图像合成教案（精选12篇）
1.图像合成教案 篇一
《图像的处理》评课稿
信息技术课堂“生活化”一直是我们关注的问题，老师很好的实践了这一课题，可以看出课前他做了大量精心的准备工作，紧密贴近生活，以当前社会热点中国梦为主题，导入大家耳熟能详的公益广告短片，切合时代主题，激发学生对传统美德的热爱。
接着给学生布置了当堂任务——制作一幅中国梦的宣传海报，充分的调动了学生的学习兴趣。我们说学生的学习兴趣是一堂课成功的关键所在，有了动力，才有结果。所以这堂课的开堂就使本堂课成功了一半。
合理的任务设置也是本节课值得称道的地方。以海报制作任务为主线，层层推进展开教学，通过导学案和精心制作的视频教程引导学生自学，鼓励学生小组合作，大胆下位交流学习；把海报制作分解成若干小任务，分组实施，教师适当的讲解，更多的时间交给学生自主探究学习，突出了学生的主体地位。
学生反馈环节也是本节课的又一亮点，学生自主学习完成之后，选择个别学生上台演示操作，顺利的操作使学生收获了成就感，同时也能使别得学生进一步的强化了操作认知和自信心，个人认为这比教师的演示总结效果更佳。
在有困难的地方，精心设置，让知识点层层递进，如魔棒容差的设置，对背景图半包围区别颜色的选取影响，分成两层处理，让学生发现问题，尝试修改容差，在实践中理解容差大小的作用。
在老师的引导下，整节课课堂气氛活跃，学生创作积极性高涨，可能是教师不忍心打断学生们的思路，伤害他们的创作热情，所以最后显得时间不够，如果稍微把时间控制的更精准一点就更好了。
就学生作品赏析部分我有一点个人想法，在学生作品赏析评价过程中，展示学生作品的同时，也能请创作者来谈一谈他的创作理念和实现的手段，这样可能会使得教学效果更加完满。
总体来说整节课从教学设计到教师的教态、教学思路和学生完成任务的情况都是非常好的。本课的教学思路清晰，教师充分地调动了学生的学习兴趣，课堂气氛也很活跃，大部分孩子能够设计出自己的宣传海报作品，教学目标达成率高，这都是值得我们学习和借鉴的。以上都是个人的一些陋见，水平有限，不到之处敬请指导。最后，再次感谢三中的潘老师给我们带来这样一节精彩的研讨示范课。
2.图像合成教案 篇二
纹理合成是近几年计算机图形学的研究热点之一,在基于图像的真实感绘制中占据重要的地位。
在计算机图形学领域中,纹理指包含任何图形表面上的表现。但是在计算机视觉和图像处理领域中,人们对纹理的概念更倾向于一种狭义的定义,Jain认为:纹理一般指基本纹理元素即纹元的重复[1]。
纹理合成基本思想是:基于给定小样图的纹理特征,生成大面积的曲面纹理,并保证纹理结构的连续性和相似性。纹理合成的目标是,合成的新纹理在视觉上使人们觉得是用与原有纹理相同的基本过程生成的。
1常见纹理合成算法
根据表面纹理生成方法的不同,纹理合成技术可以分为3类:纹理映射,过程纹理合成,基于样图的纹理合成。在纹理合成技术中,需要解决以下2个关键问题[2,3]:首先建模,如何从给定的有限纹理样本中设计纹理生成过程,设计的过程既要能建模输入纹理的过程部分,又要能建模随机部分,合成纹理相对于给定采样在视觉上的逼真性直接决定建模的成功,其次是采样,如何开发有效的采样过程从给定模型生成新的纹理,采样过程的有效性直接决定纹理合成的计算量。
1.1 纹理映射
纹理映射是指通过对三维物体表面进行二维参数化,再将该参数值对应为纹理平面上的坐标值,从而得到相应的纹理值,即在物体表面生成了纹理图案。
1.2 过程纹理合成
针对纹理映射的不足[4],图1方法提出一种在曲面上直接生成纹理的方法,也就是过程纹理合成的方法,又称为物理仿真。这种方法可以看作是用一段代码或算法产生计算机生成的模型或效果的某些特性。
1.3 基于样图的纹理合成
基于样图的纹理合成基本思想是:基于给定小样图的纹理特征,生成大面积的曲面纹理,并保证纹理结构的连续性和相似性,如图2基于样图的纹理合成算法可分为基于点纹理合成算法和基于块纹理合成算法。基于点的合成方法每次只合成一个像素,因此需要花费大量的时间;基于块的合成方法在时间上具有一定的优越性,但如果接缝处理不好,效果往往不理想。
1.3.1 基于点匹配的方法
采用某种搜索策略在输入样本纹理中进行搜索寻找匹配点,在符合条件的点中随机选取进行填充,要一个像素点一个像素点的填充,虽然合成质量都有了很大的提高,对合成时间也有了一定的考虑,计算一个很小块的纹理仍然需要耗费数小时。
1.3.2 基于块匹配的方法
基于块拼贴的样图纹理合成方法的出现,不仅改变了逐点合成方法速度慢的缺点,大大加快了合成速度,而且利用纹理的邻域相关性得到了更好的合成效果,扩大了可处理纹理的范围,越来越成为纹理合成技术发展的方向。该方法采用随机块拼接的方法来快速合成纹理,首先将样本纹理进行重复映射,然后通过混沌变换得到合成纹理,使样本纹理中局部特征具有本质规律但视觉随机分布。纹理合成的合成速度与合成质量都有了很大的提高,但是合成带有结构性纹理时,会产生比较明显的接缝。
2纹理合成应用实例
2.1 相位相关法
在相机拍摄过程中并不能保证所得图像在同一水平视角,这就需要用一种方法将它们转换成同一水平视角。相邻两幅图像间的位移、旋转和比例的变换,可以通过对图像进行傅里叶变换的特性得到 。假设两幅图像为 f1,f2,它们的傅里叶变换分别为F1,F2,则有F1=|F1|·eij,F2 =|F2| ·ejβ,f1,f2之间的位移为(x0,y0),那么F1, F2之间的对应关系是F2(ξ,η) = ej2π(ξx0 + ηy*0)F1(ξ,η)相邻两幅图像的互能量谱Cross-power Spectrum是:
式里:F2(ξ,η)*是F2的复共轭阵;ej2π(ξx0 + ηy0)傅里叶逆变换是一个冲击函数。找出函数最大值的位置,即得到两幅图像的大致相对位移。
2.2 接缝处理
由于通过相位相关法得到的图像相对位移并不是精确的,所以在用块拼接纹理合成的方法拼接后会有一定的缝隙,通常用图像融合进行处理。图像融合是把来自不同时间或不同成像设备对同一目标检测的多幅图像数据采用某种方法进行处理,生成一幅能够有效表示出该图像的检测信息。虽说现在的很多数码摄像机都有此功能,但需要很严格的手动操作,再加上外界条件的影响,拼接出来的效果往往不是很理想。并且简单的融合技术只是淡化拼接区域的像素值,会引起接缝的模糊现象出现。这里采用给利用最优路径得到的像素点加权值的方法进行优化。
当人们从视觉角度观察图像时,每个像素对人眼和心理的刺激是不同的,人往往对图像中变化尖锐的地方反应敏感,而对图像中变化平缓的地方反应相对迟钝[5]。基于这一点,可以通过对接缝处像素增加相应的权值来进行边界处理。在这里,先选取一个窗口,窗口的大小根据边界点的位置进行变化,以保证边界点在窗口中所处位置的均衡性,假设边界点的取值范围为0 ≤P ≤h(图像的高度),那么窗口的选取为:
在每个窗口中,边界上的点定义为P点,相对于 P点的窗口内的其他点定义为Q点,则 P,Q的颜色误差定义为:
P,Q的距离定义为:
据以上两公式,P点的权值可按如下公式定义:
式中:N是除P点外的窗口内像素个数;Y是控制像素点的权值受周围像素影响程度的因子。当确定了接缝处像素点的权值后,可以根据权值利用如下公式对边界进行融合处理:
3实验结果
在台式机PC133,256 MB内存,Windows XP上使用VC 6.0实现了本文算法。其中本文算法中数值的选取如下:图像f1到图像f2的距离(x0,y0)取5 cm,边界点的取值范围为0 ≤P ≤3 cm,P点的RP,GP,BP分别为0.1,0.1,0.2,Q点的RQ,GQ,BQ分别为0.5,0.6, 0.8,P点的坐标(xP,yP)为(1,1.5),Q点的坐标为(xQ,yQ)为(3,5),N取36,Y取18,系数α取2。图3为用数码摄像机在不同方位拍摄的两幅图像本文算法进行拼接的结果,在不考虑光照等因素的情况下实验结果还是让人满意的。
4结语
文中从图像拼接的要求出发,结合纹理合成的方法,对块拼接纹理合成算法进行了改进,并将其拼接原理应用到图像拼接。实验结果表明,本方法简单实用在不要求光照条的情况下,对不同方位拍摄的图像可以实现较好的拼接。
3.图像合成教案 篇三
摘 要：图像合成简单来说，即通过图层操作、工具应用将两张或者是两张以上的图片合成为一张完整的、实现某种特殊效果的图像。Photoshop是进行图像处理的主流软件，使用它可以方便快速地对数字图像进行编辑，其应用领域也渗透到日常生活的各行各业。本文主要探讨Photoshop技术在图像合成中的应用，分析了运用Photoshop进行图像合成的多种方法和技巧。
关键词：图像合成；选区
中图分类号：TP317.4
1 Adobe Photoshop简介
Adobe Photoshop，即我们平常所说的“PS”，是由Adobe Systems研究开发的处理数字图像的平面设计编辑软件。Photoshop在平面设计、广告设计、影像创意、照片处理、网页制作、视觉创意及界面设计等领域应用非常广泛。此外，Photoshop支持的图像格式非常多，拥有非常丰富的滤镜，使用熟练后会让你体验到“只有想不到，没有做不到”的境界。
随着Photoshop应用领域越来越广，Adobe公司在不断地对其进行升级，其功能也越来越强大，使用方式也越来越人性化，给广大的用户拓展了更广泛的设计领域。其发展主要经历了1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、5.5、6.0、7.0、7.0.1，Photoshop8.0即我们所说的Photoshop CS，而在2013年7月推出的最新版本Photoshop CC，取代了Photoshop CS系列的最后一个版本Photoshop CS6。
2 图像合成
Photoshop的合成功能在图像处理中占有非常重要的地位，在各个领域都被广泛应用。图像合成简单来说，即是通过图层操作、工具应用将两张或者是两张以上的图片合成为一张完整的、实现某种特殊效果的图像。具体说，合成并不是将多个图像进行简单拼凑，而是把一张图片中需要的部分选择出来后，使用移动工具将其移动到另一张图片上，通过位置、大小、色彩、混合模式等方面的调整后得到新的设计作品，从而达到化腐朽为神奇或锦上添花的效果。
3 运用Photoshop合成图像
在合成图像时，可以根据图像的特点选择不同的工具将需要的部分做选区，然后移动到新的图像中。在平时，操作时我们会用到以下几种工具。
3.1 使用磁性套索工具合成图像
对于颜色边界分明的图像，创建选区的最合适的工具是使用磁性套索工具。磁性套索工具是一个智能的选取工具，它可以根据鼠标经过位置上的色彩对比度来自动调整选区形状。选择该工具后，在要选择图像边缘的任意位置单击确定起点，然后沿着要选择的图像边缘移动鼠标，鼠标经过的地方会自动产生很多定位节点，若选择的位置出现偏差，可随时按Delete键删除上一个节点，在色彩对比度不大的位置也可通过连续单击的办法来勾选边界，鼠标指针回到起点时，其右下角会出现一个小圆圈，这时，单击鼠标左键，即创建一个最贴近选取对象的选区。在操作时，可以通过设置其选项栏中的宽度、对比度及频率等参数来调整所创建的选区的精确度。
3.2 使用魔棒工具合成圖像
对图片上的背景比较单一，而你又想更换背景，这样的图片就比较适合用魔棒工具做选区进行选取，然后与其它图像进行合成。魔棒工具可以为图像中颜色相同或相近的像素创建选区，选择魔棒工具后，在图像中某个颜色像素上单击，则与鼠标单击点处颜色相近的区域将一次被选中，若一次选中的区域不理想，可在按住Shift键的同时在不同位置多次单击扩大选区，或在按住Alt键的同时在不同位置单击减小选区，其选取的精确度可以通过设置其选项栏中容差的值来控制。
3.3 使用钢笔工具合成图像
“钢笔工具”是依靠点和线组成的路径，适用于在背景复杂的图像选取某区域。其具体的使用方法是先把图片放在多倍，用钢笔工具绘制大致区域，然后添加锚点，调整方向线，绘制完成后，Ctrl+回车将路径转换为选区，然后用移动工具将其移动到其它图像上，会形成新的图层，进行适当调整即实现图像的合成。在使用钢笔工具选取的过程中，尤其需要注意的是要借助Alt键，每绘制一个锚点后按住Alt键单击该锚点，将其方向线变为一条，才可以在继续绘制的过程中，绘制出符合需要的曲线路径。
3.4 使用通道合成图像
如果合成的素材图片中，需要选取的内容包含树叶、毛发、头发丝等信息，则前面介绍的三种工具是难以实现的，需要借助通道进行操作。通道一般用于复杂的图片，但其操作稍微繁复了些，所以简单的图不推荐使用通道。
Photoshop中，有关通道的知识太过专业、复杂，但不管通道有多少功能，可最终归结为一句话：通道即是选区。
使用通道合成图像时，做选区是最关键的。其一般步骤如下：
第一、在通道调板中观察红、绿、蓝三色通道中的图像质量，查看要选取的内容与周围图像的对比是否清晰，越清晰则说明越容易选取。
第二、将选取的通道进行复制，需要注意的是不要在RGB各个颜色通道上修改，那样会破坏原来图像的颜色。
第三、Ctrl+L调出色阶，通过调整色阶，将选取的内容与周围图像之间的对比变得更为清晰。
第四、借助減淡工具、加深工具、画笔工具等将需要选取的内容调整为白色，选取以外的内容调整为黑色。
第五、将通道转化为选区，回到原图像，即得到所要选取的部分，与其它图像进行合成即可。
3.5 使用图层蒙版合成图像
前面所介绍的几种方法都是先做出选区，然后移动到目标图像中进行合图，如果对效果不满意，想要再进行再修改，则就有点力不从心了。而图层蒙版可以在不改变图层本身的前提下对图层应用各种特殊效果，其原理是通过更改图层蒙版来控制当前图层中不同区域的隐藏和显示方式，其实质是8位灰度的Alpha通道。
图层蒙版可以理解为在当前图层上覆盖了一层玻璃，并遵循“黑透、白不透”的工作原理。这种玻璃片中的黑色区域，会将本图层中对应的内容隐藏，透过它，可以看到下层中的图像；玻璃片中的白色区域，会将本图层中对应的内容显示出，而挡住下层对应的图像；而玻璃片中的不同程度的灰色，会使本图层中对应的内容显示为不同程度的半透明效果，与下层图像实现完美融合，与羽化效果相同。简单说，在使用图层蒙版进行合图时，只需要根据合成效果，在蒙版中对应的位置用画笔涂抹不同的颜色即可，其使用更灵活，可根据需要随意修改。
4 结束语
综上所述，Photoshop软件在图像的合成中起着举足轻重的作用，合成方法灵活多样，可操作性强，为图片的更加美化，更加理想带来了福音。但在其应用中，还有很多我们没有发现的新方法，我们仍需继续努力，不断探索，希望能够掌握更多的图像合成技巧。
参考文献：
[1]Photoshop CS5平面设计实例教程[M].北京：高等教育出版社，2013.
[2]钟星翔.PhotoshopCS3图像设计与制作技能实训[M].北京：科学出版社，2010.
[3]张枝军.图形与图像处理技术[M].北京：清华大学出版社，2011.
作者简介：刘明艳（1981-），女，山东博兴人，硕士，讲师，主要研究方向：图形图像处理；孙宁（1981-），男，山东博兴人，学士学位，中学一级，主要研究方向：图形图像处理。
4.《图像合成-水果表情》评课稿 篇四
1、课堂教学方面：
导入：轻松的音乐，诙谐幽默的图片，一下子吸引了学生的注意力。使学生对接下来的.学习活动充满期待。
教学手段紧密围绕目标，为实现目标服务。重点内容的教学时间得到充足，重点知识和技能得到巩固和强化。
课堂结构完整、科学、合理。
教学手段多样，不仅使用了学案，还使用了很多的图片，让学生更好地理解图像合成的一般步骤。还使用了激光灯，吸引学生注意，指向明确。较好地完成了教学任务。
在课堂最后，又联系到当前社会的热点问题，比如“周老虎”事情，既与课堂相关，又进行了情感态度与价值观的教育。
2、学生活动。
学生活动参与率高，时间安排恰当。发挥了学生的自主学习的能力，遇到问题可以看学案，也可向老师求助，同时还有先完成操作的“小助手”。学生通过跟学、自学、互学、探究掌握了新知。
3、教师活动。
教师在课堂教学中起到了非常好的引导作用。教学中没有大量使用广播教学中，而采用了学生边看边练的模式，配以学案的模式。很受学生的欢迎。
4、细节方面。
8分多钟时，电脑传来了学生客户端下线的声音，老师说了声抱歉，很具有亲和力，一下子拉近了师生的距离。但在课堂的尾部，又出现了这个声音，其实也可以在导入完成后把音箱关了。
在操作过程中，用到了三个快捷键：中括号、ctrl+d和ctrl+t。在调整画笔时直接让学生去按右中括号，而没有说明是扩大画笔的功能。对于初学者来说，还是用菜单点按钮比较好，等达到一定的熟练度后再使用这些快捷键。
在学生活动中，可以多利用学习合作小组，这样很多问题在组内就可以解决，可以提高学习的效率。
时间的安排上，后面有点紧，学生练习探究的达成率不高。
要加深理解操作步骤和加大操作技能的练习，不然可能会产生不看学案就无法完成操作的现象。
5.图像合成教案 篇五
《数字化图像的简单合成》网络教学设计
学校：福建省晋江市养正中学
姓名：陈进峰
日期：2006-12-21
【教材分析】
《数字化图像的简单合成》是教育科学出版社出版的高中《信息技术基础》第五章多媒体信息加工中第四课时的教学内容。在尊重教科书内容原有基础上，进行重新加工。数字化图像在我们的日常生活中随处可见，比如电影、电视、街头的各种图像广告等。因此我试图从学生更感兴趣的明星海报，广告等时尚元素入手，激发学生的创作欲望。
【教学目标】
1、在操作过程中理解 Photoshop 的合成数字化图像的原理，2、能运用Photoshop工具软件加工、合成图像。通过问题分析确定信息需求，能熟练运用信息技术，有计划合理地解决实际问题。
3、运用Photoshop工具对图像进行处理，形成自主学习信息技术的能力
4、培养学生健康的审美情操，学会利用法律法规保护自己的权力，树立健康人生态度。培养学生的团队合作精神。
【重点与难点】
重点：把多幅图像合成一幅图像的方法
难点：合成图像时请注意两幅图的大小比例，图层的理解及操作等。
【教学过程设计】
一、激发主体，引入新课
教师活动：展示用Photoshop合成的示范作品（包括与明星合影、人与景观的合成等），从而引出今天的新课——“数字化图像的简单加工”。
学生活动：观看作品，通过教师的引导，明确学习目标。
在这一环节利用情景来激发创作欲望，把学生带入“数字化图像的简单加工”这个特定情景中，酝酿创作作品的参与热情。
二、引发主体，观摩学习
教师活动：边展示优秀的图像合成作品边讲解：数字图像合成是指把原来的多幅图像合成一幅图，突出表达某个主题。在处理图像时一个文件可以分解为多个独立图像元素，实现对每个元素的单独加工，最后将所有图像元素叠加的效果图。引出“图层”概念：相当于一个透明容器，每个图层放一个图像元素或一组类似的图像元素。
学生活动：从教师的演示的作品中，理解数字图像合成技术是通过图层实现的互相独立又互相影响的技术。通过教师的讲解分析，初步认识Photoshop 的合成数字化图像的原理，及其中“图层”的概念。
教师活动：操作演示实例：“数字化图像的简单合成”的过程与方法。
操作演示知识提要：Photoshop工具软件合成图像，即选取工具、移动工具、图层样式、套索、滤镜等的使用。
学生活动：根据要求，结合教师的扼要讲解，进行同步操作或探究学习，并把合成的作品上传到服务器上。
三、任务驱动，制 作作品
（教师把相关素材、操作的方法与过程（文字介绍、flash）提供在相应的网页中）
学生活动：请学生参照教师作品完成任务：“姚明在养中”或者“刘翔在养中”
教师活动：教师巡视进行个别指导，引导学生进行评奖，自我完善和互相交流。留意学生作品的优点和存在问题。
学生活动：按任务要求完善自己的作品，保存并提交到论坛。浏览其它同学的作品，进行分析和评价。
四、作品评价
1、投影展示典型的学生作品。
2、师生讨论，引导学生通过自我反思和自我评价了解自己作品的优势和不足，以评价促进学习。
6.图像合成教案 篇六
教学目标
知识与技能
1、学会选择工具、魔术棒工具、魔术橡皮擦工具的使用方法。
2、学会使用自由变换来调整图片大小。
3、能利用复制、粘贴的方法完成纯色背景图片的合成。过程与方法
1、观察演示，学会一些工具的使用方法。
2、利用小组竞赛，巩固工具的使用方法。情感、态度和价值观
1、在学习软件操作的过程中感受集体活动的乐趣。
2、产生继续学习的热情。
3、能用学会的知识丰富自己的学习体验。教学重难点 教学过程
一、激趣引入：
前不久，青青草原举行了一次音乐会，包包大人用相机记录下了这美好的瞬间。大家请看（出示第一张幻灯片），可是有人不高兴了，因为照片里没有他。怎么办呢，包包大人想请同学们来帮他解决这个麻烦，你有没有好的办法？
学生自由说说。其实我们这学期所学的PhotoShop就能帮暖羊羊弥补这个遗憾。引出课题“图片的合成”。出示合成好的图片，学生初步感知。
二、学习制作合成图片。
挑战一：合成音乐会照片
[下发相关文件] 1．大家敢不敢接受这个挑战？好，先用我们学过的知识，自己试试看，如果有困难，就记下来，等会儿我们一起来解决，好不好？要使用到的图片都在“挑战1”文件夹中。
学生自由尝试，教师巡视，发现共性问题以备集体讲解。2．指名交流制作过程和困难 3．讲解操作方法
方法提示：以前我们都在一文件中操作，今天要打开两个文件（演示一下打开两个文件的方法）。
困难1：有白色背景，困难2：图片太大。
重点讲解：自由变换、选择工具以及魔术橡皮工具的运用。
魔术棒容差的设置，局部内容的选择及图像的自由变换。
☆细节部分要细心地处理，不能过于急躁。☆复习图层的概念 ☆快捷键的使用：
复制Ctrl+C；粘贴Ctrl+V；取消选择Ctrl+D；自由变换Ctrl+T：
☆激励个性，学生可以使用自己喜欢的工具来实现效果。4．学生再次操作完成范例。教师个别指导。挑战二：合影
1．引入：刚才同学们做得都很好，这回暖羊羊心满意足了。可其他几只羊听说我们学会了这个本领后，也想让我们用这个本领帮他们相互合合影，比如（出示一个例作），沸羊羊最来劲，他说平时都是灰太狼欺负他，今天他要欺负灰太狼。你肯定有更好的创意，快动手做一做吧。素材在挑战二的文件夹里，还提供了几张其他人物的素材。出示要求：任意选择“挑战2”文件夹中图片素材里的几个人物进行“合影”，合成到一张背景图片中。并向大家介绍一下这张照片的内容和你的创意。
2．学生自由操作，教师巡视。3．指名板演，相互评价。
引入：合影之后懒羊羊又累又饿，提出来要吃大餐。看，这就是它做好的水果拼盘，多诱人啊。你也来做一份吧。出示要求：任意选择几种水果制作一个水果拼盘，盘子和水果的素材在挑战3文件夹中。
学生自由创制，教师巡视，个别指导。作品展示。
三．全班交流心得及作品。
1、指名说说自己的制作过程，以及遇到的困难，相互评议。
2、总结所学内容，复习有关操作及方法。板书设计
图片的合成
选择—＞复制—＞粘贴
图片太大 —＞调整
Ctrl+C
Ctrl+V
Ctrl+T
取消选择
背景有白色—＞魔术棒
魔术橡皮
Ctrl+D
（容差）
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7.图像合成教案 篇七
关键词：高速摄像机,Visual C++,技术
引言
使用高速摄像机的光测经纬仪可以使测角数据信息和图像同步输出, 扩大了光测的应用范围。论述了利用VC++对磁盘文件的操作功能将高速摄像机图片和跟踪转台的两种实时运动信息合成为一种新的数据形式, 并在此基础上利用VC++的DIB访问函数和多媒体定时器开发出了相关的连续显示功能, 弥补了高速摄像机记录图片信息不足的缺陷, 并通过连续显示功能更加直观地将图像及信息显示出来。
1 高速摄像机存储图像的结构
所述的高速摄像机某型经纬仪上使用的高速像机。它具有4G的内存, 可响应外同步, 采用了SR-CMOS图像传感器芯片技术, 最大分辨率为1024×1024像素, 当摄像速度为1000帧/秒时可以连续拍摄4秒。图像存储采用的CINE文件格式 (后缀为:*.cin) 分为:CINE文件头、BMP文件图像头、相机设置信息、可选部分 (标记部分包括捕获信号, 每一幅图像的IRIG时间) 、图像位置指针表、一系列的图像对象 (附加信息和点阵信息) 六大部分。
2 利用VC++6.0合成数据
通过对CINE文件结构的研究, 可发现注释区域的第二部分虽在默认生成的CINE文件中是空缺的, 但由于其在结构中已定义, 可将实时信息存放在此。同时注释区域的第一部分 (注释区域的大小) 应作相应的调整。例如:当Annotation (译:注解, 注释) 数组为15个字节时, Annotation Size新=Annotation Size旧+15=8+15=23字节。
注释区域大小的变化直接会影响其后像数阵列的起始地址, 从而指向图像地址表的指针指向的地址也要相应的调整 (从第二个指针开始指向的地址内容=原地址内容+15) 。简言之, 合成实时数据时只需对CINE文件的第五、六部分做必要的改动即可。
VC++提供了CFile类来实现对磁盘文件的操作。与CWnd是所有窗口类的基类类似, CFile是MFC所有文件类的基类, 它提供无缓冲二进制文件的输入输出服务, 并通过其派生类支持文本文件、内存文件和Socket文件。可直接通过CFile的构造函数来打开磁盘文件, 同时可以用标志位指定打开方式 (只读、只写、读写等) 。使用CFile::Read () 和CFile::Write () 函数可实现对文件的顺序读写, 它们都从文件的当前位置开始, 文件刚开始时, 当前位置为文件头, 文件当前位置随着文件读写的字节数而移动。Seek () 函数可以实现对文件的定位, 它把文件位置相对于基准移动一个偏移量 (即改变文件的当前位置) 。
部分调用方法如下:
file.Open ("v4.CIN", CFile::mode Read) ;//以只读方式打开一个CINE文件
file.Open ("v4.cdm", CFile::mode Read Write|CFile::mode Create|CFile::share Deny None) ;//创建一个新文件类型:cdm (自定义的图片和实时信息合成后的文件后缀)
file.Read (p DIB, dw Bits Size) ;//读出文件的内容到p DIB指向的地址中
file.Write (p DIB, Off Image Offsets) ;//从p DIB指向的地址开始读出Off Image Offsets个字节的内容, 并写到指定文件中
file.Write (p DIB, 4) ;//写注释区域大小
file.Write (angleandfocal, 15) ;//写方向焦距信息
file.Close () ;//关闭文件
这样, 合成后的图像便附带了实时信息。但相机提供的函数不具有同时显示图像和附加信息的功能, 下面用VC++6.0实现连续显示功能。
3 利用VC++6.0实现新文件类型的演示
相对数据合成而言, 合成后图像的慢速回放的编程实现要复杂一些。具体实现应分图像的显示和每幅图像的定时替换两大步。
3.1 图像的显示
从第二部分CINE文件格式的描述介绍可知, 其结构第六部分的像素阵列实际上是连续存储的多个DIB (Device-Independent Bitmap设备无关位图, 标准的Windows位图格式) 。可以利用Windows支持的一些重要DIB访问函数来实现合成图像的显示。但是这些函数都还没有封装到MFC中, 而且参数大多较为复杂, 一般需要构造DIB函数库, 以便使用时可以直接调用。由于在本例中, 只使用了显示功能。故可以省去构造DIB函数库这一步, 在程序中直接使用。但必须在所编辑的程序的头文件里加上以下声明:
DECLARE-HANDLE (HDLB) ;//DIB句柄
#define PALVERSION 0×300//DIB常量
本例中, 主要使用的DIB函数是Stretch DIBits函数, 它可以缩放显示DIB于显示器和打印机上。
其原型为:int Stretch DIBits (HDC hdc, int XDest, int YDest, int n Dest Width, int n Des Height, DWORD du Width, int XSrc, int YSrc, DWORDdw Height, int n Src Width, int n Src Height, CONSTVOID*lpv Bits, CONST BITMAPINFO*;
p Bitsinfo, UINT i Usage, DWORD dw Ro) 。另外, 本例中还需用到Set Stretch Bit Mode函数, 其功能是设置显示模式。
3.2 图像的定时替换
如果按照传统的顺序编程方法, 将是显示一幅图片后刷新转台信息, 等待一段时间后, 再显示另一幅图像。但由于Windows为基于消息机制的系统, 任何事件的执行都是通过发送和接收消息来完成的, Update Data (刷新参数函数) 的运行也不利外。它发送一个消息至消息队列中便认为已执行完毕, 转向下一个命令 (显示下一幅图) 。可是程序需要的刷新参数功能并没有实现, 只有当前面的消息响应后才会响应本消息 (真正的实现) 。然而, 由于主线程占用计算机的CPU直到最后一幅图显示完毕才会释放, 这样发送到消息队列中的刷新参数消息就暂时被挂起, 得不到实时处理, 直到主线程结束才会相应队列中的刷新参数消息。故使用传统的方法必然会出现图片连续显示 (某个进程) 而转台信息一直不刷新, 直到图片显示完毕, 才出现最后一幅图的转台信息的情况。
因此, 不能简单地采用顺序编程方法来实现图像和附加信息地同时显示。采用多媒体定时器可解决这一问题。多媒体定时器由微软公司在其多媒体Windows中提供的底层API支持, 其精度非常高, 与硬件中断相当, 其优先级也远远高于一般的Windows Timmer定时器。多媒体定时器单独的使用一个线程, 一旦定时时间到将触发显示和参数的刷新。由于多媒体定时器没有始终占用计算机的CPU, 故可以做到图像和附加信息的同时显示。
在使用多媒体定时器时要注意以下几点:
a.多媒体定时器的设置分辨率不能超出系统许可范围。
b.在使用完定时器以后, 一定要及时删除定时器及其分辨率, 否则系统会越来越慢。
c.多媒体定时器在启动时, 将自动开辟一个独立的线程。在定时器线程结束之前, 注意一定不能再次启动该定时器, 不然将造成死机。
4 结论
介绍的高速摄像机记录图像事后合成与回放方法在试验中运行良好。其可行、快速的解决方法, 弥补了高速摄像机图像信息的不足, 满足了工程实际的需要, 并给事后数据处理带来了便利, 具有较高的使用价值。
参考文献
[1]何照才, 胡保安.光学测量系统[J].2002.
[2]姜志, 姚力生.高速电视的发展现状[J].光子学报, 2002.
[3]何斌, 马天宇, 王运坚.Visual C++DigitalIm-age Processing[J].2001.
8.运动的合成和分解教案 篇八
教学目标：
1、知识与技能
（1）在具体情景中，知道合运动、分运动分别是什么，知道其同时性和独立性；（2）知道运动的合成与分解，理解运动的合成与分解遵循平行四边形定则；（3）会用作图和计算的方法，求解位移和速度的合成与分解问题。
2、过程与方法
（1）通过对抛体运动的观察和思考，了解一个运动可以与几个不同的运动效果相同，体会等效替代的方法；
（2）通过观察和思考演示实验，知道运动独立性．学习化繁为筒的研究方法；（3）掌握用平行四边形定则处理简单的矢量运算问题。
3、情感、态度与价值观（1）通过观察，培养观察能力；
（2）通过讨论与交流，培养勇于表达的习惯和用科学语言严谨表达的能力。教学重点、难点： 1.重点：
（1）明确一个复杂的运动可以等效为两个简单的运动的合成或等效分解为两个简单的运动；
（2）理解运动合成、分解的意义和方法。2.难点：
分运动和合运动的等时性和独立性；应用运动的合成和分解方法分析解决实际问题。
教学方法：
探究、讲授、讨论、练习
教学用具：
演示红蜡烛运动的有关装置。教学过程：
一、复习提问： 1.什么是曲线运动？ 2.曲线运动的特点是什么？ 3.物体做曲线运动的条件是什么？
二、导入新课
上节课我们学习了曲线运动的定义，性质及物体做曲线运动的条件，先来回顾一下这几个问题：什么是曲线运动？（运动轨迹是曲线的运动是曲线运动。）
怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？（质点在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向。）
物体在什么情况下做曲线运动？（当物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。）
通过上节课的学习，我们对曲线运动有了一个大致的认识，但我们还投有对曲线运动进行深入的研究，要研究曲线运动需要什么样的方法呢？这节课我们就来研究这个问题。
三、新课教学
我们先来回想一下我们是怎样研究直线运动的，同学们可以从如何确定质点运动的位移来考虑。
可以沿着物体或质点运动的轨迹建立直线坐标系，通过物体或质点坐标的变化可以确定其位移，从而达到研究物体运动过程的目的。现在我们先看一个匀加速直线运动的例子。
物体运动轨迹是直线，位移增大的越来越快，初逮度为零，速度均匀增大，加速2 度保持不变，所以这种运动为初速度为零的匀加速直线运动。
现在我们可以看到，我们已经把这个物体的运动分解成了两个运动：其一是速度为vO的匀速直线运动：其二是同方向的初速度为0，加速度为a的匀加速直线运动。可以说这种方法可以将比较复杂的一个运动运动转化成两个或几个比较简单的运动，这种方法我们称为运动的分解。实际上运动的分解不仅能够应用在直线运动中，对于曲线运动它同样适用。下面我们就来探究一下怎样应用运动的合成与分解来研究曲线运动。
演示实验：如图5.1-9所示，在一端封闭、长约l m的玻璃管内注满清水，水中放一红蜡做的小圆柱体R，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧。(图甲)将这个玻璃管倒置(图乙)，蜡块R就沿玻璃管上，如果旁边放一个米尺，可以看到蜡块上升的速度大致不变，即蜡块做匀连直线运动。
再次将玻璃管上下颠倒，在蜡块上升的同时将玻璃管水平向右匀速移动，观察蜡块的运动。(图丙)在黑板的背景前观察由甲到乙的过程，可以发现蜡块做的是匀速直线运动，而过程丙中蜡块微的是什么运动呢？有可能是直线运动，速度大小变不变化不能判断，有可能是曲线运动。也就是说，仅仅通过用眼睛观察我们并不能得到物体运动的准确信息，要精确地了解物体的运动过程，还需要我们进行理论上的分析。下面我们就通过运动的分解对该物体的运动过程进行分析。
对于直线运动，很明显，其运动轨迹就是直线，直接建立直线坐标系就可以解决问题，但如果是一个运动轨迹不确定的运动还能这样处理吗？很显然是不能的，这时候我们可以选择平面内的坐标系了。比如选择我们最熟悉的平面直角坐标系。下面我们就来看一看怎样在乎面直角坐标系中研究物体的运动。
1、蜡块的位置
建立如图5.1-10所示的平面直角坐标系：选蜡块开始运动的位置为原点，水平向 3 右的方向和竖直向上的方向分别为x轴和y轴的正方向。
在观察中我们已经发现蜡块在玻璃管中是匀速上升的，所以我们设蜡块匀速上升的速度为vy，玻璃管向右匀速运动的速度为vx，从蜡块开始运动的时刻开始计时，我们就可以得到蜡块在t时刻的位置P(x，y)，我们该如何得到点p的两个坐标呢？
蜡块在两个方向上做的都是匀速直线运动，所以x、y可以通过匀速直线运动的位移公式x=vt获得，即：
x=vxt
y=vyt 这样我们就确定了蜡块运动过程中任意时刻的位置，然而要知道蜻块做的究竟是什么运动这还不够，我们还要知道蜡块的运动轨迹是什么样的。下面我们就来操究这个问题。
2、蜡块的运动轨迹
我们在数学课上就已经学过了怎样在坐标中表示一条直线或曲线。在数学上，关于x、y两个变量的方程就可以代表一条直线或曲线，现在我们要找的蜡块运动的轨迹，实际上我们只要找到表示蜡块运动轨迹的方程就可以了。观察我们刚才得到的关于蜡块位置的两个方程，发现在这两个关系式中，除了x、y之外还有一个变量“那我们应该如何来得到蜡块的轨迹方程呢？
根据数学上的消元法，我们可以从这两个关系式中消去变量t，就可以得到关于x，y两个变量的方程了。实际上我们前面得到的两个关系式就相当于我们在数学上学到的参数方程，消t的过程实际上就是消参数的过程。
那消参数的过程和结果应该是怎样的呢？ 我们可以先从公式(1)中解出t t=x/vx
y=vy x/vx
现在我们对公式④进行数学分析，看看它究竟代表的是一条什么样的曲线呢？
由于蜡块在x、y两个方向上做的都是匀速直线运动，所以vy、vx都是常量．所4 以vy /vx也是常量，可见公式④表示的是一条过原点的倾斜直线。
在物理上这代表什么意思呢？
这也就是说，蜡块相对于黑板的运动轨迹是直线，即蜡块做的是直线运动。既然这个方程所表示的直线就是蜡块的运动轨迹，那如果我们要找靖块在任意时刻的位移，是不是就可以通过这条直线来实现呢?下面我们就来看今天的第三个问题。
3、蜡块的位移
在直线运动中我们要确定物体运动的位移，我们只要知道物体的初末位置就可以了对于曲线运动也是一样的。在前面建立坐标系的时候我们已经说过了，物体开始运动的位置为坐标原点，现在我们要找任意时刻的位移，只要再找出任意时刻t物体所在的位置就可以了。
实际上这个问题我们已经解决了，前面我们已经找出物体在任意时刻的位置P(x，y)，请同学们想一下在坐标中物体位移应该是怎么表示的呢？
在坐标系中，线段OP的长度就代表了物体位移的大小。现在我找一位同学来计算一下这个长度。
我们在前面的学习中已经知道位移是矢量，所以我们要计算物体的位移仅仅知道位移的大小是不够的，我们还要再计算位移的方向。这应该怎样来求呢？
因为坐标系中的曲线就代表了物体运动的轨迹，所以我们只要求出该直线与x轴的夹角θ就可以了。要求"我们只要求出它的正切就可以了。
tanθ＝=vy /vx
这样就可以求出θ，从而得知位移的方向。
现在我们已经知道了蜡块做的是直线运动，并且求出了蜡块在任意时刻的位移，但我们还不知道蜡块做的是什么样的直线运动，要解决这个问题，我们还需要求出蜡块的速度。
4、蜡块的速度
根据我们前面学过的速度的定义，物体在某过程中的速度等于该过程的位移除以发生这段位移所需要的时间，即前面我们已经求出了蜡块在任意时刻的位移的大小所以我们可以直接计算蜡块的位移，直接套入速度公式我们可以得到什么样的速度表达式？带人公式可得：
分析这个公式我们可以得到什么样的结论？ vy /vx都是常量，度是不发生变化的，即蜡块做的是匀速运动。
结合我们前面得出的结论，我们可以概括起来总结蜡块的运动，它做的应该是个什么运动？（蜡块做的是匀速直线运动。）
在这个实验中，我们看到的蜡块实际的运动是相对于黑板向右上方运动的，而这个运动并不是直接发生的，它是由向上和向右的两个运动来构成的，在这种情况中，我们把蜡块沿玻璃管向上的运动和它随着玻璃管向右的运动，都叫做分运动；而蜡块相对于黑板向右上方的运动叫做合运动。明确了合运动和分运动的概念之后，我们就可以得出运动合成与分解的概念了：
由分运动求合运动的过程叫做运动的合成； 由合运动求分运动的过程叫做运动的分解。思考与讨论
如果物体在一个方向上的分运动是匀速直线运动，在与它垂直方向的分运动是匀加速直线运动。合运动的轨迹是什么样的？（参考提示：匀速运动的速度V1和匀速运动的初速度的合速度应如图5.1-10所示，而加速度a与v2同向，则a与v合必有夹角，因此轨迹为曲线。）板书设计
也是常量。也就是说蜡块的速6
一、合运动与分运动的概念
1、合运动和分运动：
2、运动的合成与分解：
二、运动合成与分解的法则：
三、合运动与分运动的关系：
1.独立性：两个分运动可能共线、可能互成角度。两个分运动各自独立，互不干扰。
2.等效性：两个分运动的规律、位移、速度、加速度叠加起来与合运动的规律、位移、速度、加速度有完全相同效果。
3.等时性：合运动和分运动进行的时间完全相同。
四、常见运动的合成与分解：
渡河问题：水流速度、船相对水的速度（船在静水中的速度）、船的合速（船对地岸的速度，方向为船的航向）、渡河时间、航程、最短渡河时间、最短航程。
四、课堂练习：
1.关于运动的合成，下列说法中正确的是…………………………………()A．合运动的速度一定比每一个分运动的速度大 B．两个匀速直线运动的合运动，一定是匀速直线运动 C．两个分运动是直线运动的合运动，一定是直线运动 D．两个分运动的时间，一定与它们的合运动的时间相等
2.如果两个分运动的速度大小相等．且为定值，则以下说法中正确的是()A．两个分运动夹角为零，合速度最大
B．两个分运动夹角为90°，合速度大小与分速度大小相等 C．合速度大小随分运动的夹角的增大而减小
D．两个分运动夹角大于120°，合速度的大小等于分速度
3.小船在静水中的速度是v，今小船要渡过一河流，渡河时小船朝对岸垂直划行，7 若航行至中心时，水流速度突然增大，则渡河时间将………………………()A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定
五、课外作业： 对应练习册训练2。
9.高中物理力的合成教案 篇九
本节使用的教材是人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》(必修1)第3章第4节。本节内容是在学生学习力的图示、重力、弹力、摩擦力等相关力学知识的基础上，进一步学习力的合成。教材首先借助生活中常见的两种提水桶方式，运用等效替代的观点定性分析了合力与分力的关系，然后启发学生结合实验来进一步探究合力与分力的定量关系——让学生切身体会合力与分力之间的量值关系，不再是简单的代数运算，而是遵从平行四边形定则——这一普遍的矢量运算法则。“力的合成”这一节，前接三种常见的力，后续力的分解和力学一些重要定律的应用，具有承上启下的作用。
本节课运用等效替代的思想来进行平行四边形定则的教学，因而培养学生建立等效替代的概念是很重要的。
【教学目标】?
(一)知识目标
1、知道什么是分力、合力、力的合成、共点力。
2、能通过实验探究求合力的方法—--的平行四边形定则。
3、初步体会等效替代的物理思想。
4、会用力的图示法求合力。
(二)过程与方法
1.通过合力与分力概念的建立过程，体会物理学中常用的研究方法─等效替代法。
2.通过探究求互成角度的两个力合力方法的过程，让学生体验科学探究的过程。
(三)情感态度与价值观
1.体会逻辑思维和实验相结合研究问题的方法，由此体验到科学研究的乐趣。
2.体会科学研究中合作、交流的重要性和必要性。
【教学重点】
让学生通过对实验探究的参与，认识互成角度的两个力合成的情况，从而培养学生对物理现象的观察、归纳、总结能力。
【教学难点】
1.让学生了解等效替代法，认识等效替代的重要作用;
2.要求学生能在观察自然、生活现象中发现问题，勇于探究自然现象和日常生活中蕴含的物理知识。
【实验器材】
多媒体教学设备、实物投影仪、泡沫板、弹簧秤2个、橡皮筋1条(带两个细线套)、白纸1张、图钉几个、三角板一对
【教学方法】
交流与合作、分组实验、
二、学情分析
高一学生已经学习了力的三要素、力的图示等物理知识和有关平行四边形和三角形的几何知识，但是他们刚刚接触矢量，对矢量的运算没有任何感性认识，没有任何生活经验可供借鉴，他们习惯于标量的代数运算，即使学习了位移、速度、加速度等矢量，也不涉及到矢量运算，而是通过规定正方向将矢量运算变成了简单的加减问题，没有触及矢量运算。同时有些学生几何知识迁移能力较差，对力的平行四边形定则的应用往往不习惯。意识到学生在这个问题上的困难，通过小组探究方式教学，让学生在探究活动过程中获得切身体验，加深对平行四边形定则的理解。一则，能提高学生科学素养，力的合成对学生来说全新的知识，学生在探究活动过程中的体验真实而深刻，其效果远非那种目标和路线都明摆着的形式化的探究活动可比。二则，学生对矢量运算是完全陌生的，放慢教学过程，让学生在探究过程中感受规律的形成过程，有利于学生更深刻的理解矢量的合成法则。
三、教学设计
【教学流程】
依据我校近两年来推广的自主学习这种教学模式，我设计了以上的教学流程。自主学习主要是三大步。一、课前预习，做导学题纲，二、教师批改导学提纲，发现问题，及时调整上课进度。三、课堂探究，将本节课的重点、难点问题，层次分明、由浅入深地展开。
?【教学过程设计】
教学事件 1 提前预习，交流合作(3分钟)
教学任务 教师的活动 学生的活动 了解本节课要学习的基本概念、规律。
①分力、合力、力的合成、共点力等基本概念。
②了解本节课要学习的基本规律---平行四边形定则。课本上是怎样通过实验得出结论的。平行四边形定则可以解决哪些问题，大致怎样解决。
1、设计导学题纲，导学题纲分为两部分自主学习和合作探究。自主学习部分包括三部分内容：知识回顾、课前预习、自我检测。
知识回顾部分是本节课涉及的之前学过的知识，比如力的图示、数学平面几何中作平行四边形等基础知识。
课前预习部分主要是本节课要学习的一些基本概和、规律，学生通过看课本能直接得到的一些粗浅的知识和技能。这一部分主要是引导学生课前预习，上课前做到心中有数，带着目的、疑问听课。
自我检测部分主要是检测学生的预习情况，出的题目一般较为简单，但针对性强易引发学生的思考和对本节课兴趣。
2、提前批改学生的导学题纲，看一下学生哪些不会，哪些需要重点讲解，课堂设计是否需要调整。
3、组织学生交流合作。 1、课前预习，做导学题纲。
2、上课交流合作，将简单的知识通过交流解决掉。 【教学设计说明】我们的观点是：学生会的不用讲，学生自己能学会的自己学，学生能相互交流学会的互相交流，我们只点拨重点、难点知识。
1、提前预习的目的是对本节课要学习的知识做到心中有数。
2、交流合作的目的是通过学生的交流把简单的知识解决掉，通过学生的思维碰撞将难点问题突出、激化，有利于激发学生的学习兴趣。
教学事件 2 小组展示、教师点拨(2分钟)
教学任务 教师的活动 学生的活动 1、通过自我检测的第三题引出本节课的重点内容---如何进行力的合成。
2、理解分力、合力、力的合成等概念。 1、回答学生自主学习部分的有关问题。
2、启发学生思考生活中力的等效替代现象。
①学生自由回答生活中力的等效替代现象。
②课件展示几组力的等效替代现象。
比如多条狗拉爬犁和一只马拉爬犁，两根绳吊灯和一根绳吊灯，两个女学生提一桶水和一个大人提同一桶水。
3、分析两个女学生提一桶水和一个大人提一桶水的受力情况，引出分力、合力、力的合成等概念，以及等效替代的思想。 学生自由回答生活中的力的等效替代现象。 【教学设计说明】依据新课标“物理知识来源于生活用于生活”的教学理念，我设计了讨论生活中的等效现象这样一个讨论题，目的就是加深学生对等效替代思想的理解，寻找物理知识在生活中的原始模板，引发学生对这一知识的兴趣。
教学事件 3 小组交流讨论，教师引导启发学生参与实验(5分钟)
教学任务 教师的活动 学生的活动 通过导学题纲启发学生思考如下问题：
1、怎样找合力、分力?
2、怎样记录合力、分力?
3、怎样用图示做出合力、分?。
4、猜想合力与分力之间存在什么的关系? 1、给学生展示实验器材。
2、引导学生回答问题：问题见学案
1组展示，其他组同学补充。 【教学设计说明】
1、这一部分实际上是实验步骤，我将步骤设计成了问题形式，希望学生不仅知道怎么做，还知道为什么这么做。
2、学生对于怎样记录力会有不同的观点，这是很正常的。我的处理方法是让学生带着这些疑问去实际操作，在实践中找到最科学的方法。
3、学生对合力与分力的关系也会有不同的猜想，用实验去寻找答案。
教学事件4 学生实验， 展示实验结果，引出猜想(12分钟)
教学任务 教师的活动 学生的活动 在实验中探寻合力与分力之间的关系。 指导学生实验。对实验中存在的问题及时解决. 学生分组实验。组内要分工合作，团结协助，高效有序地完成实验 针对学生作出的分力、合力的图示，猜想合力与分力之间的关系。 1、实物投影仪展示学生的实验结果
2、提问学生：
①你的力的方向是怎样记录的?
其他人又是怎样记录的。
强调：两点确定一条直线的方法更科学。
②合力与分力什么关系?合力是否为分力之和?是否为分力之差?
3、针对实验结果启发学生：
①建议学生：将合力图示的箭头端分别与两个分力图示的箭头端相连。
10.图像合成教案 篇十
关键词：中间视图合成,NSCT,图像融合,去块效应
中间视点合成主要被用于3D电视和虚拟现实,它可以被分为两大类:基于计算机图形学的三维几何模型的绘制技术(3D Model-Based Rendering,MBR)和基于图像的绘制技术(Image-Based Rendering,IBR)[1]。
第一个利用立体图像进行视合成的应用是由Ott等人于1993年提出的,他们考虑了在远程会议中参与者眼睛虚拟接触交流的问题[2]。给定放置于远程会议显示器两端的两个摄像机,利用已知的两幅图像合成了虚拟的中间视图,文中算法没有考虑遮挡区域,忽略了视差图中由于遮挡造成的空洞,在合成视图的空洞部分使用了灰度插值。在解决计算机图形学中有效进行图像绘制的问题时,Seitz和Dyer在仿射投影模型下,得到了图像插值合成正确视图的准则[3]。他们指出,如果参考图像首先被校正,一定范围内的视图可以被正确合成,另外还提出了将灰度一致的区域作为整体进行匹配和移动的视图插值算法。在随后工作中,他们将该方法扩展到透视投影下,也使用了多个图像,并提出了视图变形(view morphing)的方法。McMillan和Bishop由2个视图通过拼图(mosaic)技术获得的全景图中合成了新视图[4],他们使用了图像变换(wrap)技术,算法中没有处理部分遮挡的区域。另外,他们还在假设给出视差图的情况下,得到了在头盔式显示系统中实时合成新视点图像的方法,并给出了一种基于前向映射(forward mapping)解决遮挡问题的简单算法。Avidan和Shashua由3个视图已知的张量变换求得另一新视点的张量,获得了新视点图像[5]。Habed和Boufama在假设对应问题已知的前提下对视合成算法的几何方法进行了比较[6],假设已知2个参考图像和新视点图像上15个对应点,分别利用极线几何、三线性张量、投影矩阵以及3D透视重建的方法进行了视合成,并用模拟和真实图像进行了比较实验。
人们在Seitz三步法的基础上不断探索和完善,又产生了许多新的方法以达到更好的效果。
本文中提出的中间视图合成方法属于几何信息的IBR技术,它引入了NSCT变换域图像融合、去块状相应等新的概念。
1图像匹配与配准
由于构造SIFT特征时,在很多细节上进行了特殊处理,使得SIFT对图像的复杂变形和光照变化具有了较强的适应性,定位精度比较高。
SIFT算法的实现主要包括4个步骤:
(1)检测尺度空间极值点;
(2)精确定位极值点;
(3)为每个关键点指定方向参数;
(4)生成SIFT特征向量。
本文采取SIFT算子对图像进行特征检测,然后根据检测出的特征点对图像对进行相似度匹配。
块匹配法是最常用的视差估计方法,其基本思想是将目标图像分割为固定尺寸的块,并找出每个块在参考图像中的最佳匹配。
通过SIFT特征匹配确定图像间的对应关系之后,需要对图像进行配准。传统的配准方法一般是在给定图像对中,其中一幅图像作为基准图,另一幅图像作为待配图,按照两幅图像中的公共部分,通过平移、旋转等几何变换,将待配图对准到基准图。
由于本文算法是根据给定图像对合成中间视图,在配准时,选取该虚拟的中间视图作为基准图,给定图像对均为待配图,将待配图通过几何变换对准到虚拟的中间视图。
为了得到比较好的配准结果,采用粗配准和细配准结合的配准方法。
2非下采样Contourlet变换
Contourlet变换由LP和DFB两部分组成。为了保留Contourlet变换的频率分割结构同时实现移不变性,去掉对图像下采样,构造相应的分级和各种方向滤波器,得到NSCT。它由两个具有平移不变性的部分组成:非下采样金字塔(Nonsubsampled Pyramid,NSP)和非下采样方向滤波器组(Nonsubsampled Directional Filter Bank,NSDFB)。NSP实现了该方法的多尺度特性而NSFB则保证其方向性。
NSP分级结构是通过多级迭代的方式实现的。首先提供满足下列完全重建条件的一组基本的低通、高通滤波器组:
式(1)中,H0(z)为低通分解滤波器,H1(z)为高通分解滤波器,G0(z)为低通重建滤波器,G1(z)为高通重建滤波器。
NSDFB由严格的二通道风扇滤波器和它的重采样构成。为了使NSCT具有良好的方向性,滤波器组的上采样因子Q定义为:
NSCT在基本风扇滤波器组或钻石滤波器组的基础上,通过对滤波器的重组来得到需要的象限滤波器组、平行滤波器组,避免了对图像的采样操作。风扇滤波器组和钻石滤波器组可通过调制π来相互转换。
3基于图像融合的中间视点合成
图像融合的过程如图1所示。首先,将多个图像传感器(同构或异构)获取的同一场景的源图像数据作必要的预处理(如抑制噪声、消除畸变、增强边缘等),并进行时空配准;然后,根据一定的算法将各个图像数据之中所包含的信息优势或互补性有机的结合起来,产生一幅融合图像。最后,对融合图像进行质量评价以衡量本次融合的优劣,并输出融合图像用于显示或后处理。
图像融合的优点主要包括以下两点:(1)通过冗余信息提高可靠性;(2)通过互补信息提高信息容量。
3.1 NSCT变换域的图像融合
对图像进行NSCT分解,变换到变换域之后,就可以对其进行采取融合方法合成中间视图,并进行空洞处理,得到清晰地中间视图。
图像融合是把来自多传感数据的信息互补合成一幅新的图像,提供比原图像更丰富的视觉信息。图像融合的方法可以分为三个层次:像素级融合,特征级融合,决策级融合。在很多图像融合应用领域中,提取目标区域并根据区域特征进行图像融合的方法相对于未进行区域划分的像素级融合更能取得合理的融合效果。基于区域的融合法是从像素级融合到特征级融合的中间层次。本文采取的是基于区域的融合方法。
对图像进行NSCT分解后,会得到图像不同尺度层的NSCT系数。低频子带包含了图像的内容信息,高频子带则包含了图像的纹理特征等细节信息,由于所包含信息的不同,需对这两个部分采用不同的融合规则进行处理。
3.1.1 低频部分
低频部分采取的区域方差取大的融合规则。区域方差可以反映区域信息含量,区域方法越大,所含信息含量越丰富,因此,低频部分选取信息含量更丰富的图像作为融合结果。
区域方差定义如下:
式(3)中,表示大小为M×N的区域,X(i,j)表示区域中像素点的灰度值,
3.1.2 高频部分
高频部分采取区域能量取大的融合规则。区域能量是指区域X内各像素点灰度值平方之和,区域能量越大,所包含的高频信息越丰富。
区域能量定义如下:
式(4)中,X表示大小为M×N的区域,X(i,j)表示区域X中像素点(i,j)的灰度值,窗口大小一般选为3×3或5×5。
3.2 空洞处理
在对配准后的图像进行处理合成中间视图的过程中会产生空洞。新视图中的空洞是指场景点在源参考视图中不可见的点。要得到更加清晰的虚拟视图则需要对空洞进行填充处理。
根据空洞产生的原因,可以将其分为两类:1)在源参考图像中的一幅中可见,而在另一幅图像中不可见的点;2)在所有源参考图像中均不可见,一般由于3D场景或物体的遮挡产生。
对于这两类不同的空洞点,我们采取两种不同的方式予以填充。第一类空洞点,取其在源参考图像中可见的对应像素点予以填充。第二类空洞点,由于其在源参考图像中均不可见,在融合过程中无法去除,而且从源图像中也无法直接获得其像素值,我们采取近邻插值法,找出离空洞点最近的两个非空洞点,插值得到该空洞点的像素值。
3.3 分块效应的去除
中间视点视图在作了空洞去除后,进行自适应有理滤波,以去除分块效应,自适应有理滤波的模板如图2。
设c为待滤波像素位置,以它为中心形成一个3×3的掩模,其余位置设为bi,i=1,2,…,8,粗实线代表相邻块的分界。若对于任一点x,以f(x)代表x点处的像素灰度,
f(c)=w1(f(b1)+f(b8))/2+w2(f(b1)+f(b8))/2+w3(f(b1)+f(b8))/2+w4(f(b1)+f(b8))/2+f(c)(1-w1-w2-w3-w4)2 (5)
其中,σ
4.1 实验结果
本文采取SIFT算子对图像进行特征检测,然后根据检测出的特征点对图像对进行相似度匹配。本文算法采取分辨率为320×240的flaming图像对作为实验对象。图3为实验采用的参考图像对flaming。
SIFT算子特征检测及匹配的结果分别如图4、图5所示。
由图可知,SIFT算子检测的特征点主要集中在图像的高频区,具有很明显的特征,匹配结果也非常准确,对后续配准过程非常有利。
采用块匹配配准后的结果如图6所示。
将flaming左图进行NSCT变换得到结果如图7所示:
图7中a)、b)分别为NSCT变换后第一层的低频部分和高频部分的图像,共进行了三层的NSCT分解。由于NSCT变换的多方向性,在第三层会显示出8个方向的高频图像。
对经过配准后的含有块效应的配准图像,在NSCT域进行融合处理,并进行空洞填充、基于图像恢复后处理的去除块状效应的如图8所示的中间视点图像。
4 结论
本文在分析了图像配准的基础上,研究了基于NSCT变换图像融合方法。并应用于视图合成。同时,通过进行空洞处理,和分块效应处理,取得了较好的中间视图生成效果。
参考文献
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11.图像与眼睛教案 篇十一
本課為湖美版高中美術鑒賞教材第二課《圖象與眼睛》的教學內容。是繼第一課《什麼是美術作品》之後的介紹美術作品的圖象特徵。所以，本課的教學目標定位側重於對具像作品、意象作品和抽象作品的理解。教學目標
1、拓展學生的審美觀念，使學生理解美術作品包括具像作品、意象作品和抽象作品著三大類。
2、理解具像作品、意象作品和抽象作品的內涵並初步掌握欣賞的方法。教學重點與難點
3、突破只能欣賞具像作品的局限，瞭解美術形象的基本種類。
4、理解三類美術作品的基本內涵並初步掌握欣賞的方法。
5、具像作品、意象作品和抽象作品的內涵並初步掌握欣賞的方法。教學過程：
一、引入課題
學生邊聆聽邊觀看圖片（考考你的眼力）：今天的社會，網路資訊無柱子是圓的還是方的? 獅子在哪里? 有處不在影響著人們與社幾個黑點 ? 是靜的還是動的?等圖片，提會，大量的圖像資訊無時高眼睛的觀察力,激發學生對圖象的興趣。無刻地在影響著人們的生學生邊聆聽邊觀看洞穴壁畫，瞭解圖像是活，你想躲避都可能無濟人類最早記事的方式，是勞動者傳達資訊於事。下麵來考考同學們的工具。讓學生瞭解早期圖象。的眼力。
圖像一直就是人類最簡單、最直接的認知
教師解說：
方式。因為，眼睛是人最重要的功能器官。
剛才的圖片，需要我們有
一雙敏銳的眼睛。每個人
都有一雙眼睛，但是，有 的人卻有一雙審美的眼藝術家總是通過視覺圖象與欣賞者進行睛，他能夠通過這雙審美面對面的交流。而交流的內容則是藝術家的眼睛產生思維和發現美的情感世界和世界觀、藝術觀等等。感，並能夠在此作用下使
自己的心靈得到啟迪。下很多沒有受過專業訓練的人在欣賞美術麵進入我們今天的課題： 作品的時候，往往喜歡用“像不像某種事圖象與眼睛 教師解說：
物”這種簡單的方法來評價作品，把作品中的物象與現實世界中的物象一一“對號人類最早的記事方式便是入座”，似乎不能對號入座的就不是好作圖畫。在許多史前的遺跡品。這種看法有部分的道理，因為它涉及中，可以發現早期人類留的只是具象美術這種類型。實際上，美術下的壁畫。在法國南方拉作品中的圖像除了可以表現我們眼睛所斯科洞穴中，發現了一幅見的事物之外，還可以表現我們的幻想、彩繪在石灰岩壁上的獸類夢境乃至我們的內心感受。圖畫，畫中所有動物都栩
栩如生；儘管至今人們尚
未搞懂這些壁畫的真正涵讓學生並初步認識三大類的美術作品。義，但可以肯定的是傳達
資訊是其主要目的。
二、探求新知
請同學們閱讀書本上關於具象美術的內容。
（一）美術作品最直接的對於具象美術作品，它所表現的形象來自反映是視覺圖象
於現實世界，因此觀眾在觀看的時候可以很清楚地瞭解藝術家要表現的內容，甚至欣賞《丟勒的自畫像》、《生那些沒有經過欣賞訓練的觀眾也可以看日》、（書法）
得懂。書本中列舉了東西方的三件繪畫作感受美術作品的視覺形品來幫助學生理解具象美術作品。它們在象。
人物神態、氣氛渲染、衣服的質感或空間
（二）美術作品的的分類 的暗示上都顯得很真實，仿佛我們可以走教師解釋，設疑：
進畫面。在這裏藝術家追求的就是“真
各種美術作品，形象特實”。徵多樣性。那麼，能不能用“像不像某種事教師請同學發言，進行歸納：
物”這種簡單的方法來評美術作品中的圖像除了可以表現我們眼價作品？
睛所見的事物之外，還可以表現我們的幻想、夢境乃至我們的內心感受。即主觀情感表現。
初步瞭解意象作品的特徵。
教師解釋：
介紹作品的內容。進一步瞭解意象作品的內涵。
根據作品中的形象特徵，我們把它劃分為具像作
品、意象作品和抽象作品。瞭解這類作品體現的是藝術家的想像力
和感受，所以不能用欣賞具象美術的方法
1、展示安格爾油畫《貴夫來欣賞它們。人像》 提問：
（1）、對於具象美術作品，你的印象是什麼？請同學
們思考併發言。
深入瞭解意象美術作品
展示《重屏會棋圖》中國請同學們思考問題，教師引導學生去觀畫 周文矩
察。
《靜物》
油畫
塞尚 意象美術作品雖然與現實世界有著某種《劉胡蘭就義》 油畫 馮潛在的聯繫，但是更主要的是藝術家把從發杞
現實世界中獲得的形象進行了主觀化的、（2）、這幾幅作品有什麼情感化的處理。藝術家創作這類作品的時共同點？請同學們回答。候所運用的方法如誇張、變形、重組，或
者突出結構特點、改變客觀物象的比例以及打破經驗性的時空概念等等。它們的共同特點是，雖然我們可以辨認出畫面上的2、教師提問： 形象，但它們跟實際生活中的形象有一定美術作品中的圖像除了可距離，不太符合日常生活的邏輯。以表現我們眼睛所見的事
物之外，還可以表現什
麼？
展示作品《城市上空》
夏教師在學生思考的同時，進行適當的啟加爾
發：
展示作品 意象雕塑作品抽象美術作品雖沒有具體的形象，但是也和蠟染雞圖案 提問：
不難欣賞。
比如，想像一下從飛機上俯瞰城市，看到（1）、這些作品中你觀察的景物像不像抽象畫？或者從宇宙中看到了什麼？
地球，地球只是一個點等等。或者反映心(2)、你覺得藝術家要表什跳的心電圖就是一條線。麼內容？
展示作品《生日》
馬書法之所以能夠當作抽象美術作品來欣克 · 夏加爾 教師解釋作品內容：
賞，是因為它根本沒有可資對照的現實形象，不存在像不像的問題。在欣賞這類作法國畫家夏加爾生日那一品時，要注意的是純粹形式方面的因素，天，他的愛人貝拉手捧著如點畫的粗細輕重、結體的疏密、線條的生日蛋糕和鮮花，輕輕走快慢節奏等。進他的畫室。畫家被突如
其來的驚喜感動得大跳起抽象美術指的是完全不可辨認的圖像。這來，回頭摟住愛人親吻—類藝術作品來源於藝術家的主觀世界，脫—這就是名作《生日》的離了客觀形象的束縛，而強調藝術家個人內容和緣起。
情感的表達。抽象藝術的衡量標準不是形展示作品 《荷石水禽圖》象的準確與否，而是要看作品形式所體現朱耷
出來的平衡、對比、旋律、節奏等因素是展示作品 《 蝦 》
齊白否讓人感覺舒服。在這方面，有人認為抽石
象藝術與音樂有相通之處，要靠自己的感展示作品 《聖維克多山》
受才能領悟。塞商 提問：
你覺得這些作品分別運用進行分組討論思考，鞏固所學知識 了哪些手法？ 並說出你的理由。
3、教師提問：
反思學習內容，將視覺藝術滲透到生活中，讓學生自我發掘感受藝術的能力。
美術作品可不可以不表現
具體的形象？如果有，請
舉例說明。引出抽象作品。
展示作品
《結構》蒙德
裏安（荷蘭）
展示作品《紅黃藍》康定斯基（俄國）
展示作品《光之間五五九號》康定斯基
提問：
(1)、對於這類美術作品，你的印象是什麼？ 請同學們思考併發言。(2)、作品讓你聯想到什麼？帶給我們什麼感受？請思考。
(3)提問：
在美術作品中，還有一類作品中沒有具體的形象是什麼？
展示作品： 古詩四首（唐）張旭 展示齊白石的篆刻作品 教師請同學們將教材中關於抽象美術的內容認真閱讀並引導做出歸納。
三、實戰演習
選擇多幅典型美術作品，由學生選擇展開討論分析，請將作品分為具象作品、意象作品和抽象作品三種類型。
四、課堂小節
美術作品的表現內容和表現方法是多方面的，不能用 “像不像某種事物”的標準來衡量一切美術作品，即便是具像美術作品也等同於照片。
12.教案 B力的合成 教师版 篇十二
几个力的作用效果能被一个力替代吗？
力的合成是一种等效替代方法，即用一个假设的力去替代几个共同作用的力，替代后产生的效果与原来的相同。
下面我们通过一个例子来说明什么是力的合成。上海杨浦大桥的照片
一、基本概念
(1)如果一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。
原来的几个力叫做分力。
(2)求几个力的合力的方法，叫做力的合成。思想方法：等效替代
合力的性质:合力是用等效替代的方法假想出来的，实际上并不存在。
(3)作用于物体上的同一点，或者力的作用线可以相交在同一点的几个力，叫做共点力。
一条直线上的二力的合成 二力同向
F合=F1 + F
2二力反向
F合=F1-F2
（4）、共点力
作用点或作用线相交与同一点的几个力。
二、实验研究
探索规律
探究两个互成角度的共点力的合力大小与分力的关系
1．根据如图给定的器材，先在图板上固定一张白纸，将橡皮筋的一端固定在纸边，将带有两个绳套的另一端放在纸面上，测力计可以拉住绳套使橡皮筋伸长。2．先用一个弹簧秤拉住绳套将橡皮筋拉长至O点，记下此时弹簧秤的读数和拉力方向（即合力的大小和方向）。
3．再用两个弹簧秤分别拉住两个绳套将橡皮筋拉长至O点，记下此时两个弹簧秤的读数和拉力方向（即两个分力的大小和方向）。
4．取下白纸，用力的图示法分别画出表示分力和合力矢量的有向线段，以表示两个分力的有向线段为邻边做出平行四边形及它的对角线。
结论：
(1)如果用表示两个共点力F1和F2的有向线段为邻边作平行四边形，那么，合力F 的大小和方向都可以用这两个邻边之间的对角线表示出来，这就叫做力的平行四边形定则
(2)平行四边形定则也是其它矢量合成的普遍法则.实验要点：
1、弹簧秤先调零；
2、弹簧秤保持水平；
3、弹簧秤不要接触板面，避免摩擦；
4、用力的图示法画出力。实验结论：
互成角度的两个力的合力，可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，那么过共点的对角线就表示这两个力的合力。
三、用平行四边形定则解题 1.两个互成角度的力的合力.例1：力F1=45N,方向水平向右，力F2=60N,方向竖直向上，这两个力 均作用在同一物体的同一点上，求这两个力的合力F的大小和方向.解：(1)作图法.如右图所示，用1cm长的线段表示15N的力，以点O 为作用点，(2)计算法.如图所示，分别作出力的图示，则
2.多个力的合力.3.合力F大小的范围.(1)两力同方向时(θ=0°)F合=F1+F方向与F1、F2的 方向相同(2)两力反方向时(θ=180°)F合=F1-F2(设F1>F2)方向与F1的方向相同(3)两力相互垂直时(θ=90°)F合=（4）特殊角：60°，120°
所以，F1与F2合力的可能值F合:|F1-F2|≤F合≤F1+F2
所以合力可能大于分力，还可能等于或小于分力。
4.作图时的注意事项.(1)合力、分力要共点，实线、虚线要分清；(2)合力、分力的标度要相同，作图要准确；(3)对角线要找准.5、力的合成的三角形方法
例、如图a，一质点受到三个共点力F1，F2，F3的作用，则物体所受的合力为
若三力如图b，则合力为。
四、小结
1、互成角度的两个共点力的合力，包括将来学习中遇到的所有矢量的合成，不能简单地利用 代数方法相加减，而必须遵循平行四边形定则，可以用作图法粗略地求解，也可利用三角形,的边角关系进行精确地计算.(1)矢量：矢量有大小又有方向，运算方法遵循平行四边形定则.(2)标量：只有大小没有方向，运算方法只是代数方法，可以直接加减.2、我们研究力的合成时，运用了等效替代的方法，今后在研究其它问题时还会用到这种思想方法。
练习
1．两个共点力的大小分别为F1=15N、F2=9N，它们的合力不可能等于（）
A．9N B．25N
C．6N D．21N 2.一对父母分别拉着孩子的左右手使孩子脱离地面，若他们用力使孩子缓慢上升，则父母对孩子的合力
（“增大”、“不变”、“减小”）
3.一物体静止在斜面上时，正确表示斜面对物体的作用力Ｆ的方向是下图中的。
4三个共点力均为5N，夹角互为120º。则它们的合力是多少？
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