影像物理学篇1

【关键词】：影像物理学；声学；核磁共振；放射性核素

物理学的很多新理论都为医学影像检查技术带来了革新，X射线、激光、电子显微镜、核磁共振等技术为医学研究及临床应用提供了新的方法和手段，对现代生命科学的发展作出了突出的贡献．借助于某种能量与生物体的相互作用，提取生物体内组织或器官的形态、结构以及某些生理功能的信息，为生物组织研究和临床诊断提供影像信息。

20世纪中叶，一批物理学工作者进入医学领域，从事肿瘤放射治疗及医学影像的研究．并于1958年成立了美国医学物理学家协会，1963年成立了国际医学物理学组织．并将具有定量特征的物理学思想和技术引入到临床的诊断和治疗中．物理学与医学的结合不仅促进了医学的发展，也对物理学的发展起了推动作用．

1 声学的应用

超声成像90年代以来，由于数字化处理的引入，高性能微电子器件及超声换能器的出现，以及各种图像处理技术的应用，超声成像的新技术、新设备层出不穷。超声不但能显示组织器官病变的解剖学改变，同时还可应用Dopper技术检查血流量、血流方向，从而辨别器官的病理生理受损性质与程度。超声诊断采用实时动态灰阶成像，在掌握正确剂量的前提下，可连续对器官的运动和功能实施动态观察，而不会产生像X射线成像那样的累积效应及危险的电离损害。由于超声诊断具有无损伤性、检查方便、诊断快速准确、价格便宜、适用范围广泛等优点，得以在临床中迅速推广。超声波成像的物理基础是超声医学的基础，超声成像是利用超声波遇到介质的不均匀界面时能发生发射的特性，根据检测到的回波信号的幅度、时问、频率、相位等，得到体内组织结构、血液流速等信息．

2 光学的应用X射线成像

X线实际上是一种波长极短、能量很大的电磁波。医学上应用的X线波长约在0.001--0.1nm之间。X射线穿透物质的能力与射线光子的能量有关，X线的 波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X显得穿透力也与物质密度有关，密度大的物质对X线的吸收多，透过少；密度小则吸收少，透过多。利用差别吸收这种性质可以把密度不同的骨骼与肌肉、脂肪等软组织区分开来，者正是X线透视和摄影的物理基础。X射线成像包括X射线透视和摄影、X射线计算机体层成像． X射线计算机体层成像是以测定人体内的衰减系数为基础，采用一定的数学方法，经计算机处理，重新建立断层图像的现代医学成像技术［1］．X射线的几种特殊检查技术，分别是X射线的造影技术、X射线的断层摄影、数字减影．

3 电磁学的应用磁共振成像

MRI成像的先决条件MRI成像的先决条件是被成像样品中的原子核必须具有磁性,而这种磁性源于原子核本身的自旋运动.因此,对原子核等微观粒子的自旋属性进行的深入研究是量子力学取得的重要成果之一,客观上也是MRI得以产生的知识前提.磁共振成像利用了人体内水分子中的氢核在外磁场中产生核磁共振的原理．由于人体不同的正常组织、器官以及同一组织、器官的不同病理阶段氢核的弛豫时间有显著不同，利用梯度磁场进行层面选择和空间编码就可以获得以氢核的密度、纵向弛豫时间 、横向弛豫时间作为成像参数的体内各断层的结构图像．近年来产生很多新的成像序列和技术方法．如扩散加权成像是通过测量人脑中水分子扩散的特性来反映组织的生化特性及组织结构的改变，在临床上可用于急性脑梗塞的早期诊断［2］．螺旋浆扫描技术，明显消除患者因运动或金属异物造成的伪影, 可生成高分辨率、无伪影、具有临床诊断意义的理想图像。

4 原子核物理学的应用放射性核素成像

放射性核素成像的物理基础放射性核素具有放射性，利用放射性核素作踪剂，结合药物在脏器选择性的聚集和参与生理、生化功能，达到诊断疾病的目的。检察方法 有4种：扫描机、照相机、单光子发射计算机体层和正电子发射计算机体层(PET).核素检查中产生的正电子只能存在极短的时间，当它被物质阻止而失去动能时，将和物质中的电子结合而转化成光子，即正负电子对湮没．转变为两个能量为0．551 MeV的光子，并反冲发出．放射性核素在正常组织和病变组织分布不同，产生的光子强弱也有不同，PET成像技术通过探测光子对的差别形成影像．

5 结语

影像物理学在影像检查技术中的意义非常重要，对影像检查技术的发展影像深远，随着影像物理学的不断发展，新的影像技术不断出现，必将对疾病的诊断总出更大的贡献。

影像物理学篇2

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）30-0189-02

医用影像物理学是一门交叉学科，它是医学影像专业学生的一门专业基础课。[1]开设该学科的主要教学目的是使学生掌握医学成像理论的物理学基本原理、规律并且了解医学成像的物理理论知识，以及使学生深刻理解成像过程、读识图像和挖掘图像蕴藏的生物信息奠定基础。该学科所涵盖的技术门类多样，有物理学、数学、电子学、计算机、生物学和解剖学等多方面的专业知识。它常以实验为基础，大多数的物理规律是通过观察、分析和综合实验结果得出的[2]。

目前，本校该课程所设置的教学学时比较少，又由于本课程的教学内容信息量非常大并且高度抽象化，这就增加了学生学习该门课程的难度，使得大部分学生在初次接触该课程时就失去了学习兴趣，其学习的主动性和积极性也大大降低；学生在学习该课程前只具备基本的高等数学知识、经典物理学知识、初步的计算机操作系统及应用软件使用本领和简单的电子技术基础原理，对于学习本课程中所需要的计算机图像处理技术，学生几乎没有基础。这就容易导致学生在学习各环节上跟不上教师的授课进度。同时，由于学生本身对医学影像物理学的重视程度严重不足，这在一定程度上也增加了教师讲授该课程的教学难度。

本校现阶段是由物理教研室的教师来讲授这门课程的。虽然授课教师有着深厚的物理学知识，但是由于专业的局限性，他们的医学知识却是个短板，因此在教学过程中就不能完备地阐明物理学在医学中的应用，不能有机地将物理知识与医学知识结合在一起，并且有些知识点对授课教师来说也是新课题，也需要深入地研究和探讨。这种情况就对教师的业务水平和专业素质提出了新的挑战，怎样在有限的课时内，完成教学目标、教学任务，达到预期的教学效果，使物理专业知识比较欠缺的医学影像专业学生真正掌握所学内容，是摆在授课教师面前的一个难题。

本文着重从课堂教学和学生特点，总结了几点课堂教学方法实践经验，分以下三个方面介绍笔者对医学影像物理学这门课程教学方法的研究和实践。

一、在教学过程中合理地使用多媒体技术

医用影像物理学教学可以借助于多媒体技术中丰富多彩的声音、视频和图像等，使得教学过程获得传统教学方法无法与之比拟的层次感、表现力。多媒体教学方式教学，可节省教师的板书时间，有利于教师在有限的课堂时间内向学生传授更多的知识，也会使得教学过程更加紧凑；对于抽象的物理过程可以用形象生动的动画模拟展示、可以将抽象的概念及物理现象形象直观的展示出来，从而有效地提高教学效率和教学质量。因此，教师在备课时，可以通过上网查找或实地拍摄等方法，收集与教学内容有关的资料，利用Flash、Powerpoint等资源将这些资料制作成多媒体课件以供教学使用。比如在讲解X射线的五代扫描方式时可以借助多媒体课件，以动画方式一边图示一边讲解，动态地展示其扫描方式的全部过程，使抽象的内容具体化，从而加深学生对X射线的产生、特性及物理量的描述等基础知识的认识和理解，更容易使学生消化和吸收其所学习到的内容。

多媒体课件虽然有着强大的教学优势，但是教师在教学过程中也要合理地利用。课件设计必须基于教材，课件展示应该服务教学。课件的设计要考虑到教师所教授的学科属性以及教学内容，课件的制作要紧扣医学影像物理W的教学大纲，要与教学目标相一致。同时，根据实际的教学需求，在多媒体课件中也要合理安排具体的教学内容，突出重点及难点，科学地表现教学内容。

二、在教学过程中合理地进行实物演示

由于该学科所涵盖的信息量非常丰富，教师在授课过程中可以通过形象的实例或材料来使枯燥乏味的教学内容变得生动有趣，这主要是因为实物具有直观、形象的特点，符合由感性到理性的认识规律。通过实物展示可使学生对抽象的东西有着更加直观的印象，使学生更好地掌握教师讲授的内容。

在教学过程中，教师也应根据教学任务的实际需要，有目的、有针对性地运用实物演示法，不能单纯地为演示而演示，也不能单纯地为引起学生兴趣而演示。另外，教师也要注意实物演示法的一些技术性细节，以便更好地发挥直观教学手段的实效性。比如：课前要准备好演示的教具，不要过早地把演示的教具展示出来；提供给学生的直观材料要有典型性，让学生感知的部分要重点突出，色彩鲜明；感知的材料要大一些，让全班同学都能看得比较清楚。

三、注重理论和实践相结合，在教师授课过程中合理使用“教―学―做”一体化案例教学法

高等教育的任务之一是培养具有创新精神、创新思维、创新意识及创新能力的高素质创新人才。教师在教学过程中应注重培养和发掘学生这些方面的能力，以适应时代的要求。目前，传统教学模式是以授课为基础的学习模式：教师以课题讲授教材各章节内容，强调学科知识的系统性和完整性。教师作为主体只注重现有知识的传授，而学生作为受体只是被动地接受书本知识，学生在学习中容易在死记硬背所学知识而弱化自身的实践能力，这就使得学生在学习该学科时压力大、学习难度高、学习动力不足。如果完全采用传统的教学法，就无法解决在教学过程中遇到的各种难题。

案例教学法最主要的特点就是以案例为主线、学生为主体，教师为引导，将以往教师讲、学生听的被动教学模式变为学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式[3]。

“教―学―做”一体化的案例教学法是由教师先给出教学任务，学生上网查阅相关资料，教师既可以直接给学生提供相关网址，又可以指导学生学会搜索引擎的使用技巧。当学生自行在网上查找医学影像物理学方面的相关资源，了解相关的医学应用、国内外研究进展等知识后，可以由学生自己制订方案，教师检查后开始实施。教师不再作为主体只注重知识的讲授，而成为一名引导者和顾问。比如将学生分为若干学习小组，在课前向各小组提供一例确诊为肺癌的临床病例，让其思考采用何种合适的医学影像技术进行检查、诊断，获得各小组的讨论结果后，给出病例的初步检查方案，即采用X射线摄影技术，学生自行查找获得该病例影像，然后讨论影像展示的内容、X射线的特性、X射线摄影技术对于病例的诊断作用以及该技术存在什么缺陷或不足，如何改进？

“教―学―做”一体化案例教学法能最大程度地促进学生对理论知识点的理解，有助于学生思考能力和专业素质的培养。通过该教学法可以使学生从多角度、多方面、多层次地分析问题，同时启发学生通过查找资料分析判断、归纳综合所学知识，从而使学生学会创新、学会学习；提高了学生独立思考、分析问题、解决问题的能力；培养了学生崇尚科学、敢于追求创新的精神。同时，教师也应尽可能地安排学生到医院临床影像科进行课间实习，注重理论与实践相结合。比如让学生观看并了解CT主机、控制台和激光打印机外部构造，并且见习或实践一个部位CT检查成像的全过程，让学生进一步理解CT的成像原理、图像重建方法，熟识CT成像的过程CT的各种图像处理功能，并且了解CT各种图像后处理与图像质量的关系。在见习过程中，要鼓励学生对疑难之处进行提问，并与带教教师一起讨论，最终做出一定的总结。

总之，通过近几年来医学影像物理学的教学方法的改革实践，提高了教师对各种教学方法和教学手段的综合运用能力，教师的业务水平和自身素质得到了较明显的改善和提高；学生从原先被动的学习转变为自觉主动的学习，学生学习的兴趣和积极性明显提高，学生在获得知识的同时自身能力和素质也得到了同步协调的发展；教师也能够充分利用教学资源，优化教学过程，真正达到提高教学效果的目的。

参考文献：

影像物理学篇3

【中图分类号】R-0 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8801（2015）03-0272-02

当前时代背景下的医学影像物理和医学影像技术发展以依靠功能成像为主，核心点即为人体心理生理成像和人体心理功能成像。我们通常所说的生理成像也就是基础性参数成像，此项内容以生理参数形式在人体内部进行分布，上述分布形式需要相关人员进行数据重建才能获得，之后在此基础上还要给予其数次分析和详细计算。心理成像技术的复杂性显而易见，由于多少会联系到实验设计的准确性，成像设备设定过程中要对其进行被试控制以达到预期效果。但是心理成像临床精神疾病诊疗实验才会起突破最大的一个点，内生物法分析动态成像和反义核酸水动态成像是现下医学领域多次讨论和研究的科学问题之一，上述成像方法和成像技术会对医疗机构改革造成重大影响。

一、医学影像物理要点分析

1.X射线成像要点分析

1970年之后出现了X射线断层成像技术，X射线断层成像技术是较为传统的影像技术之一，以也是最为成熟的成像方法之一，X射线断层成像技术速度之快足可以完成对心脏进行动态成像，将显像增强剂XCT成像技术进行科学合理融入，可对血管病变进行检查，同时也可对血脑屏障病灶破坏与否进行适时检查，此项技术实质上归属于功能成像的基本范畴之内。需要注意的是，病人体内剂量接收和病人片厚接收过程中，医生均应进行折中筛选，对比度因素提高和相关空间分辨率提高，二者会受到一定制约因素影响，但是多模态集成成像基本装置中，新型PET和MRI都相继问世，在某种程度上为用户提供质量方法选择权限，软件水平元素和硬件水平元素之上的医学影像集成有时呈多模态发展趋势，此类状况也是未来发展趋势之一。

2.核磁共振成像要点分析

采集技术以成为操作主选，其发展态势偏于良性化，但是气体成像确是商业首选，肺部现象中的体现尤为突出，当下MRI基本功能成像设备应用范围内，主要分为人脑认知功能成像内容，此种内容旨在对人体大脑工具机制进行实时性的心理测量，并在诊断过程中可以为肿瘤疾病等提供相应可靠治疗信息，之后在此基础上为体内肿瘤发展阶段信息以及相关体内肿瘤扩散程度信息等且进行及时准确判断，一般情况下，其以人脑功能可视化工具形式产生。MRI设备通过不断更新与调整，其已然达到了10Tesla的高超操作水准，具体性结构系统发杂程度相对于设备维护因素和设备功能开发因素而言，其是及其重要的。单从数据采集角度而言，微电子技术会被适当应用到体素水平研究上，通过并行采集技术完成编码技术脱离，使得MRI成像速度得到稳步提升。

3.超声波成像要点分析

UI实质上以非电离辐射成像模态形式产生，主要分为平面成像产品和对应断层呈现产品两种，因为二维成像才是其重要组成部分和重点操作环节，还有就是血液流动彩色杜普勒成像仪器设备的合理接入，此项产品便难以流通，三维成像技术和相关三维技术产品普及程度不高，但是我们此处所谈及的三维也并不是真正意义上的三维，其主要是指将二维切片进行叠加，在叠加之后得到所需的准三维图像。需要注意的是，UI仪器设备发展过程中极有可能超过X射线成像，并会成为医学影像工作中的首选医学工具。应该了解到，超声波成像具备成像安全可靠和操作价格低廉等优异性，所以诊断治疗和介入治疗以及相关影像检测环节等都会得到不断发展与完善，其数量基础性增长速度已然超乎人类想象。

二、医学影像技术要素分析

处于首位层次上的工作和与处于首要层次上的硬件相关的软件关系尤为密切，二者主要对成像装置操作部件控制内容进行承担，与此同时，数据采集内容和图像预处理内容以及相关图像重建内容等也被包含在内，并且也需要将临床数据信息进行采集，之后在此基础上对其加以分析。依据长远角度而言，医学软件和医学硬件的结合是医学领域发展过程中的必然需求，以此种模式便可有效提高医学水平的竞争力度。次要层次软件核心针对环节是对机械数据进行分析和处理，需要医护人员相互配合才能完成正规操作，现下我国没有形成三位一体合作机制，现有商业软件开发仍旧落后与他国。PACS技术的出现有力补漏了技术空缺，节点设置将成像设备作为主要内容，多模态形式之上的医学影像资料信息会被不同类型专业图像处理平台加以处理以有效满足基础性医院临床工作需求。上述软件与图像工作平台相互联系，之后在此基础上在于与PACS进行对接，以此种模式来完成局域网节点创建，适时通过与医院就医病人接诊过程进行病人具体信息录入，完成优良性质为主的图像站创建。此时需要在作出科学合理病情诊断的同时打印出相关病情报告，图像站中的工作人员可以对同意病人进行数据信息采集，然后与图像配准环节有机融合，只有这样才能在一定程度上提高医院对病人的治疗质量和诊断效率。

结束语

综上所述，医学影像物理和医学影像技术是当前物理学整体中的核心分支结构，需要对成像问题和图像处理问题以及相关医学图像临床应用问题等有所了解。与此同时，物理问题内容和算法内容以及对应软件设计内容也是其中重点，疾病诊断医学影像内容和疾病治疗医学影像内容以及疾病科研医学影像内容都是重要人体信息载体，合理分析影响物理和技术可促进行业内部的稳定发展。

参考文献：

[1]周洁，白木.21世纪的医学影像[J]. 医疗保健器具. 2001（02）

[2]陈卫国，黄信华，张雪林，王晋豫.医学影像存储与传输系统构建策略和实施的初步体会[J]. 中华放射学杂志. 2002（10）

影像物理学篇4

心理学告诉我们，兴趣是一个人探究某种事物或者某种活动的积极心理倾向。对于接触新鲜事物来说，兴趣是最好的老师。随着社会和科技的发展，以及课程改革的要求，在校大学生所要学习的课程越来越多。在校大学生不仅要培养对自身专业的兴趣，也要培养相关专业课程的兴趣。只有对自身专业和相关课程具有浓厚的学习兴趣，才能激发学习主动性。

一、课程性质

医学影像物理是医学院校医学影像学专业的一门专业基础课程，是医学影像与物理学的融合。这门课程讲授的是用于医学成像或诊断的各种成像技术的物理学基础、成像特点以及图像质量控制等。通过这门课程的学习，使学生具备基本的医学影像基础知识、基本理论和方法，对医学影像设备的工作原理、相关技术有一定的了解。

医学影像物理在医学教育特别是医学影像学专业的教学中占有重要的地位，要学好这门课程，需要学生具备高等数学、物理学、计算机学以及人体解剖学的相关知识，对学生综合运用知识解决临床问题有较高的要求。通过学习医学影像物理，能为学生进一步学习影像学、影像诊断学、医学成像设备学及其他医学影像学专业课程打下基础。

由此可见，要学好医学影像物理这门专业基础课程，除了需要学生具备较好的基础知识外，也对教师如何调动学生的学习兴趣和主动性从而获得良好的教学效果提出了较高的要求。

二、课程面临的问题

医学影像物理需要学生具备基本的高等数学和大学物理学的基础知识，特别是大学物理学基础知识。物理学是自然科学里最为基础的学科，其研究内容具有普遍性和广泛适用性。物理学是高等院校各类专业重要的基础课程，笔者所在的学校也将物理学作为大部分专业的一门基础课程来开设。

无论是中学阶段还是大学阶段，教育工作者都有同样的感受：对于大多数大学生，尤其是一些艺术院校和医学院校的学生，对物理学的地位和作用缺乏充分的认识和了解；还有的学生由于在中学阶段的物理基础较薄弱，上了大学即使有心学学物理，学习效率也比较低。对于我国大学生来说，他们普遍反映物理是一门较难学的课程，认为自己又不是物理学专业的，老师在课堂上讲的理论与一些公式、原理都十分难懂，从而对物理失去了兴趣。

医学影像物理是医学影像与物理学高度融合的一门课程，其主要涉及的X射线成像、磁共振成像、核医学成像和超声成像都离不开相关物理辐射波的产生、辐射波与人体相互作用的物理机制、图像质量保证和控制的物理原理。因此，这门课需要学生有较好的物理学基础。如前所述，由于大学生特别是医学院校的大学生对物理学这门课的兴趣不大，就导致这门课的要求与实际学生的接受情况有差距。

笔者的授课专业为医学影像学专业，第1次课与学生交流时发现该专业大一时没有开设物理学基础课。医学院校普遍学生的物理学基础较差、缺乏兴趣这一客观事实已经是一个不可回避的问题，而医学影像学专业的学生没有大学物理学基础更对这门课的顺利开展提出了挑战。因此，如何采用有效的课堂教学方法、如何培养学生对物理学和医学影像物理的兴趣是笔者要探讨的问题。

三、医学影像物理教学中学生学习兴趣的培养

1.激发学生对物理学的兴趣

医学影像物理这门课程需要具备较好的物理学基础，教学过程中需要讲授各成像技术的物理原理和过程，而本专业学生的物理学基础较薄弱，因此课堂上有必要给学生灌输物理学的重要性以及激发学生的物理学兴趣。

机械地给学生灌输物理的重要性显得枯燥，笔者将一些物理问题与医学实际问题相结合来解释，让学生更容易接受。例如，假设学生毕业以后在医院从事康复治疗工作，其中一项具体工作是为截肢病人安装假肢，那么从假肢的设计、安装到调试都离不开力学的支撑。这个案例没有直接强调物理学在医学领域的重要性，但很自然地将物理学和医学联系起来了，使学生意识到物理学在医学中所发挥的重要作用。

为了激发学生对物理学的兴趣，笔者还借助医学上一些有趣的现象来间接阐述物理问题，从而激发学生的兴趣。例如，医生给小孩打针时，小孩通常会哭闹坐不住，这时医生或者家长通常会抱怨小孩不听话；而比较有趣的解释是：量子力学不允许物体具有确定的位置和动量，因此小孩本身就不可能坐得住，所以就不能抱怨小孩不听话了。通过这个案例，课堂上学生的兴趣就激发出来了。

2.明确课程教学内容

由于学时的限制，教材内容不能完全涉及，因此给学生明确了主要教学内容，特别强调了本课程将会涉及X射线物理、磁共振物理、核医学物理以及超声物理这四个核心物理问题。这样使学生有针对地去学习相关物理学知识，而不至于感到困惑、无趣。

3.医学影像物理学习兴趣的培养

医学影像物理这门课主要讨论的对象是各种医学影像，即图像；而讨论这些医学影像的核心是形成影像的物理原理。在教学过程中，首先培养学生对图像的认知：从信息量的角度来看，一幅图像所包含的信息远比几个数据或几条曲线（如心率、血压、体温等）的信息量丰富得多；医生能否对患者的健康状况或疾病做出正确的评价或诊断取决于医生获取生物信息的科学程度及信息量大小；医学图像是对人体内部情况的可视化表达，它不仅可以向医生展示人体内部某一特定部位或层面的解剖结构，而且还可以在一定程度上揭示人体脏器的功能，所以医学图像是医生能准确获取患者生物信息的主要途径。从医学图像出发引出相关物理学原理，学生对这门课的兴趣就提升了。

学生有了图像认知后，接着通过一张真实的医学图像来引导学生对这门课的兴趣。通过多媒体给学生展示一张人体锁骨骨折的X射线图像，并提问：要准确、全面地理解这幅X射线图像，需要具备哪些知识？以提问的方式引导学生思考和互动，课堂气氛活跃。需要准确解读这幅图像，有的学生认为只要具备了解剖学的知识就可以知道图像反映的是哪个部位，同时只要具备诊断学的知识就可以知道出现了什么病变，而其他知识都不重要了。这时需要引导学生：人体应该是有血有肉的，为什么这张照片只能看到清晰的骨骼？这个问题就把医学影像物理这门课的重要性引出来了：X射线对骨骼这种高密度组织具有很高的分辨能力，因此图像中的骨骼清晰可见；这门课程会讨论X射线的产生原理、作用的物理机制以及成像特点，学习之后学生就会对这幅X射线图像的形成机理有深入的理解。然后继续向学生引导：随着课程的深入，会发现每种成像方式会得出不同的图像特征，所反映的生物信息和脏器功能也不同，它们各有所长、互相补充。通过这个案例，学生意识到了在各种医学影像中准确把握图像信息和特征的重要性，只有这样才能准确地为患者诊断，从中将医学影像物理在本专业的重要性体现出来了。学生意识到了这门课的重要性和地位，学习兴趣就提升了。

4.结语与展望

医学影像物理作为医学院校医学影像学专业的一门重要的专业基础课程，其教学质量与学生学习效果关系到后续课程的开展。笔者认为，培养学习兴趣是获得最佳课堂效果的重要途径之一，通过课堂教学的设计与引导，学生培养了对本课程的兴趣。

教学方法是多样与灵活的，除了传统的讲授为基础的教学法（LBL，Lecture-based Learning），还应积极探索新型教学法在课堂上的应用，如团队为基础的教学法（TBL，Team-based Learning）以及问题为基础的教学法（Problem-based Learning）等。相信通过教学方法的改进，不断培养学生的学习兴趣，最终能够获得教学与学习效果的双丰收。

影像物理学篇5

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（b）-0200-02

医学影响物理学是物理学与医学影像互相交叉的学科，旨在研究并解决和医疗诊治及人体基础治疗所相关的问题[1]。由于其横跨多个学科领域因此学生掌握起来难度较大，目前的线性教学模式显然已经无法适应于这一学科的复杂性，因此亟需开展相关的教学模式改革工作。该文研究的主要目的是提高医学影像物理学的教学效果，其中实验组学生在接受了非线性教学模式后，取得了十分满意的教学效果，现具体报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

以2016级医学影像1班48名学生（对照组）与2016级医学影像2班45名学生（实验组）为研究对象。两组学生在年龄结构、性别比例等方面差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2 方法

两组教学课时均为24学时，其中理论课程20学时，实验课程4学时。对照组：采取理论讲解与推导，以口述为主。实验组：采取非线性教学模式，具体包括：PBL教学法、情境教学法、实践性教学法、多元化教学法等多种方法在课堂教学中结合实际教学内容穿插应用。

1.3 评价方法

（1）期末考试成绩。对两组学生均采取完全相同的考试试卷，具体包括选择题、填空题、简答题与计算题等四种题型。其中基础知识共60分，综合应用共40分，满分100分。（2）问卷调查。设计调查问卷，其中共包括“提高学习能动性、激发学习兴趣、活跃课堂氛围、加强创新能力、提升自学能力、促进对临床应用知识能力的提高、提高报告撰写能力、基础知识系统性掌握”等8项内容，每一项具体分为“较好、一般、无”3种评价选项，发放调查问卷90份，收回90份，回收率100%。

1.4 统计方法

采用SPSS 22.0统计学软件，计数资料采取（%）表示，以x2或t进行组间对比验证；对比以P

2 结果

2.1 两组学生的期末成绩对比

将两组学生的期末成绩进行对比分析，实验组总分为（77.405±15.666）分，明显高于对照组的（69.106±13.629）分，组间差异显著有统计学意义（P

2.2 问卷调查结果

实验组学生认为非线性教学模式在“提高学习能动性、激发学习兴趣、活跃课堂氛围、加强创新能力、提升自学能力、促进对临床应用知识能力的提高、提高报告撰写能力”等方面其效果要明显优于对照组，且组间差异显著有统计学意义（P0.05），此即表明，学生在获取基础性知识方面仍较多依赖于传统教学模式。见表2。

3 讨论

在科技水平快速提高的当今时代，相关的医学影像技术也取得了巨大的发展与进步，对于影像技术性人才的所提出的要求性也越来越高。对此，在日常的教学过程中相关的医学影响物理学教师便应当结合课程特点与学生兴趣，来不断探索出新的教学方法与模式以便能够更好的完成医学教学任务，并以此来提高对高技术医学影像人才的培养水平[3]。

在该次研究中，接受非线性教学模式的实验组学生在基础知识得分方面与对照组差异无统计学意义（P>0.05）。此即表明此两种教学方式在对学生的基础知识培养方面效果基本一致。而在综合应用得分方面，实验组便明显高于对照组，且其差异有统计学意义（P

在影像专业医学生所学的专业课程当中，医学影像物理学是其中最为重要的一项基础课程，其在医学教育体系内有着无可替代的价值作用[4]。学科内容涉及领域众多，有着多学科交叉的特征。在具体实施的过程中教师就可结合具体的教学实践情况来将PBL教学法、情境教学法、实践性教学法、多元化教学法等多种教学方法予以综合应用，引导学生能够亲身参与到教学全过程之中，促进对自身学习兴趣的有效激发、增长知识视野、提升专业素质、加强科研能力、增强人文关怀，将该课程的教学效果予以最大程度的发挥，并最终实现对非线性教学的增益效果。

综上所述，将非线性教学模式应用到医学影像物理学教学过程中，可显著提高学生的学习成绩，并且在激发学生学习兴趣、活跃课堂氛围、加强创新能力、促进对临床应用知识能力的提高等多个方面优势显著，应予以推广应用。

参考文献

[1] 丁晓东，王绍武，盖立平，等.医学影像物理学探究性教学探讨与实践[J].中国医学物理学杂志，2014（5）：5220-5222.

影像物理学篇6

物理是研究物质运动基本规律的学问，在天文、地学、生物、数学、物理、化学六大基础学科中，用现代科学技术体系的观点看，天、地、生、化都可归结到物理和数学，现代工程技术也要靠物理作为支柱。这些文字，如果只通过老师的语言简单地描述给学生听，学生对于这些知识是引不起什么兴趣的，俗话说耳闻不如目见，在学习物理的第一堂课，我就利用一些国内外的纪录片片段剪辑了一段影像，通过这么一个短小精悍影片和科学的解说，阐述了物理对现代科学的重要影响以及在高科技领域中的巨大成就，从而激发学生学习物理的兴趣，不失时机地引导学生步入物理学这座精美的科学殿堂，以极大的兴趣和勇气去吸取其中的

营养。

二、利用影像缓解学生学习物理的畏难情绪

物理尽管有宏观上的连续性，但物理的最大特点之一是按力、热、声、光、电、原子物理学的体系讲述各部分内容，并不依赖前面讲述的全部内容。因此，过去没学好（当然不是一无所知），只要努力，现在照样能学好。此时，我利用备课时间，搜集整理了一些“半路出家”的物理学家的故事和童趣轶事，然后剪辑成短片，以他们的励志故事来缓解那些过去没学好而灰心丧气的学生的畏难情绪，同时鞭策了基础好的学生克服自满情绪，继续勤奋学习。

三、导入的影像要注意直观的趣味性和科学性

在讲到火箭发射和陀螺仪的内容时，我特意剪辑了一段航天员王亚平在天宫一号中进行的太空教学，她在天地教学的过程中，演示了各种实验和原理，这是我们在地面上是无法实现的，通过她的演示，我们了解了特殊环境下的一些物理原理，学生虽然当时有的看了现场直播，但是通过影片的剪辑，大家再次回到现场，再一次激发了大家学习物理、研究物理的热情，这是我们无法用一段语言来实现的。事实上，教具、挂图和各种实验仪器、设备等生动具体的直观现象，都是课堂导入的无声语言，是不可忽视的素材。但是，这些教具如果能在课前巧妙组合，拍摄一些利用教学用具的趣味性实验，尤其是无法通过现场立刻重现的实验，通过直观地设置悬念，诱导学生变枯燥抽象的原理学习为生动活泼的规律探索。这样，“以疑导读”“以用入读”，造就学生的知识饥饿感，促其产生强烈的求知欲，启发学生尽快地理解其真谛。

影像物理学篇7

中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0131-01

1 区域地质背景

预查区区域位置属内蒙古中部地槽褶皱系（Ⅱ），苏尼特右旗晚华力西期褶皱带（Ⅱ4），哲斯—林西复向斜中部（Ⅱ41）。

该区古生代地层，属华北地层大区，内蒙古草原地层分区之锡林浩特—— 磐石地层小区；中、新生界地层区划属滨太平洋地层区，大兴安岭—— 燕山地层分区之乌兰浩特—— 赤峰地层小区。

出露由老到新有：古元古界、石炭系、二叠系、侏罗系和第四系。

2 区域地球物理、地球化学及遥感影像特征

2.1 地球物理特征

（1）布格重力异常特征。重力场的总体展布格局是中间低两侧高，中部布格重力异常值在-105×10-5～125×10-5 m/s2，两侧布格重力值约-90×10-5 m/s2，呈北北东—南南西向延伸，这一特征反映了区域内的总体地质、构造环境。

工作区地处重力盆地北端鞍部，布格重力异常值在-110×10-5 m/s2，自南向北有所升高，梯度明显变化，是多金属成矿有利部位。

（2）航磁异常特征。正负航磁异常多呈豆状或带状相间排列，北东—南西向延伸，场值一般为100～200 nT，负异常值为-100～-200 nT。与正磁异常相对应的是中基性火山岩，而与负磁异常对应的是花岗岩。

工作区所处位置磁场值变化不大，相对平稳，在零值区附近，属多金属成矿的部位。

（3）区域磁场分布特征。据《内蒙古自治区西乌旗跃进大队幅等四幅1∶5万区域矿产调查报告》资料。

巴彦高勒幅：磁场比较平稳，局部有所抬升。正磁场大面积分布，磁场值一般在+20～+200nT之间。在正磁场的背景上局部出现高磁异常，等值线走向呈北东东向。对比区域地质资料，正磁场区主要出露古生界宝音图组（Pt1BY），为陆相喷发—沉积的酸性熔岩、火山碎屑岩，具一定磁性，能形成强度较低的正异常，推测是引起正磁场的原因之一。

窟窿山幅：磁场特征表现为以负磁场为主，磁场区磁场较平缓，一般在0～-200 nT之间，局部分布正磁场。负磁场分布在图幅东南部，出露侏罗纪中粒花岗岩（Jγ）和上侏罗统满克头鄂博组（J3mk），西北部磁场零值以下区为古元代宝音图群（Pt1BY），图幅中部北东展布零值区为二叠统林西组（P3l）和大石寨组（P1d^s）。

（4）预查区1∶50000高精磁异常特征。根据“内蒙古自治区西乌旗跃进大队幅等四幅1∶5万区域矿产地质调查2007年度工作总结”，工作区磁场特征表现为以负磁场为主，磁场区磁场较平缓，一般在0～-200 nT之间。工作区中部分布一低缓正异常，最高值在200 nT以上，宽约20 m，长约2000 m，形状较规则，走向近东西。

2.2 区域化探特征

（1）1∶20万化探异常特征。1990年，地矿部第一综合物探队在内蒙古东部地区开展1∶20万区域化探测量，在本区圈出200 km2的综合异常密集区。异常元素组合以Ag、Pb、Zn、Cu、Au等为主，伴生元素有W、Mo、Bi、Cd、F、Ni、Cr、Co、Mk等。由6个综合异常组成，异常形态为椭圆状或似椭圆状，长轴方向多为北东向，呈串珠状分布于米生庙复背斜东南翼挤压断裂破碎带上。各异常元素组合较齐全，强度较大，浓集中心明显。

（2）1∶5万化探异常特征。根据内蒙古自治区西乌旗跃进大队幅等四幅1∶5万区域矿产地质调查结果，该预查区内分布着1∶5万地球化学测量圈定的四道沟Au、Ag、Cu、Pb、W组合异常（HS24）。

HS24异常呈北东向展布，面积3.37 km2，异常元素组合Au、Ag、Cu、Pb、W、Mk，各元素异常套合较好，Au峰值72×10-9，Ag峰值228×10-9，Cu峰值68.2×10-6，Pb峰值114×10-6，W峰值118.4×10-6。该异常元素组合齐全，各元素异常套合较好，浓集中心明显，主要成矿元素各元素异常浓度分带均达到2～4级。

异常区西部出露燕山早期花岗斑岩（Jγ），东部为中生界上侏罗统满克头鄂博组（J3mk）流纹岩、流纹质熔结凝灰岩，南东部为第四系残坡积、冲洪积。该异常位于地层与岩体接合部位，处于成矿地质条件有利部位，成矿可能性较大。

2.3 遥感影像特征

据《内蒙古自治区西乌旗跃进大队幅等四幅1∶5万区域矿产调查地质报告》：遥感影像是从中国国土资源航空物探遥感中心购买，来源为美国地球资源探测卫星LANDSAT7（2000年7月14日13时49分拍摄），ETM+数据，分辨率15m。经对其进行计算机处理，采用假彩色合成、主成分分析、比值图像合成、色彩空间变换4种方式，对数据进行了分析、对比，用1、3、5、7四个波段合成高精度的1∶5万遥感图像，对其进行了初步解译。

解译结果如下。

（1）岩体：因山体圆滑，大部分岩体不易分辨，但1∶5万窟窿山幅北大山岩体影像较突出，卫星图像上其影像细腻、色调深兰，与围岩容易区分。

（2）地层：古元古界宝音图群，显花岗岩类地貌特征，影像较粗，色调暗绿，山脊突出，发育羽状冲沟。

石炭系分布零星，露头不好，影像特征不清晰。

二叠系深灰色岩层较多，故显墨绿色，影纹较粗糙，可能是构造强烈，地层产状陡，山顶常突出基岩所致。

（3）构造：线形构造影像清晰，解译效果较好。北大山岩体北侧的北东向构造带非常醒目，呈北东—南西向，宽10余厘米的带状影像，斜贯1∶5万窟窿山幅，沿米斯庙—窟窿山一线，北西段为冲沟，影像明显，南东段冲沟不发育，但可见一线形影像与冲沟相接，直到东南图廓，对照地形图，该地带并无小路等人工痕迹，推测为一较大型断裂构造。

影像物理学篇8

（1.重庆师范大学 影视传媒学院，重庆 400047；2.重庆师范大学 美术学院，重庆 400047）

摘 要：传统电影理论奠基石的“影像本体论”中影像强调两要素：一是原物必须存在、二是与原物完全一样。但是，到了数字电影时代其遭遇了前所未有的挑战，因为其无法解释CGI（计算机生成图像）。作为数字电影时代的“视像本体论”除了兼容影像本体论，还能解释CGI，因而更适应数字化时代的需要。

关键词:影像本体论；CGI；视像本体论

中图分类号：J901文献标识码：A

"Image Ontology" in Digital Film times

TANG ZHONG-hui，GONG Wen

一、“影像本体论”

正如蒙太奇理论成为世界各国主流电影的创作理念一样，以法国电影理论家安德烈•巴赞（1918-1958）为代表的一派电影人提出了从艺术本体论到具体创作手法自成体系的一整套美学主张，对世界电影的发展产生了深远的影响。早在1945年，巴赞就写出了那篇经典论文《摄影影像的本体论》，并于1958年将自己的论文集定名为《电影是什么》（这已成为电影美学的经典著作）。特别是他创立的“影像本体论”（ontologization of the Bazinian image）已成了传统电影理论的奠基石。

在谈到“影像本体论” 时，我们首先要理清“影像”这个概念的含义。巴赞的原文是image，英法文中的image相当于中文的“影像、图像、镜像”等，其拉丁文有复制、再现之意。Image的基本含义就是图像与原物一模一样。影像这个概念有两要素：一是有原物存在，二是与原物完全一样。“影”顾明思义就是“影子”，是原物的造影，它离不开原物。中文的“影像”含义也只有这一种［1］。巴赞的image基本上是严格意义上的影像，因为他明确在前面加了个限定词“摄影”。应该这样说，巴赞的“影像本体论”是时代的产物，因为20世纪40到20世纪60年代是电影的黄金时代，无论电影的产量、观众、影像，还是电影艺术、理念、理论都处于一个大发展时期。巴赞当年提出影像本体论，既是对过去的总结，也是为未来的发展寻求支点，建立电影领域的真实美学理论。

安德烈•巴赞在书中提出：“19世纪，随着客观记录视觉形象和声音的技术相继问世，出现了一种新的形象范畴。这些形象与产生这种形象的现实间的关系需要严格加以确定。不从这种哲学角度确定影像和现实的关系，就不可能正确地提出与此直接有关的美学问题。”这种努力就体现在全书的开篇论文《摄影影像的本体论》。巴赞论述的摄影成像的客观性时特别强调“不让人介入”，这为他后来的美学立论提供了哲学依据。接着他就重点论述了影像与现实物的逼真关系。他强调“同一”（欧美语言中为identity），也就强调了两个事物完全相同，在一系列同义词、近义词中它是最强的。由此可以提炼出巴赞“影像本体论”的核心命题：摄影把客观现实中的物体如实地转现到它的摹本上，所生成的影像与被摄物同一。它具有自然的属性，影像产生于被摄物的本体，它就是这件原物的副本。巴赞的影像本体论从本质上界定了电影影像的逼真性和客观性。他要在影像本体论这块基石上建立他的“真实美学”理论大厦。巴赞认为，由于电影可以“完整无缺地再现现实”，而影像生成的客观性意味着它“不用人加以干预，参与创造”，便可“赋予影像以任何绘画作品都无法具有的令人信服的力量”。电影的这些特质使它具有复现真实的美学意义，这也就是“真实美学”的理论基础。

二、 数字电影时代的CGI（计算机生成图像）

数字电影时代的CGI就是“无中生有”。随着数字技术的不断广泛运用，CG（Computer Graphics 大陆译为“计算机图形学” ，港台译为“电脑绘图” ）也大规模介入电影创作，尤其是CGI(Computer-Generated Imagery 计算机生成图像，CGI是CG技术的一种实际应用)完全不用摄像机参与便能创造出像影像一样逼真的图像来。可以说，CG技术是可以造出任何人类所能想象的逼真效果，艺术家的创造能力可以得到最大的发挥。CGI没有现成图像为底，凭空生成新图像，电脑动画就是一种动态的CGI。电脑动画很快就发展成为CG的一个高级应用领域并在影视艺术领域中获得日益广泛的应用。

“数字化对电影的革命性挑战，应该说其意义上远远超过了当年声音进入默片或彩色代替黑白对电影产生的影响。数字化技术将不可思议地扩展电影的表现空间的表现能力，创造出人们闻所未闻、见所未见，甚至想所未想的视听奇观和虚拟现实。”［2］

CG技术20世纪70年代开始用于电影制作，电影创作中运用CG技术是个渐进的过程。在1982年夏季公映的两部影片中CGI水平才有进步的提高：首次脱离电脑屏幕而直接成为场景元素，正是在这层意义上人们把它们视为最早的CGI电影。第一部是《星际旅行Ⅱ：可汗的愤怒 》 中有一名为“创世纪”的一分钟段落就完全是由CGI组成的。描写一枚携带有生命体的火箭撞向一颗死寂的行星，巨大的火焰熄灭后，低地出现了湛蓝的海水，山涧长出了茂密的火焰，死星演化出了生命。整个段落画面壮观，色彩自然，片中首次采用离子系统（CG中基本造型手段之一）来表现火焰的燃烧。另一部CG电影是迪斯尼投入巨资拍摄的《电子世界争霸战》，片中有15分钟的CGI，描述的真人落入电脑内部的虚拟世界与坏人搏斗，所以有大量真人与CGI背景的合成镜头，CGI场景就有200多个。1985年的《少年福尔摩斯》中制作了电影史上的第一个CGI人物（一个画出来的中世纪骑士最终变成了真人）。直到1989年CG电影才最终走向成熟，其里程碑就是卡梅隆执导的《深渊》，片中利用离子系统制作的NTO（非地球生物）造型奇特，它像水一样可以自由变换形体。《深渊》中有一个经典的场面就是：一个NTO进入海底基地，它像一股悬空游动的水流不断变换着形态游向女主角，随后它又变化出一个会笑的水质人脸，背景还能从透明的水脸透现出来，只不过产生了折射形变。其中的水脸特别真实，就像“真有其物”一样，其实现实中根本就不可能存在。今天的好莱坞，CG特效已成为电影创作的一种常规手段。动作捕捉在今天应用也相当广泛，如《指环王》中的人物咕噜，其造型是CGI，但其动作却完全是真人的，是由一个真人演员表演、再利用动作捕捉技术将动作移植给咕噜，甚至其面部表情的变化也取自真人，最后造就的“咕噜”，形象是虚拟的，动作表情却是真人的。可见，CGI技术在电影领域的应用，正如这一行的专家威廉姆斯所说：“现在，艺术家已经开始可以按照自己的想象来创造形象了。”

从电影诞生直到20世纪80年代，“影像本体论”都是符合当时电影创作的实际情况的。然而，人类对物质世界的探索是永无止境的，随着数字化的神奇发展，CG技术开始大规模介入电影创作，尤其是CGI（计算机生成图像）是完全不用摄影机参与便创造出来的像影像一样逼真的图像。20世纪90年代后大批穿插有电脑特效画面的影片络绎不绝地闯入人们的眼帘，影片中那些真的不能再真的物象，在现实生活中根本就找不到原物或类似的对等物（ 此前电影中的特效画面或用模型、或靠美工；前者有实物，后者逼真度不如实物）。 如《侏罗纪公园》（1993年）中一些只出现局部画面的恐龙多由模型制作，然而片尾相互厮杀、动作暴烈的恐龙则完全是CGI。其形象逼真得如假包换，但现实中根本找不到原物，模型和美工均无能为力，惟有CGI才能活灵活现地演绎出如此惊心动魄的搏杀场面。

CGI的问世使几十年来人们深信不疑的影像本体论面临严峻的挑战：如它们是影像，那被摄物在哪儿？它们与何物同一？或者说它们是何物的镜像？如这些CGI不是影像，那它们又是什么？该如何称呼？巴赞的“影像本体论”适用于整个传统电影领域，然而到了数字化时代它的正确性受到了质疑。我们都知道“影像”具有两要素，无端丢弃其中一要素，那影像也就不成其为影像了（ 没有物象，哪来镜像？）。从影像本体论的角度来看，没有被摄物的摄影，影像就是无源之水。也就是说， “影像本体论”是无法解释数字化电影时代的新事物CGI。

三、 “视像本体论”

理论从来都是对实践活动的总结，当实践突破了原有理论的范围时，原理论的革新也是迟早将会发生的。影像本体论到了数字化时代已显陈旧，学界群体现在必须进行电影电视学界的理论创新，必须创立一个能适应数字化时代新现实、能流畅解释CGI（计算机生成图像）的新学科体系，这首先便必须创立一个能取代影像本体论的新本体论，因为它是新体系的基石。同时新本体论必须向下兼容影像本体论，也就是说，它必须既能圆满解释传统电影现象，又能完美解释CGI这样的新事物、新现象。

对于CGI（计算机生成图像）引发的电影理论革命，学界许多敏感的先知先觉者已经有所动作，许多人写文章都点明“巴赞影像本体论已解体”，还有人疾呼“电影技术革命颠覆了传统电影美学”（我们认为“解体、颠覆”有些言重，因为影像本体论对大多数电影还是适用的，只是无法解释CGI现象，所以笔者认为“影像本体论出现了裂隙”，需要进行修正、补充）。近年来陆续有学者提出了一些新见解，遗憾的事，尽管提出了“虚拟现实主义”、“虚拟美学”等理论名称，却鲜有具体内容，大多罗列些现象、打出了旗号，然后便没了下文，别说理论细节，连框架都没有提出。特别是20世纪90年代，当数字虚拟影像生成技术被美国电影大量使用，并以此为依托，开辟出了新的，过去连想都不敢想的题材领域，人们发出了“后电影时代”来临的呼声［3］。时代正呼唤新理论，电影美学正处于转型期，就像蒙太奇理论造就了苏联学派，长镜头理论火了法国学派一样，但愿CGI能催生一个中国学派。谷时雨先生就此做出了巨大的贡献，他所倡导的“视像本体论”不仅修正了影像本体论的缺憾，而且还对其进行了补充和发展，因而更适应数字化时代的需要。

“视像本体论” 探讨的是视像（可视图像，即射入人眼的图像，可以是真实图像，也可以是虚拟物像），艺术面对的两大基本问题，既与现实的关系问题和时空问题，也就是“逼真性”、“四维性”。逼真可以分为两类：一类就是“实有其物”，即能找出现实世界真正存在的原物，能将两者加以对比判断逼真与否；另一类就是“虚有其表”，即现实中不存在对等物，但究其实质，它仍然是现实世界某一事物的变形产物。“四维性”即时间和空间共同构成四维，还指其载体要能根据叙事的需要，可以在四维的双向度上自由地延伸、缩放和切换。四维性很重要的，视像艺术的许多艺术效果（如摇、拍、推、拉、蒙太奇等）的获得都取决于这种转换的可行性和自由度。其实就是视像艺术的运动性，也就是艺术形象在四维时空中的动态变化。

“视像本体论”是数字电影时代的重要尝试，我们完全有必要对影像本体论和视像本体论做一比较。巴赞时代只有两种图像生成方式：手绘与摄影，摄影影像具有最高的逼真性――同一性。而视像本体论将图像的逼真度分出三个层次：写真、留真、和仿真。其中的留真完全等同于影像本体论中的同一性；写真就是巴赞所说的“较低级”手绘图像。其中仿真是信息时代新开发出的第三种图像生成方式――CG（计算机图形学）的产物，其最大特点在于它的逼真程度在人的视觉感受上和影像一样，然而它又不一定像影像那样具有现实的对照物。影像是机械装置遵循自然规律客观生成的，而仿真视像则完全是人借助电脑虚拟生成的，是人的主观产物。两者唯一相同的是它们的衡量标准，即都必须在视觉感受上的高度逼真。巴赞的影像本体论还有一个重大缺陷，那就是它只从本体论的角度阐释了影像在视觉形象方面的真实性和客观性，而完全没有涉及其与四维时空的关系，没有论述影像在四维时空中的变化（没有阐释影像的运动性）。巴赞在文中予以考察的是静像（绘画和照相），但却不加说明地推延到动像（“摄影”一词既包括静态的照相，又涵盖动态的电影），于是影像的运动性就这样令人遗憾的被他忽略了。然而他依据影像本体论建立的电影真实美学主要论述的却是影像的动态真实，这不能不说是个重大的缺失。而视像本体论正好弥补这一缺憾，力求从本体论的层次来定义影像的动态真实，即为影像记录的时空变化（如镜头的切换、蒙太奇的生成）留出理论阐释的空间。

参考文献：

影像物理学篇9

第一次世界大战后，航空像片直接开始在实践中应用。在欧洲的几个国家中，航空像片用于绘制林业用图和编制详细地况、林况明细表。从50年代以后，在欧洲的大部分国家中，航空像片正式用于编制近代森林图，并作为林业企业内一种信息来源和森林调查的存贮系统。

判读是随着摄影测量学、光学和电子学等学科发展起来的。第一张航空像片是1892年达格雷和尼普斯用银板照相拍摄的。随后，出现了摄影测量学。当时法国地质学家阿拉戈把银板照相的摄影测量意义作为景观精确地透视（投影）表示，并根据透视几何的原理预测到在绘制地形图中的应用。1897年9月10日在《柏林日报》上发表了森林判读的第一个实例。德国的一个林业工作者用拴放气球取得像片，根据它进行了绘制森林类型图的试验。该试验是在秋季阔叶树变色时进行的。当时在德国，像片量测的问题解决了。早在1923年，就用摄影测量法进行林分量测的试验。由于像片比例尺非常小和摄影设备的成本问题，没有多少实际应用的价值。

森林的影像是由森林反射和发射的电磁辐射能量构成的。不同树种组成的林分的物理、化学性质和森林生物学特征不同，它们反射和发射的光谱特性不同，表现在像片上的影像则具有不同色调的、结构、形状和大小等。这些信息叫做判读因子。在航空^片上判读林分或地物，虽然其种类不同，但判读基本因子为影^大小、形状、色调、阴影、结构和地物之间的相互关系。

一、森林判读的原理

（一）影像形状

在垂直摄影的航空像片上，地物或林分显现它 们顶部特有的形状，其变化规律符合中心投影规律。平坦地区的地物影像形状阳地物形状相似，仍保持其原来的几何形状，如矩形采伐迹地其彭像仍为矩形；成一定角度的交叉道，其影像也呈现同样角度。例如，铁路的影像弯曲度很小，呈平滑的细线状，并有明显的路基、铁路用地；公路的影像弯曲度较大，呈平滑的粗线状。树木或林分的判读需在立体影像中仔细地观察冠形，根据不同树种具有的特定冠形和大小识别树种。

（二）影像大小

影像大小是识别地物的重要线索之一。影像大小乘以像片比例尺分母，就可以确定该地物大小。根据已知地物大小及其影像长度，在像片上可用下式确定未知地物大小。形状相同的地物可以根据相对大小来区别，如山杨和红松成熟林冠形均为平顶形，但红松林的树高和冠幅均比山杨大，再配合色调等判读因子可把它们区别开。

（三）色调和颜色

色调指的是地物反射光的亮度。像片色调反差是指影像与其背景间的亮度差。在彩色摄影中，彩色反差是影像与其背景间的各种彩色值与彩色差的结果。地物之间没有色调差别，地物影像形状显然不能识别。色＼调是判读地物最好的一个线索，有时它是识别地物的唯一线索。例如，水湿地和干旱地根据像片的色调差别就可以把它们区别开。红外片影像的色调取决于地面上地物反射和发射的红外光量；雷达影像的色调取决于地面上地物返回传感器的雷达能量。

当物体反射某波段光线大于其余波段时，则该物体显示反射率最大波段的颜色。标准彩色片的影像可反映地物的天然本色，在森林调酥杏τ盟很方便。在夏季摄影的标准彩色片上区别树种或植物类仍感困难。

（四）阴影

阴影有两种，即本身投影和投落阴影。前者是地物本身背光形成的阴影，在垂直摄影像片上就'是地物背光面影像，它与受光面色调有明显差别。其特点表现在由受光面向背光面的过渡及坷者所占比例的关系上，利用这种特点可以判读冠形。圆形或平页形树冠影像由受光面向背光面逐渐过渡；尖锥形树冠过渡明显。殳落影是投落在地面上的阴影。它的特点是可以显现地物纵断形状，在平坦地区投落阴影不变形。利用这种特点可以判读树形状和大小，区别树种和地物。根据阴影长度可以确定树高。

阴影长度依太阳高度角和地形起伏不同而变化。被阴影遮盖沟林木，反射的光线很少，使得像片影像很暗，甚至反映不出来。3此，在判读有阴影的地物迹要进行立体观察。

（五）结构和形态

像片影像的结构是指色调或色调变化的频率。它是由于细小也物不能单个明显地区别出来的那些细小地物色调或色调变化引发的结果。在大比例尺像片上单株术可以分辨开，它们的叶子不拒分辨；树冠或林冠的影像结构是由树叶的反射光构成的。有些小地物在像片上不能显现，如河流切刈情况，在小比例尺像片上仅能从影像结构上判断。在黑白像片上影像结构可分为四级：光滑、细致、粗槌和极粗糙。

形态指的是地物特殊的排列，它是天然或人工形成的。地面二岩石形态经常指示地质构造；水系形态与岩性、构造及土？结构有密切相关；森林植物形态与其群落类型有密切关系。根据这些持征可在像片上识别它们。

同一形态地物影像的大小和色调可能不同，但其形式则有一定特征，如稻田有大小一致的区别，果园有整齐的株行与疏开之间距，人工林和天然林具有显然不同的林相。

二、森林判读的主要根据

森林生物学特征、森林光谱反射特性和树木及地类间的相互关系可作为森林判读的主要根据。

1.森林或树种的生物学特征：不同树种的冠形、大小、树叶色和分布位置均不相同，所以不同树种或林分在像片上形成了同的影像结构、特征。它们主要表现在树冠影像的形状、大小、调和林木影像的高度差别等，可根据这些差别在像片上判读树或林分。

2，树种和地类间的相互关系：由于不同树种的森林生物学特不同，树种或林分的分布有一定的规律性。掌握这些规律性再合其他判读因子，就可以正确地识别树种或林分。

3.森林光谱特性：森林遥感成像主要是利用树冠的反射和发能量。林分类型不同，光谱特性和规律有差异。这和树种本身的生物学和生态学特征有关，尤其是树木的生长、发育及其光学特性，对树木的光谱反射特性影响更大。例如，樟子松树冠稀疏，透光量大，针叶颜色浅，叶绿素含量少，故在樟、红、落三个林分中其反射率最高。绿色植物吸收红、橙和蓝光进行光合作用，不能吸收红外光波，只起增温作用。植物的反射、透射和吸收的光量之和为100%。在可见光波段，绿色植物吸收了辐射能的大部分，而反射和透射则较少，红外光波段反射量大，故在可见光波段反射率低，红外光波段反射率高。

利用不同林分类型之间光谱反射率差异大小的特点，可以选定最佳波段进行航空摄影。夏季森林航空摄影采用红外片比全色片效果好。在像片定性、定量判读中，应用红外片比全色片划分林分类型容易。不同波段的光谱数据及其特点和规律是森林自动判读和分类的根据。

航空像片的重要价值之一就是从航空像片上能识别和判断出地物的质和量，从而形成航空像片的判读理论和方法，这一理论和方法是提高森林调查质量的基础。

影像物理学篇10

1.1图像成像

从本质上来看，生物医学图像成像技术（下文简称“图像成像技术”）与医学影像技术的区别并不大，仅仅是人们更习惯将其表达为医学影像。生物医学图像成像技术的研究内容为：利用染色方法和光学原理，清晰地表达出机体内的相关信息，并将其转变为可视图像。图像成像技术研究的图像对象有：人体的标本摄影图像、观察手绘图像、断层图像（如ECT、CT、B超、红外线、X光）、脏器内窥镜图像、激光共聚焦显微镜图像、活细胞显微镜图像、荧光显微镜图像、组织细胞学光学显微镜图像、基因芯片、核酸、电泳等显色信息图像、纳米原子力显微镜图像、超微结构的电子显微镜图像等等。

图像成像技术主要包括2个部分：现代数字成像和传统摄影成像。通常可采用扫描仪、内窥镜数码相机、采集卡、数字摄像机等进行数字图像采集；显微图像采集则可应用光学显微镜成像设备及超微结构电子显微镜成像设备；特殊光源采集可应用超声成像仪器、核磁共振成像仪器及X光成像设备。目前，各种医学图像技术的发展都十分迅速，特别是MRI、CT、X线、超声图像等技术。在医学图像成像技术方面，如何提高成像分辨力、成像速度、拓展成像功能，尤其是在生理功能及人体化学成分检测方面，已经引起了相关领域的重视。

1.2图像处理

生物医学图像处理技术，是指应用计算机软硬件对医学图像进行数字化处理后，进行数字图像采集、存储、显示、传输、加工等操作的技术。图像处理是对获取的医学图像进行识别、分析、解释、分割、分类、显示、三维重建等处理，以提取或增强特征信息。目前，医学领域所应用的图像处理技术种类较多，统计学知识、成像技术知识、解剖学知识、临床知识等的图像处理均得到了较快的发展。另外，人工神经网络、模糊处理等技术也引起了图像处理研究领域的广泛重视。

1.3图像分析及图像传输

生物医学图像分析技术，是指测量和标定医学图像中的感兴趣目标，以获取感兴趣目标的客观信息，建立相应的数据描述。通过计算测定的图像数据，可揭示机体功能及形态，推断损伤或疾病的性质及其与其他组织的关系，进而为临床诊断、治疗提供可靠依据。生物医学图像传输技术，是指应用网络技术，在互联网上开展医学图像信息的查询与检索。通过网上传输图像，在异地间进行图像信息交流，可实现远程诊断。同时，在院内通过PACS（数字医学系统—医学影像存档与通信系统），也能在医院内部实现医学图像的网络传递。

影像物理学篇11

中图分类号：P23文献标识码：A

一 前言

目前国际上具有代表性的研究机构有瑞士的苏黎世工业大学、德国的波恩大学、英国的牛津大学、法国国家信息与自动化研究所(INRIA)以及美国的南加州大学等,国内的研究机构主要有武汉大学、华中科技大学以及中科院遥感所等。

在几十年的发展过程中,三维重建方法研究呈现以下几个特点：

1 可用数据源越来越丰富,经历了由单一立体航空遥感影像对到多影像集成,再到多数据源融合的过程,新增数据包括LIDAR、地面规划图、DEM、SAR、InSAR等；

2 对建筑物的描述越来越细致,可重建的建筑物类型由简单的长方体模型到具有普遍意义的尖顶、人字形以及平顶多边形等,再到复杂独特的建筑物模型,从而可以更加细致地描绘建筑物的结构,逐步提高模型可测量精度；

3 建立的商业系统或实验原型系统自动化程度越来越高,由最初的主要依靠人工完成到主要由机器自动完成,再到当前正在努力实现的全自动建筑物三维重建系统。目前已有多套成熟的商业半自动系统, 如CC-Modeler、in-JECT、Ascender、ETIS 等。

与此同时倾斜影像技术的应用，使目前高昂的三维城市建模成本大幅降低，大大提高三维城市建模的速度。

特别要指出的是2010年4月9日，我国地理信息领域骨干企业——北京天下图技术数据有限公司与美国Pictometry公司举行倾斜摄影技术签约仪式，这标志着我国测绘行业首次引进倾斜摄影技术。

二 倾斜摄影的基本原理

1.1 倾斜摄影的基本原理

Pictometry倾斜影像系统包含5个相机，其中一个获取底部区域范围的影像，其余四个同时获取东南西北方向的倾斜影像（如图1所示）。

图1 中心投影和倾斜投影原理对比图

Pictometry 倾斜影像系统获取了两个类别，两个级别的影像。一类是传统的垂直向下的影像; 另一类是四张倾角为40°在60°之间的倾斜影像。

倾斜影像系统的特点:

1)平均飞行高度900 m。

2)正射相机的焦距65 mm，平均地面分辨率15 cm。

3)倾斜相机的焦距85 mm，平均地面分辨率13～18 cm。

4)传感器尺寸4 008×2 672，像元大小9 μ。

5)重叠度30% ~50%。

Pictometry 倾斜影像系统是在传统中心投影的基础上，另外增加了东南西北四个方向上以40°倾角的姿态同时采集影像，通过配备先进的GPS设备使每张获取的影像都带有高精度地理位置信息。

1.2 倾斜影像效果

Pictometry 通过倾斜40°获取的影像，与垂直向下或俯拍的角度对比能展示更多的细节(如图2所示)，用户可以从不同的角度浏览视图，并且找到相关的细节。

图2 同一地区的倾斜影像

三 基于倾斜影像进行三维城市建模的方法

在建立建筑物表面模型的过程中，相比垂直影像，倾斜影像有着显著的优点，因为它能提供更好的视角去观察建筑物侧面。Pictometry 影像系统从不同方位采集倾斜影像的这一特点正好满足了建筑物表面纹理生成的需要。同一区域拍摄的垂直影像可被用来生成三维城市模型或是对由LiDAR数据生成的三维城市模型的改善。

2.1 改善三维城市模型

三维城市模型既可以从航空影像提取，也可以直接由LiDAR数据生成。在航空影像自动提取城市模型的过程中，通常采用影像匹配技术来提取建筑物的三维信息，而自动提取最主要的问题就在于如果出现影像遮盖或者阴影，就会出现影像匹配失败的结果。现代LiDAR系统能接收多次回波，并能穿透植被，这样一来就可以结合两次回波信息分析，减少影像遮盖造成的影响，如果采用首末两次的回波信息便可有效地提取建筑物模型。

但是由LIDAR数据提取出来的三维模型并不准确。主要取决于以下几个因素: 点间隔、扫描角度、线提取算法的效果等。所以由LiDAR数据提取出来的三维模型需要改善，以便获得更准确的三维城市模型。这样，就需要把建筑物模型投影到带有三角地面控制点的垂直影像上。提取到的屋檐边缘与投影后的对应边缘通常只相差几个像素。因此我们需要建立一个仿射变换来纠正自动提取的三维模型，而转换参数可通过投影屋檐边缘与提取的边缘相差距离来评估出来。

2.2 选择合适的倾斜影像

由于影像重叠度，一个建筑物会同时出现在几张倾斜影像上。从这些影像中选择一张以提供最好的纹理。我们可以依据倾斜相机中心到建筑物表面中心的连线与建筑物表面中心的通常视角之间的夹角给相关的倾斜影像进行评分，然后选择最高得分的影像为建筑物表面贴上纹理。因为Pictometry 的倾斜影像都是在某个特定角度获取的，所以我们不选择通常视角而是选择包含在穿越通常视角的垂直飞机下的某个特定倾角的连线作为参考线，然后依据倾斜相机中心与建筑物表面中心的连线与参考线之间的夹角给相关倾斜影像评分。与此同时，还要进行一个可视性分析以判断该建筑物表面是否被其他建筑遮挡。

2.3 利用倾斜影像添加纹理

一旦选择好了最佳的倾斜影像，接下来要做的就是挑出正确的影像部分然后把它添加到建筑物表面。为了保证所挑出的影像部分是匹配的，我们有必要检查将建筑物表面投影到倾斜影像上时是否与倾斜影像上的建筑物边缘吻合。投影后的建筑物边缘必须要和带有外方位元素的倾斜影像上的边缘保持吻合。然而，当我们直接使用GPS/IMU数据解算影像的外方位元素时，会出现投影后的建筑物边缘与影像上的建筑物边缘并没有完全吻合的情况。为了生成精确的三维城市模型，我们必须使用高精度的影像外方位元素。通常情况下，我们可以通过自动空三解算以得到准确的外方位元素。一旦有了精确的外方位元素，我们就可以通过把建筑物表面投影到带有改正后的外方位元素的倾斜影像上，从而选出正确的影像纹理部分并把它添加到三维建筑模型上。

参考文献

[1] 王继阳,文贡坚,吕金建,李德仁, 建筑物三维重建方法综述[J], 遥感技术与应用, 2009(12)

[2]王伟，黄雯雯，镇姣，Pictometry倾斜摄影技术及其在3维城市建模中的应用[J]，测绘与空间地理信息，2011(6)

影像物理学篇12

光学知识的应用，历年来，无论在毕业考试还是中考都是必考内容。凸透镜成像规律及其应用，是光学中的重中之重，一直都是初中物理教学中的重点和难点。本人利用数学中的“数轴模型”，把抽象的凸透镜成像规律及其应用，直观地反映在数轴图像的不同区域，加深了学生对凸透镜成像规律的深刻理解，有效地提高了学生对重点知识的得分率，较为轻松地解决了本章教学的重点和难点。现介绍如下：

一、数轴图像的建立

沿水平方向画一条数轴，数轴的原点设在凸透镜的中心，用“O”表示，并代表凸透镜的光心。在光心位置竖直放置一个凸透镜，在数轴上标出间距等于一倍焦距的特殊点F、2F（如下图所示）。

二、由数轴图像得规律（数轴图像以下简称“图像”）

1.照相机原理：物体放在凸透镜2倍焦距以外，得到倒立、缩小的实像。观察图像理解其原理的涵义有四点：

（1）照相机的物体在二倍焦距以外（u>2f），像一定在一倍焦距和二倍焦距之间（f

（2）照相机的物距大于像距（u

（3）照相机的像是呈在光屏（胶片）上，所以是实像且是倒立的。

（4）照相机的物距增大时，像距一定减小，物距减小时像距一定会增大（简记：u与v变化相反）。

2.投影仪原理：物体在凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间，得到放大的倒立的实像。观察图像理解其原理的涵义有四点：

（1）投影仪的物体在一倍焦距和二倍焦距之间（f

（2）投影仪的物距小于像距（u

（3）投影仪的像是呈在光屏上的，所以是实像且是倒立的。

（4）投影仪的物距增大时，像距一定减小，物距减小时像距一定增大（简称：u与v变化相反）。

3.放大镜原理：物体放在凸透镜一倍焦距以内，得到放大正立的虚像。观察图像理解其原理的涵义有四点：

（1）物体放在一倍焦距以内（uu的范围内。

（2）放大镜的像距大于物距（v>u），所以像一定是放大的。

（3）放大镜的像不能呈在光屏上，所以是虚像且是正立的。

（4）放大镜的物距增大时，像距变大，物距减小时像距一定变小（简记：u与v的变化相同）。

4.比较原理，观察图像，得出推论：

（1）凸透镜成实像时，像一定是倒立的，像与物体在凸透镜的异侧；凸透镜成虚像时，像一定是正立的，像与物体在凸透镜的同侧。

（2）凸透镜成实像时，有放大、等大和缩小的像，但成虚像时只有放大的像。

（3）一倍焦距处是成虚像和实像的分界点；二倍焦距处，凸透镜成等大的实像。因此二倍焦距处是成放大、缩小实像的分界点。

（4）凸透镜成实像时，物距与像距变化相反；成虚像时，物距与像距变化相同。

（5）凸透镜成实像时，总有|u+v|≥4f，因此，当物体和光屏的位置不变时，只移动凸透镜要得到两次实像的条件是|u+v|>4f。

（6）照相机的物体和所成的像与投影仪的物体和所成的像，刚好交换位置。因此，知道照相机的原理就能推出投影仪的原理。

三、利用图像规律解决中考问题

例1 （2014黄冈中考）小明用凸透镜先后两次观察书本上的字，看到如图所示两种情景。以下说法中正确的是（ ）

A.甲图中成的是实像；乙图中成的是虚像

B.甲图中书本在凸透镜2倍焦距以外；乙图中书本在凸透镜1倍焦距以内

C.甲图中凸透镜靠近书本，所成的像变小；乙图中凸透镜远离书本，所成的像也变小

D.甲图中成像规律可应用于投影仪；乙图中成像规律可应用于照相机

解析：选C。本题主要考查的是投影仪和放大镜原理。由甲图知，凸透镜成正立放大的像，一定是放大镜，且是虚像。乙图是倒立放大的实像，一定是投影仪原理，所以A、B、D都是错误的。因为甲图是虚像，物距和像距变化相同，乙图是实像，物距和像距变化相反，所以C正确。

例2 （2014泰安中考）在某些重要会议入场时，采用人脸识别系统，识别系统的摄像机可以自动将镜头前0.5m处的人脸拍摄成数码相片，通过信号线传递给计算机识别。摄像机的镜头（ ）

A.相当于凸透镜，焦距可为0.5m

B.相当于凹透镜，焦距可为0.5m

C.相当于凸透镜，焦距可为0.2m

D.相当于凹透镜，焦距可为0.2m

解析：选C。本题考查的是照相机原理。此题应该让学生明白摄像机实质是可以连续拍照的照相机，所以镜头相当于一个凸透镜；由u>2f即0.5m>2f，所以f

例3 （2013常州中考）物体从距凸透镜12cm移到距凸透镜18cm的过程中，调整光屏的位置，总能在光屏上得到倒立、放大的像，此凸透镜的焦距可能是（ ）

A.6cm B.10cm C.16cm D.20cm