别、学习、唤醒水平、动作反应、定向运动、信号刺激量等,在此基础上,实现提高作业效率、监视水平和集中注意力等目的,合理制定作业标准,改进人机界面,改善作业条件和环境等。 二、实验目的 通过刺激概率、数奇偶不同排列、“刺激对”异同及时间间隔、信息量和数差大小排列五个小实验,加深对反应时概念的具体认知,比较不同颜色对反应时的影响,比较简单反应时与选择反应时的差异,寻找影响反应时、选择反应时的因素。为今后人机界面的改进打下基础。 三、实验场所 机械楼5楼,人因工程实验室。 四、实验仪器 BD-Ⅱ-511型视觉反应时测试仪(Visual Reaction Time Tester)。由单片机及有关控制电路、主试面板、被试面板等部分组成。可进行五大类十七组的反应时实验,包括经典反应时实验,也包括认知心理学的反应时实验。用于自动测量视觉的选择反应时,以及检测被试者的判别速度和准确性。 五、实验内容 1、刺激概率对反应时的影响 红、绿、黄三种色光分别作为刺激,每次试验选用一种色光刺激,仪器根据设定的组别,自动确定该组实验中“红”、“绿”、“黄”三种色光应出现的次数。按“红”、“绿”、“黄”三种色光出现次数的不同比例(概率)共分四组实验,即“概率1(组别为1)”、“概率2(组别为2)”、“概率3(组别为3)”、“概率4(组别为4)”。 回答可选用任一反应手键。每组实验完后,将自动反复显示本组实验中红、绿、黄三种色光的各自平均简单反应时及实验次数。 2、数奇偶不同排列特征对反应时的影响 根据数排列特征不同分成三组实验(“横和奇、偶”:数横向整齐排列——组别1;“竖和奇、偶”:数竖向整齐排列——组别2;“随机奇偶”:数随机排列——组别3)。 实验用红色光刺激,被试判别显示点之和是奇数还是偶数,用反应手键回答。如左右刺激点数和为奇数,按“左”键;为偶数,按“右”键。回答正确,显示器自动显示每一次正确判断的反应时间;回答错误,蜂鸣声响提示,自动记录错误次数。实验结束,仪器自动显示正确回答的平均选择反应时及错误回答次数。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 计算机视觉测量与导航 实验报告 院系:航天学院 学科:控制科学与工程 姓名:TSX 学号: 任课教师:张永安卢鸿谦 日期:2014.05.13
摘要 人类视觉过程可看成是一个复杂的从感觉到知觉的过程,也就是指三维世界投影得到二维图像,再由二维图像认知三维世界的内容和含义的过程。信号处理理论与计算机出现以后,人们用摄像机等获取环境图像并转换成数字信号,完成对视觉信息的获取和传输过程,用计算机实现对视觉信息的处理、存储和理解等过程,形成了计算机视觉这门新兴学科。其中从二维图像恢复三维物体可见表面的几何结构的工作就叫做三维重建。随着计算机硬件、软件、图像采集、处理技术的迅速发展,三维重建的理论和技术已被广泛应用于航空航天、机器人技术、文字识别、工业检测、军事侦察、地理勘察、现场测量和虚拟植物可视化等领域。相机标定是三维重建必不可少的步骤,它包括对诸如主点坐标、焦距等与相机内部结构有关的内部参数的确定和对相机的旋转、平移这些外部参数的确定。价格低廉的实验器材、简单的实验环境、快捷的标定速度和较高的标定精度是现在相机标定研究追求的几大方向。数码相机的标定就是研究的热点之一。本次报告介绍了基于棋盘格模板标定的基本原理和算法,利用MATLAB的相机标定工具箱,使用张征友算法对相机进行了标定,记录了标定的过程,并给出结果,最后对影响标定精度的因素进行了分析。 关键词:相机标定张正友角点提取内外参
1基于棋盘格标定的基本原理和算法 1.1基础知识 1.1.1射影几何 当描述一张相机拍摄的图像时,由于其长度、角度、平行关系都可能发生变化,因此无法完全用欧氏几何来处理图像,而射影几何却可以,因为在射影几何中,允许存在包括透视投影的更大一类变换,而不仅仅是欧氏几何的平移和旋转。实际上,欧氏几何是射影几何的一个子集。 1.1.2齐次坐标 设欧氏直线上点p的笛卡尔坐标为(x,y)T,如果x1,x2,x3满足x=x1/x2,y =x2/x3,x3≠0,则称三维向量(x1,x2,x3)T为点P的齐次坐标。当x3= 0时,(x1,x2,0)T规定直线上的无穷远点的齐次坐标。 实际上,齐次坐标是用一个n+ 1维向量来表示原本n维的向量。应用齐次坐标的目的是用矩阵运算把二维、三维甚至高维空间中的一个点集从一个坐标系变换到另一个坐标系。形的几何变换主要包括平移、旋转、缩放等。以矩阵表达式来计算这些变换时,平移是矩阵相加,旋转和缩放则是矩阵相乘,综合起来可以表示为P’=R*P+T(R为旋转缩放矩阵,T为平移矩阵,P为原向量,P′为变换后的向量)。当n+1维的齐次坐标中第n+1维为0,则表示n维空间的一个无穷远点。
1 引言 “你要我做什么?你要我怎么做?”长期以来,我们的学生就是在这种被动,机械的模式下进行着学习,思想僵化,缺乏创造力。而反思我们的教学则不难发现:思想僵化,是因为我们给予学生太多的“必须”;缺乏创造力,是因为我们留给学生太少的“可能”。物理实验的教学设计,正是活跃思想,培养能力的一种好方法,好途径。传授以物理实验的基本方法,更多地让学生去思考:“我要做什么?我会怎么做?我为什么这么做?”能力的提高有一个时间积累的过程。因此,从平时的每一堂课入手,切实加强对演示实验和分组实验的教学设计,才是物理学科将能力培养与知识掌握达到最佳结合的途径。 2 中学物理演示实验教学的现状及对策 物理学是一门比较抽象的科学,是以观察、实验为基础的学科,它包含的内容极其丰富,许多基本概念、定律、定理需要学生掌握,教学过程中的各个环节密切联系。演示实验更是教学中极其重要的环节,在中学物理教学中具有不可替代性。 2.1 中学物理演示实验的特点 从演示实验的教学过程来看,实验装置与教师、学生构成
了三元教学系统,其中演示实验装置起到了建立物理情景的作用。教师的引导,激发了学生观察实验的兴趣和解释实验现象的欲望。也就是说,教师引导对激发学生的情感起了主导作用。学生在物理情景和物理情感的作用下,主动参与观察实验,在活动中使智力、技能和品格都得到发展]1[。搞好物理演示实验教学,不仅能够达到使学生掌握好基础知识和基本技能的要求,而且还能使它成为学生学习探索知识的过程,从而使学生建立科学的思维方法,培养学生的创造能力,全面提高人的素质。 2.2 中学物理演示实验教学的现状分析 本世纪80年代以来,国内外不少物理教育工作者进行了教改实践,总的趋势都是加强物理实验教学,注重从“应试教育”向“素质教育”转轨。但我国由于应试教育的强大压力、传统教育思想的束缚、实验设备的不足及实验技术的落后等,在当前的物理实验教学中,演示实验仍是极其薄弱的环节,这种状况将影响学生的知识能力结构和非智力因素的发展。目前制约当前高中物理演示实验教学的主要因素主要有以下几个方面:(1)受传统的“应试教育”思想的影响太深;(2)对“物理实验在教学中的作用”的认识存在偏差;(3)对演示实验及其教学方式缺乏创新思想]2[。 2.3 如何改进中学物理的演示实验教学
. 人因工程课程设计 —反应时的测量实验报告 专业工业工程 学号 1240408110 姓名志伟 指导老师吴俊 成绩 2015年06月30日
实验报告——反应时的测量 【摘要】本次试验的目的是学习视觉简单反应时、选择反应时和辨别反应时的测定方法以及仪器的使用、材料的整理计算,并比较三种反应时的时间差异以及探讨影响反应时的因素。经过分析实验结果数据得出的结论为:被试作出反应所需时间是由刺激的复杂程度决定的。即简单反应时所需反应时间小于选择反应时所需时间。选择反应时和辨别反应时不存在显著的性别差异。 【关键词】简单反应时选择反应时辨别反应时多项职业能力测量仪1.引言 反应时是人因工程学在研究和应用中经常使用的一种重要的心理特征指标。人的信息处理过程,大部分活动是在体潜伏进行的,难以对信息接受、加工和传递各个阶段精确地进行实验测定。因此,在实践中往往利用反应时指标来近似说明人对信息处理过程的效率及影响因素。利用反应时可以分析人的感知觉、注意、识别、学习、唤醒水平、动作反应、定向运动、信号刺激量等,在此基础上,实现提高作业效率、监视水平和集中注意力等目的,合理制定作业标准,改进人机界面,改善作业条件和环境等。 反应时指刺激作用于有机体后到明显的反应开始时所需要的时间。刺激作用于感官引起感官的兴奋,兴奋传到大脑,并对其加工,再通过传出通路传到运动器官,运动反应器接受神经冲动,产生一定反应,这个过程可用时间作为标志来测量,这就是反应时。 本实验采用的是荷兰心理学家 F.C.唐德斯的研究结果。测量最基本的三种反应时,即简单、选择、辨别反应时。唐德斯将它们分别命名为:a、b、c反应时。(1)简单反应时(RTA) 在测试中呈现的刺激和要求被试做出的反应都只有一个,且固定不变。本实验程序可测量视觉、听觉两种简单反应时。视觉的刺激为一绿圆,听觉的刺激为773Hz纯音。测量方式一样,被试均按绿键反应。测30次,每次预备后间隔2秒呈现刺激。如果测试中被试在准备阶段有抢先现象,则该次结果无效,并由计算机剔除并警告抢码被试。另外以每5次呈现为一组,随机加入空白的探测刺激2秒,如有被试在此时抢码,则警告抢码被试,且本组实验将重新进行。最后以 2
《机器视觉与智能检测相关创新实践》 课外实验报告 实验一、图像融合 1.实验内容: 对同一场景的红外图像和可见光图像进行融合,采用图1中的参考图形,以及自己 的手掌图像(可见光图像和红外光图像),并对结果进行简要分析,融合方法可采 用以下方法中的一种或多种:直接加权融合方法,傅里叶变换融合方法,小波变换 融合方法; 2.实验目标: 1). 了解融合的概念; 2). 比较融合方法中不同参数的效果(如直接加权融合中权值的分配) 3.参考图像: (a)红外图像(b)可见光图像 图1 待融合图像 4.实验内容 1)直接加权融合方法: 线性混合操作也是一种典型的二元(两个输入)的像素操作:
通过在范围内改变。 核心代码:image((Y1+Y2)/2); %权值相等 图2 直接融合图像1 图3 直接融合图像2 改变参数的影响:那个图的参数比例高,那个图在融合图像中的影响就越高。2)傅里叶变换融合:
对一张图像使用傅立叶变换就是将它分解成正弦和余弦两部分。也就是将图像从空间域(spatial domain)转换到频域(frequency domain)。然后通过在频域的处理来实现融合。 图4傅里叶变换融合图像1 图5 傅里叶变换融合2 3)小波融合: 小波变换(Wavelet Transform)是一种新型的工程数学工具,由于其具备的独特数学性质与视觉模型相近,因此,小波变换在图像处理领域也得到了广泛的运用。用在图像融合领域的小波变换,可以说是金字塔方法的直接拓展。
图6 小波融合1 图7 小波融合2 5.实验完整代码 1.直接融合 addpath('E:\学习\课件\机器视觉创新实践\曾东明') Y1=imread('1.PNG'); subplot(1,3,1); imshow(Y1); title(' 直接融合1.PNG');
Experiment 3:Edge Detection Class: 电子1203班Student ID: 1210910322 Name: 王影 Ⅰ. Aim The aim of this laboratory session is to learn to deal with image data by Matlab. By the end of this session, you should be able to perform image preprocessing of edge detection in spatial domain and frequency domain. Ⅱ. Knowledge required in the Experiment ⅰ.You are supposed to have learned the basic skills of using Matlab; ⅱ.You need to review Matlab programming language and M-file format. ⅲ. You should have studied edge detection methods. Ⅲ.Experiment Contents Demand: Please show the figure on the left and list the codes on the right respectively bellow each question.(请将运行结果(图片)和程序代码贴在每题下方) ⅰ.Read “car.jpg” file (to do this by imread function), convert the color image into grayscale image, and then perform edge detection using Roterts, Prewitt, Sobel operator separately in spatial domain and display the results in a Matlab window. 程序: clear; im=imread('car.jpg'); I=rgb2gray(im); subplot(3,2,1);imshow(I); title('Gray image'); [Y,X]=size(I); im_edge=zeros(Y,X); T=30; for k=2:Y-1 for kk=2:X-1 im_edge(k,kk)=abs(I(k+1,kk+1)-I(k,kk))+abs(I(k,kk+1)-I(k+1,kk)); if (im_edge(k,kk)>T)
物理实验设计原则 所谓设计实验,是在明确实验目的的基础上,根据实验原理和要求,自己选择适当的器材,或从题目中选择合理的器材,制定实验方案,求出实验结果。这种实验对学生的能力要求较高,学生必须熟练掌握实验的全部原理、器材、操作与技巧,并能触类旁通地灵活运用。 客观地讲,设计性实验对学生综合运用所学知识、对学生创造能力要求比较高,但是它所用的器材、原理、方法都渗透在学生实验、演示实验或课本知识之中。在设计、操作实验时,只是要求学生将它们创造性地组合。因此,在试验教学中,应通过演示实验有目的地培养学生敏锐的观察能力和思维能力;同过实验操作有意识地让学生了解所学仪器、器材的性能和使用方法;通过分析学生实验,让学生熟悉实验方法、弄清实验原理。只有这样,才能使学生在实验思路上触类旁通,全面提高学生实验能力,从而有效地提高较高的实验能力。 一.设计型实验的设计原则 科学性:设计的方案应有科学的依据及正确的方式(1)方案中所依据的原理应遵循物理规律,且要求选用的规律简明、正确。(2)方案中所安排的步骤应有合力的顺序,其操作实验规则要求。(3)方案中进行数据处理及误差分析应依据科学的研究方法。 1.安全性:按设计方案实施时,应安全可靠,不会对器材造成损坏。(1)选用器材时,应考虑器材性能及参量(如:仪表量
程、电器的额定值、测力计的弹性限度等)的要求。 2.精确性:实验误差应控制在误差允许的范围之内,尽可能选择误差较小的方案。(1)在安装器材时或使用仪器之前,应按实验要求对器材、仪表精心调整。如:欧姆表用前要进行调零。(2)选用合适的测量工具(直尺、仪表)及合适的量值范围,使之与被测量数值相匹配。如:使用万用表测量电阻时,应选用合适的档位,使测量时电表指针指在中央刻度值附近。(3)针对实验中可能出现的偶然误差,往往多次重复实验,获取多组实验数据、结果,以选取有效信息、数据。(4)设计合理的数据处理方式。如:求取算术平均值、用坐标纸作图像等。 3.简便性、直观性,设计实验应便于操作、读数、进行数据处理,便于实验者直观、明显的观察。 二.设计型实验的设计思路 解决设计型实验问题的关键在于选择实验原理,它是进行实验设计的根本依据和起点。它决定应当测量哪些物理量、如何安排实验步骤等项目。实验原理的确定:一是根据问题的要求,二是根据问题的条件。 如果问题中没有给定(或给足)实验器材,实验设计的基本思路是:1.根据问题的条件和要求,构思相关的物理情景;2.确定实验原理;3.确定测量的物理量;4.安排实验方案。 有时,对同一个问题,可以构想出不同的物理情景,导出物理量的不同表达形式,以这些表达式作为实验设计的依据,会有不
初中物理创新实验设计方案 一、实验课题名称:惯性定律演示仪 二、实验设计思路: 运用惯性定律(牛顿第一定律):物体在不受任何外力作用的时候总保持静止或匀速直线运动(物体总保持原有在运动状态直到有外力迫使它改变为止) 三、实验或实验器材在教材中所处的地位与作用: 该实验是八年级物理第八章第二节内容,在已经学习了牛顿第一定律的基础上,研究所有物体都具有惯性,对于学生理解、学习、运用牛顿第一定律以及惯性的知识具有相当重要的作用。 可以说,这个实验是探究物体惯性的核心演示实验,一旦学生通过观察本实验仪的演示,必定会十分深刻在理解和掌握惯性在相关知识。 四、实验器材: 长木板、小车、弹簧、直塑料细管、漏斗、橡皮筋、细线、弹珠、铁钉 五、实验原型及不足之处: 传统的实验方法是使用控制变量法,使两种物质的质量相等,吸收的热量相同,通过观察温度计上示数的变化,得出结论:温度计示数上升较快的物质,升高1℃所需的热量较少,吸收热量的能力较小(即比热容较小)。它的不足之处: ⑴水和食用油吸收相同的热量用这套实验装置有较大的误差,容易受到外界环境的影响(如风向、石棉网的初温、两个酒精等的火焰有大小等)不便于控制; ⑵通过实验得出的结论是:吸热能力的大小与温度的变化成反比,学生要多转动一下思维才能理解,结论没有改进后的直接; ⑶所需要的实验器材也比较多,不利于实验的准备与操作。 ⑷所用烧杯体积过大,与空气的接触面积过大,所以散热过多,造成实验测量误差过大。 (如图) 六、实验创新与改进之处: ⑴将两套装置合二为一,减少了小组实验时对器材的需要;
⑵便于控制相同时间内吸收的热量相同这个变量,误差更小; ⑶两试管与空气的接触面更小,散热较少,误差较小; ⑷将烧杯较大的吸热面改为试管底部较小的吸热点(两试管型号相同、质量相等),就保证了相同时间内吸收的热量相同 ⑸实验中,将原实验观察温度计示数变化改为观察并记录两物质升高相同温度时的时间,这样做的好处是使实验结论更直接; (如图) 七、实验原理: 通过控制两物质质量相等、吸收热量相同、升高相同的温度等因素,来观察手中的秒表。升高相同温度时,所用时间较长的物质吸收的热量自然多一些,单位质量吸收热量的能力更强(即比热容更大一些)。 说明:完成实验时需控制的几个量 ⑴两试管型号相同、质量相等; ⑵试管中的水和食用油质量相等; ⑶试管中的水和食用油初温相同(可将两试管放入装有冷水的同一烧杯中1~2分钟); ⑷相同时间内两试管吸收的热量相等; ⑸两试管中的液体升高相同的温度; 改变的量: ⑴升高相同温度时所需要加热的时间不同; ⑵升高相同温度时所吸收的热量不同。 八、实验操作步骤: ⑴将装有质量相等的水和食用油的试管插入事先准备好的同一烧杯的冷水中1~2分钟,保证两试管中液体的初温相同; ⑵将初温相同的两试管从冷水中拿出来同时放入正在加热的石棉网上,并放入温度计(同时按下秒表开始计时),观察通过热传递获得热量的两试管中温度计的变化; ⑶在温度计达到70℃时分别记下所用的时间; ⑷比较升高相同温度时所用时间的不同; ⑸得出结论:升高相同温度时,所用时间较长的物质吸收的热量较多,吸收热量的能力较强(比热容较大)。
机器视觉实验报告
目录 一实验名称 (2) 二试验设备 (2) 三实验目的 (2) 四实验内容及工作原理 (2) (一)kinect for windows (2) (二)手持式自定位三维激光扫描仪 (3) (三)柔性三坐标测量仪 (9) (四)双面结构光 (10) 总结与展望 (14) 参考文献 (16)
《机器视觉》实验报告 一、实验名称 对kinect for windows、三维激光扫描仪、柔性三坐标测量仪和双面结构光等设备结构功能的认识。 二、实验设备 kinect for windows、三维激光扫描仪、柔性三坐标测量仪、双面结构光。 三、实验目的 让同学们对机器视觉平时所使用的仪器设备以及机器视觉在实际运用中的具体实现过程有一定的了解。熟悉各种设备的结构功能和操作方法,以便于进行二次开发。其次,深化同学们对机器视觉系统的认识,拓宽同学们的知识面,以便于同学们后续的学习。 四、实验内容及工作原理 (一)kinect for windows 1.Kinect简介 Kinectfor Xbox 360,简称Kinect,是由微软开发,应用于Xbox 360 主机的周边设备。它让玩家不需要手持或踩踏控制器,而是使用语音指令或手势来操作Xbox360 的系统界面。它也能捕捉玩家全身上下的动作,用身体来进行游戏,带给玩家“免控制器的游戏与娱乐体验”。2012年2月1日,微软正式发布面向Windows系统的Kinect版本“Kinect for Windows”。 2.硬件组成 Kinect有三个镜头[1],如图1-1所示。中间的镜头是RGB 彩色摄影机,用来采集彩色图像。左右两边镜头则分别为红外线发射器和红外线CMOS 摄影机所构成的3D结构光深度感应器,用来采集深度数据(场景中物体到摄像头的距离)。彩色摄像头最大支持1280*960分辨率成像,红外摄像头最大支持640*480成像。Kinect还搭配了追焦技术,底座马达会随着对焦物体移动跟着转动。Kinect也内建阵列式麦克风,由四个麦克风同时收音,比对后消除杂音,并通过其采集声音进行语音识别和声源定位[2][3]。
测量反应时的实验报告 Prepared on 22 November 2020
实验报告——反应时的测量 一、摘要:本次试验的目的是学习视觉简单反应时、选择反应时和辨别反应时的测定方法以及仪器的使用、材料的整理计算,并比较三种反应时的时间差异以及探讨影响反应时的因素。通过计算比较发现,选择反应时最长,简单反应时最短。 二、关键词:简单反应时 三、引言 1、解释术语 简单反应时:一个反应仅对应于一个刺激,当一个刺激呈现时,就立即对其作出反应,这种反应时间也成为A反应时间; 2、实验目的:通过反应时实验学习使用减法反应时法。 四、方法 1、被试:吉林化工学院,资源与环境工程学院,安全工程专业。 2、仪器:反应时测试仪器 3、实验过程 (1)准备工作:接通仪器电源,主试打开开关,选择简单反应时实验按钮,等到仪器左边第一个灯亮起的同时,告知被试实验开始,然后开始正式实验过程。 (2)练习操作:被试坐在仪器的正前方,用一根手指放在按压器上,当听到主试“开始”的信号时,被试集中注意,约两三秒钟后,刺激开始间隔出现。当被试看到主试要求给出反应的刺激颜色时,立即按压。当听到简单反应时完成的提示音时,按“打印”键打印数据。练习实验作2-3次。 (3)正式实验: A、简单反应时
①主试选择一种颜色,并且告诉被试,选择颜色---红色。然后被试按照练习操作步骤中的做法,只要一看到显示灯亮了就按按钮,如此反复做20次,然后打印出实验数据。 ②当被试提前做出反应或者做出错误反应或者反应时间超过4秒时,仪器自动进行系统复位,重新进行实验。 ③一直做完20次后,仪器自动提示实验完毕。 B、选择反应时 ①这次实验主试不用选择颜色。被试按照练习操作步骤中的做法,只要一看到显示灯亮了就按与显示灯相对应颜色的按钮,如此反复做20次,然后打印出实验数据。 ②当被试提前做出反应或者做出错误反应或者反应时间超过4秒时,仪器自动进行系统复位,重新进行实验。 ③一直做完20次后,仪器自动提示实验完毕。 C、辨别反应时 ①主试选择一种颜色,并且告诉被试,选择颜色---红色。然后被试按照练习操作步骤中的做法,只要一看到显示灯是红色就按按钮,其他颜色则不做操作。如此反复做20次,然后打印出实验数据。 ②当被试提前做出反应或者做出错误反应或者反应时间超过4秒时,仪器自动进行系统复位,重新进行实验。 ③一直做完20次后,仪器自动提示实验完毕。 五、实验结果 1、实验数据结果处理 被试简单反应时 (s)选择反应时 (s) 辨别反应时 (s) 1 2 3
实验心理学实验报告 实验名称视觉反应时测量 一、实验目的 学会测量视觉简单反应时、辨别反应时、选择反应时的方法;比较视觉简单平均反应时、辨别平均反应时、选择平均反应时之间的差别。 二、实验设备 反应时测定仪 BD-II-510A型,记录纸、笔。 三、实验方法 接通仪器电源,主试打开开关,看仪器是否正常工作 四、实验人员 主视者:吴琪被试者:高爽记录者:张雨林 1.简单反应时部分 刺激呈现放在离被试1米处,被试以右手食指按在反应键任一孔上,主试按“启动键”。被试当感觉到刺激出现时,立即按压电键。当经过10次按键操作后(不包括错误次数),仪器最后得出的平均反应时即被试10次反应的平均反应时。记录人员记下成绩。 2.辨别反应时部分 主试按预先列出的程序操作信号呈现开关,发出“红”、“黄”、“蓝”、“绿”四种不同的光刺激。被试以右手食指作按键状,当感觉到红色光时,立即按压红色的反应键(即被试只对红色刺激作出反应,对其他颜色的光不作反应。反应时测定仪呈现视觉刺激,每种颜色刺激呈现10次,共做4组,仪器最后得出的平均反应时即被试10次反应的平均反应时。在记录纸(见附表)上记录每组实验被试的平均反应时。 3.选择反应时部分 主试按预先列出的程序操作信号呈现开关,发出“红”、“黄”、“蓝”、“绿”四种不同的光刺激。被试以右手食指作按键状,当感觉到某种色光时,立即按压相应的反应键(即被试只对四种不同的刺激相应作出四种不同的反应),反应时测定仪呈现视觉刺激,一组刺激呈现10次,做1组,仪器最后得出的平均反应时即被试10次反应的平均反应时。在记录纸(见附表)上记录每组实验被试的平均反应时。 五、实验结果
数字图像处理综合实验报告 车牌识别技术(LPR) 组长:__ ******_____ 组员:___ _****** _ ___ _******_____ ____ _*******___ 指导老师:___ *******_____ *****学院****学院 2010年6月10日
实验五车牌识别技术(LPR) 一、实验目的 1、了解车牌识别系统的实现,及车牌识别系统的应用; 2、了解并掌握车牌识别系统如何实现。 二、实验容 1、车牌识别系统的图像预处理、 2、车牌定位、 3、字符分割 4、字符识别 三、实验原理 车辆牌照识别(LPR)系统是一个专用的计算机视觉系统,它能够自动地摄取车辆图像和识别车牌,可应用在公路自动收费、停车场管理、失窃车辆侦察、门卫系统、智能交通系统等不同场合。LPR系统的广泛应用将有助于加快我国交通管理自动化的进程。 1、预处理 摄像时的光照条件,牌照的整洁程度,摄像机的状态(焦距,角度和镜头的光学畸变),以及车速的不稳定等因素都会不同程度的影响图像效果,出现图像模糊,歪斜或缺损,车牌字符边界模糊不清,细节不清,笔画断开,粗细不均等现象,从而影响车牌区域的分割与字符识别的工作,所以识别之前要进行预处理。预处理的包括: 1)消除模糊—— 用逆滤波处理消除匀速运动造成的图像运动模糊 2)图像去噪。 通常得到的汽车图像会有一些污点,椒盐噪声,应用中值滤波 3)图像增强 自然光照度的昼夜变化会引起图像对比度的不足,所以必须图像增强,可以采用灰度拉伸,直方图均衡等 通过以上处理,提高了图像的质量,强化了图像区域。
2、车牌定位 自然环境下,汽车图像背景复杂、光照不均匀,如何在自然背景中准确地确定牌照区域是整个识别过程的关键。首先对采集到的视频图像进行大围相关搜索,找到符合汽车牌照特征的若干区域作为候选区,然后对这些侯选区域做进一步分析、评判,最后选定一个最佳的区域作为牌照区域,并将其从图象中分割出来。 ? 图像的灰度化 ? 图像灰度拉伸 ? 对图像进行边缘检测 采用Sobel 算子经行边缘检测 该算子包含两组3*3的矩阵,分别为横向及纵向,将之与图像作平面卷积,即可分别得出横向及纵向的亮度差分近似值。如果以A 代表原始图像,Gx 及Gy 分别代表经横向及纵向边缘检测的图像,其公式如下: A Gx *]101202101?????+-+-+-?????= and A *121000121Gy ???? ?---+++?????= 图像的每一个像素的横向及纵向梯度近似值可用以下的公式结合,来计算梯度的大小。 2 y 2x G G G += 然后可用以下公式计算梯度方向。 ??? ? ??=x y G G arctan θ 在以上例子中,如果以上的角度θ等于零,即代表图像该处拥有纵向边缘,左方较右方暗。 ? 对其进行二值化 ? 纹理分析法 行扫描行法是利用了车牌的连续特性。车牌区域有连续7个字符,而且字符与字符之间的距离在一定围。定义从目标到背景或者从背景到目标为一个跳变。牌照区域相对于其它非车牌区域跳变多,而且间距在定围和跳变次数大于一定次数,并且连续满足上述要求的行要达到一定的数目。 从下到上的顺序扫描,对图像的每一行进行从左向右的扫描,碰到跳变点记录下当前位置,如果某行连续20个跳变点以上,并且前一个跳变点和后一个跳变点的距离在30个像素,就记录下起始点和终止点位置,如果连续有10行以上这样的跳变点,我们就认为该区域就是车牌预选区域。 3、字符分割: 完成牌照区域的定位后,再将牌照区域分割成单个字符,然后进行识别。字符分割一般采用垂直投影法。由于字符在垂直方向上的投影必然在字符间或字符的间隙处取得局部最小值的附近,并且这个位置应满足牌照的字符书写格式、字符、尺寸限制和一些其他条件。利用垂直投影法对复杂环境下的汽车图像中的字符分割有较好的效果。 ? 车牌区域灰度二值化
物理演示实验的基本原则 演示实验是教师进行表演和示范操作,并指导学生进行观察和思考的实验。它是物理教学中广为应用的一种教学形式,它可以用于各种教学环节中。物理课堂演示实验有六项应用原则是各位考生需要注意的,只有把握好这一前提,才能运用好演示实验为试讲或说课增色,下面就重点介绍一下这六项基本原则。 1.目的性原则 在演示实验中,明确实验目的有两层含义。一是教师要有明确的实验目的。根据实验目的决定有无必要演示,选择什么样的演示,怎样进行演示;二是要使学生明确实验目的。在演示之前,定要让学生明确实验的目的以及怎样做实验。 2.科学性原则 演示实验的设计和解释,必须符合科学性原则,实验中出现误差是难免的,但是不允许出现科学性错误。 3.简单、可靠性原则 在保证符合科学的前提下,只要能说明问题,演示实验必须做到简单、可靠,所用的仪器和操作方法应尽量简单易行。 例:演示低压沸腾可用以下三种方法: (1)将烧瓶中的水煮沸,加塞,停止加热后水沸腾停止了,再将烧瓶倒置在支架上,往瓶底浇冷水,水又重新沸腾起来。 (2)往瓶中倒入90℃左右的热水,水温低于沸点不沸腾,用抽气机(或针筒)抽气,水就沸腾起来。 (3)用100mL的针筒直接抽取约10mL的90℃左右的热水,将针筒尖端用橡皮帽封住,拉动活塞,针筒内的水就沸腾起来。 比较以上三种方法,显然第三种最符合“三个简单”的要求,所以,凡是能用简单的方法,就不必把演示实验的装置复杂化。 4.直观、明显性原则 所谓直观性就是从实验中就可以直接观察到物理过程,无需经过复杂的推理便能直接揭露其物理本质。 例:演示液体的低压沸腾时,直接抽气演示就比浇冷水演示要直观。所谓明显性,是指实验的效果明显,而且要使所有的学生都能观察到,这样,就需要增强仪器和实验的可见度。