卡通形像设计篇（1）

1 交警卡通形象概述

交警卡通形象是近些年在交通宣传领域使用的一种新形式。由于卡通形象造型生动、时尚个性、轻松互动，能够拉近卡通形象与受众间的距离，以认知和说服为目的让大众了解、记忆、购买商品，因此卡通形象应用于交通安全宣传中将会克服传统宣传模式的弱点。

交警卡通形象，放在市区街道的各个十字路口及交通宣传栏上，用于时刻向人们宣传交通安全，起到减少交通事故的发生、增强每一位市民交通安全意识的作用，是一种更易于让广大市民接受的主流趋势，能够起到很好的宣传效果。

2 视觉说服的概念

亚里士多德将视觉说服定义为“影响听众选择的传播活动”。它的内涵可以被界定为受众接受信息并产生态度和行为的改变，或者界定为传播者传播信息并影响他人态度和行为的改变。通过影响别人的信仰、价值观、态度或行为，使人们赞同你的观点、用同一个角度看问题。[1]

而这里所讨论的视觉说服，是针对视觉形象的视觉说服，可以理解为通过特定时间、地点的视觉形象的设置，让受众注意、了解、记忆视觉形象所宣传的内容，并形成认同感，进而转换为一种正面的态度和行为，形成视觉接受，

因此视觉说服是所有视觉形象设计的最终目的，很多视觉形象都采取了多种富有创意的艺术手法来增强视觉效果，例如广告中采用的特效滤镜、动态画面中的蒙太奇手法、食品的特殊拍摄效果都无形中增强了视觉形象的吸引力，都达到了让受众了解、记忆，进而说服受众购买商品的目标。

为了达到视觉说服的目标，视觉形象随着社会经济的发展也在不断发展，一些公益宣传形象也已经成为公众视野中一道亮丽风景线，例如北京奥运会吉祥物福娃，在北京奥运精神的传达和展示中扮演了重要的角色，充分展现了中国文化和中国形象，给全世界留下了深刻印象，让全世界认同了中国的实力，成为视觉说服的典型代表。

3 交警卡通形象的视觉说服分析

3.1 交警卡通形象的视觉说服目标受众分析

视觉说服的目标受众为参与道路交通的行人和车辆。作为视觉说服的目标，参与道路交通的行人和车辆代表了一个城市的文明水平。因此作为城市交通的管理者，让行人和车辆安全而有秩序地参与交通是他们的最终目的。但由于众多城市居民的文化层次、年龄、职业等诸多因素的差异，对于交通安全的认识水平也有很大差距，所以视觉说服的目标无法进行严格细分。因此，这就要求交警卡通形象能够对所有层次的市民发挥作用。

另一方面，市民在参与交通的过程中，可能存在诸多不同的心理或情绪，在进行视觉说服时需要进行考虑。

案例一：相关的驾驶员研究发现，有的驾驶员会出现两个方面的驾驶行为：借助车辆的冒险性快车行为动作：追尾、穿梭于车流之中、在路肩上超车、错误地换车道、阻止其他驾驶员超车、闯红灯：借助语言的攻击性快车行为动作： 如发牢骚、骂脏话、闪前灯、大声鸣笛。[2]

案例二：中国式过马路，这是网友对部分中国人集体闯红灯现象的一种调侃，即“凑够一撮人就可以走了，和红绿灯无关。”出现这种现象是大家受法不责众的“从众”心理影响，从而不顾及交通安全。[3]

以上两个案例仅仅是道路交通问题中的冰山一角，从中我们可以发现视觉说服的目标存在固有的、深层次的问题，很多用视觉形象来说服大众都必须充分了解受众的心理特点，进而采用恰当的形式来进行说服。

3.2 交警卡通形象的视觉说服特点分析

（1）识别性强，吸引注意力。现在通常采用的交通安全宣传形式，主要是悬挂横幅、张贴标语、分发宣传单、播放警示录音等传统手段，形式过于死板单调，缺乏理念创新，同时没有足够的吸引力，不能使行人注意到这些信息，更无从说服。

在今天这样的读图时代，图像信息已经充斥在社会的各个方面，图像已经成为人们接受信息的先导条件。卡通是一种特征明显的图像，它可以将虚拟的场景和人物表现出来，可以将卡通形象的气质性格视觉化。卡通形象具体可感，其外形、动作、表情、服饰以及形象角色所处的环境和情节的变化，都通过视觉造型语言和声音元素表现出来 [4]。

因此作为一种刺激强度和新异性相对较高的形象，交警卡通形象能够吸引人的注意力，因此具有独一无二的视觉识别性，并以其鲜明的造型、明快的色彩使目标受众印象深刻。因此这种崭新的形式能够突破，为广大的道路参与者所注意并接受，在心中树立交通巡警的形象，进而传达交通安全信息和理念，认同交通安全法规，从而起到视觉说服的作用。

（2）理想化的形象。交警卡通形象对于道路参与者来说，是一种理想化的形象，主要表现为以下几个方面：1）简洁的形象卡通。简洁到位的描绘，清晰的造型，简单的色彩，这些都是交警卡通形象的特点。这个特点符合受众的审美标准。纷繁复杂的都市，繁忙的街道都给工作生活压力较大的城市居民更大的压迫感，因此简洁的卡通形象更容易被人们所接受。2）直观的形象。人们对直观、具象的形象的印象更为深刻，交警卡通形象取自于我们身边的交通警察，经过艺术化的处理设计而成，保留了交通警察的典型特征，属于具象的视觉信息，相对于抽象图形来说，具象图形特征更加鲜明、生动，更加贴近生活，感染力较强。3）亲切的形象。宣传标语等形式对于行人来说，是硬性的灌输，被动地接受，那受众注定会排斥这种形式，产生不愉悦的心理感受，更谈不上说服了。

而交警卡通形象弱化了交警过于严肃的形象，增强了亲近感，拉近普通市民与公共安全部门的距离，而且将这种新形式运用到公共安全系统中，使得各项工作的开展能够更深入民心，易于接受。

（3）非商业化的视觉形象。在现代社会环境中，商业化的宣传广告、多媒体信息已经形成视觉污染，被众多市民忽视甚至厌恶，而交警卡通形象则是公益性的宣传形象，它的出发点是宣传交通法规，传播交通文 明，为广大市民营造一个安全而有秩序的交通环境。交警卡通形象代表的是城市交通管理部门对城市文明的关注，对城市发展的关注以及对市民的关爱，从这个角度来说，交警卡通形象更能引发正面的情感、情绪，被广大市民所接受。

4 增强视觉说服的设计策略

（1）文字与图形结合。读图时代图像的位置不可替代，但是图文的结合会使传播信息更加明确，更有针对性。因此在交警卡通形象设计中，应该加入必要的文字，用以点出主题。图像为文字营造一种情景、场景、氛围，使阅读文字变得有趣味性；文字为图像明确主题，使之更清晰、更有针对性；受众从图像到文字再从文字到图像的视觉转换过程使得信息的获取更加流畅、更加丰富。因此，交警卡通形象设计中用卡通形象的亲和力吸引目标受众的注意，同时结合交通法规的宣传文字来点出安全宣传的主题，这种图文的有效结合能增强视觉说服的效果，交通安全信息的传达会更加顺畅。

（2）情感与亲和力的加强。视觉信息的传达尤其是公益宣传需要考虑受众在心理上的接受程度，注重情感化的设计，让视觉信息与人的情感进行交流，获得情感上的认同。同时当人们看到符合心理需要的、具有亲和力的图像时就会消除困惑、紧张等情绪，视觉信息被大脑顺利接受，进而产生正面的情感，因此情感化设计能够引起受众的视觉愉悦，当受众看到视觉信息感到愉悦时，思维也会更加敏锐，对视觉信息的认同甚至记忆就会更加快捷，从而形成视觉说服的结果；相反当受众对视觉信息没有情感交流时，他们会忽略甚至厌烦。因此交警卡通形象所透露出的情感力量和亲和力直接影响人们对交通宣传的接受程度和视觉说服的程度。

（3）创意性设计。针对现有交警卡通形象进行创意性设计，运用发散思维进行多角度创意，对形象进行进一步优化。创新交警的姿势、服饰、表情以及图文的编排，根据各种不同的场所、不同的时间进行有特色的设计，例如针对春节进行有针对性的设计，将春节文化、中国传统服饰等元素融入形象中，使卡通形象与春联、灯笼、窗花等节日元素融为一体，可以使目标受众耳目一新，在感受春节氛围的同时来接受交通安全信息；色彩的搭配也可根据色彩规律进行不同风格的探索，不同的季节根据环境的变化、温度的变化、绿色植物的变化进行创意设计，使目标受众在不同的时间看到不同风格、不同服饰的卡通形象，避免产生视觉疲劳。创意设计可以更加吸引受众的注意力，引起兴趣，当目标受众接受创意性的视觉信息时必然会产生新鲜、刺激、兴奋的情绪，形成视觉刺激，而视觉刺激将会使目标受众留下清晰的印象，从而记忆，达到视觉说服的效果。

（4）系列化设计。目前，交警卡通形象设计在很多城市已经有所应用，但由于各地区设计的交警卡通形象风格不一，且姿势单一，杂乱无章，没有形成系统性，不能够被广泛地普及推广和应用。

因此应针对不同的场合设计不同的卡通形象姿势，形成连续性、系统性的视觉效果，让其“活”起来，真正成为整个泰州市区交警的代表形象。并对其进行外包和媒体推广，不仅在市区路口处以崭新的形象进行交通安全宣传，而且使其以栏目主持的方式在市区内新兴媒体如公交传媒、电视台中进行宣传片的播放，使该形象更进一步地深入市民心中，促进城市交通文明的形成。

5 结语

交警卡通形象设计能否发挥其在交通安全宣传中的积极作用，很大程度上取决于该形象对目标受众视觉说服效果。因此，交警卡通形象设计中，要以认知和说服为目的，将卡通形象、交通安全知识、目标受众巧妙地联系起来，通过这种联系让各类道路参与者能够了解、认同、记忆各种交通安全知识，进而达到安全交通的效果。同时，在交警卡通形象设计中可以将文字与图形等设计元素结合，加强形象的亲和力，同时可以进行创意性设计和系列化设计，这些途径可以使卡通交警形象的特征最大化，更大程度地引起目标受众的注意，更好地增强该形象的视觉说服效果。

参考文献：

[1] 杨阳.论形象的视觉说服――探析奥运冠军形象在广告中的作用[D].苏州大学，2010（3）.

[2] 马艳.驾驶员交通心理划分与个性化训练研究[J].公路交通科技，2008（01）.

卡通形像设计篇（2）

快速的生活节奏和竞争压力使现代人越来越倾向于选择简单的事物来放松自己，同时也越发注重个性，商品具备个性化的包装才能从卖场货架中数以万计的商品中脱颖而出。创意卡通图形就是在这种情况下应运而生的，在丰富的包装插图中，创意卡通图形以其特有的时尚、趣味感成为一个独特的图形门类。很多精明的商家，看到这种时代趋势，就生产了很多有关于创意卡通图形的商品，这种商品称为创意卡通图形的衍生商品，这也就是创意卡通图形的衍生价值的体现。

一、创意卡通图形的概念

所谓创意，是对传统的叛逆，是具有新颖性和创造性的想法，而且能够通过创意创造出更大的效益，包括物质的和精神的效益。表现在图形方面的创意，简称图形创意。创意图形的表现手法有很多，像对比衬托，合理夸张，以小见大，运用联想等等。卡通，广义的是指各国各地中有着各自的风格，随着时代的发展，会不断变化的卡通漫画、动画，通常通过感应，夸张，失真技术来塑造形象。顾名思义，创意卡通图形是介于创意图形和动漫之间的，它的每一笔都是通过创意思维再绘出来的，但又不像卡通，只局限于形象，它可以是一幅画，一张背景，或者是一个人物形象。

创意卡通图形的发展历史不长，但是备受现代人的喜欢。因其具有简洁明快、设计自由、流行易逝的特点，简洁明快即去除各种装饰，带有极简主义特征，便于消费者识别接受； 设计自由即风格多样，极具个性，适宜不同商品诉求及个性化消费； 流行易逝即像所有流行事物一样会风靡一时，但很快过时，这些特点正好符合现代商业快速更替、追求个性、简单有趣的需要。同时创意卡通图形简单、年轻活泼的感觉，可以使人们逐渐达到心理减压，使身心愉悦，像回到童年一样，找回最初的自己，张扬个性。所以，人们对简单活跃形象的渴求，促使其创意卡通图形衍生产品消费行为的出现。

二、创意卡通图形在现代生活中的应用

（一）在家居装饰上的应用

在家居上主要体现在卧室背景墙和室内背景装饰画。创意卡通背景墙在年轻人和小孩子中尤其受欢迎，同时因其图案简单易制作的特点使之在当代手绘背景墙（DIY背景墙）的市场中脱颖而出。相对于繁琐的室内装饰，简易卡通图形图案则会带给人轻松、自在的感受。随着生活水平的提高，人们对家居装饰会越来越重视，而创意卡通图形也将会有更大的发展空间。

（二）在服装上面的运用

创意卡通图形在服装中的作用也是举足轻重的，它本身的鲜明的形象识别性就是它最大的特点和优势。在时尚界，创意卡通图形具有先导的参照作用，由于创意卡通图形创作起来，想象力不受什么限制，较容易创作出新颖的样式。它的这个特征也很符合服装流行瞬息万变的需求。服装与图形通过服装图案作为载体，很巧妙地融合，发挥了创意卡通图形易于识别的特点，把品牌个性传达给消费者。

（三）在包装上面的运用

包装设计中的图形要素，就是要利用图形在视觉传达方面的直观性、有效性、生动性和丰富的表现力将商品的内容和信息传达给消费者，凭借图形在视觉上的吸引力来引导购买行为。平面包装设计是视觉形象的一个重要组成部分，我们要把形象的商品与人们的审美情趣结合，并要加强市场营销的功能。创意卡通图形运用的范围很广。诸如，在产品本身的情况无法视觉表现或没有合适的形态特征时，创意卡通图形这种形式的表达可表现出产品的功能图像并增加包装的趣味性。使用抽象的卡通图形创意，或提高包装设计的形式感，使用人物装饰图案，使包装与人格相结合，会使得包装更有亲切的时尚感。在包装的最初设计中，卡通创意图形都是根据商品的特点而设计绘画的，方法多样，其中包括：归纳简化图形、夸张变化图形、抽象图形、点线面图形四种。现代设计趋于简洁的风格，但人的眼睛对简单的视觉形式不太满意，而卡通创意图就是丰富的，生动的，独特的，充满个性的混合模型。而创意卡通图形在商业美术设计中，造型变化是要合乎一定商业目的的表现需要的变化，从一定的目的出发，这样才能更好的体现商品，实现营销的功能。

三、纵观卡通创意图形的发展趋势

创意卡通图形在现代社会中占据着越来越主要的位置，它是很多设计的灵感来源。创意卡通图形给我们的是视觉享受，在现代的快节奏和压力很大的生活中，简单、个性、趣味将继续体现在创意卡通图形之中。在以后的发展中，创意卡通图形表现为装饰画的时候，视觉享受是一部分，但要更注重心灵的享受，不能只是一顿快餐，要做到回味无穷。在生活中的应用，要把创意和功能很好的结合起来，使商品的特点更明显的展现，引导顾客成功购买商品。创意卡通图形，近些年已经开始呈品牌化的趋势发展，未来这种趋势将更明显。很多商家的商标，吉祥物，都是创意卡通图形，因为它简单易识别，这种特点将会推动创意卡通图形在视觉传达方面走的更远。创意卡通图形的品牌化，会带来很大的商业价值，更会衍生很多商品。总之，创意卡通图形将会以品牌化趋势，情感化趋势，标识功能化的趋势更好的发展。

四、结语

创意卡通图形从诞生到现在，虽然时间不久，但是散发着无穷的魅力而且有很大的潜力。作为流行文化的一部分，已经不分年龄、阶层、地域地渗入到商业社会的各个方面，以其轻松风趣、灵活生动的特征，拥有大量消费群体。今天，越来越多的企业意识到时代的潮流，开始应用创意的卡通图形品牌代表自己的品牌产品，并使许多企业的商品获得巨额利润。本文通过简单的市场分析和前景研究，说明了创意卡通图形的衍生价值是很大的，不能把它只看成是一个图形，它是和我们生活中的方方面面息息相关的。符合时代的发展趋势和消费者的口味，才能使一个优秀的创意卡通图形发展下去，衍生价值才能得到肯定。达到吸引消费者留意、观察、赞赏直至购买，这也是每个商家所追求的理想设计。

【参考文献】

[1]何兰萍.透视青年卡通族[J].当代青年研究，2002（03）

[2]黄迎春.本土动画的现代性转向――年年有余[J].美术观察，2013（05）

[3]纪向宏筹.图形语言在包装设计中的应用[J].包装工程，2006（01）

卡通形像设计篇（3）

0.引言

随着航天技术的不断发展, 目前围绕地球轨道运行着数以千计的各种飞行器, 这些飞行器之间以及飞行器与地面站之间都需要进行通信。庞大的通信数据量给通信系统带来极大的挑战, 同时大量卫星通信地面站的建立也会带来庞大的地面运行、维护费用及大量的地面运行维护人员, 这些都会降低系统的效率、可靠性及保密性。因此, 建立卫星与卫星间的通信链路——中继星及中继链路变得势在必行。相对于传统的通信方式相比，空间光通信的主要优点是：

(1)具有微米级的波束发散角。(2)高数据传输率。(3)体积小、重量轻。(4)架设灵活方便。(5)保密性强。(6)无需申请频率。(7)经济性适用性强。

1.空间光通信中光学天线系统设计

1.1光学系统设计概述

随着科技的飞速发展，光学仪器已普遍应用在社会的各个领域。光学系统作为光学仪器的核心部分，其像质的优劣决定了光学仪器整体质量的好坏。然而，一个好的光学系统是靠好的光学设计去实现的。所以，光学系统设计是实现各种光学仪器的基础。所谓的光学系统设计，就是根据仪器所提出的使用要求，来确定满足各种使用要求的数据，即设计出光学系统的外形体积、重量、性能参数和各光组的结构等。

光学系统设计是20世纪发展起来的一门学科，至今已经历了一个漫长的过程。最初生产的光学仪器是利用人们直接磨制的各种透镜，并把它们按不同情况进行组合，找出成像质量比较好的结构。但这需要花费很长的时间、人力和物力，而且未必能找到满意的结构。所以，后来便用计算的方法代替这过程，即利用“光路计算”或“像差计算”来确定光学系统的结构参数。与实际制作透镜相比，这当然是一个很大的进步，但这样的方法仍然不能满足光学仪器生产的需要。因为光学系统的结构参数与像差之间的关系相当复杂，要找到一个理想的结果，需要经过长期的计算过程。光学系统设计经历了人工设计和光学自动设计两个阶段，实现了由手工计算像差、人工修改结构参数进行设计，到使用电子计算机和光学自动设计程序进行设计的巨大飞跃。

1.2光学系统设计概述过程

(1)根据使用要求制定合理的技术指标。从光学系统对使用要求满足程度出发，制定光学系统合理的技术指标。

(2)光学系统总体设计。这过程的核心是确定光学原理方案和外形尺寸计算，一般都按理想光学系统的理论和计算公式进行外形尺寸计算。

(3)光学部件的设计。一般包括选型、确定初始结构参数和像差校正三个阶段。

(4)长光路的拼接和统算。以总体设计为依据，以像差评价为准绳，来进行长光路的拼接和统算。若结果不合理，则应反复计算并调整各光组的位置和结构，直到达到预期目标为止。

1.3学系统设计软件

常用的光学设计软件有两类，一种用于设计照明系统，另一种用于设计成像系统。常用的照明设计软件有Lightools、Tracepro和ASAP，成像设计软件有 Codev、Zemax和Oslo。

收光学天线，它是空间光通信系统的重要组成部分。发射天线的作用是对光束进行双曲线的实轴，b0为双曲线的虚轴，2c0为双曲线焦距。并运用先进的光学设计软件Zemax对结构进行优化。

1.4光学天线系统的设计要求

光学天线系统的主要设计要求如下：

(1)光学天线有较大的入瞳直径，以便能最大限度地收集来自光源的信号。

(2)天线的成像质量高，斯特列尔比(Strehl Ratio)大于0.8。

(3)天线主、次镜反射率大于95%，透镜透射率大于90%。

(4)光学主天线(卡塞格伦天线)具有低的遮挡率，小于0.4。

(5)系统中所有的光学零件采用的材料质量轻，热膨胀系数小，稳定性高，使用寿命长。

2.卡塞格伦天线子系统的设计

2.1卡塞格伦天线子系统的镜面组合

本系统中的卡塞格伦光学天线采用抛物面镜作主镜，双曲面镜作次镜，且抛物面与双曲面共焦。下面将对抛物面镜和双曲面镜的方程及参数进行介绍。

2.2卡塞格伦天线子系统的成像质量分析

常用的评价方法有：点列图、瑞利判断、斯特列尔(Strehl)判断，点扩散函数(PSF)、光学传递函数(MTF)、波像差、场曲和畸变曲线等。

3.光学天线系统的设计

发射端光学天线的作用是将光源的发散角压缩后再通过发射望远镜进一步准直。接收端光学天线的作用是将接收到的空间激光信号收集并汇聚到光接收器件的有效接收表面光学系统设计的准则是：只要可以满足成像质量要求，设计的系统越简单越好。发射光与接收光利用分色镜隔离，本系统有三条通道：发射通道、实验通道和接收通道。下图为接收光学天线系统的三维仿真图，发射光学天线系统图与其类似。

在接收光学天线系统中，激光束先由接收卡塞格伦天线主、次镜反射后传到双分离透镜，经过双分离透镜准直整形和分色镜透射后的光束发将变窄，然后凹透镜再对光束进一步准直。为了隔离杂散光及背景光，在凹透镜前插入了一个滤波片。经滤波片和分束镜后出来的光束将分成两束光，此时的光束宽度约7.3mm。透射出的光经汇聚后进入实验通道。而为了实现耦合透镜对入射光的要求（光束宽度小于2mm）和提高系统的成像质量，经分束镜反射后的光束先经压缩透镜组整形后再进入耦合透镜。最后以FC/PC光纤引出，进入后面的模块。

4.光学天线系统的测试及性能分析

4.1光学天线系统成像质量分析

系统焦平面成像达到了衍射极限，与卡塞格伦天线子系统的像质比较，光源经过整个系统后的像质更优劣，这是因为经过相对较多的光学元件后，像差得到了更好的校正。

4.2光束发散损耗

卡通形像设计篇（4）

虽然设计者把设计推向了可爱憨厚的方向，但一体化的造型、圆润的弧面以及大体块的拼接，使得“Raskee”一点都不失力量和结实感；设计者又将简洁的设计风格融入到“Raskee”中，车身颜色以黑白两色为主色，既充分展现了来源于哈士奇的设计灵感，又体现了概念设计的简约时尚，创造出一种清新舒适的形态。这些视觉上的设计元素都不同程度地体现出“Raskee”与其他卡车车型的不同。

随着互联网时代的变革，以及电子商务的快速发展，物流行业也正在迅速增长，卡车作为陆地物流运输的主要力量，数量也在不断增加。这种情况不仅会导致高速公路出现瓶颈效应，卡车尾气的大排放量也会给环境造成污染。因此设计者不仅重视汽车的设计，同时也提出了一种新型的高速公路卡车货运的交通模式：通过改变车轮和路面的接触方式，从而大幅度地提高卡车行车速度，降低卡车能耗。

对话何升帆

赢未来 你希望卡车的内部设计能提供更多更舒适的空间，为驾驶者创造轻松的驾驶环境，是怎么体现的？

何升帆 首先是最大程度地利用车内空间，将发动机和一些机动装置都移到了车轮内部，从而为驾驶舱本身留出更多的空间；然后就是座椅使用模组化和移动式的设计，像沙发床一样，不仅实用，还能节省空间，这样就会很方便驾驶者休息。当卡车启动了高速公路轨道的智能驾驶模式时，驾驶员可以不用自己操控汽车，中央控制系统会自动调节卡车专用通道上每辆卡车的车速和车距。这样驾驶者就可以躺下来休息，等到需要人工驾驶时，系统会提前通知驾驶员，回到正常的驾驶状态。

赢未来 你设计卡车专用通道主要结合智能的运输系统，使驾驶员可不必时刻关注驾驶本身，得到充分休息？

何升帆 是的，卡车驾驶员通常开车十多个小时，且夜间行车的情况非常多。而夜间行车极易让驾驶员身心疲劳，因此驾驶员在夜间长时间手动驾驶，远不如计算机驾驶来得安全，我们完全可以考虑通过智能计算机系统来控制卡车在夜间的行驶，就像飞机一样是结合卫星数据进行驾驶，而不完全是由飞行员用眼睛观察和手动操控的。

赢未来 在设计过程中遇到的最大困难是什么？最后是如何解决的？

卡通形像设计篇（5）

索尼在国内销售该机时，为用户提供了两种选择：NEX-FS100C(不带镜头机型)，以及NEX-FS100CK(包括一支E 18-200mm F3.5-6.3 OSS镜头的套装)，以下两种机型均简称FS100。

FS100在外形和功能设计上都完全遵循动态影像拍摄的习惯，与流行的可拍摄视频的高清单反相机相比，FS100在握持和操作上的便利性不言而喻。

FS100的主机部分外形方正，重量也较轻，不用安装握持把手、上部手柄和话筒即可进行拍摄，方便安装在小型稳定器、摇臂等辅助拍摄设备上。机身右侧的握持把手采用可拆卸、可旋转设计，只需调整左图中一颗固定螺丝，即可完成把手角度调整或者拆装。液晶屏可多角度旋转，标配的液晶屏遮光罩带有1.2倍的放大目镜，可随时拆装，以方便室外强光环境下取景拍摄。即使在安装遮光罩的情况下，按下遮光罩上的一个固定扣，就可以打开遮光罩直接观察液晶屏上的画面。以上这些细致的功能设计，加上机身上丰富的操作按钮，都为高效率的动态影像拍摄提供了极大的便利。最高1080 50p记录格式

FS100采用最高28Mbps的AVCHD记录格式。如图所示，FS100提供了丰富的记录规格。甚至包括面向未来的108050p全高清、高帧频的记录模式。据我们了解，同样采用超35mm成像器件的索尼PMW-F3K尚未提供1080 50p记录功能。

FS100本机提供的闪存卡槽可使用记忆棒和SD卡两种闪存卡。并可选购索尼FMU128存储单元，该存储单元可直接无缝安装在机身上，并支持本机闪存卡和记录单元并行记录，最长记录时间长达10多个小时。

高画质的秘密

测试中，我们发现FS100拍摄的画面清晰度高、低照度下噪波很少，莫尔纹和“伪彩色”现象几乎不可察觉，包括CMOS难以避免的果冻效应也非常轻微。分析原因，这些优势应归功于索尼专门为动态影像拍摄设计的ExmorSuper35 CMOS成像器。与135全画幅、APS－C这些照相机高像素成像器件不同，FS100使用的Super35mm与索尼F35等高端数字电影摄影机成像器件的尺寸相同，单个像素面积更大，低照度下画面干净，配合拍摄动态画面而设计的低通滤镜和高速全像素读取，大大减少了莫尔纹和果冻效应。

另外，这个专门设计的成像器件采用高速电路设计实现每秒50p全像素读出，可获得全高清平滑快慢动作，并支持1080 50p全高清、高帧频记录。

丰富的高性价比镜头群

FS100采用E系列镜头接口，索尼已经开放了E卡口标准，因此FS100除了直接使用索尼已的4支E卡口镜头外，也可以直接使用第三方厂商开发的E卡口镜头，如卡尔・蔡司的E卡口CP2系列便携式电影镜头、韩国三阳的E卡D8mm鱼眼镜头等。

卡通形像设计篇（6）

中图分类号：TP316

LED（发光二极管）显示屏是80年代末期在全球迅猛发展的新型信息媒体之一。其利用可发光的二极管构成的二维点阵模块或像素单元组成在一定面积的显示屏幕上，具有可靠性高、使用时间长、使用成本低、显示稳定且亮度高、环境适应能力强等特点，因此被广泛应用于商业广告、金融交易、政府机构、信息报导等诸多领域。随着科学水平的快速发展，LED显示屏技术也在不断地完善和发展，应用领域愈加广阔。

通常情况下，对于小模块显示屏或者简单的字符图像显示都是采用51系列单片机作为控制芯片。利用单片机控制LED显示屏的设计结构简单，使用的器材较为常见且价格低廉，编程简单，调试方便。但是由于单片机的端口资源有限，如果要使显示的内容做出左右移动，飞入飞出，中间展开，百叶窗等特殊效果，这就需要编写相当复杂的算法程序，需要有较高的编程能力。

对于大屏幕的LED显示，利用51系列单片机控制移位寄存器来实现将数据的串行转为并行的方式已经无法操作点阵规模如此庞大的显示屏[1]。目前，一般采用的方案是使用ARM作为主控芯片，用于控制显示内容复杂，显示效果丰富的大屏幕LED显示。通过使用可编辑逻辑器件来实现系统的电路功能，不但能满足大型LED显示系统图像数据传输对速度的高要求，改善了电路的结构和性能状况，并且增加了系统电路的可靠性，使整个系统更加灵活。在实际生活应用中LED显示屏的显示内容、显示效果或显示方式如需发生变化，程序设计者只需要灵活修改相应设计语言代码即可，而不需要改变系统的电路结构，从而缩短了设计周期，降低了成本。

本设计的最终目的是开发一个能够应用于实际生活中的LED显示系统，使用者可以方便灵活地操作，并作为学习交流使用。由于CPU和端口资源极其有限，故本设计采用以ARM9作为系统控制核心的视展VSD控制卡，完成串口通讯和网口通讯两种通讯方式，通过二次开发实现对LED显示屏的实时控制。串口通讯所使用的协议是RS232串口通讯协议。网络通讯使用的是100M/10M自适应网口，可对控制卡任意设定IP地址及MAC地址，PC机可自动连接控制卡，控制卡也能够自动上报IP到指定的计算机或服务器，可用于外网通讯。

1 原理分析

LED点阵模块是把一定数量的LED灯管按行列方式排列在一起，通过实现对特定的LED灯管发亮与不发亮的控制完成各种文字字符或图形图像的显示。在固定面积的点阵模块中集成的LED像素越多，显示的文字字符或图形图像就会越清晰。不管显示的是文字字符还是图形图像信息，其都是由LED像素拼凑而成。若需要显示某个指定的字符，则只要使LED显示屏上相应位置的灯管处于正向工作状态（即灯管两端加上正向电压），点亮该LED灯管即可。

显示屏的扫描方式一般分为静态扫描和动态扫描两种。静态扫描要求每个像素点分别对应一套驱动电路，因此若显示屏为n*m矩阵模块，则需要有n*m套相应的驱动电路。动态扫描应用多路复用技术把N条I/O线路的可用数量划分成适当数量的行与列，通过行扫描和列扫描方式来控制指定的灯珠发亮[2]。若显示屏采用的是P路复用技术，则每P个像素点只需要一套驱动电路，n*m个矩阵模块仅仅需要n*m/P套驱动电路即可。目前动态扫描方式主要有以下几种：1/2扫描，1/4扫描，1/8扫描，1/16扫描等。由于显示屏是按照逐行扫描刷新显示的，因此扫描的方式决定了显示刷新的方式。如1/4扫描就是每次刷新1行，4行为一个扫描周期。一般来说，室内屏采用1/16扫描，室外屏和半室外屏采用1/16或者1/8扫描。对于放置在烈日容易照射到的环境下一般采用1/4扫描。用于实际生活中的LED显示屏，几乎都是采用动态扫描驱动方式。

2 系统设计与实现

由于本设计采用的LED显示屏仅有显示驱动程序，故还需编写系统上位机的控制程序。系统设计的原理图如下：

图1 系统原理图

该设计方案的控制流程为：

（1）程序中使用MiniXML解析库将VSD控制卡的一些配置参数存储在XML文件中，文件中存储的数据信息主要有控制卡的IP地址，端口号，显示屏的颜色、宽度和高度等。程序中通过访问该文件读取配置参数，如使用串口通讯方式则按照串口RS232的通讯协议实现数据通信，网口通讯是利用socket编程实现与控制卡的通讯连接。

（2）待PC机与控制卡实现通讯后，程序中按照通讯协议封装显示内容、显示效果和显示方式的数据信息，将这些数据信息打包成数据包。通过串口通讯或网口通讯方式将该数据包及其相应的控制信息发送至ARM控制卡。控制卡将这些数据信息解析后，形成相应的控制码，并存储在内部的存储器中。

（3）控制卡将存储在内部存储器的数据信息发送至扫描驱动电路，并对其提供足够的驱动电流。扫描驱动电路对上位机传送过来的驱动信号分成两路信号，一路传给行驱动电路，一路传给列驱动电路，通过行扫描及列扫描方式控制相应的行与列的LED灯管。

（4）将行驱动信号及列驱动信号加载到LED显示器上，点亮与驱动信号相对应的灯管即可显示出指定的内容。在存储器中的数据信息没有显示完成的过程中，串口通讯会关闭RS232的接收器中断，用来避免显示屏显示的过程中有新的数据传来而中断内容显示的完整性。而网口通讯则关闭Socket描述符，将CPU资源更多地用在显示屏的显示上。

VSD控制卡的通讯协议采用三层协议模式：链路层、传输层和节目应用层。链路层协议通过添加起始符（0x55），添加结束符（0xAA），计算并添加CRC校验码，并对数据段进行关键字转义等进行封装打包。传输层协议完成的工作是封装发送控制命令或者节目数据拆分组包的数据包。一条控制命令形成一个传输层的数据包。一个节目数据的发送，对应于多个传输数据包。一般为起始包，数据包，数据包，……，数据包，结束包，即一个起始包，多个数据包，一个结束包。节目应用层协议封装播放节目的数据，数据包包含节目属性头部，节目，区域，页面，内码文字，文本文字，数字时钟，图形图像等元素的协议定义。

3 结束语

由于本系统的LED显示屏模块已经具备较为完善的底层驱动程序和驱动控制电路，所以本系统的关键是软件设计实现与控制卡之间的通讯，组包拆包，发送数据包等。本设计较为完善地实现系统该有的各项功能，能很好地运用于证券交易、金融、体育、交通、广告等领域中。系统设计实现了串口通讯和网口通讯两种方式，通过串口通讯可以短距离控制LED显示屏，使用的数据线较少。网口通讯是为了能够实现远距离控制和多卡控制，使用Socket网络编程实现远程控制。

参考文献：

[1]周志敏，周纪海，纪爱华.LED驱动电路设计与应用[M].北京：人民邮电出版社，2006.

[2]周小平，何丰，曾平平.LED显示屏及其扫描电路的硬件及软件实现[J].印刷电路信息，2005（01）：36-38.

卡通形像设计篇（7）

一、系统实现

本系统采用前沿的Docker虚拟技术和云平台搭建分布式的系统架构，研究虚拟卡口算法实现摄像机的二次卡口应用，建设虚拟卡口业务系统进行大量卡口数据管理、虚拟卡口关联配置、车辆信息查询等，提高了系统资源的高可用性，实现了系统的高可靠性和高扩充性。

1.1 虚拟卡口Docker镜像制作

Docker 仓库负责存储虚拟卡口算法 Docker 镜像。镜像管理是Docker的核心，云计算平台的CoreOS集群中所运行的所有服务都是通过制作成 docker 镜像上传到应用服务仓库中，供集群中的各主机下载运行。

开发人员将开发完成的虚拟卡口算法应用程序制作成Docker 镜像，上传到应用服务仓库，该镜像包含算法应用服务运行所需的全部依赖关系和运行环境，从该应用仓库下载，在集群服务器上直接运行，进行算法的部署，实现动态的分布式运行。

1.2云计算中心搭建算法服务

云计算平台通过在集群层面使用CoreOs系统实现集群层面的服务调度、管理；通过使用容器，为服务提供一致、隔离的运行环境。

整个平台提供部署环境和集群管理功能。一方面供应用系统服务使用，另外一方面，供智能分析算法使用，可实现集群搭建、服务部署、任务调度、并行计算等，本文使用的是智能分析算法使用。

1.2.1将算法制作成镜像

虚拟卡口智能分析算法开发调试完成之后，打包成一个Docker镜像文件，加载到本地Docker镜像库，上传至云计算基础框架的镜像库中成为虚拟卡口智能分析算法镜像的一个版本。

1.2.2新建虚拟卡口任务

通过云计算平台新建一个任务，新建任务时需要指定使用的服务模板和其他一些配置参数。

1.2.3启动虚拟卡口任务

在云计算平台新建的任务中启动虚拟卡口任务，启动时需要输入启动项参数，该参数指定这个任务启动几个服务，这些服务部署在哪几台主机上。启动任务之后，任务会变成启动状态，并动态分配到主机上，同时可以控制该任务的暂停，恢复，强制关闭等操作。

1.2.4关联新建虚拟卡口服务

任务列表里会显示该任务中启动了几个服务，可以单独对这几个服务控制其启动，停止，恢复，强制关闭等管理操作。

1.3虚拟卡口关联配置

通过平安城市虚拟卡口关键技术的研究，建设虚拟卡口系统使其具有卡口管理系统的相关功能。在虚拟卡口业务系统的虚拟卡口管理模块，添加普通摄像头为虚拟卡口，将虚拟卡口关联到云计算平台的虚拟卡口服务，在卡口实时视频页面配置卡口的检测框，配置成功后启动虚拟卡口。

1.4结果信息查看

在虚拟卡口业务系统的信息查询模块，可以对已关联配置并启动的虚拟卡口的检测结果进行查看，包含检测出的车辆、车票、车颜色、车型、车速等信息。

二、总结

本文虚拟卡口系统以城市密集分布的高清摄像机视频数据为切入口，研发基于高清视频监控的虚拟卡口系统，实现普通摄像机向虚拟卡口产品形态的转换，研究Docker虚拟技术和云计算平台，提高了系统资源的高可用性，实现了系统的高可靠性和高扩充性；研究虚拟卡口中车辆目标识别技术，依据现有交通监控卡口网络和数据基础，构建大规模卡口数据管理平台，结合虚拟卡口与传统卡口的数据，实现城市的联网布控。

参 考 文 献

[1] 陈启明. 集成智能化卡口在城市公共交通系统中的应用[D].《电子技术与软件工程》， 2015，14：108-109.

[2] 向庭波，刘树庄，何涛，向庭勇. 基于Hadoop的卡口系统云计算联网平台改造设计与开发[D].《中国公共安全》， 2015.11：45-50.

[3] 徐钲，贺波涛.虚拟卡口系统设计 [J].电子测试，2014，4.

卡通形像设计篇（8）

教材分析

《新年贺卡我设计》一课是教科版《信息技术基础》（必修）第五章第三节《图像信息的采集与加工》的内容。图像信息是人们常见的信息表达方式之一，它形象、生动、直观、表意性强，是中学生必须掌握的内容，也是重点章节。本课涉及知识点比较多，有图像的类型、图像的常见格式、图像信息的采集、图像设计等。如何把这些知识点有机地“贯穿”起来，为下一课时“图像信息加工”实现相应计算机作品打下基础呢？笔者想到了“新年贺卡”，本课时以贺卡设计为主，第二课时以贺卡制作为主，以贺卡作品为载体完成整个第三节的教学。

学情分析

图片信息是学生最喜欢的信息表达方式之一。在初中阶段，学生对图片信息的简单加工有所涉及，对常用的图片加工工具――Photoshop也有所了解，但对图像信息进一步加工、设计、制作出自己的图像作品接触得很少，对于图像相关理论知识，如图像的采集、类型、格式等，学生了解得还不系统。这就需要对这部分知识进行梳理，让学生有一个系统全面的认知。

临近元旦，电子贺卡是表达友情的常见方式，如果亲手设计、制作贺卡则更加突出这份情意。利用本节课的教学内容，通过让学生设计新年贺卡，既能让其明确在设计图像时应考虑哪些问题，初步掌握图像作品设计的基本知识和相关理论知识，又能突出“感恩”教育，达到一举两得的目的。

教学目标

知识与技能目标：初步掌握图像的类型和常见的图像格式；了解图像信息采集的途径、方法；初步掌握图像作品设计的因素。

过程与方法目标：通过教师引领、课堂练习的方式，初步掌握图像相关理论知识、图像设计因素；通过设计新年贺卡实践活动，创造美、感受美、体验美，内化图像设计因素。

情感态度与价值观目标：体验图像设计过程，提升美的情感；加强感恩教育。

教学重难点

重点：图像的类型、常见格式，图像信息采集方法，图像设计的因素。

难点：图像设计的因素，图像常见格式特点。

教学过程

1.情境引入

师：新年将至，如果制作一幅新年电子贺卡送给亲朋好友，你如何着手呢？

教师引导：城市在建设之前先有规划设计，衣服在制衣之前也得先有设计，同样要制作一幅贺卡作品，首先要做什么呢？由于贺卡所送的对象不同，其所突出表达的主题不尽相同，后序的设计、制作也会不相同，因此确定贺卡作品的主题是我们进行设计的第一步。

教师出示图像设计，突出表达某一主题。

师：你打算把新年贺卡送给谁呢？想要突出什么主题呢？

设计意图：作品设计的第一步是要明确所要表达的主题，健康、积极、向上的主题所展现出的“思想美”是计算机作品的“灵魂”。在平时设计作品时，忽视作品主题、不注重作品主题的选择比比皆是，这样制作出的作品只是各类素材的堆积，作品“空洞无物”，毫无美感可言，更谈不上“美”的创作。本课开门见山引入，直奔贺卡设计的主题，目的是让学生首先明确“主题”是作品设计、制作的“主线”，加深学生的印象，选择“感恩”为主题，是围绕本课的情感目标展开的。

2.图像信息的采集

师：如何把图像信息采集到计算机中来呢？请思考以下几个问题：①如何把现实生活中的画面“采集”到计算机中？②如何把珍贵的图书、字画采集到计算机中？③目前课堂上要采集图像信息到计算机中，你将采用哪种方法？（教师详细解释）

由此我们可以总结出，一般图像采集的方法有以下几种：①数码相机。②扫描仪。③因特网。

设计意图：图像采集是本节课的重点之一，学生大都有所体验，通过问题情境的营造引发学生的思考和总结，从而达到学习本知识点的目的。

3.图像的类型与格式

师：请阅读教材第93～94页，完成“学习活动一”。

图像的类型可分为 图和 图。

请填写下表。

A1.文件容量大

A2.文件容量小

B1.放大不易失真

B2.放大易失真

C1.色彩丰富

C2.色彩变化少

D1.Flash、CorelDraw

D2.Photoshop、画图

请说出下列图片格式的特点。

BMP（ ） JPEG（ ）

GIF（ ） PSD（ ）

PNG（ ）

A.有损压缩，压缩比高，图像生动，应用广泛；

B.Photoshop的专用格式；

C.有丰富的图像信息，不进行压缩，文件较大；

D.无损压缩，不支持动画效果；

E.压缩比高，支持2D动画，文件容量小。

教师演示：用画图和Photoshop分别制作上述格式的图片，比较其文件大小。

设计意图：这部分是本节课的重难点之一，理论性强。教师通过设计课堂练习，采用“自学+完成练习”的方式，锻炼学生的自学能力，加深他们的记忆（完成练习），再通过教师的操作演示，突破“图片格式”这一难点，提高了课堂效率。

4.图像设计的因素

师：一般情况下，图像作品设计要考虑如下因素：①大小：要设计多大的图像，图像的宽度和高度及其比例（黄金分隔点：0.618）；②色彩：图像的色调的考虑；③构图：对画面内容和形式的整体考虑和安排。

教师出示：

大小。下列新年贺卡的大小哪个最合适？为什么？（如图1、图2、图3）

色彩。黑灰色、红黄色、深蓝色三种色块，哪个比较符合“感恩”的主题？

构图。一般来说，构图是画面元素的组成和排列，它是图像设计的核心和主要内容，组成图像的任何元素（文字、图）都可以看作一个构图点。多点不规则构图具有视觉冲击力，显得活泼；对角线或对称构图，显得较为严肃。试比较以下贺卡的构图（如图4）。

设计意图：本部分是本节课的重难点内容，学生还从未接触过，大小、色彩两个因素采用对比的方式让学生迅速掌握，对于“构图”这一难点，先进行引领，再通过实际的贺卡作品“抽象”出相对应的构图加以突破，便于学生的理解和掌握。

师：在构图时要注意画面的“和谐”，不能太突兀。了解了图像设计因素后，完成“学习活动二”。

送贺卡的对象是 ，贺卡所表达的主题是 ；

贺卡长宽比例为 ，长为

cm、宽为 cm；

贺卡的主色彩为 ；（可对其进行颜色填充）

你的贺卡构图为（ ）

A.上下对称构图

B.左右对称构图

C.对角线构图

D.多点不对称构图

在Word中用“绘图”工具栏设计新年贺卡（要有颜色填充，体现你的构图）。

教师对学生设计的作品进行交流、展示，并让学生进行自评和互评。

设计意图：设计这一实践活动，是让学生内化图像设计的因素，也是学生创造美的过程，通过对贺卡的大小、色彩和构图的设计，学生把自己思想中的“美”给初步表达、展示出来，也为下一课时贺卡的制作打下基础，再通过交流展示、自评和互评，达到展示美、交流美的目的，使学生美的情感得以提升。

5.小结

卡通形像设计篇（9）

 

图像采集设备一般包括电视摄像机、CCD摄像器件、扫描仪、图像采集卡等。对于工业应用上来讲，一般通过工业CCD摄像头采集图像，再利用图像采集卡对图像进行处理分析[1]。我们采用工业CCD摄像头对水泥回转窑内工况实时采集，因为特殊的工作环境（高温多尘），所以要求CCD的精度比较高，而且其精度直接影响到所采集图像的质量。

1. 图像的获取

本课题采用面阵CCD摄像机作为探测器进行现场图像的采集，面阵CCD是具有自扫描方式的面阵成像器件。CCD摄像机又是一种“传感器件”,它将外界的图像转变为模拟电信号，CCD摄像机的精度由像元素决定，像元素越多，精度就越高[2]。在本课题的图像采集中，使用的是512*512像素的CCD摄像机，为实现对工业图像进行分析和处理，必须对摄像机的视频信号进行数据采集，并对视频信号进行数字化处理，再对量化的数值进行分析与处理，然后将处理后的结果显示在监视器上。

目前，CCD固体摄像器件作为光电变换传感器已经在许多领域得到了广泛的使用，被检测对象的光信息通过光学系统在CCD的光敏元件上形成光学图像。CCD器件把光信息转换成与光强成正比例的电荷量，用一定频率的脉冲对CCD进行驱动，在CCD的输出端可获得被测对象的视频信号。

CCD比色测温原理图如图2.1所示：

图2.1 CCD比色测温原理图

2.图像采集卡

图像采集卡是工业图像采集必不可少的硬件设备，本课题用到的是DH-CG300视频采集卡。DH-CG300视频采集卡是彩色视频/音频采集卡，它具有使用灵活、集成度高、功耗低等特点，并且拥有PCI图像卡的功能，它可将图像直接传送到计算机内存或显存，是前两年市场上相当流行的一种图像采集卡，适用于图像处理、工业控制、多媒体监控、办公自动化等领域。本课题就是通过此采集卡把CCD采集到的图像传输到显示器的。

2.1 DH-CG300主要技术性能及指标

三路复合视频输入，一路S-Video输入，软件切换。其中第一路为音视频复用，S-Video的亮度信号输入也可作为复合视频输入。

支持PAL，NTSC或黑白视频输入，信号幅度Vp-p = 1V。论文参考网。

图像最高分辨率：

PAL制：768×576×24位 ；

NTSC制：640×480×24位；

支持YUV422、RGB8888、RGB888、RGB565、RGB555及256模式。

支持计算机内容与图像同屏显示，图形覆盖功能。

支持裁剪与比例压缩模式。

支持单场、单帧、连续场、连续帧的采集方式。

支持Win9x、WinNT、Win2000、WinXP等操作系统。

支持单声道音频采集。

2.2 DH-CG300基本结构及工作原理

图像被CCD采集以后，输出的多路视频信号，同时进入视频采集卡，通过计算机对每帧内存的访问，在显示屏上可得到动态的水泥窑内的煅烧带图像。在PC机windows平台下，经过软件开发，形成图像界面风格的专用图像处理软件系统，软件系统通过对屏幕上显示的动态图像进行分析、处理，利用比色测温原理可得到水泥窑内的熟料温度和火焰温度。然后将检测到的参数及时反馈到控制操作台，如果参数偏离正常工作范围，则控制装置需要实时对窑速、喷煤量等参数进行调整，以保证回转窑尽可能在最佳状态下运行。

DH-CG300的工作原理框图如图1.2所示：

图1.2 CG300工作原理框图

由上图可知，CG300图像采集卡可同时对四路复合视频输入，但是就某一具体时刻来说只能有一路视频输入，这四路视频的切换必须用软件编程来实现。所以此卡可同时对四个水泥回转窑进行循环控制。

3.图像采集及显示功能的软件实现途径

CG300图像采集卡所带的函数库及控件都可以运行于Visual C++环境之下，因此采用Visual C++作为开发工具。Visual C++提供了良好人机交互界面，使软件操作方便、简单，适用于普通技术工人操作。

图像采集卡安装好以后，要对其初始化才能发挥它的采集处理功能。图像采集卡的开始操作和初始化参数的设置需要在应用程序的初始化中完成，图像卡的结束操作在应用程序退出前执行。

DH-CG300图像采集卡有3个复合视频接口，可以实现三路视频切换输入与一路输出。在工厂中一般都不是只有一条窑，考虑应该在同一界面下对多条水泥窑同时进行控制。在本课题程序中可同时实现对3条窑的控制，即有3路视频信号输入，一路信号输出。论文参考网。

图1.3 图像显示调节窗口

4. 图像灰度值与温度之间的关系

4.1 比色测温的计算

将(1-1)比(1-2)式有：

因为水泥回转窑图像经CCD获取后，再经图像卡量化为24位/每像素逐点存储。每一像素点24位包括红色亮度值（R）、绿色亮度值（G）、蓝色亮度值（B）,每个亮度值8位。在对CCD的分光特性作了辐射强度与CCD的接受亮度成正比的理想化假设后，有：

根据国际照明委员会规定，标准色光三原色的代表波长是：红光(R)700nm、绿光(G)546.1nm。论文参考网。蓝光(B)435.8nm。

由以上公式，就能对采集的图像上任一点的温度进行计算。

4.2 温度与灰度的对应关系

由红外线成像原理及红外线测温原理可知，不同温度在图像上表现为不同的亮度。一般来说，图像的平均灰度值越小，其表现的温度越低，反之，温度越高。也就是说平均灰度值同对应温度之间成正比关系[5]。现场看火工就是应用了此原理对煅烧带的温度进行推断的。温度与图像灰度之间的对应关系如图2.4所示：

图2.4 温度与灰度的对应关系图

5. 结束语

利用CCD摄像机、图像采集卡把水泥窑工作状况采集到计算机后，是进一步实现炉火温度自动控制的基础，有较强的应用价值。

【参考文献】

[1]杨举宪.水泥窑煅烧带图像实时温度检测与动态数据库[D].内蒙古:内蒙古工业大学硕士论文,2004:5-8.

[2]吕凤军.数字图像处理编程入门[M].北京:清华大学出版社，1999:112-113.

[3]沈庭芝,方子文.数字图像处理及模式识别[M].北京:北京理工大学出版社，1998:39-43.

[4]徐伟勇等.数字图像处理技术在火焰监测上的应用[J].北京:中国电力,1994,10: 63-65.

卡通形像设计篇（10）

一、住宅小区智能化系统设计概述

近年来，智能建筑技术有了新的发展，人们把智能建筑技术扩展到一个区域内多座智能建筑进行综合管理，这样的区域被称为智能小区。智能小区已成为建筑行业中，继智能建筑之后的又一个热点，也是房地产的一个亮点。 所谓智能小区，就是将在一定地域范围内，多个具有相同或不同功能的建筑物（主要指住宅小区）按照统筹方法，利用计算机技术、通信技术、多媒体技术等高科技手段，分别对其功能进行智能化，使资源充分共享，统一管理。在提供安全、舒适、方便、节能、可持续发展的生活环境的同时，便于统一管理和控制，并尽可能地提高性能价格比。

根据建设部有关智能化示范小区的文件规定，按建设单位提出的二星级建设标准三个子系统的具体要求，在方案设计中我们考虑如下的系统组成：

1. 小区家庭防盗报警系统，它包括住宅设置楼宇对讲和居室报警及紧急呼叫系统；2.小区周边边界监控系统 3.电子巡更系统； 4.三表自动抄集系统，本工程按甲方要求包括水、电、气、热水远程抄表系统（每户四表）； 5.地下室车库管理系统 6.小区机电设备自动化管理系统 7.紧急广播和背景音乐系统 8.卫星接收和有线电视系统 9.CCTV系统（闭路电视监控系统）10.小区计算机网络和综合信息服务系统

上述1-4项组成以安全防范为主的小区综合集成系统。设计将采用国内成熟的智能小区管理系统产品，要求系统计算机软件采用WIN98界面，图文并茂，窗口及菜单操作一目了然。每个子系统通过管理中心电脑协调工作，完成对小区的各项管理，使小区管理科学、快捷、方便；生活安全、舒适、便利。

系统功能与特点

互联组网

系统采用标准总线结构，不同类型的分机和不同楼栋的主机都可以通过总线互联组网。使系统组合灵活，便于扩充，能满足用户的各种需求。

统一编址

系统内所有设备采用统一编址；设备连接容量至少满足：同一小区内可接4台管理机。一台管理机可方便地管理16栋楼，而同一栋楼可并联8台门口机，一台门口机可连32台分机。

密码设置

系统中非可视或可视互通分机可以通过键盘随意设置或修改用户密码，做到一户一个密码。分机用户可用密码实施密码开锁或给自己家各报警防区实施撤防。

可视对讲

系统能实现住户与管理处、住户与住户、以及不同楼栋住户之间互相呼叫与通话。亦可实现楼门口或家门口与住户分机之间的可视对讲功能。

管理模式

系统具有方便灵活的白天或夜间管理模式，管理员能够通过管理机对任何一栋楼的门口机进行管理，即对各门口来访者的呼叫进行干预。干预时这栋楼的来访者对楼内用户的呼叫，自动转到管理机。经管理员许可后由管理员转接，才能使来访者与用户通话。这种管理模式确保小区的严格管理，满足不同层次物业管理者的要求。

一卡通

系统中各门口机都可以带有感应式非接触卡阅读器。小区内的居民一人一卡，凡持有已注册的卡片，就能通过刷卡开锁、进入、撤防等。使小区居民所持卡片在小区内一卡通。通过刷卡，管理中心的电脑可以显示进入小区人员的照片资料等，以供管理员核查进入者的合法性。这样既方便了住户又方便了小区的管理。

四表抄集

户内水、气、电、热水表采用脉冲式表，利用三表接口和抄表平台与系统总线相联。采集的四表数据存贮在三表接口和抄表平台的永久存贮器中，当小区管理者需要抄表时，可通过管理中心电脑十分方便地抄表，并通过打印机打印出来，使四表抄集方便、可靠、简单。如有条件可通过小区结算系统采用IC卡结算。

安保防盗

系统中安保防盗采用对讲分机自身具有的1-4个防区的报警功能。它具有延时防区和24小时紧急防区，可外接门磁、红外、烟感、煤气、火灾、紧急按钮等报警探头。住户可通过无线或有线键盘向管理机报警，也可以向管理中心的电脑报警。管理机或管理中心的电脑能记录报警地点、房号、防区等。管理中心的电脑还能自动弹出报警点的电子地图。

周边防范

采用远距离红外对射探头，利用接口与总线相联，实现小区周边防范，一旦小区周边有非法者侵入，管理机和管理中心电脑就会发出报警，指出报警的时间和地点、编号等。管理中心的电脑还能自动弹出报警点的电子地图。

电子巡更

设计采用的巡更系统要求使用先进的射频识别（RFID）技术，各巡更点墙内预置一张感应卡，由巡更人员手持巡更手持机到各巡更点读卡，巡更结束后把电脑接口插座插入手持机，电脑就能将巡更的时间和巡更点输入电脑，这种巡更系统不需布线，巡更点设置灵活、方便。

电视监控

小区各公共通道、门口都有摄像镜头，能一天24小时监控和录像。管理人员坐在管理中心的监视屏前，就能切换监视各部位的情况。一旦出现情况，就能马上通知保安人员前往处理，做到防范于未然。

除以上所述，按甲方要求，设计还考虑小区建设一个宽带光纤接入且4芯多模（室外）光纤到栋的网络方案，以提供小区高速的综合信息服务。

地下室车库管理系统、小区机电设备自动化管理系统、CCTV系统（闭路电视监控系统）在设计选型时也应考虑到系统集成。

转贴于 二、安全防范和信息管理子系统的构成

1） 安全防范为主的小区综合集成系统

小区综合集成系统具有：

1. 通过RS232与管理员主机通信；2.自动记录处理住户呼叫、报警等多种通讯信号；3.矢量电子地图系统；4.住户详尽资料档案；5.数字录音与警情转发系统；6.多媒体报警功能；7.报警中心多级联网； 8.多条件、模糊查询系统； 9.可与其他安防系统进行联动，如联动探照灯、闭路电视监控系统；

下面以安居宝智能系统产品为例说明系统构架：

2）公用通道及电梯闭路电视监控系统

1. 系统的功能

本系统能够对小区内的多种情况进行监测，并能进行集中监控，从而真正做到少人值守。这样不仅可以节省大量人力，而且具有很好的经济效益和社会效益。本系统可实现下列功能：

在一些比较重要的场所，摄像机将采集的信息送往小区内的监控中心，显示图像，并可进行录相。

2. 闭路监控系统的设计特点

本系统在设计时，根据小区的具体情况，设计具有如下特点：

· 系统的先进性和开放性

系统的先进性体现出世界上先进的管理和安全监控的设计思想，引进的一流技术和设备。

· 系统的可靠性

监控设备采用先进的相对隔离式设计，不会因某台摄像机等设备发生故障而影响其他机器正常工作，能够胜任长时间的可靠工作。

· 系统的可维护性和网络的可管理性

整个系统的管理结构设计采用统一的建网模型，结构清晰，结构化布线，为整个系统的测试、维护、管理提供了强大的支持。

固定摄像机：摄像机全部选用台湾YOKO公司的YK-556摄像机。该摄像机具有外形流畅、性能稳定、质量可靠的特点 。1/3in的靶面尺寸，水平分辨率为420线，12VA可在低照度下工作，最小照度为0.1Lux，是目前众多监控工程公司一致看好的品牌。

镜头：选用日本精工（AVENIR）SSG0612镜头。该镜头品种多，质量好，价格适宜，是行销全世界的知名品牌。

录像机：选用了日本Panasonic松下公司的AG-6124专业24小时录像机。该机种具有性能稳定、质量可靠、价格优惠、录像效果佳等特点。

矩阵式画面处理器：选用美国ROBOT公司的产品MX96i。

黑白显示器: 选用了台湾本同公司的15英寸产品BM1511及20英寸产品VM-2003B/W。

说明：15、20英寸 800线 平面直角

3. 系统组成：

本系统由摄像、传输、接收显示和录像记录、控制四大部分组成。

·摄像部分：按照实际情况及要求选择固定式黑白摄像机；根据观察需要，可对某人或某地作一段时间的详细摄像； ·传输部分：普通视频电缆、控制线、视频头等组成； ·接收显示和录像记录部分：由15"、20"专业黑白监视器各1台，日本Panasonic松下公司AG-6124小时专业录相机1台组成。

4. 闭路监控区域划分

各摄像机所处位置见如下说明：

1. 大厦地下停车场二个出入口处各设一台固定摄像机号，采用6mm镜头，对出入车辆进行监控；共2台。

2.住户单元的电梯各设一台固定摄像机，采用6mm镜头，对电梯内部情况进行监控；共15台。

3.公用通道共设16台固定摄像机，采用6mm镜头，对小区的公用通道情况进行监控。；

总计：33台（摄像机）

3） 智能化停车库管理系统

1. 系统性能及特点:

· 图像识别加IC卡配合使用，能准确判断出IC卡和车牌是否吻合，杜绝了偷车者的盗车途径。

· 车主凭IC卡才能进入车库； · 图像识别系统的运用，减少了车型及车牌的识别和读写的时间，加快了IC卡信息与车辆之间确认、判断，提高了出、入车辆的车流速度。 · 使用本系统杜绝人为资金流失，计算机及图像存档令停车场拥有者的每一投资得到最高的回报，那些谎报免费车辆的现象将被杜绝。 · 正常光照条件下，对车辆的综合识别概率不低于99.5% 2. 系统基本设施及特点:

智能IC卡

目前国际最先进的集成电路卡，代表着一种崭新的信息处理手段，具有防水、防磁、抗静电、无磨损、信息存储量大、使用寿命长等特点。

全自动挡车道闸

· 行程控制以光电开关代替机械行程开关

· 增设一套防砸车控制系统，确保车辆安全

· 全电路无触电控制系统，确保车辆安全

· 色彩鲜明的国际标准化外形设计，较强的警示作用

智能IC卡读写机

· 硬件RF射频感应式(读写器)，采用菲利蒲产品，确保质量

· 软件(逻辑控制器PLC)为自编程，确保不同的需求，确保调试、维修，适应中国人的使用习惯

· 多重保护设计，确保使用安全

· 多重逻辑组合判断设计，确保使用可靠

数字式车辆检测器

· 以数字量逻辑判断代替传统的模拟量开关判断，确认判断的准确性；

· 全天候性能设计，排除了外界环境变化对系统的影响（天气变化、使用时间变化等）；

· 感应量灵活调节，确保客户对不同车辆的判别要求；

· 智能逻辑判断，确保各类复杂组合的判断。

中文电子显示屏

· 采用全进口LED发光管，确保亮度；

· 采用全进口集成块和单片机，确保编程可靠，修改方便

· 全中文滚动显示，内容丰富；

自动发卡机

· 采用逻辑智能控制，确保按规定程序发卡；

· 互锁式发卡系统，防止卡的流失；

· 光电控制，发卡准确；

· 储卡量不足自动劝告，确保及时补充。

防砸车检测装置

· 采用感应设计，确保安全；

· 全功能逻辑判断（非延时），确保不发生误动作。

电脑和程序逻辑控制器（PLC）

· 电脑主机确保工件可靠；

· 采用进口集成块制作PLC电路；

· 单片机程序化设计，适应国人的习惯，且便于升级；

· 大容量内存和超大容量硬盘，使系统数据储存量达3年以上

3.系统软件的功能及特点

系统软件的组成为WIN98中文系统，3.11停车场管理系统软件包

特点：

· 采用目前世界上最先进的计算机模拟控制科学，自动程度高和使用简洁

· 友好的全中文操作界面。中文菜单显示，每个操作步骤都有详细提示，操作人员使用直观、方便，非专业人员经简单培训即可上机操作

· 完善的财务统计功能，自动完成各类报表（班报表、日报表、月报表、年度报表），使管理者的管理档次步入新的台阶

· 严密的分级（权限）管理制度，使各级操作者责、权分明

· 积木式的程序设计，使系统的增删和改进极为便捷，大大提高系统的适应性

· 系统的自维护功能，使故障的查找与排除更为便捷

4)小区机电设备自动化管理系统

1.

系统概述

小区内生活设施完备，为使那里生活的人们生活安逸、舒适，保证区内的各种设备提供正常运行，例如高低压配电房，备用柴油发电机组，供排水设备，中央空调、照明系统正常运行等，必须安排一定的人员对各设备进行值班、巡检，以保安全。这无疑造成区内人力，物力、财力的增加，而且人为的因素往往造成错误也在所难免。这样的管理与区内现代化的设施相比，显然未能同步跟进。

根据甲方的要求，设计采用CEE EX485智能小区设备集中监控系统来完成机电设备的自动化管理。系统采用以RS485总线的网络形式，把分散在小区内各部分设备的运行数据集中后由总线送至CEE EX485智能集中管理器，通过它的管理后系统软件完成数据的实时传输，然后系统软件根据实际的需要发送命令，直接对区内的各设备进行统一的管理和控制。

系统方框图

工作过程

各前端的智能仪器（如CEE UC，GSI，E�PANEL等）不断收集前端设备（如高低压配电室的各台设备、生活用水站及污水站的设备，区内的中央空调系统设备等）的数据（如电流、电压、温度、位置、压力、信号状态等）。CEE EX485智能集中管理器以网络的形式与前端的智能仪器连接着，只要拨号连通，中心运行着CEE系统软件的计算机就能实时地把前端智能仪器收集到的设备运行数据通过分析及处理在显示器中显示出来，然后又把监控计算机发出的下一步监控命令进行必要转换之后传送到前端智能仪器以便执行这些命令，从而指挥现场的各台设备工作，通过这种高效率、有条不紊的过程，使小区内的各系统实现全自动化。

系统功能 系统软件

CEE EX485生活小区设备智能集中监控系统软件可在Windows NT，Win95/97，win3.x等平台上，使用UI形式，为图形界面。

CEE EX485智能集中管理器（简称CEE EX485）工作性能特点：

a. 为系统软件与各种设备之间提供多种协议的数据通道。

b. RS485接口，通过RS485网线与个监控设备连接，采用MODBUS协议。

c. 电话线接口通过电话线MODEM或通过专线及专线MODEM（可选择）与运行系统系统软件的PC连接。

d. RS323接口与现场运行软件的PC连接。

e. 提供远程监控方式与现场监控方式的自动切换功能。

f. 支持监控设备向系统软件反拨

3、主要设备

CEE EX485智能集中管理器

CEE UC通用控制器