电子稳像技术精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇电子稳像技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【关键词】电子稳像技术；方法；评价

中图分类号：F407.63 文献标识码：A 文章编号：

引言

稳像技术的应用主要用于军事目的以及民用测绘仪器中。在航空摄影和地形测绘仪器中,为在仪器像平面上得到稳定的测量基准必须采用稳像技术,以便在仪器的测量面上提供一个相对稳定的坐标系,使测量结果准确无误。当在飞机、车辆、舰船等运动载体上用望远镜观瞄目标时,由于机座的震动,像面上的图像不稳定,使观察者易于疲劳,同时也降低了测瞄精度。近几十年来,稳像技术在武器系统上得到了普遍应用,从大型的制导、火控系统到小型的自寻的导引头,都广泛采用了稳像技术。稳像技术的应用,消除了运动载体对像面的影响,使这些武器系统的运动攻击性能和其他作战指标得以显著提高。

从最早的机械式稳像、光学稳像、机电稳像到电子稳像,稳像技术的研究已开展了多年。稳像技术向着更精确、更灵活、体积小以及价格低、能耗小、易于操作的方向发展。

1电子稳像基本原理及系统结构

1.1 基本原理

电子稳像最基本的技术是像移补偿技术,其基本原理如下:如图1所示,摄像机连续两帧成像焦平面(第K和K+1帧),每一格代表一个像素。摄像机成像过程中,由于摄像机位置或参数发生变化,导致曝光时间内相机与目标存在相对运动,目标在焦平面上所成的像不是静止的,而是运动变化的,此即像移。从监视器上来看,像移使目标成像相互混叠,导致监视器图像抖动、模糊退化及分辨率下降,大大降低了视频图像质量。

图1摄像机成像焦平面

对于面阵摄像机,它每一帧的图像信息是按行输出的,每行又是按照像元所排列的序号顺序输出的。因此,为了获得平稳、清晰的视频图像,首先检测出参考帧图像与当前帧图像之间的运动矢量,对运动矢量进行滤波、校正,转换为监视器图像的运动矢量,然后通过对CCD图像传感器的行、列序号重组,沿运动矢量反方向补偿第K+1帧图像,使监视器图像与第K帧图像近似相同或重合。

1.2 系统结构及各模块功能

电子稳像系统结构框图如图2所示,主要由三大模块组成:运动估计、运动校正和图像补偿等。

图2电子稳像系统结构框图

1.运动估计模块

在视频序列中,帧与帧之间总是存在差异,引起这种差异的原因很多。由摄像机位置或参数的变化引起的整个图像的变化,即由摄像机引起的场景背景的视在运动,称之为全局运动;由场景中物体运动引起的局部图像变化,称为局部运动。电子稳像的运动估计是指全局运动的估计。

2.运动校正模块

摄像机的运动可分解为两部分:意向运动分量和随机运动分量。运动校正模块中,运动滤波的主要作用就是把估算出的全局运动中的意向运动分量和随机抖动分量区分开来,计算补偿分量,并通过运动补偿,采用补偿分量对各帧图像进行矫正变换(warping)。

3.图像补偿模块

运动矫正阶段对视频各帧图像进行矫正变换后,视频帧的某些区域将变成“无定义”区域,从而造成视频帧的视觉退化,我们称“无定义”区域为补偿区域。图像补偿阶段就是要对补偿区域进行重构,再现全帧视觉效果。

2 电子稳像的基本方法

电子稳像前提条件是先获得图像的全局运动矢量，根据获取图像运动矢量方法的不同，电子稳像的基本方法有两种:

方法一，利用传感器检测摄像机的运动矢量V再转化为图像的运动量。即在摄像机上设置两个角速率传感器用以检测上下、左右方向上的角速率，通过放大、滤波去除对图像质量影响不大的高频成份，再经过A/D转换存人计算机中作为控制依据。然后采用像移补偿技术补偿图像运动，实现图像稳定。此方法易于实现，但其检测精度要依赖于具有高精度的速率陀螺来准确地敏感摄像机的振动。

方法二，利用稳定算法实现电子稳像。图像拾取后，根据要求提取场或帧图像，当物体静止或匀速运动时，帧处理优于场处理，这是因为奇场和偶场运动相同，可以共用一个运动矢量，帧处理时只需传送一个运动矢量，但当物体是非匀速运动时，场处理则优于帧处理。选取图像后与参考图像利用稳像算法获取图像运动矢量，参考图像可以是存储器中的固定的图像，也可能是图像缓存中的相邻帧图像。此稳像方法的关键是利用稳像算法计算图像运动量，此方法已用在加拿大DREV研制的监视车10m桅杆上电视摄像系统中。此方法的优点是:速度快，实时性强，精度高，而且是直接获取监视器上的图像运动矢量，所以它实际能达到的绝对稳定精度，长焦距摄像机要高于短焦距摄像机，因此在稳像系统中较多地采用该方法获取图像运动矢量。

3 图像稳定的评价方法

为了进一步发展稳像技术，对电子稳像的效果进行客观的评价是重要的。目前，通常利用电子稳像算法的准确度、算法的位移量变化范围和稳像系统的特性作为评价各种算法的性能指标。

3.1 算法的准确度

如果稳定后的相邻两帧图像间的相对运动全部补偿了，那么这两帧图像上相对应的每一个像素之间的差值应为零。但是，存在偏差。偏差是由于噪声、算法估计误差以及评定时运动模式设置不精确等原因导致的。为了更准确的稳定图像，提出用算法的准确度来评价算法。

算法的准确度是评价补偿了摄像机的振动量后获得图像的稳定程度。PSNR是评价准确度的品质因子，定义如下:

其中MSE(均方差)是两帧图像间每个像素的偏差值。它反映了图像序列变化的快慢和变化量的大小。PSNR作为评价稳定算法准确度的指标，也可用来衡量两幅图像重合的情况，PSNR越高，图像稳定效果越好，当两幅图像完全相同时PSNR最大。

3.2 确定算法的分辨率

针对不同的稳像系统需要确定算法能够识别的图像运动变化量的最小值，即算法的分辨率。稳像系统确定后，图像的分辨率就确定下来。而不同的算法分辨率不同，有的分辨率是一个像素，有的是l/2个像素。那么当相邻两帧图像间的变化量很小时(不到一个像素)，连续两帧图像间的PSNR值原本很高，但是由于系统采用的稳定算法的分辨率较低(大于一个像素)，则可能会出现采用此稳定算法获得的位移量估计误差大于实际的位移变化量，那么补偿后的图像PSNR值反而下降，从而导致稳像质量下降。因此，要确定算法的分辨率。方法是:先求出两帧图像未进行运动补偿时的PSNR值作为MB(最小边界值)。这样，当运动变化量很小时(小于MB值)不需要补偿图像，随着位移量的增加，稳定后的图像PSNR值逐渐增大，最终这个PSNR值要增大到与LBI值相交，这时相对应的位移量是算法的分辨率。

3.3 系统特性

系统特性是帧处理率与每秒最大位移量的乘积值，其中帧处理率是电子稳像系统的一个重要的特性，而它的实现要以牺牲系统部分稳像精度和稳定算法的性能为代价。因此，该项指标是评价系统综合特性的。

实验结果表明决定图像的稳定程度的因素有:摄像系统的组成、稳像算法的选取以及运动模型的准确性等。评价算法时需要在同一条件下进行，因为同一算法应用在不同的系统中精度不同，采用数学模型不同时精度也不同。所以美国Manyand大学研制了一套专门评价各算法的系统:ARL(Army Research Laboratory) Tracking System，系统运动及目标等量都可以设定，这样就保证了各种算法在相同条件下应用，因此能够统一地、准确地评价各种算法。虽然系统的造价高，但仍是目前最佳的评价方法。

结束语

本文对电子稳像的关键技术进行了综述,可以看出,电子稳像技术具有广阔的应用前景和巨大的市场需求,而目前的解决方法尚不成熟,还存在很多值得深入细致研究的问题需要在今后的工作和学习中进一步研究总结和研究。

参考文献

[1]赵红颖,金宏,熊经武.电子稳像技术概述[J]. 光学精密工程. 2001(04)

篇2

关键词：彩色线阵CCD； 三色错位； 特征点提取； 特征点匹配； 参数估计

中图分类号：TN91934; TP391文献标识码：A文章编号：1004373X(2012)06012704

CCD imaging space correction based on electronic image stabilization technology

MA Xinru, ZOU Lixin, TANG Rongsheng, GU Jihua, XU Tingting, YIN Nan

(School of Physics Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China)

Abstract： On the basis of the research on the phenomenon of image′s threecolor dislocation appeared in the application of the color linear arrary CCD, a CCD imaging space correction method based on the technology of electronic image stabilization is proposed. This method contains several key steps including the separation of colour images, the extraction of feature points, the matching of feature points, the estimation of location parameters and the compensation of images. The experimental results show that this method can solve CCD colour disorder and improve the image quality.

Keywords： colour linear array CCD; threecolour disorder; feature point extraction; feature point matching; parameter estimation

收稿日期：20110917近年来，CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展，特别是在图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。面阵CCD广泛用于各种摄像机和数码相机等领域。线阵CCD主要用于产品尺寸的高速非接触检测，在线分级与加工，表面质量评定，机器视觉中的精确定位等。结合课题“运动员跑步计时器项目”，对彩色线阵CCD应用时，出现的成像三色错位的问题进行了研究。分析了问题产生的原因，介绍了目前常规的校正方法，提出了基于电子稳像技术的CCD成像空间校正方法。该方法引入电子稳像技术，有效地解决了CCD成像的三色错位问题，经Matlab仿真实验后，获得了理想的校正结果。而且该方法不仅在物体匀速运动时有效，在物体非匀速运动时同样有效。线阵CCD成像技术应用于运动员跑步的示意如图1所示。

1CCD成像介绍

多年前科研人员就已经实现了CCD彩色成像，该技术的实现目前一般采用如下2种方法。第1种是彩色三CCD，即采用分光棱镜和3个CCD组合。棱镜将光线中的红、绿、蓝三个基色分开，使其分别投射在一个块CCD 上，这样，每块 CCD 就只对1种基色分量感光。第2种是彩色单CCD。最常用的做法就是在CCD表面覆盖RGB三色滤光片，以1∶2∶1的比例构成。由于彩色单CCD价格明显便宜，所以占据主流市场，本研究就是针对线阵彩色单CCD进行的。

图1线阵CCD成像技术应用于运动员跑步的示意图线阵彩色单CCD有3列间隔的光敏元件，分别用于感光置于同一位置P的红、绿、蓝颜色分量，通过A/D转换后,再将3列CCD感光的图像数据合成复原为位置P物体的数字图像。然而由于这3列CCD是在同一触发脉冲下工作的，这3列CCD并不是对同一位置进行感光,而是对前后有一定间隔的3个位置分别进行感光，如图2所示。由于这种相机本身存在不可避免的系统问题，成像3色出现错位现象，从而影响图像的成像质量，如图3所示。

图2成像三色错位的原理图3成像三色错位现象

课题“运动员跑步计时器项目”，需在跑道的终点线附近采用高速线阵彩色单CCD拍摄运动员冲刺时的画面。设定采集速率为1 000 f/s，得到的图像如图4所示。可以发现图像产生了3色错位现象，尤其是运动员的腿部，表现明显，因为腿部的运动频率最快。

图4线阵彩色单CCD拍摄的运动员跑步图像2基于电子稳像技术的校正方法

由线阵彩色单CCD摄像机的结构带来的这种彩色图像的三色错位,严重影响了图像原始数据的真实性和有效性，必须加以校正。目前，国内外有以下2种主要方法，通过异步时钟控制曝光校正［1］，通过软件校正［2］。比较以上方法可发现，软件校正不需要改变CCD的硬件，更具有实用性。数据冗余与数据重新定位的方法是软件校正的主要方法，但是，此种方法仅对匀速运动物体有效，而无法应用于线阵CCD拍摄、检测非匀速物体。本文针对非匀速物体的情形，提出了采用电子稳像思想来进行软件校正。传统思维上，电子稳像技术是处理帧间运动，而CCD的这种成像问题严格意义上属于帧内运动，但是，本文首先把线阵CCD拍摄的数十帧看做一幅图像，接着把一幅彩色图像分离成红色分量、绿色分量、蓝色分量3幅图像，通过上述两步骤后，即可将电子稳像技术应用于线阵CCD成像。

2.1彩色图像的R/G/B分离

通过Matlab平台，对一幅运动员的彩色图像进行R/G/B分离后的效果如图5所示。硬件环境为：CPU2.80 GHz，内存0.98 GB。

图5红色/绿色/蓝色分量图像2.2特征点提取

图像的特征点是指两帧图像中对比例、旋转、平移等变换保持一致性的特征，如线交叉点、物体边缘点、角点、闭区域的中心点等。常用的特征点提取方法［34］有：边缘点提取方法，如Log操作数、Canny操作数、基于小波变换的算法等；角点提取算法，如Kitchen法、SUSAN法、Harris法等。

Harris角点检测算法［5］是由Chris Harris和Mike Stephens在1988年提出的。定义下式来计算Harris算法的角点响应函数：R(x,y)=Det(M)－k(Tr(M))2(1) 式中:Det(M)=AB－C2，Tr(M)=A+B表示矩阵M的迹；k是Harris系数。A=(Ix)2，B=(Iy)2，C=(Ix)・(Iy)。Ix表示图像I在x方向的导数，Iy表示图像I在y方向的导数。Harris算法稳定性高，对噪声不敏感，基于它的优点，本文最终采用改进型Harris算法进行特征点的提取。

2.3特征点匹配

所谓特征点的匹配就是在当前帧中找到与参考帧中每一特征点的惟一匹配点，在帧间建立特征点的对应关系。特征点匹配的正确性，对于图像间运动估计的精度，有非常直接的影响。按图像的匹配来源分，主要可以分为2种方式［67］：一种是固定帧匹配；另一种是相邻帧匹配。这2种方法各有优缺点，固定帧匹配方法不存在累计误差，它的缺点是一旦图像的运动超出了运动向量计算的临界值，运动向量变得不可靠以后，后续的处理将非常困难，相邻帧匹配方法的主要问题是存在累计误差。

根据本课题所研究的线阵CCD成像问题的特殊性，可以把红色分量、绿色分量、蓝色分量作为3幅图像，进行特征点匹配。在具体匹配过程中选取红色分量图像为参考帧，依次对绿色分量图像、蓝色分量图像完成特征点匹配。

匹配步骤如下：

(1) 以特征点Pk为中心，在参考图像中构造一个尺寸为M×N的图像模块I1。

(2) 在当前图像中对应位置处，确定尺寸为（M+2P)×（N+2P）的搜索区域I2。其中P表示水平和垂直方向的最大偏移量。

(3) 从搜索区域的中心点开始搜索，搜索路径采用菱形DS法，计算每点的SAD值。

(4) 找出最小SAD值，则对应的位置的中心点为匹配特征点。

2.4三色错位参数估计

将经过预处理后的候选全局特征点，代入六参数仿射运动模型，求最小二乘解。仿射运动模型如下：x′

y′=m0m1

m3m4x

y+m2

m5(2)式中(x′,y′)和(x,y)分别表示当前图像和参考图像的特征点坐标，M= m0m3

m1m4

m2m5定义为仿射参数矩阵。

求解的目标是使得各特征点的位置误差达到最小，因此，提出了基于求最小二乘解的迭代步骤，每次迭代过程中将误差较大的特征点予以剔除。迭代停止后，输出的仿射参数矩阵M作为最终的全局运动参数，被保留的特征点作为最终的全局特征点集合。参数估计的整个流程图如图6所示。

图6参数估计流程图2.5图像的补偿

获得运动参数矩阵后，就可以分别对绿色分量图像、蓝色分量图像进行图像补偿了。其流程如图7所示。

图7图像补偿流程图将绿色分量图像看做当前帧，以计算出的待补偿参数矩阵对当前帧fk的像素坐标(xk,yk)进行变换，公式如下：xk′

yk′=m0(k)m1(k)

m3(k)m4(k)xk

yk+m2(k)

m5(k)(3)从而得到新的坐标(xk′,yk′)，并将原坐标的像素值赋给对应的新坐标，则得到初步的补偿后图像。在坐标变换时，不一定都在整像素点上，则需要进行插值处理，采用双线性插值法。由于在坐标变换时，边界部分无法获得像素值的区域通常被填充为黑色区域，为了避免这种现象，需要对丢失的边界部分进行重建。采用图像拼接技术［8］来实现边界部分重建是一种有效的方法。

完成绿色分量图像的图像补偿后，再以相同步骤完成蓝色分量图像的图像补偿，最终合成［910］校正后的彩色图像。

3实验结果及分析

3.1特征点提取的实验结果及分析

本课题采用改进型Harris算法，通过Matlab平台对运动员的图像进行特征点提取，经过多次比较后，仿真实验中的Harris系数k取0.05，仿真实验结果如图8所示。可以看出，采用改进的Harris算法提取的图像特征点清晰有效。

图8图像的特征点提取结果3.2特征点匹配的实验结果及分析

选取运动员的红色分量图像为参考帧，绿色分量图像为当前帧，进行第一次匹配，匹配结果如图9所示。

图9绿色分量图像的特征点匹配结果其中绿色“+”代表有效匹配特征点，可以看出，运动员的多数特征点得到了有效匹配。

依然选取运动员的红色分量图像为参考帧，蓝色分量图像为当前帧，进行第2次匹配，匹配结果如图10所示。

图10蓝色分量图像的特征点匹配结果其中绿色“+”代表有效匹配特征点，依然可以看出，多数特征点得到了有效匹配。

3.3参数估计的实验结果及分析

实验图片依然选用同上的一组运动员图像，求取仿射参数矩阵M=m03

m1m4

m2m5。分别求出绿色分量图像和蓝色分量图像的结果为：M绿0.990 50.032 3

-0.021 10.987 4

15.587 0-3.667 6

M蓝=0.987 80.035 0

-0.022 30.986 8

15.567 8-3.669 43.4校正后的实验结果及分析

根据运动参数矩阵，分别对绿色分量图像，蓝色分量图像进行图像补偿，并合成彩色图像。可以发现，校正后图像的3色错位问题得到一定解决，图像质量有一定提高。校正结果如图11所示。

4结语

本课题研究了线阵彩色单CCD成像时出现的3色错位现象，揭示了3色错位的本质原因，并探索性的给出了基于电子稳像技术的软件校正方法。在Matlab平台上，进行了仿真实验，初步得到了满意的校正效果。将该方法应用于“运动员跑步计时器项目”，能获得更优的监控图像，从而提高计时精度。

图11图像最终校正结果参考文献

［1］张鹏，杨凯，张忠臣.彩色线阵CCD颜色几何失真及校正方法［J］.现代电子技术，2009,32(24):131133.

［2］陈文涛,刘永贵,曹晓莉.平列式线阵彩色CCD摄像机的色彩偏移与校正［J］.光电技术应用，2006(9):478450.

［3］VANNE J, HAMALAINEN T D, KUUSILINNA K. A parallel memory system for variable blocksize motionestimation algorithms \[J\]. Circuits and Systems for Video Technology, 2008, 18(4): 538543.

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［5］朱娟娟.电子稳像理论及其应用研究［D］.西安：西安电子科技大学，2009.

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［8］杨毅.电子稳像算法研究与实现［D］.南京：南京理工大学，2009.

篇3

数字技术及双向性技术在电视新闻传播领域的应用将新闻信息中的文字、声音、视频、图像等元素进行有机整合，强调电视新闻传播的开放性，使电视新闻节目表现出更加明显的多媒体特征。电视新闻传播中最重要的信息通道是画面素材，小巧轻便的数字摄像设备可以使新闻采访记者在第一时间到达新闻现场并及时记录现场画面素材，夜视技术的发展使夜间画面素材，甚至夜间空袭和突袭的画面也能有效采集。字幕作为电视新闻节目必要的附属物，对画面、声音等素材起到解释和说明的作用。在某些特别报道的新闻节目中，字幕的往往具有更加重要的作用，成为新闻传播的第二主体。

电子技术在电视新闻传播中的应用

电子技术的发展扩宽了电视新闻传播的接受渠道，实现了新闻信息的海量化和多样化。在网络和手机等新媒体以丰富的报道形式和广阔的传播渠道等优势日益受到人们关注的新闻传播环境下，电视新闻传播面对发展迅速的竞争媒体，应结合前沿的电子技术，提升自身竞争水平，找到适合自身生存的新闻制作和发展模式，在电视新闻制作过程中运用动画、特技、文字等精良的后期制作技术，使电视新闻传播的视听语言达到最佳效果。

电视新闻制作只有与不断发展的电子技术相融合，并转化为切实有效的应用才能产生效益和价值。对于电视新闻工作者而言，应善于将电视新闻业务的实际需求正确理解为对应用系统和技术的功能要求，形成先进适用的技术方案，在新闻制作和电子技术之间建立起有效的互动。在电视新闻传播过程中，相关工作人员熟练、准确的把握新闻制作和传播的业务需求，是找准电子技术应用切入点的关键所在，也是成功开发先进适用应用系统的重要基础，从这个角度来说，熟悉新闻制作和传播的各项业务是做好电视新闻传播工作的首要条件。电视新闻媒体的每一项技术应用系统，都需要通过受众和客户的综合服务中体现其技术价值，先进的电子技术和优质的电视新闻节目可以增强新闻媒体的经济和社会收益。因此，电视新闻节目在应用电子技术进行制作和传播的同时，也应注意及时反馈受众的意见和要求，以促进电视新闻传播的良性发展。

在电视新闻的画面语言中，抽象的视听语言符号已经成为不可缺少的元素，只要运用合理，两种语言都能够构成电视新闻节目的细节语言体系。电视新闻节目的制作，在尊重客观事实的基础上，运用电视的表现技术，通过多媒体后期制作技术将动画、特技等细节融入新闻节目的画面语言，能够更好的反应新闻素材。这在某种意义上不仅是电视新闻传播形式的创新，也可以在电视新闻主题意义上有所发掘，体现电视新闻节目内容和深刻性。

结束语

篇4

教学资料包括教学大纲、教案、教学辅助材料、教材、参考书目等。任课教师在学期开始前要将教学大纲分发到学生手中，确保学生在学期初就对本课程的教学目标、学习成果、考核方式、教学计划有清晰的认识。教师在每次课前要准备完善的教案和教学辅助材料，例如视频、图片等。其中，尤其要注重根据教学内容和学生水平设置合理有效的教学手段，用以引起学生对本门课程的学习兴趣，引导学生主动学习，激励学生参与课堂教学，提出有意义的问题。每一门课程采用统一的教学大纲，有助于相同课程任课教师互相交流、监督，使教学要求标准化，统一化。同时，不同的教案又能够体现不同任课教师的教学特色，使得教学过程灵活多样。教材和参考书目的选取也很重要。ISEC项目要求必须选择国外原版教材，并且要近两年出版的新版教材。对于计算机专业，知识的更新速度非常快，新版的教材更能帮助学生获得位于前沿的知识，不会脱离现实。参考书目可以帮助学生加深对所学知识的理解，拓宽知识面，同时提高学生的阅读能力。当然，国外的原版教材也存在很多问题。比如，原版教材价格较高，内容体系和国内教材差距也比较大，阅读中存在语言障碍等问题。因此，ISEC教师的其中一个长期目标就是把国外原版教材与国内中文教材有机结合起来，重新调整、组合教学内容，发挥、兼容中西方教材的特点和优势。编写适合我们学生实际需求的优质双语教材，实现教学资源本土化。

2教学模式和教学策略的改革

2．1转变教学理念

在数字电子技术的传统教学中，采用的是“教－学－练”的教学模式。而现如今，信息大爆炸和独生子女教育的负面问题，使得学生的自我约束能力降低，学习主观能动性降低，传统教学模式不再合适，转变教学模式势在必行。ISEC项目中，教学模式为“引导－问答－探究－发现”。教师不再是教学活动中的主体和灵魂，而是要形成以学生为中心，教师为主导的教育理念，真正成为高等教育中的“导师”而是“教书匠”。引导不仅仅是对教学内容的引导，还有对学生的能力训练的引导，精神追求的引导。因此，任课教师首先要对本门课程的历史沿革、理论体系和前沿发展具有深入的了解，在教学中能够为学生传授更加贴近实际，更加符合专业培养目标的理论知识。课堂教学模式需要从单一向学生传授教科书上的现成知识，转为以提高学生的能力为主要目标的教学活动。学生不再只是被动的接受和记忆，而是要在主动思考和提出问题的过程中，将听到的、看到的内容转化为自己的。通过小组合作讨论的形式，探究更深层的知识，既提高学习的兴趣和效率，又能在讨论中学会与他人合作、分享，而最终具有将理论知识应用到实际中的能力。

2．2互动式教学

受传统文化的影响，我国的教师更喜欢站在讲台上讲课，而国外的很多教师，更偏向于走到学生中间。课堂实践证明，站在学生中间更容易引起学生的共鸣、认同和学习兴趣。消除了空间上的距离感，同时也会减轻学生心目中的隔阂感，更容易对自己的老师产生认同感，而对任课教师的认同是影响学生学习的一个很大的因素。在课堂中，还可以采用其他很多种互动的方式。例如，(1)可以将简单的授课内容分配给学生来讲。这类内容大多零散、连贯性差、偏重概念理论，如果由教师讲，很容易使得学生在听讲中感觉枯燥乏味，而由他们自己来讲解，就可以解决这一问题，同时又可以锻炼学生的总结和语言表达能力。(2)可以将人们喜闻乐见的娱乐节目中的竞赛形式引入课堂中，将枯燥的知识点融入到竞赛题目中去，同时制定合理的奖励政策，这将大大提高学生的学习兴趣和学习积极性，并能促进学生利用课余时间去学习，为课堂学习做准备，提高课堂学习效率。

2．3任务教学法

在数字电子技术课程中，可以选择数字电子钟的设计作为一个任务，它既包含数字电子技术课程的主要内容，既有组合电路的部分，又包含时序电路的设计，同时又是生活中常见的实物，难度也在可控的范围内。学生需要独立地制定设计方案、选择设计元件、评估设计成果。通过一个任务的完成，使学生在获得基本知识的同时，又锻炼了多方面的能力，一举多得。

3过程性考核形式改革

课程的考核评价是教学过程的一个重要组成部分，当前考核方式的弊端已经制约了良好学风的形成和教学质量的提高，不利于学生创造性思维的培养，不利于调动学生学习的主动性和积极性，考试失去了它所具有的评估、反馈功能。过程性考核要求闭卷考试的成绩不得超过总成绩的40%，增加例如小论文、研究报告、市场调研、案例分析、答辩、口述、面试等其他多种考试形式。同时，学生的出勤和课堂参与情况也是一个考核的方面。采用多元化、过程性的考核方式，既可以避免学生只在考试前一周突击学习和抄袭的不良风气，又能够促进教学互动，同时还可以锻炼学生应对多种挑战的能力，对新世纪能力型人才的培养具有重要意义。

4结论

篇5

综合世纪末出现的各种技术苗头，我们可以看出，数字化是电视技术未来的发展方向。

电视技术自诞生以来，经过几十年的发展，已经取得了很大的进步：制作技术上，从摄影机到磁带摄像机，从复合信号到分量信号；传输技术上，从开路地面传输到有线电缆传输再到卫星传输，然而，直到本世纪九十年代，信号的传输和处理都是仿真性质的。模拟电视存在许多难以克服的缺陷，主要表现在：

•回波反射在地面广播中，由于周围的建筑物和山脉等会对电视信号产生多径反射，从而导致接收机出现画面重影现象，影响收看效果。

•保存困难模拟电视节目存储在磁带媒体上，由于磁带对存储环境的温度、湿度要求较严格，因此，长期存放和使用磨损都会对磁带造成物理损伤，如掉磁粉、磁带变形等，严重影响重放的图像质量。

•顺序存储介质限制磁带是顺序存储介质，这种顺时序性质，决定模拟信号的编辑过程只能是线性低效的。

•噪声积累由于模拟电视信号在传输和存储过程中会受到各种干扰和引入各种噪声，经多次传输或复制后，噪声积累，使图像质量不断下降。

•对传输信道有严格要求模拟电视信号传输过程中，由于传输信道的特性并非总是十分理想，因此会导致电视信号的线性失真和非线性失真。线性失真是由于传输系统的振幅频率特性和相位频率特性不理想所致，它将使电视信号的高频部分产生衰减，降低图像的清晰度和产生细节模糊。同时，还会导致色度信号的增益、延时与亮度信号不一致，严重时会完全改变颜色；非线性失真对电视信号的亮度信号和同步信号都有影响，尤其是影响彩色的饱和度和色调。同时，还存在微分相位失真、微分增益失真。

•其它缺陷模拟电视的其它缺陷包括：亮度互扰，行间闪烁，爬行，大面积闪烁等。

模拟电视的这些缺陷是其自身无法克服的，只有使用数字技术才能彻底改观。由于大规模集成电路技术、通信技术和计算机技术的迅速发展，信息技术已进入了数字化时代。所谓数字电视，是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成用二进制数代表的数字式信号，然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录。数字电视从节目制作到信息的接收和显示，其工作过程及原理与模拟电视大相径庭。所不同的是它采用数字化处理、传输、接收和显示信息。

在电视技术中采用数字技术不仅能改进图像质量，更重要的是能与现有的数字通信和计算机技术相结合，能为人们提供全新的、更灵活、更方便的服务。这一点在迅速发展的信息社会中非常重要。数字化电视信号具有如下主要优点：

•多次中继或复制后不会产生噪声积累，适用于远距离多次中继传输或反复编辑和复制。

•清晰度高，使用部首传输、转播音响，在接收端有望达到演播室水平；

•音频效果好，可支持五声道加超重低音声道的5+1环绕声家庭影院；

•可采用纠错编码技术，提高抗干扰能力，同等传输条件下的抗干扰能力优于模拟电视；

•可充分使用压缩编码技术压缩其资料率，降低数码率或存储空间。占用频道较窄，地面广播时，原PAL频道可播放高清晰度电视或四套标准格式数字电视，有线电视网中的一个PAL频道可播送8~10套标准数字电视；

•保留了现有模拟电视画面格式，普通电视机前加装数字电视机顶盒即可接收数字电视节目；

•易于实现加密和保密通讯；

•可采用大规模集成电路，降低功耗，减小体积，可靠性高，调试维护易，大规模生产时可大幅降低成本；

•电视信号可以通过现有的公共电信数字传输网络传送，电视广播网络的数字化为提供其它资料业务创造了条件，继而为广播网络连接其它网络，以及视频业务融入统一的信息基础设施NII开辟了道路。

正是由于这些优势，使数字电视取代模拟电视成为必然。数字电视淘汰模拟电视，如同数字大哥大将最终淘汰模拟大哥大一样。电视终将进入数字化时代，数字电视将成为新一代电视的代名词，很快，我们将把“数字电视”只称为“电视”。一场电视革命的序幕就此拉开。

本文将电视技术分为制作和传送两大类，分别讨论数字化技术带来的变化及其发展趋势，并对相应技术发展可能对电视传播活动及社会造成的影响作出预测。

壹、数字技术在电视节目制作技术中的发展及其对传播活动的影响

自从1956年美国安培公司开发成功世界上第一台四磁头两英寸磁带录象机以来，在40多年短暂的历史中，视频技术发展日新月异。信号处理方式从复合到分量；设备装置从大到小，从摄录分开到摄录一体，现在又正经历着一场新的革命，这场革命是由数字化技术驱动的。80年代开始出现的多媒体技术，使得人们通过计算机可以不受不同媒体差异的限制，综合处理图像、声音、资料、文字等多种信息，从90年代开始与电视节目制作技术相融合，极大地丰富了视频节目制作手段，传统的制作方式不断被全新的、充满创造活力的制作方式所代替。视频节目制作技术采用计算机和专用视频设备使视频图像的创作和编辑得以大大简化，降低了制作成本，扩大了需要进行视频图像处理与创作的用户范围，并将对视频行业的现有结构产生深远的影响。

一、非线性编辑系统将取代线性编辑改变节目制作及播出方式

非

二、虚拟演播室技术极大地提高节目的信息量和娱乐性

典型的虚拟演播室系统是由摄像设备、摄像机位置参数分析及控制、图形计算机、背景素材库和图像合成等设备组成，如下图所示。具体的工作过程是：演员由一台前景摄像机（真实摄像机）拍摄，而如图所示的背景图像记录及生成系统（图形计算机和背景素材库）称为虚拟摄像机。真实的和虚拟的两台摄像机，在虚拟演播室

技术中始终是锁定的。真实摄像机的位置参数，包括摄像机在演播室中的物理位置，摄像机的倾斜、转动甚至翻转的资料，以及摄像机镜头的焦距和聚焦设置，所有这些参数都将在计算机中进行分析，相应于前景图像的背景图像的控制随即完成。然后，前景图像（包括演员和真实场景）以及计算机生产的背景图像在色健控制器中无缝地合成。输出的图像可以直接播出或记录在存储媒体上。真实摄像机数字化图像合成直接播出

（前景）视频延时（色健控制）或记录

摄像机位置图形计算机

分析与控制（背景）

素材库

（背景）

虚拟摄像机

在虚拟演播室中，需要对虚拟场景中所有物体进行建模，即设计物体的外形和尺寸等。这与计算机辅助设计（CAD）很相似。在这些步骤完成后，才能利用来自摄像机传感器的资料或图像分析后得到的数据建立虚拟摄像机，用虚拟摄像机来实时生成场景。在实施播出或播出预先记录的节目时，色健控制器中的跟踪以及图像合成都必须实时完成。这样，场景的生成必须达到每秒50场的速度，需要像SGIOnxy一类的高级图像工作站才能完成。目前成本相当可观。但随着PC性能的提高，这种情况有望得到改善。从近年来的NAB展览会上可以看到虚拟演播室技术正在走向成熟，许多厂家展示了虚拟演播室从制作、快速反应到最终播出效果上的优势。同时稳定性和可靠性也有明显改善。产品已形成系列化，构成低、中、高三个档次，分别适用于不同的使用范围。

虚拟演播室技术的出现，一方面是因为计算机技术的发展为其奠定了基础，另一方面不可忽视的因素就是节目的需求。随着近年来电视频道数显著的加速增加，频道间的竞争日益激烈，电视节目制作人员必须考虑如何在更短的时间内用更少的资金制作更好的、更多的电视节目。同时电视观众对电视节目的欣赏口味不断提高，一个总的趋势是要求新闻节目更“实”更“新”，娱乐节目更“虚”更“玄”。需求是发展的动力，在这种资金投入少、节目产出又多、又好的要求下，虚拟演播室技术的诞生和发展可谓是顺应了历史潮流，因而，这种技术一旦诞生就得到了视频界的认可，迅猛发展起来。

虚拟演播室技术的产生，反过来又极大地促进了电视节目的发展。运用虚拟演播室技术，演播室的场景、道具将越来越多地用计算机图形的形式产生。由于场景的设计不再是只能用实物搭成而是用软件构成，艺术表达上的自由度就大大增加。它将平面的抠像技术扩展到了三维空间。制作人员通过计算机辅助设计软件可以将以前的想象变为现实。比如，可以在计算机上模仿设置灯光并根据需要改变；可以很容易地修改计算机里生成的图像中的结构、颜色和文本；可通过按下一个按钮来重建场景；可以将小演播室扩展成很大的演播室等等。虚拟演播室的优点在新闻、定期采访、娱乐、体育、音乐和少儿等节目制作上表现得尤为明显。虚拟演播室技术的使用和普及，对广播界来说，可以节省节目制作的成本和时间，提高演播室效率；对电视节目制作人员来说，可以摆脱时间、空间及道具制作等方面的限制，在广泛的想象空间中进行自由创作；对广大电视观众来说则大大提高了信息量和娱乐性。

今天的虚拟演播室技术还在完善之中，目前在虚拟演播室里使用更复杂的场景和道具的制作时还难以满足实时播出的要求，同时，目前还没有一个摄像机跟踪装置能够简便地适合多功能演播室，许可足够多的创作自由度。此外，尽管色健控制技术在近年有了改善，但仍然需要努力改进以从前景中去掉不希望有的那些偏色；虚拟演播室的价格性能比也有待于进一步提高。但是，瑕不掩瑜，虚拟演播室技术作为一种新兴的电视制作技术必将在未来的影视制作过程中发挥更大的作用，创造出更多为老百姓津津乐道的精彩节目。

貳、数字技术在电视传送技术中的发展及其对传播活动的影响

将数字技术应用于电视传送技术中的构想可追溯到本世纪40年代末，1948年就已有人提出了将电视信号数字化的问题，但直到1982年才有德国ITT集团研制成了PAL制电视接收机的一套电视信号数字处理芯片。1988年10月，CCITT制定了H．261数字视频压缩标准，开创了数字电视技术的新时代。1991年和1993年国际标准化组织又分别制定了JPEG、MPEG-1和MPEG-2数字视频压缩标准。

美国开播卫星直播数字电视后没有制定相应的标准。欧洲则于1993年9月从联合尤里卡EU-95计画（模拟分量MAC过渡到HDTV）转向数字视频广播（DVB）项目。参加DVB集团的包括了从电视制作到传送各个环节的25个国家的200家公司与组织。DVB的卫星广播（DVB-S）、有线电视（DVB-C）与地面广播（DVB-T）的技术标准都已制定完毕，并均以MPEG-2为基础，相应业务也在许多国家开通。短短几年时间，已从标准化进入商品化，实用化和产品化阶段，并以惊人的速度发展。

一、数字卫星直播电视如火如荼

二、有线电视向有线通信电视转化

视频业务音频业务资料业务话音业务

模数调多音单双可个电

拟字频路乐向向视人话

节节广数点分分电通通

目目播字播配配话信信

音式式

频

多加单双图本网本入网入路解向向文地内地Internet内公模扰分分广信通信通用

拟节配配播息信息信电

节目式式发查信

目布询网

非实电视游其逆全

实时话频戏他程程

时点点点点家图图

点播播播播庭文文

播业

务

从上图可见，未来的有线通信电视网络除了传统的视频业务外，还可实现音频业务、资料业务和话音业务三大类功能，各种业务均可实现双向服务，能够极大地满足人的信息需求。有线通信电视网不仅是有线电视技术发展的必然趋势，符合电视技术发展的自然规律，而且也是电视媒体因应新的网络媒体挑战的必由之路。

目前，有线电视网的综合利用是有线通信电视阶段技术发展的热点。从国外发展规律来看，综合利用首先是从准视频点播开始的，然后再发展电话和数据传输。有线电视网综合利用在世界上有些项目已有成功的应用，如电缆电话、电缆游戏等。特别在电缆电话方面，美欧的不少电话公司已经完成了电缆电话实验。一些有名的通信专业设备公司已经开始生产有线电视中的通信设备，如AT&T、摩托罗拉、贝尔等。从目前的造价来看，电缆电话的造价已接近普通电话的双绞线传输方式，随着电缆电话的普及，普通电话在价格上和功能上肯定将无法与电缆电话相比。另外，不少综合利用的软件开始推向市场，如微软、IDS等公司。不少有线电视网络设备厂家在综合利用的实验中也扮演了积极的角色，如同通用顺材、科学亚特兰大等。有不少计算机厂家和通信专业厂家，如SGI、HP、AT&

amp;T、贝尔、摩托罗拉、阿尔卡特等也跻身于这一行业。所有这些大公司努力的目标都是要将有线电视网作为进入“信息高速公路”的最后接入网，有线通信电视前途一片光明。

三、地面无线数字电视有了突破性进展

首先,电视的传播方式趋向多元化发展。现有的传播模式由于其不可替代的第一时间传播优势及权威优势会在相当长的时间内继续存在下去，与此同时，新的，与现有模式互补的模式将会出现。如果我们把现有电视传播模式看作是瀑布式的传播模式，那么，新的传播模式可以描绘成会员式的模式。在这种新的模式中，人们梦寐以求的电视信息传播由单向传播变为双向传播成为真正的可能。

传播学者的研究表明,人际传播与大众媒介传播各有长短,都不是最完美的传播方式。人际传播过程中，由于人体全部的感官（视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉）都可能要接受刺激，传播双方在这种全身活动上建立起的面对面的传播关系比大众传播可以更完整、更有效地传递信息，信息迅速交换的机会多，来往传递容易，获得反馈的机会多。人际传播的弱点是复制能力和信息保存能力差，传播覆盖面有限，无法满足工业社会的信息需求。大众传播拥有更好的复制、保存能力，传播迅速、有效，因而更能适应大众社会的普遍需要。但受到传统传播技术手段限制,在传播的反馈、传播速度控制、满足特别需要的能力等方面不尽人意。信息高速公路上的电视传播结合了大众传播和人际传播的优点。它既可以继续大众传播大范围传播的优势，满足社会的普遍需要，又可以兼顾人际传播的特点，满足个人的特别信息要求。

新的传播模式中，电视的顺时序传播限制将不复存在。数字化的随机存取特性，使人们再也不必陷入被动的等、换、弃的收看方式，而是拥有更多的选择，通过流览器设置菜单，受众能够随时方便地调看需要的信息，也可以点播自己喜爱的节目。电视的时间版面消失了，人们可以像流览报纸一样，按自己的兴趣和爱好流览电视。不仅如此,电视还将具有“超媒体”功能，使传受方式更接近于人的思维方式。所谓“超媒体”，是“超文本”（hypertext）的延伸，超文本这个词指的是互联程度很高的文字叙述，或具有内在联系的信息。在印刷报刊中，信息量受书籍本身的物理性质所限定，而人的思维却是非线性、跳跃性的。在阅读过程中，我们总会联想到一连串的疑问，由于版面的限制，总有太多疑问无从获得答案。这种现象在受时间限制的电视接收过程中表现更为突出。“网络电视”的情况却完全不同，网络空间是无限的，要表达一连串想法，可以通过一组多维指针（pointer）来进一步解释、引申或辩明。阅读者可以选择激活某一消息的解释、引申部分，也可以完全不予理睬。整个文字结构仿佛是一个复杂的分子模型。句子可以扩张，字词可以当场给出定义，各种观点都可以被打开，从多种不同的层面予以详尽分析。此外，电视还能提供一种双向开放信息流通方式，者与使用者之间可以实时直接交流信息，当然，这种双向交流的最终实施程度，还受到许多因素的制约。比如，面对众多的信息接受者的反馈信息，者是否有精力和时间一一处理等等。但毕竟，技术上的可能性，使得双方的互相反馈有了极大程度的提高。

其次,电视信息传播的范围和时效将得到进一步大幅度的提高。信息高速公路将使电视信息传播不受时间、地点、频道、国界、气候等影响，只要网“撒”到哪里，网上的信息就通向哪里，并且可时时更新内容。这将有利于提高世界信息的传播速度，促进远隔重洋的各民族科技文化的及时交流。媒体在参与本地竞争的同时，不得不面向全球去拓宽生存空间，国际传播成为未来传播业的发展方向。

第三,电视与其它传统新闻传媒的界限日益模糊。尼葛洛庞帝在他的《数字化生存》一书中指出：“多媒体领域真正的前进方向，是随心所欲地从一种媒介转换到另一种媒介”。多媒体综合了报纸、广播、电视等大众媒体的功能，将文字、声音、图像、动画等要素结合起来，给信息使用者以全方位的、多维的信息，并且可以根据自己的需要选择接受的形式。光纤信道和网络技术协议能将电视网、电话网和计算机网三网合一，使三大传统媒介开始走向高度的综合，网络和服务分开运作是未来的趋势。最后，也许媒介的区别会演变为专业数据库的专业区别,接受媒介的形式却由用户根据需要来选择。随着受者可选择资源的急速增加，传者的控制地位日益失落。但是,可选择资源的鱼目混珠状况,也将使日益忙碌的人们陷入无所适从的境地,因而,主频道将仍然是人们信息的主选来源,而主体媒体的权威确立，不再由政府行为来左右，更多地将取决于自身良好的过往纪录。媒体必须有更强的责任感，必须更加谨慎地核对信息来源的准确性以赢得受众的信赖。

数字化使传送质量大幅度提高，信息的品质得到优化；数字化使电视频道显著增加，将进一步促使电视节目从广播向窄播发展；数字化使传播方式从单向传送向双向甚至多向传送转化，促使了传播互动和多项业务的实现。数字化技术及其发展必须引起电视传播从业人员高度重视和积极参与

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