導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇光學(xué)工程的研究方向，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

對(duì)，都出現(xiàn)了鏡子。從本質(zhì)上說(shuō)，都和光學(xué)有關(guān)。

大到探月的嫦娥衛(wèi)星，小到日常生活中的單反相機(jī)、CD光盤，無(wú)論是國(guó)家進(jìn)步，還是你我的生活質(zhì)量，都與光學(xué)工程息息相關(guān)。由于光學(xué)工程的應(yīng)用實(shí)踐要求十分嚴(yán)格，相關(guān)本科專業(yè)的畢業(yè)生往往無(wú)力承擔(dān)與光學(xué)工程科學(xué)技術(shù)研究直接相關(guān)的工作。因此，每年有大量相關(guān)專業(yè)的本科畢業(yè)生選擇考研。

由于光學(xué)工程是一門高層次、高門檻的學(xué)科，相較于機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)，開(kāi)設(shè)此專業(yè)的院校并不多?？傮w看來(lái)，光學(xué)工程專業(yè)的考研競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，尤其是在一些光學(xué)工程名校之中，2012年浙江大學(xué)光學(xué)工程的報(bào)錄比就曾高達(dá)17∶1。

目前，我國(guó)具有光學(xué)工程博士一級(jí)授予資格的高校共38所。具有光學(xué)工程國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科的高校共有清華大學(xué)、北京理工大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、天津大學(xué)、長(zhǎng)春理工大學(xué)、南京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)等9所，具有國(guó)家重點(diǎn)（培育）學(xué)科的高校有上海理工大學(xué)、電子科技大學(xué)兩所，具有博士培養(yǎng)資格的中國(guó)科學(xué)院相關(guān)研究院所主要有長(zhǎng)春光機(jī)所、西安光機(jī)所、上海光機(jī)所、上海技術(shù)物理所、安徽光機(jī)所、成都光電所等6所。

我們?nèi)绾卧跒閿?shù)不多的頂級(jí)名校或科研院所中選擇一所最適合自己的院校呢？

第一，重視院校綜合實(shí)力，避免依賴單一數(shù)據(jù)。

各種評(píng)估結(jié)果中的得分、排名等數(shù)據(jù)往往只能反映院校的宏觀指標(biāo)，且不同機(jī)構(gòu)均有不一樣的標(biāo)準(zhǔn)，很難客觀真實(shí)地反映院校的全部情況。各院校的研究方向獨(dú)具特色，互有長(zhǎng)短，具體到每個(gè)研究方向，實(shí)力強(qiáng)弱更不相同，比如，光學(xué)設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域，普遍認(rèn)為實(shí)力強(qiáng)弱依次為清華大學(xué)、北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、天津大學(xué)等。同樣的道理，單純地看重院校的院士、長(zhǎng)江學(xué)者數(shù)量、實(shí)驗(yàn)室規(guī)模、研究經(jīng)費(fèi)等指標(biāo)也是不科學(xué)的。院校研究水平的高低并不能直接反映研究生教育質(zhì)量的好壞，院校的導(dǎo)師構(gòu)成、地理區(qū)位與就業(yè)環(huán)境、同學(xué)本科來(lái)源的層次與學(xué)術(shù)氛圍等軟實(shí)力也不是量化指標(biāo)可以衡量的，然而這些因素對(duì)研究生階段的學(xué)術(shù)成就以及未來(lái)的職業(yè)發(fā)展，往往比宏觀數(shù)據(jù)具備更大的影響，萬(wàn)萬(wàn)不可忽視。

第二，光學(xué)工程不是什么院校都能“玩得轉(zhuǎn)”。

在考生中廣泛存在“211高校未必比985高校差”的思想，從而選擇考研難度相對(duì)較小的“211工程”院校深造。不可否認(rèn)，一些“211工程”院校在其傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)學(xué)科上的確不比“985院?！辈?，甚至更有優(yōu)勢(shì)。但是，光學(xué)工程是一門“高富帥”的學(xué)科，只有高層次的院校才能承載光學(xué)工程這門學(xué)科，而優(yōu)秀的光學(xué)工程人才往往也出自優(yōu)秀的院校。主要原因體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，光學(xué)工程精密程度非常高，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和資金的依賴性比較強(qiáng)，缺少國(guó)家重視和資金上的傾斜，院校很難承擔(dān)昂貴的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，從而限制研究生的發(fā)展；第二，“985”院校導(dǎo)師的視野更加開(kāi)闊，對(duì)研究生的基本要求更加嚴(yán)格、培養(yǎng)目標(biāo)更高，甚至某些院校的本科生在導(dǎo)師的指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下也能在諸如Optical Letters等國(guó)際頂級(jí)光學(xué)期刊上。此外，高層次的院校學(xué)術(shù)氛圍更加濃厚，出國(guó)深造、就業(yè)等方面也具備更大的優(yōu)勢(shì)。

在此背景下，有必要對(duì)光學(xué)工程相關(guān)院校及其考研情況進(jìn)行深度解讀。本文將以擁有國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科的浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、天津大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)，以及中國(guó)科學(xué)院的上海光機(jī)所為例進(jìn)行具體分析。

浙江大學(xué)：為強(qiáng)者而生

學(xué)科地位：浙江大學(xué)光學(xué)工程學(xué)科設(shè)立于光電信息工程學(xué)系內(nèi)，該系前身為浙江大學(xué)光學(xué)儀器專業(yè)，是中國(guó)光學(xué)工程學(xué)科的誕生地，具有雄厚的學(xué)科實(shí)力。在2007―2009年、2010―2012年教育部學(xué)科評(píng)估中均排名第一。

學(xué)科特色：有現(xiàn)代光學(xué)儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家光學(xué)儀器工程技術(shù)研究中心、國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室等國(guó)家級(jí)研究基地。目前設(shè)置有光學(xué)工程研究所、光電信息及檢測(cè)技術(shù)研究所、光電子技術(shù)研究所、光電顯示技術(shù)研究所、先進(jìn)納米光子學(xué)研究所和光及電磁波研究中心、光學(xué)慣性技術(shù)工程研究中心等機(jī)構(gòu)。

研究領(lǐng)域：浙江大學(xué)光學(xué)工程主要研究領(lǐng)域十分寬廣，包括微納光學(xué)與介觀光學(xué)與器件、光學(xué)光電子薄膜、光電顯示技術(shù)、高精度光纖傳感、光電成像技術(shù)、微納米精密檢測(cè)技術(shù)、生物光子學(xué)、新型激光與光電子技術(shù)、光電子集成器件與系統(tǒng)，光通信技術(shù)與系統(tǒng)和新穎人工光電介質(zhì)等。

師資力量：光及電磁波研究中心以長(zhǎng)江計(jì)劃特聘教授何賽靈為領(lǐng)軍人物，大部分導(dǎo)師均為杰出“海歸”或外籍教授，在光子學(xué)和電磁波的理論和實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域開(kāi)展了大量工作，獲得了許多具有國(guó)際影響的學(xué)術(shù)成果。

地理區(qū)位：長(zhǎng)江三角洲地區(qū)具有規(guī)模龐大的光電產(chǎn)業(yè)集群，具有國(guó)際化、起點(diǎn)高的特點(diǎn)，相較于珠三角地區(qū)以封裝、為主的光電―半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言具有廣闊的發(fā)展前景。

競(jìng)爭(zhēng)情況：浙江大學(xué)就讀光學(xué)工程的研究生中超過(guò)半數(shù)來(lái)自于浙江大學(xué)、天津大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)等名校的推免生?？佳懈?jìng)爭(zhēng)極為激烈，從近年報(bào)錄比便可見(jiàn)一斑。

考試特色：浙江大學(xué)光學(xué)工程考研參考書(shū)為郁道銀、談恒英著的《工程光學(xué)》。浙江大學(xué)光學(xué)工程的專業(yè)課考試較其他學(xué)校包括的內(nèi)容更多，報(bào)考的同學(xué)需要復(fù)習(xí)幾何像差、傅里葉光學(xué)等本科階段較為薄弱的知識(shí)板塊。此外，也會(huì)考查一定的激光原理知識(shí)。

華中科技大學(xué)：光谷傳奇

學(xué)科地位：華中科技大學(xué)光學(xué)工程近年來(lái)發(fā)展迅速，實(shí)力雄厚。尤其是在籌的武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)目前僅有的幾個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室之一，學(xué)科地位非同一般。華中科技大學(xué)在2010―2012年教育部學(xué)科評(píng)估中與浙江大學(xué)并列第一。

學(xué)科特色：光學(xué)與電子信息學(xué)院設(shè)有武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、激光加工技術(shù)國(guó)家工程研究中心、下一代互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地、教育部電子信息功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（B類）、教育部敏感陶瓷工程中心等研究機(jī)構(gòu)。其中武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是由教育部、湖北省和武漢市共建，依托于華中科技大學(xué)，聯(lián)合武漢郵電科學(xué)研究院、中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所、中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一七研究所共同組建，已投入4億多元建立了12個(gè)科學(xué)研究平臺(tái)以及1個(gè)光電公共測(cè)試平臺(tái)。

研究領(lǐng)域：華中科技大學(xué)主要研究方向?yàn)楣怆姕y(cè)控技術(shù)、光電信息存儲(chǔ)、光通信技術(shù)、基礎(chǔ)光子學(xué)、激光科學(xué)與工程、光電子器件與集成、納米光電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)、能源光子學(xué)、太赫茲技術(shù)。

地理區(qū)位：華中科技大學(xué)地處著名的武漢光谷，當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)集群形成的產(chǎn)學(xué)研體系研究水平很高，產(chǎn)業(yè)價(jià)值巨大，尤其在光通信、激光等領(lǐng)域具有較大優(yōu)勢(shì)，就業(yè)前景看好。

競(jìng)爭(zhēng)情況：華中科技大學(xué)工學(xué)復(fù)試分?jǐn)?shù)線2013年為330分、2012年為340分、2011年為330分。招生人數(shù)60人左右，隨當(dāng)年推免生比例有所波動(dòng)。

考試特色：華中科技大學(xué)光學(xué)工程專業(yè)課考試偏向物理光學(xué)、電子學(xué)、激光原理相關(guān)知識(shí)。需要注意的是有兩個(gè)單位可以接收光學(xué)工程的碩士生，分別是光電學(xué)院和武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

天津大學(xué)：精益求精

學(xué)科地位：天津大學(xué)光學(xué)工程學(xué)科設(shè)立在天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院，是我國(guó)較早設(shè)立光學(xué)工程的高校之一。天津大學(xué)光學(xué)工程在2007―2009年教育部學(xué)科評(píng)估中名列第二，2010―2012年教育部學(xué)科評(píng)估中名列第三。此外，天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院也是教育部“教育教學(xué)改革特別試驗(yàn)區(qū)”的15個(gè)全國(guó)試點(diǎn)學(xué)院之一。

學(xué)科特色：所在學(xué)院設(shè)有精密測(cè)試技術(shù)及儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、光電信息技術(shù)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、精密儀器中心、現(xiàn)代光學(xué)研究所、光電子研究中心、傳感工程研究所、照明技術(shù)研究所、光電測(cè)控技術(shù)研究所、激光與光電子技術(shù)研究所、生物光學(xué)研究所、安全防偽技術(shù)研究中心等研究和開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)。

研究方向：超快激光理論與應(yīng)用研究、光學(xué)信息處理及其應(yīng)用、光學(xué)技術(shù)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用、數(shù)字圖像處理技術(shù)、光學(xué)傳感器技術(shù)、先進(jìn)固體激光及非線性頻率變化技術(shù)、光電子學(xué)與光通信技術(shù)、激光與光電子應(yīng)用技術(shù)等。

師資力量：中國(guó)科學(xué)院院士1人，中國(guó)工程院院士1人，長(zhǎng)江計(jì)劃特聘教授4人。天津大學(xué)光學(xué)工程的師資隊(duì)伍配置十分合理，老中青年教師比例合理。老年教授如姚建銓院士、王清月教授等可以保證該學(xué)科的頂級(jí)實(shí)力，中年學(xué)科骨干如劉鐵根教授近年來(lái)在光纖傳感領(lǐng)域碩果累累，超快激光實(shí)驗(yàn)室的胡明列教授是天津大學(xué)最年輕的教授，學(xué)術(shù)前景十分光明。

地理區(qū)位：既緊挨近年來(lái)得到長(zhǎng)足發(fā)展的天津?yàn)I海新區(qū)，又毗鄰首都北京，就業(yè)環(huán)境較為優(yōu)越。

競(jìng)爭(zhēng)情況：就讀于天津大學(xué)的研究生中，本校生源占有較大比例。天津大學(xué)工學(xué)復(fù)試分?jǐn)?shù)線2013年為330分，2012年為335分，2009―2011光學(xué)工程報(bào)錄比如下：

考試特色：天津大學(xué)考研參考書(shū)目為郁道銀、談恒英著的《工程光學(xué)》和周炳著的《激光原理》，建議欲報(bào)考的同學(xué)參考天津大學(xué)蔡懷宇教授編寫(xiě)的《工程光學(xué)復(fù)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題解答》。

南開(kāi)大學(xué)：雖小而精

學(xué)科地位：南開(kāi)大學(xué)光學(xué)工程設(shè)立于南開(kāi)大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)研究所內(nèi)，隸屬于電子信息與光學(xué)工程學(xué)院。現(xiàn)代光學(xué)研究所由光學(xué)工程元老母國(guó)光院士創(chuàng)建，是全國(guó)高校中最早取得光學(xué)和光學(xué)工程兩個(gè)學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán)的單位。在2010―2012年教育部學(xué)科評(píng)估中，南開(kāi)大學(xué)光學(xué)工程名列第五。

學(xué)科特色：設(shè)有教育部光電信息技術(shù)科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及博士后流動(dòng)站。

師資力量：南開(kāi)大學(xué)光學(xué)工程規(guī)模較小，共有教師28人，教授、研究員18人，副教授8人，其中有院士1人，特聘教授1人，博士生導(dǎo)師13人，但導(dǎo)師隊(duì)伍水平相當(dāng)優(yōu)秀，哈佛大學(xué)、劍橋大學(xué)等歐美名校留學(xué)、訪問(wèn)研究的經(jīng)歷非常普遍，近年來(lái)在Nature、Science等國(guó)際最頂尖期刊發(fā)表多篇論文，令國(guó)內(nèi)同行為之拜服。較為出色的是青年教師劉海濤教授，在Nature發(fā)表兩篇論文，在Physical Review Letters發(fā)表兩篇論文，主要研究方向?yàn)楸砻娴入x子體等微納光學(xué)的相關(guān)理論。

培養(yǎng)模式：南開(kāi)大學(xué)光學(xué)工程招生規(guī)模較小，幾乎與導(dǎo)師人數(shù)平齊，每個(gè)研究生均能得到導(dǎo)師的大量指導(dǎo)，研究生教育接近于精英教育。需要注意的是，南開(kāi)大學(xué)光學(xué)工程的專業(yè)型碩士培養(yǎng)計(jì)劃與學(xué)術(shù)型碩士培養(yǎng)計(jì)劃基本相同，這與其他學(xué)校的培養(yǎng)模式有所區(qū)別。

研究領(lǐng)域：相比其他高校，南開(kāi)大學(xué)光學(xué)工程的研究方向的理論特色較為明顯，其研究領(lǐng)域主要有：光學(xué)/數(shù)字圖象處理科學(xué)與技術(shù)、光學(xué)處理與光計(jì)算技術(shù)、激光與非線性光學(xué)科學(xué)與技術(shù)、現(xiàn)代光通信技術(shù)、光波電子學(xué)、光子技術(shù)、眼視覺(jué)光學(xué)和共焦顯微技術(shù)、飛秒激光技術(shù)、微納光學(xué)。

地理區(qū)位：與天津大學(xué)相同。

競(jìng)爭(zhēng)情況：南開(kāi)大學(xué)近年來(lái)考研報(bào)錄情況如下所示，可見(jiàn)相較于其他院校，南開(kāi)大學(xué)光學(xué)工程的性價(jià)比較高。

考試特色：南開(kāi)大學(xué)光學(xué)工程往年專業(yè)課參考書(shū)是趙凱華、鐘錫華編著的《光學(xué)》，專業(yè)課考試風(fēng)格自2013年起有所變化，并且2014年考研沒(méi)有提供參考書(shū)目，需要考生注意。

中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所：臥虎藏龍

學(xué)科地位：上海光機(jī)所是我國(guó)建立最早、規(guī)模最大的激光專業(yè)研究所。

學(xué)科特色：上海光機(jī)所現(xiàn)設(shè)8個(gè)研究室，分別是：強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中科院量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中科院強(qiáng)激光材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、空間激光信息技術(shù)研究中心（含：中科院空間激光通信及檢驗(yàn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海市全固態(tài)激光器與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）、信息光學(xué)與光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、高密度光存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、高功率激光單元技術(shù)研究與發(fā)展中心。

值得一提的是，上海光機(jī)所建成了國(guó)內(nèi)僅有國(guó)際上也為數(shù)不多的“神光”系列高功率大型激光裝置，用于激光分離同位素的激光與光學(xué)系統(tǒng)、超短超強(qiáng)激光系統(tǒng)、激光原子冷卻裝置、空間全固態(tài)激光器研制平臺(tái)。在各種新型、高性能激光器件、激光與光電子功能材料的研制方面，也進(jìn)入了國(guó)際先進(jìn)水平，是我國(guó)現(xiàn)代光學(xué)和激光與光電子領(lǐng)域取得研究成果最多的單位之一。

研究領(lǐng)域：強(qiáng)激光技術(shù)、強(qiáng)場(chǎng)物理與強(qiáng)光光學(xué)、信息光學(xué)、量子光學(xué)、激光與光電子器件、光學(xué)材料等。顯而易見(jiàn)的是，上海光機(jī)所的研究方向非常偏向于理論研究，因而十分適合于光學(xué)工程理論方向的深造。

地理區(qū)位：地處長(zhǎng)三角的核心上海，地理區(qū)位優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。

競(jìng)爭(zhēng)情況：每年有許多來(lái)自清華大學(xué)、浙江大學(xué)等頂尖學(xué)府的畢業(yè)生通過(guò)推免進(jìn)入上海光機(jī)所，研究所人才濟(jì)濟(jì)。近年來(lái)上海光機(jī)所光學(xué)工程的復(fù)試分?jǐn)?shù)線為：2013年320分，2012年325分，2011年330分。每年招生人數(shù)在40―50人，隨當(dāng)年推免比例有所浮動(dòng)。

培養(yǎng)模式：上海光機(jī)所的專業(yè)型碩士與學(xué)術(shù)型碩士培養(yǎng)計(jì)劃相近，且第一年是在安徽合肥的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)培養(yǎng)。

篇2

光學(xué)之芒,燦爛輝煌。在光學(xué)的領(lǐng)域里,他頭頂著太多的“光環(huán)”,卻沒(méi)有絲毫松懈,肩負(fù)著無(wú)限重任,但始終沉著、堅(jiān)毅。他淵博寬厚,抱定赤子之心,十余載春秋獻(xiàn)身中國(guó)光學(xué)領(lǐng)域,他就是首都師范大學(xué)物理系研究員、系科研副主任張巖。

九天攬?jiān)馒欩]志 步步為營(yíng)創(chuàng)輝煌

在通往科學(xué)高峰的路上,張教授一路前行,品嘗著希望與困難,交融著榮耀與汗水,深造期間,他用不懈的努力換來(lái)了中國(guó)光學(xué)科技前沿領(lǐng)域的重大突破。讀研期間,他同導(dǎo)師劉樹(shù)田教授一起在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展光學(xué)分?jǐn)?shù)傅立葉變換的研究。為利用光學(xué)分?jǐn)?shù)傅立葉變換進(jìn)行信息處理鋪平了道路。在中科院物理所攻讀博士學(xué)位期間,開(kāi)拓了分?jǐn)?shù)傅立葉變換在光學(xué)信息處理領(lǐng)域中的應(yīng)用,被評(píng)價(jià)是國(guó)內(nèi)在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域研究工作中的優(yōu)秀成果具有國(guó)際先進(jìn)水平。

1999-2001年,他獲得日本學(xué)術(shù)振興會(huì)博士后基金資助,在日本山形大學(xué)工學(xué)部從事生物成像研究,被應(yīng)用在實(shí)際的儀器上。2001-2002年,他在香港理工大學(xué)電子工程系從事光纖氣體傳感器研究。其研究?jī)?nèi)容被收錄在《光纖傳感技術(shù)新進(jìn)展》一書(shū)中,已出版發(fā)行。2002-2003年,他在德國(guó)洪堡基金的資助下在德國(guó)斯圖加特大學(xué)應(yīng)用光學(xué)研究所任洪堡研究員,從事數(shù)字全息重建算法的研究,提出了利用相位恢復(fù)算法來(lái)進(jìn)行數(shù)字全息重建的新方案,引起了同行的重視和肯定。這部分內(nèi)容作為美國(guó)Nova Science出版社的新書(shū)《New Developments in Lasers and Electro-Optics Research》中的一章,已經(jīng)出版發(fā)行。

2003年,他進(jìn)入首都師范大學(xué)物理系工作,先后獲得了北京市科技新星計(jì)劃,北京市留學(xué)人員擇優(yōu)資助等人才項(xiàng)目的資助。作為北京市“太赫茲波譜與成像”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的核心成員,主要從事太赫茲波譜與成像,太赫茲波段表面等離子光學(xué)和微納光電子器件設(shè)計(jì)研究。他提出的多波長(zhǎng)成像方法得到了美國(guó)Rice大學(xué)太赫茲研究者M(jìn)ittleman的認(rèn)可,被評(píng)價(jià)為不僅可以有效地增加成像范圍,還可以提高信噪比。多篇論文被太赫茲領(lǐng)域的虛擬期刊收錄。并于2007年和2009年分別到美國(guó)倫斯特理工大學(xué)和德國(guó)康斯坦茨大學(xué)進(jìn)行訪問(wèn)研究。

歡聲震地 驚退萬(wàn)人贏戰(zhàn)績(jī)

篇3

博觀而約取厚積而薄發(fā)

自2002年于暨南大學(xué)攻讀碩士學(xué)位起，楊榮騫選擇現(xiàn)代醫(yī)療儀器作為研究方向，不僅在電子信息、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與儀器儀表的理論和設(shè)計(jì)方面打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且擴(kuò)展了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識(shí)，緊密結(jié)合臨床對(duì)醫(yī)學(xué)儀器的需求，負(fù)責(zé)企業(yè)規(guī)劃的多項(xiàng)醫(yī)療器械新產(chǎn)品的研發(fā)，完成了婦產(chǎn)康復(fù)治療儀、LEEP手術(shù)系統(tǒng)等5個(gè)產(chǎn)品的研制。

在上海交通大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間，他師從中國(guó)無(wú)創(chuàng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開(kāi)拓者之一陳亞珠院士從事腫瘤物理治療領(lǐng)域的研究。深入研究實(shí)時(shí)溫度測(cè)量的理論和技術(shù)，提出了基于結(jié)構(gòu)光的三維紅外成像方法，在結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)標(biāo)定、三維表面數(shù)據(jù)快速重建等方面取得了創(chuàng)新性成果。發(fā)表SCI論文4篇、EI論文3篇，獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)1項(xiàng)。

進(jìn)入華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系任職后，楊榮騫組建和帶領(lǐng)由青年教師、博士生和碩士生組成的科研小組，開(kāi)展以手術(shù)導(dǎo)航、心功能評(píng)價(jià)和放射治療等為特色方向的理論與應(yīng)用研究，主持承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金及省、市級(jí)科技項(xiàng)目多項(xiàng)。提出基于配準(zhǔn)的四維心臟圖像全自動(dòng)分割、精確近紅外攝像機(jī)標(biāo)定、標(biāo)記點(diǎn)自動(dòng)提取與立體匹配等新方法，設(shè)計(jì)高精度近紅外光學(xué)定位系統(tǒng)，完成了手術(shù)工具的標(biāo)定、跟蹤定位等算法。發(fā)表學(xué)術(shù)論文25篇，其中SCI論文3篇、EI論文7篇；申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利6項(xiàng)，其中授權(quán)1項(xiàng)；獲軟件版權(quán)1項(xiàng)。

緊跟前沿科技結(jié)合臨床應(yīng)用

隨著生活水平提高和生活方式變化，人類預(yù)期壽命在延長(zhǎng)，但心血管疾病發(fā)病率和死亡率也在不斷上升，對(duì)國(guó)民健康形成巨大威脅。心血管疾病的早期診斷和預(yù)防已成為全球關(guān)注的重大問(wèn)題。在心臟醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，常見(jiàn)的有MRI、SPECT、CT、US等，基于不同圖像來(lái)源可重建出不同精度的模型。近年出現(xiàn)的雙源CT（DSCT），為采集清晰動(dòng)態(tài)的心臟圖像提供了可靠的影像學(xué)保障，可實(shí)現(xiàn)在無(wú)需使用β-受體阻滯劑和不受心率影響的情況下對(duì)心臟病患者進(jìn)行成像。CUDA（computeuni fieddevicear chitecture）是建立在圖形處理單元（graphic proces singunit，GPU）基礎(chǔ)之上的通用計(jì)算開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)它可以將GPU視為一個(gè)并行數(shù)據(jù)計(jì)算的設(shè)備。利用DSCT提供的良好的心臟斷層圖像，結(jié)合GPU并行計(jì)算能力，為可視化心臟輔助診斷系統(tǒng)的研究提供了良好的醫(yī)學(xué)影像學(xué)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。

緊跟這項(xiàng)前沿科技，楊榮騫主持完成了“基于GPU的心臟DSCT系列圖像精確分割技術(shù)及三維可視化研究”（中央高校基金面上項(xiàng)目），采用基于模板的配準(zhǔn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的四維心臟圖像的全自動(dòng)分割，不僅大大減少了醫(yī)生半自動(dòng)分割圖像的時(shí)間，而且提高了分割精度。通過(guò)與廣州總醫(yī)院放射科密切合作，還獲得了冠脈灌注測(cè)評(píng)和動(dòng)態(tài)心功能評(píng)價(jià)方法等相關(guān)研究的新成果。將進(jìn)一步結(jié)合臨床影像數(shù)據(jù)和醫(yī)學(xué)專家知識(shí)，構(gòu)建符合國(guó)人特征的具有臨床應(yīng)用價(jià)值的輔助診斷和評(píng)價(jià)模型。

在腫瘤開(kāi)顱手術(shù)前，須先進(jìn)行手術(shù)入路規(guī)劃。目前，神經(jīng)外科醫(yī)生一般是根據(jù)影像學(xué)提供的病灶信息，結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，采用定性的方法設(shè)計(jì)勾畫(huà)開(kāi)顱部位。由于對(duì)腫瘤的形態(tài)、尺寸及空間位置不能精確量化，往往造成較大切口引起更大損傷，也可能因反復(fù)探查而拖延術(shù)前計(jì)劃時(shí)間。依靠經(jīng)驗(yàn)定性方式的入路規(guī)劃也不利于術(shù)中腦功能區(qū)保護(hù)和有效完全切除腫瘤。如果采用立體定向頭架或神經(jīng)外科導(dǎo)航系統(tǒng)，則能精確定位腦部腫瘤，且正確引導(dǎo)手術(shù)入路的方向和深度，但費(fèi)用昂貴、操作繁瑣，難于在醫(yī)院普及。

為克服人工經(jīng)驗(yàn)方法的不足，提高定位精確度，減小手術(shù)損傷，保障手術(shù)的有效性和安全性，楊榮騫團(tuán)隊(duì)成功研究一種不依賴昂貴設(shè)備，且操作簡(jiǎn)便，易于掌握的輔助腫瘤開(kāi)顱手術(shù)入路規(guī)劃方法和軟件，基于術(shù)前檢查獲取的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，確定腫瘤病灶的三維形態(tài)和空間位置，對(duì)腫瘤、頭皮表面和設(shè)定標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行三維可視化重建。在這個(gè)虛擬半透明可視化模型中可直觀地看到腫瘤在頭皮的投影，人機(jī)界面能夠輔助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)入路規(guī)劃設(shè)計(jì)，以實(shí)際尺寸等比例打印方式輸出規(guī)劃結(jié)果。該項(xiàng)技術(shù)與廣州總醫(yī)院神經(jīng)外科合作研發(fā)，并得到臨床試用60多例，明顯比人工經(jīng)驗(yàn)方法提高了定位精確度，減小了開(kāi)顱創(chuàng)口，縮短了入路規(guī)劃時(shí)間。該成果的進(jìn)一步研究發(fā)展，將結(jié)合生物力學(xué)機(jī)理研究有效抑制開(kāi)顱后腦漂移對(duì)腫瘤定位的影響，把電刺激獲取的腦功能區(qū)位置映射到MRI影像中為醫(yī)生提供更豐富的信息規(guī)劃手術(shù)路徑。

致力導(dǎo)航技術(shù)延伸醫(yī)生視覺(jué)

手術(shù)導(dǎo)航為微創(chuàng)手術(shù)提供了重要的輔助手段，從一開(kāi)始就在神經(jīng)外科中得到應(yīng)用和大力發(fā)展，特別是對(duì)顱腦腫瘤手術(shù)治療而言，實(shí)現(xiàn)了手術(shù)醫(yī)生的視覺(jué)延伸。通過(guò)術(shù)前計(jì)劃和虛擬導(dǎo)航輔助制定詳盡的手術(shù)計(jì)劃，指導(dǎo)術(shù)中精確定位，對(duì)提高手術(shù)精確度，保障手術(shù)安全有效，提高手術(shù)效率發(fā)揮了極大作用。手術(shù)導(dǎo)航是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像、雙目視覺(jué)、虛擬可視化、立體定向等技術(shù)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)有機(jī)結(jié)合構(gòu)成的醫(yī)療儀器系統(tǒng)，目前的手術(shù)導(dǎo)航產(chǎn)品最成熟的技術(shù)主要是在術(shù)中導(dǎo)航精確定位部分，已經(jīng)可以達(dá)到較高的跟蹤定位精度。關(guān)于術(shù)前計(jì)劃部分，主要是虛擬手術(shù)研究領(lǐng)域的相關(guān)進(jìn)展，在CT、MRI圖像融合技術(shù)及應(yīng)用軟件方面取得較好成果，但是還未有機(jī)地融入到手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)中。此外，手術(shù)導(dǎo)航的術(shù)后評(píng)估方法已經(jīng)逐漸進(jìn)入研究關(guān)注范圍，但現(xiàn)有進(jìn)展不夠深入，基本未形成示范性有價(jià)值的指導(dǎo)。

鑒于導(dǎo)航技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備中的重要地位和面對(duì)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)提出的挑戰(zhàn)，楊榮騫主持承擔(dān)了“高精度近紅外光學(xué)導(dǎo)航技術(shù)”（中央高校基金重點(diǎn)項(xiàng)目）和“手術(shù)導(dǎo)航中高精度大視場(chǎng)光學(xué)定位技術(shù)研究”（國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目）。由于光學(xué)定位技術(shù)具有定位精度高，使用靈活，基礎(chǔ)技術(shù)較成熟等優(yōu)勢(shì)，且得到廣泛的應(yīng)用，因而選擇光學(xué)定位技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)并深入開(kāi)展導(dǎo)航技術(shù)研究。仔細(xì)分析了目前光學(xué)定位技術(shù)存在的兩個(gè)主要缺點(diǎn)：一是光學(xué)成像設(shè)備受攝像機(jī)有效視場(chǎng)限制，使得手術(shù)必須在攝像機(jī)的有效視場(chǎng)范圍內(nèi)完成；二是手術(shù)中光線容易被阻擋。醫(yī)生只能調(diào)整成像設(shè)備或者手術(shù)工具到合理的位置來(lái)完成定位，給實(shí)際使用帶來(lái)了很大的不便。楊榮騫提出創(chuàng)新的能夠自動(dòng)跟蹤手術(shù)工具的大視場(chǎng)高精度近紅外光學(xué)定位技術(shù)，達(dá)到克服上述缺陷的目的。每個(gè)攝像機(jī)的內(nèi)外部參數(shù)都通過(guò)光學(xué)測(cè)量精確標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)了多件手術(shù)工具高精度定位和實(shí)時(shí)跟蹤?；贔PGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）新設(shè)計(jì)了一種近紅外光學(xué)定位單元，實(shí)現(xiàn)多攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)圖像信號(hào)同步采集，很好地消除了由于圖像采集不同步而產(chǎn)生的抖動(dòng)現(xiàn)象。

篇4

戴博，2011年“國(guó)家優(yōu)秀自費(fèi)留學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金”獲得者。1986年出生，2009年于香港城市大學(xué)獲電子及通訊工程學(xué)榮譽(yù)學(xué)士學(xué)位（甲等），2013年于英國(guó)赫瑞瓦特大學(xué)獲光子及量子學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。2011年獲日本情報(bào)通訊研究機(jī)構(gòu)實(shí)習(xí)研究獎(jiǎng)學(xué)金，在此機(jī)構(gòu)擔(dān)當(dāng)實(shí)習(xí)研究員1年多。研究方向包括光通信、全光信號(hào)處理及光學(xué)成像。讀博期間，在IEEE/OSA學(xué)術(shù)雜志及會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文28篇。

對(duì)我來(lái)說(shuō)，能夠獲得自費(fèi)生獎(jiǎng)學(xué)金意義深遠(yuǎn)。首先，這是祖國(guó)對(duì)我科研成果的肯定，是一份特別的榮譽(yù)。其次，也鼓勵(lì)我再接再厲，在科研的道路上更上一層樓。作為一個(gè)城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)的研究者，一直都希望能夠把自己在西方所學(xué)到的規(guī)劃理念和研究成果應(yīng)用到祖國(guó)的城鎮(zhèn)建設(shè)中去，為祖國(guó)的城鎮(zhèn)化作出貢獻(xiàn)?！制G柳

林艷柳，2012年“國(guó)家優(yōu)秀自費(fèi)留學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金”獲得者。1980年出生，2004年獲華南理工大學(xué)城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)士學(xué)位，2005年獲比利時(shí)魯汶大學(xué)人居專業(yè)碩士學(xué)位，2011年獲荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)方向博士學(xué)位。2012年9月于荷蘭烏得勒支大學(xué)城市規(guī)劃系進(jìn)行博士后研究和教學(xué)。博士期間，在Urban Studies、Habitat International等知名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文，多次參加該領(lǐng)域國(guó)際會(huì)議和競(jìng)賽，是多種刊物和會(huì)議的委員會(huì)委員及審稿人。

萬(wàn)里求學(xué)路，十載礪劍心。能獲此殊榮，我非常感動(dòng)。這不僅僅是一份獎(jiǎng)勵(lì)，而是一個(gè)國(guó)家和民族對(duì)知識(shí)的尊重，對(duì)知識(shí)分子的厚愛(ài)。衷心感謝祖國(guó)的養(yǎng)育、導(dǎo)師的培養(yǎng)，以及親友們無(wú)私的扶持。我一定會(huì)再接再厲、激流勇進(jìn)，以期將來(lái)能為祖國(guó)的發(fā)展與進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的綿薄之力?！S斌

黃斌，2012年“國(guó)家優(yōu)秀自費(fèi)留學(xué)生獎(jiǎng)學(xué)金”獲得者。1984年出生，2006年、2008年分獲中南大學(xué)工學(xué)學(xué)士、碩士學(xué)位，同年獲澳大利亞政府全額獎(jiǎng)學(xué)金資助赴南澳大利亞大學(xué)攻讀博士學(xué)位。研究領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)械工程及特種機(jī)器人技術(shù)。目前已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊18篇，國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議論文2篇，獲各級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)和資助35項(xiàng)。

篇5

關(guān)鍵詞：焊接自動(dòng)化；圖像處理；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：C37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、概述

隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展,近年來(lái)利用機(jī)器視覺(jué)直接觀察焊接熔池,對(duì)焊

接質(zhì)量進(jìn)行閉環(huán)控制是通過(guò)圖像處理獲取熔池的幾何形狀信息,已是當(dāng)前研究的主要方向。

和傳統(tǒng)的手工焊和半自動(dòng)焊接過(guò)程相比,使用機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行直接觀測(cè)焊接熔池有著很明顯的優(yōu)點(diǎn),采集的數(shù)字圖像信息豐富,表象直觀,且數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)高速緩存內(nèi),提取特征信息, 進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,同時(shí)作出在線判決,可以實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程質(zhì)量實(shí)時(shí)控制和傳感。

在傳統(tǒng)的手工焊接和半自動(dòng)焊接過(guò)程當(dāng)中,對(duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的焊工,通過(guò)直接觀察熔池的行為、接頭的位置、焊道外形及電弧形狀,能夠感知焊接的狀態(tài)。若是感覺(jué)到實(shí)際焊接過(guò)程中同最佳狀態(tài)不一致,為了達(dá)到最佳狀態(tài)可以通過(guò)調(diào)節(jié)各參數(shù),以獲得高質(zhì)量的焊縫?？梢园堰@個(gè)過(guò)程劃分為眼－腦－手的控制過(guò)程。圖像處理在焊接過(guò)程中的重要意義就等同于手工焊接過(guò)程中人的眼睛,可以實(shí)現(xiàn)采集和處理焊接位置的傳感、焊接時(shí)熔池、焊道對(duì)中、熔寬和熔深的信息,然后利用計(jì)算機(jī)發(fā)出指令,實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的各種工藝參數(shù)如電流、電壓、焊接速度的調(diào)節(jié)和電弧或焊絲的對(duì)中。

二、圖像處理的概念

圖像處理(image processing)，用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析，以達(dá)到所需結(jié)果的技術(shù)。又稱影像處理。一般圖像處理就指的是對(duì)數(shù)字圖像處理。數(shù)字圖像是指用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、掃描儀等設(shè)備經(jīng)過(guò)采樣和數(shù)字化得到的一個(gè)大的二維數(shù)組，該數(shù)組的元素稱為像素，其值為一整數(shù)，稱為灰度值。圖像處理技術(shù)的主要內(nèi)容包括圖像壓縮，匹配、描述和識(shí)別以及增強(qiáng)和復(fù)原這3個(gè)部分。常見(jiàn)的處理包括有圖像復(fù)原、圖像數(shù)字化、圖像增強(qiáng)、圖像編碼、圖像分析和圖像分割等

三、焊接圖像攝取方法

圖像的處理一般包括量化、圖像識(shí)別和圖像預(yù)處理等幾個(gè)步驟。圖像預(yù)處理包括圖像增強(qiáng)、圖像變換和圖像恢復(fù),盡量把因?yàn)殡S機(jī)因素的干擾和攝像中各種條件的限制而產(chǎn)生的不足和噪聲減小,繼而可以獲取焊縫位置的精確信息;量化由圖像卡完成;圖像識(shí)別包括邊緣提取和圖像分割等,可借助小波變換、快速傅立葉變換、概率統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)工具對(duì)圖像進(jìn)行理解、分析、模式識(shí)別和特征提取。

從國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)來(lái)看,利用機(jī)器視覺(jué)采集焊接熔池圖像的方法主要分為被動(dòng)式直接視覺(jué)傳感和主動(dòng)式直接視覺(jué)傳感兩大類,視覺(jué)傳感器常采用CCD攝取原始圖像。CCD是英文(Charge-Coupled Devices)的縮寫(xiě),意即“電荷耦合器件”。具有體積小、耐震動(dòng)、重量輕、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、速度高,幾何失真小及耐高壓等一系列優(yōu)點(diǎn)。CCD是固態(tài)圖像傳感器的一種,固態(tài)圖像傳感器是指把布設(shè)在半導(dǎo)體襯底上的許多感光小單元的光－電信號(hào),用所控制的時(shí)鐘脈沖讀取出來(lái)的一類功能器件。

動(dòng)式直接視覺(jué)傳感利用窄帶復(fù)合濾光系統(tǒng)濾除非連續(xù)光譜的電弧強(qiáng)光,并采用高強(qiáng)脈沖激光或具有圖像增強(qiáng)器的高頻閃光燈作為輔助光源,可有效地抑制弧光獲得清晰圖像。被動(dòng)式直接視覺(jué)傳感是利用焊接過(guò)程中的結(jié)構(gòu)光進(jìn)行成像。主被動(dòng)式直接視覺(jué)傳感存在強(qiáng)光干擾的問(wèn)題,激光焊接中,通常采用中性減光的辦法解決強(qiáng)光干擾的問(wèn)題;在電弧焊中,對(duì)于短路電弧焊和脈沖電弧焊.可在短路期間或基值電流期間獲取圖像數(shù)據(jù),或者在攝像機(jī)前通入部分保護(hù)氣,減少煙霧和飛濺的影響;TIG/MIG/MAG焊時(shí)弧光在600～700nm波段內(nèi)相對(duì)光強(qiáng)最弱最穩(wěn)定,選用這一波段內(nèi)的干涉濾光片和防熱玻璃可有效地排除弧光及紅外干擾。

四、圖像處理在焊接中的應(yīng)用

現(xiàn)如今，對(duì)于圖像處理主要集中應(yīng)用在脈沖機(jī)器人焊接、TIG焊、激光焊和焊縫質(zhì)量的檢測(cè)等領(lǐng)域。圖像技術(shù)在機(jī)器人焊接領(lǐng)域應(yīng)用較廣。由于機(jī)器人需要有很強(qiáng)的適應(yīng)能力,借助三維視覺(jué)傳感系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù),焊接機(jī)器人可對(duì)焊接環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。通過(guò)圖像的采集,可幫助機(jī)器人進(jìn)行焊縫的對(duì)中,為機(jī)器人焊接提供實(shí)時(shí)特征信息,如熔深、熔寬和熔池的形狀等,從而實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的智能控制。目前國(guó)內(nèi)哈工大的吳林教授在這方面作了較深入的研究,從焊縫位置的傳感到熔滴的過(guò)渡,從過(guò)程實(shí)時(shí)控制到最后焊接質(zhì)量的檢測(cè)都進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。

哈工大的何景山博士在脈沖TIG焊熔深及熔透的彩色圖形法傳感方面進(jìn)行了較深入的研究。圖像處理目前用得最廣的領(lǐng)域是在脈沖TIG焊中,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行了積極的探索。首先創(chuàng)建了一套適用于脈沖TIG焊的彩色圖像法熔深和熔透的傳感系統(tǒng),通過(guò)對(duì)脈沖峰值和脈寬的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)熔深和熔透的控制,其控制信息來(lái)源于基值期間,進(jìn)行圖像信息的采集。

此外，圖像處理還在焊接的其它領(lǐng)域中有一定的應(yīng)用。有的將圖像處理用于焊接缺陷的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與缺陷尺寸的保真,也都收到了良好的效果。有些科技工作者還將圖像處理用于水下濕法焊接,通過(guò)復(fù)合濾光技術(shù)和水下CCD攝像系統(tǒng),采集出了藥芯焊絲水下濕法焊接電弧區(qū)域的圖像,用中值濾波和梯度算子的電弧區(qū)域圖像邊緣檢測(cè)方法,有效地區(qū)分了電弧燃燒區(qū)域和電弧氣泡區(qū)域。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的何景山、楊春利等人結(jié)合采用埋弧焊進(jìn)行容器類焊接結(jié)構(gòu)制造過(guò)程中的工藝特點(diǎn)及實(shí)際工況,設(shè)計(jì)了一種將微型攝像機(jī)、微型半導(dǎo)體激光發(fā)生器及具有濾光功能的光學(xué)系統(tǒng)三者集成一體的焊縫視覺(jué)傳感器。

焊接控制過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是焊接縫隙檢測(cè),圖像處理在這方面的應(yīng)用也有許多學(xué)者研究。為了實(shí)現(xiàn)電弧焊過(guò)程的自動(dòng)對(duì)中和焊縫質(zhì)量控制,必須對(duì)焊接縫隙的相對(duì)位置和坡口幾何參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。西安交大的梁晉、賈昌申等在《圖像法焊接縫隙檢測(cè)的研究》一文介紹了一套自行設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)焊接縫隙檢測(cè)系統(tǒng),包括圖像采集卡、計(jì)算機(jī)接口、光學(xué)傳感器、圖像處理軟件,分析了它們的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,討論了提高光學(xué)傳感器、圖像處理軟硬件等抗干擾能力的措施。該系統(tǒng)工作原理是:由光源和CCD攝像機(jī)組成的光學(xué)傳感器攝取圖象,CCD攝像機(jī)把圖象轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再經(jīng)圖象采集卡把模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)內(nèi),計(jì)算機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行必要的處理,即可得到縫隙位置和坡口幾何參數(shù)信息,在監(jiān)視器屏幕上顯示出來(lái),或經(jīng)過(guò)D/A電路給執(zhí)行機(jī)構(gòu),修正焊槍位置,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)對(duì)中控制。有的將圖像分割和小波分析應(yīng)用于焊接領(lǐng)域,小波分析在焊縫視覺(jué)跟蹤過(guò)程中檢測(cè)焊縫,采用多次小波變換可獲得清晰的焊縫邊緣,大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)備；圖像分割法可減小焊縫識(shí)別的圖像處理的復(fù)雜性,使得焊接過(guò)程的實(shí)時(shí)性增強(qiáng)。

五、圖像處理在焊接中應(yīng)用的展望

為焊接現(xiàn)象的描述及內(nèi)在規(guī)律的解釋提供了極佳的條件和直接的證據(jù),推動(dòng)焊接理論和實(shí)踐的發(fā)展就是通過(guò)圖像傳感的這種方法。同時(shí)也使得研究者能夠觀察到其它傳感方法所不能觀察到的被強(qiáng)光所淹沒(méi)的豐富直觀的信息。

把圖像處理技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代焊接技術(shù)中,將會(huì)推動(dòng)焊接過(guò)程質(zhì)量實(shí)時(shí)傳感與控制的發(fā)展和成熟,使得焊接過(guò)程通過(guò)閉環(huán)反饋控制而實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化,保證焊接質(zhì)量,提高焊接生產(chǎn)效率。

總之，作為智能控制中關(guān)鍵技術(shù)―數(shù)字圖像技術(shù),在焊接過(guò)程中發(fā)揮的作用將會(huì)越來(lái)越大,將為焊接智能化生產(chǎn)作出貢獻(xiàn)。現(xiàn)代工業(yè)正朝著信息化和智能化方向發(fā)展,現(xiàn)代焊接技術(shù)也必然要實(shí)現(xiàn)智能化。

參考文獻(xiàn)：

[1]段佳佳,楊迎春.圖像處理在自動(dòng)焊接中的應(yīng)用[J].電子測(cè)試,2012,02:12-15.

[2]陳彥賓,李俐群,陳鳳東,陳杰.圖像處理在自動(dòng)焊接中的應(yīng)用和展望[J].材料科學(xué)與工藝,2003,01:106-112.

作者簡(jiǎn)介：

篇6

地質(zhì)和礦業(yè)類

同目前的熱門專業(yè)如管理、計(jì)算機(jī)等相比，地礦類專業(yè)相對(duì)屬冷學(xué)門專業(yè)，因?yàn)楹芏嗳藢?duì)地礦類專業(yè)存在偏見(jiàn)，認(rèn)為地礦行業(yè)的工作條件比較艱苦。其實(shí)，在世界形勢(shì)變化日新月異的今天，自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，極大地促進(jìn)了采礦工程理論研究和技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，使得地礦類專業(yè)的就業(yè)環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化：以前的勘探需要背著帆布包拿個(gè)小鐵錘翻山越嶺去采礦，現(xiàn)在則是地球衛(wèi)星定位系統(tǒng)勘測(cè)和自動(dòng)繪圖：以前采礦挖煤需要肩扛手刨，現(xiàn)在則是電腦控制機(jī)械操作。同時(shí)，因?yàn)榻陙?lái)，石油、煤、各種礦產(chǎn)如稀土等國(guó)家戰(zhàn)略資源在世界各個(gè)國(guó)家中正日益顯示出重要性，人類在21世紀(jì)將為資源問(wèn)題的解決投入越來(lái)越多的力量，地礦類專業(yè)也會(huì)變得炙手可熱。

榜單解讀

近年來(lái)，一些礦業(yè)類高校紛紛改名，轉(zhuǎn)變辦學(xué)方向。除了中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，其他的煤炭院?；径伎床灰?jiàn)這個(gè)“礦”字了，反之被科技大學(xué)、理工大學(xué)這些字樣所取代。比如，原來(lái)的山東礦業(yè)學(xué)院現(xiàn)在成了山東科技大學(xué)，阜新礦業(yè)學(xué)院變成了遼寧工程技術(shù)大學(xué)，西安礦業(yè)學(xué)院成為西安科技大學(xué)，淮南礦業(yè)學(xué)院成了安徽理工大學(xué)。

其實(shí)，地礦類專業(yè)不像很多人想象中那樣，像石油工程、采礦工程（研究有色金屬方向）等都是比較好的專業(yè)。研究有色金屬礦山開(kāi)采的采礦工程專業(yè)，例如中南大學(xué)的采礦與巖石工程專業(yè)，研究領(lǐng)域安全系數(shù)較高，就業(yè)的渠道（主要是工程部門，如中鐵、中建和研究院）廣泛。

報(bào)考須知

身體不好者不適合報(bào)考地礦類專業(yè)。肺、肝、腎、脾、胃腸等動(dòng)過(guò)較大手術(shù)，功能恢復(fù)良好，或曾患有心肌炎、胃或十二指腸潰瘍、慢性支氣管炎、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等病，甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)已治愈一年的以及先天性心臟病經(jīng)手術(shù)治愈，或房室間隔缺損分流量少，動(dòng)脈導(dǎo)管未閉返流血量少，經(jīng)二級(jí)以上醫(yī)院?？茩z查確定無(wú)需手術(shù)者，均不宜就讀地礦類專業(yè)。

材料類

材料學(xué)一門跨學(xué)科的科學(xué)，涵蓋的范圍很廣，子學(xué)科多，可謂森羅萬(wàn)象，無(wú)所不包，因?yàn)閲?guó)內(nèi)外各行各業(yè)發(fā)展都離不開(kāi)的一門基礎(chǔ)而重要的學(xué)科。目前據(jù)相關(guān)專家分析，我國(guó)在材料成型設(shè)計(jì)方面缺乏的人才在20萬(wàn)～30萬(wàn)之間，并且呈逐年遞增趨勢(shì)，材料科學(xué)與工程專業(yè)的畢業(yè)生已經(jīng)成了“搶手貨”。目前我國(guó)整個(gè)材料行業(yè)都缺少高精尖人才，我國(guó)材料行業(yè)的人才缺失問(wèn)題已經(jīng)成了眾多企業(yè)發(fā)展的桎梏。

榜單解讀

材料類相關(guān)專業(yè)分布很廣，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已經(jīng)有400多個(gè)高校開(kāi)設(shè)了材料科學(xué)相關(guān)專業(yè)，各個(gè)院校根據(jù)自身的特點(diǎn)，該專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)和人才培養(yǎng)的目標(biāo)上有較大的差異。如中南大學(xué)材料學(xué)院現(xiàn)設(shè)有材料物理系、材料學(xué)系、材料加工工程系、材料化學(xué)系、實(shí)驗(yàn)中心、新材料研究開(kāi)發(fā)中心二級(jí)單位；東北大學(xué)的材料學(xué)院由原鋼鐵冶金系、有色金屬冶金系、材料科學(xué)與工程系、熱能工程系、金屬壓力加工系合并組建而成，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)集材料、冶金、熱能工程、環(huán)境科學(xué)等現(xiàn)代工業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)科學(xué)為一體的二級(jí)學(xué)院；北京科技大學(xué)材料加工專業(yè)有強(qiáng)大的實(shí)力，以鋼鐵材料的加工為特色。

報(bào)考須知

材料學(xué)分為三個(gè)大類：金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料和高分子材料。因此，大部分高校會(huì)開(kāi)設(shè)材料科學(xué)與工程專業(yè)，專業(yè)下又分出幾個(gè)方向，針對(duì)性的學(xué)習(xí)這三大類的知識(shí)，并且它還與其他一些工程科學(xué)相重疊，因此在各大院校。材料科學(xué)與工程都有若干分支。

機(jī)械類

機(jī)械被稱為“工程之母”，幾乎所有的工程行業(yè)都需要機(jī)械專業(yè)人才。大到萬(wàn)噸輪船，小到手機(jī)，高精到航天飛機(jī)，普通到小圖釘?shù)闹圃欤茧x不開(kāi)機(jī)械人才。機(jī)械類專業(yè)還有著一通百通的特點(diǎn)，學(xué)建筑機(jī)械可以適應(yīng)醫(yī)療器械的工作，學(xué)石油機(jī)械可以從事飛機(jī)制造的工作，是跨度比較大的專業(yè)。此外，機(jī)械專業(yè)人才并不是只有機(jī)械行業(yè)才需要，其他行業(yè)，不管是研發(fā)型的企業(yè)還是生產(chǎn)型的企業(yè)，只要是在使用生產(chǎn)線和機(jī)械設(shè)備。機(jī)械專業(yè)人才就有用武之地。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展的情況下，機(jī)械專業(yè)畢業(yè)生是不愁找不到就業(yè)機(jī)會(huì)的。

榜單解讀

目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)設(shè)機(jī)械專業(yè)的高校有幾百所，有很多名牌大學(xué)，如上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)和華中科技大學(xué)等，還有一些頗具實(shí)力，但名氣不大的地方院校，如浙江工業(yè)大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等。這類院校沒(méi)有名牌大學(xué)知名度高，但是有著雄厚的工科專的業(yè)實(shí)力和悠久的學(xué)術(shù)底蘊(yùn)，是準(zhǔn)備報(bào)考機(jī)械專業(yè)，但分?jǐn)?shù)夠不上知名院?？忌暮眠x擇。

報(bào)考須知

從機(jī)械作為一門學(xué)科來(lái)說(shuō)。它屬于教育部規(guī)定的一級(jí)學(xué)科。因此它底下可設(shè)有許多二級(jí)學(xué)科，雖然各個(gè)大學(xué)具體開(kāi)設(shè)的方向有所差異，但基本上都有這么幾個(gè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、車輛工程、工業(yè)工程、動(dòng)力機(jī)械及工程、流體機(jī)械及工程，可以根據(jù)自己的興趣選擇專業(yè)。

自動(dòng)化類

所謂自動(dòng)化，是指機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)地進(jìn)行操作或運(yùn)行。廣義地講，自動(dòng)化還包括模擬或再現(xiàn)人的智能活動(dòng)。自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)以及家庭等各方面?，F(xiàn)代生活最鮮明的標(biāo)簽，莫過(guò)于無(wú)處不在的“自動(dòng)”。電燈可以自動(dòng)亮滅，電梯可以自動(dòng)啟停，房門被強(qiáng)制進(jìn)入會(huì)自動(dòng)報(bào)警，地鐵無(wú)人駕駛也可以自動(dòng)運(yùn)行……如果要總結(jié)它們的共同點(diǎn)，那就是會(huì)檢查、會(huì)判斷、會(huì)執(zhí)行。以信號(hào)檢測(cè)為耳目，以控制策略為頭腦，以傳動(dòng)部件為四肢，不需要人類辛苦調(diào)節(jié)引導(dǎo)，就能有目標(biāo)、有秩序地工作。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)“檢測(cè)一判斷一執(zhí)行”的過(guò)程，賦予它們自動(dòng)能力的學(xué)問(wèn)，就是自動(dòng)化。

榜單解讀

開(kāi)設(shè)自動(dòng)化專業(yè)的綜合性老牌院校包括清華大學(xué)、東南大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)等。不同學(xué)校開(kāi)設(shè)的自動(dòng)化專業(yè)擁有各自的特色，譬如北京理工大學(xué)的自動(dòng)化專業(yè)是軍民結(jié)合，寬口徑培養(yǎng)軍民兩用人才；浙江大學(xué)的自動(dòng)化專業(yè)的儀表自動(dòng)化方向?qū)嵙Ρ容^強(qiáng)；清華大學(xué)的自動(dòng)化專業(yè)設(shè)置比較全面，其中信息、CIMS實(shí)力都比較強(qiáng)。其他如南京理工大學(xué)、東北大學(xué)也具有較強(qiáng)的實(shí)力，前者長(zhǎng)于模式識(shí)別與智能系統(tǒng)，而后者則有控制理論與控制工程的博士點(diǎn)和國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)。

報(bào)考須知

自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生編程能力比不上計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，硬件設(shè)計(jì)能力比不上電子系學(xué)生，管理能力比不上經(jīng)濟(jì)管理系學(xué)生，致使有人認(rèn)為自動(dòng)化有“萬(wàn)金油”之稱，但沒(méi)有哪樣精通，好像沒(méi)有發(fā)展前途。但從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化專業(yè)是受到各行各業(yè)的實(shí)際需求推動(dòng)的，如果該專業(yè)能同各行各業(yè)結(jié)合起來(lái)，“萬(wàn)金油”并不是壞事，一定會(huì)有大顯身手的空間。所以，擁有一個(gè)工科背景，不管今后從事什么工作，即使是管理，也是受益匪淺，有很多學(xué)自動(dòng)化專業(yè)的人目前都是從事高級(jí)管理工作的。

儀器類

在工業(yè)企業(yè)進(jìn)步及發(fā)展的過(guò)程中，自動(dòng)化的技術(shù)進(jìn)步是一個(gè)大的發(fā)展趨勢(shì)，這就對(duì)各種儀器儀表的需求從質(zhì)到量上都有一個(gè)不斷革新的過(guò)程。儀器與儀表類專業(yè)是信息科學(xué)技術(shù)的源頭，是光學(xué)、精密機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)多學(xué)科互相滲透而形成的一門綜合學(xué)科。它的應(yīng)用面很廣，小到制造車間的檢測(cè)，大到衛(wèi)星火箭發(fā)射的監(jiān)控，就連我們?nèi)粘Ｉ钪幸材芴幪幙吹剿挠白?，比如，我們到超市買東西時(shí)見(jiàn)到的電子秤，上醫(yī)院看病時(shí)使用的溫度計(jì)，乘出租車時(shí)見(jiàn)到的時(shí)速表和里程表等，都是測(cè)控技術(shù)與儀器給我們帶來(lái)的方便。

榜單解讀

儀器相關(guān)專業(yè)是中國(guó)大學(xué)中比較大的專業(yè)，開(kāi)設(shè)該專業(yè)的高校超過(guò)一百所，當(dāng)然主要還是綜合性及理工類院校。天津大學(xué)是我國(guó)規(guī)模最大的多科性工業(yè)大學(xué)之一，在測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)上擁有很強(qiáng)的實(shí)力，擁有測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置兩個(gè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，同時(shí)也有這兩個(gè)學(xué)科和精密儀器及機(jī)械的博士學(xué)位授予權(quán)。清華、哈工大兩校也具有雄厚的實(shí)力，其精密儀器及機(jī)械也是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。北京航空航天大學(xué)、重慶大學(xué)也有精密儀器及機(jī)械、測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器的博士學(xué)位授予權(quán)，其精密儀器及機(jī)械亦為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)。浙大則擁有檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置的兩個(gè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)之一，其他如中國(guó)科技大學(xué)、北京理工大、東南大學(xué)、南京理工大等院校也是不錯(cuò)選擇，都有測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器、精密儀器及機(jī)械、檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置博士學(xué)位授予權(quán)。

報(bào)考須知

有些人認(rèn)為儀器相關(guān)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)之后只能從事一些機(jī)加工之類的工作，其實(shí)精儀系的畢業(yè)生有很廣泛的學(xué)科背景，本科生教育涉及機(jī)械、電子、工業(yè)工程、材料加工等各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)也有很扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和研究能力，可以自主進(jìn)行項(xiàng)目攻關(guān)，同時(shí)可以從事多學(xué)科交叉的一些工作?？梢哉f(shuō)儀器相關(guān)的課程設(shè)置為畢業(yè)生打造了很好的就業(yè)前景，適合于當(dāng)代社會(huì)綜合型人才的需要。同時(shí)，四年的學(xué)習(xí)中有很多課程涉及，很大程度上鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立思維能力，而且目前制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，中國(guó)的制造業(yè)正在蓬勃發(fā)展，精儀系的學(xué)生大有用武之地。

能源動(dòng)力類

能源是維持國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和根本保證，它與材料和信息構(gòu)成現(xiàn)代社會(huì)繁榮和發(fā)展的三大支柱。自然界絕大多數(shù)的一次能源，如石油、煤炭、天然氣、水力能、核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能和生物質(zhì)能等，均采用各種能源轉(zhuǎn)換和利用設(shè)備轉(zhuǎn)化為人類生產(chǎn)和生活所必須的各種能源和動(dòng)力。

榜單解讀

能源動(dòng)力學(xué)科和機(jī)械學(xué)科關(guān)系甚為密切，因此許多大學(xué)常把能源動(dòng)力類專業(yè)歸并到機(jī)械學(xué)院。比如清華、同濟(jì)的熱能工程系隸屬機(jī)械工程學(xué)院、上海交大則有機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院、浙大設(shè)有機(jī)械與能源工程學(xué)院。當(dāng)然也有一些高校將能源動(dòng)力專業(yè)獨(dú)立成院，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)的能源科學(xué)與工程學(xué)院和北京航空航天大學(xué)的能源與動(dòng)力工程學(xué)院。

報(bào)考須知

相對(duì)機(jī)械而言，能源動(dòng)力這門學(xué)科的領(lǐng)域更具專門化。概括講來(lái)，能源動(dòng)力這門專業(yè)是有關(guān)能源開(kāi)發(fā)與利用、環(huán)境保護(hù)、清潔燃燒、能源利用系統(tǒng)及設(shè)備的優(yōu)化與防震、動(dòng)力工程及控制等領(lǐng)域的專門系科，主要為航空航天動(dòng)力工程及自動(dòng)化、汽車動(dòng)力工程、電廠熱能動(dòng)力及自動(dòng)化、制冷及低溫技術(shù)、能源與環(huán)境工程等領(lǐng)域培養(yǎng)高級(jí)專門人才。能源動(dòng)力專業(yè)又可分為工程熱物理、熱能工程、動(dòng)力機(jī)械及工程、制冷及低溫工程等二級(jí)學(xué)科。

計(jì)算機(jī)類

隨著科技不斷的創(chuàng)新，信息化時(shí)代已經(jīng)向我們走來(lái)，這個(gè)時(shí)代的最重要的標(biāo)志就是計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用。我們的生活因有了計(jì)算機(jī)而變得更現(xiàn)代化。如今社會(huì)上計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到非常普及的程度，隨時(shí)隨地都可以見(jiàn)到計(jì)算機(jī)的身影。在2012年新修訂的專業(yè)目錄中，計(jì)算機(jī)是工學(xué)中改動(dòng)最大的一級(jí)學(xué)科，下面設(shè)立六個(gè)二級(jí)學(xué)科，分別是：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全、物聯(lián)網(wǎng)工程、數(shù)字媒體技術(shù)。不論是軟件工程還是信息安全，都是時(shí)下最流行也是，需求量非常大的專業(yè)，畢業(yè)生就業(yè)趨勢(shì)不錯(cuò)，薪金亦不菲。

榜單解讀

在計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)方面，實(shí)力強(qiáng)大的大學(xué)很多，而北大、清華無(wú)疑是其中的佼佼者。華中科大則具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)軟件與理論、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的博士學(xué)位授予權(quán)，還擁有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兩個(gè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)之另一個(gè)。吉大、北京航空航天大學(xué)、上海交大等院校實(shí)力也很強(qiáng)，在軟件工程方面級(jí)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)。哈工大、東南大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、浙大、武大等院校也有計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)軟件與理論博士學(xué)位授予權(quán)。

報(bào)考須知

一些實(shí)力較強(qiáng)的院校還成立了軟件學(xué)院或者軟件工程專業(yè)，它們起點(diǎn)高。理論新，學(xué)費(fèi)也非常昂貴，通常是普通計(jì)算機(jī)專業(yè)的2～3倍，高達(dá)一萬(wàn)多元一年，非一般家庭所能承受。

電氣類

由于目前我國(guó)重視高科技發(fā)展推動(dòng)了科技進(jìn)步，從而帶動(dòng)了與此相關(guān)的計(jì)算機(jī)專業(yè)、電子專業(yè)人才需求的大幅增長(zhǎng)。近兩年國(guó)家每年動(dòng)通訊基礎(chǔ)設(shè)施的投資多達(dá)近兩千億元，按照教育部劃分標(biāo)準(zhǔn)，電氣信息類專業(yè)主要包括：電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電子信息工程三個(gè)專業(yè)。

榜單解讀

開(kāi)設(shè)本專業(yè)的院校有數(shù)百所，其中，清華、浙大、上海交大、天津大學(xué)等學(xué)校實(shí)力最強(qiáng)，成績(jī)超重點(diǎn)線50分以上：其次可選擇華南理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京郵電大學(xué)、北京交通大學(xué)、大連理工大學(xué)、東北大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)、電子科技大學(xué)等：還有原屬部委的院校，如重慶郵電學(xué)院、北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院、燕山大學(xué)、中北大學(xué)（原華北工學(xué)院）、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)、東北電力學(xué)院、上海電力學(xué)院、華東交通大學(xué)、桂林電子工業(yè)學(xué)院等，專業(yè)實(shí)力都較強(qiáng)。

報(bào)考須知

電氣工程就業(yè)優(yōu)勢(shì)對(duì)廣大考生有很強(qiáng)的吸引力，屬于熱門專業(yè)，高考錄取分?jǐn)?shù)線往往要比其他專業(yè)方向高許多?？忌枰哂性鷮?shí)的數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)和一定的動(dòng)手操作能力。

電子信息類

電子信息是科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最為活躍的前沿領(lǐng)域之一。信息的獲取、傳輸、變換、存儲(chǔ)、識(shí)別、處理、顯示，無(wú)一不依賴于電子信息技術(shù)。用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。據(jù)教育部的統(tǒng)計(jì)資料，各地方、各高校的人才招聘會(huì)上計(jì)算機(jī)、微電子、通信等電子信息類人才需求巨大，畢業(yè)生供不應(yīng)求。電子信息類主要包括四個(gè)專業(yè)：通信工程電子信息科學(xué)與技術(shù)、微電子學(xué)、光信息科學(xué)與技術(shù)。

榜單解讀

北大、清華、中國(guó)科技大學(xué)、中山大學(xué)等院校的基礎(chǔ)雄厚，選擇如浙大、電子科大、西安電子科大、北京郵電大學(xué)等院校也不錯(cuò)，這些學(xué)校都設(shè)有各具優(yōu)勢(shì)和特色的電子信息科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。

報(bào)考須知

微電子學(xué)作為電子信息產(chǎn)業(yè)的重要分支。直接關(guān)系到信息產(chǎn)業(yè)、電子工業(yè)、航天工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、自動(dòng)化、國(guó)防工業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門的發(fā)展水平，也正成為一個(gè)國(guó)家是否已是強(qiáng)國(guó)的標(biāo)志之一。光電子在信息、能源、材料、航天航空、生命科學(xué)和材料科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用，直接促進(jìn)光電子產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。光電子技術(shù)必將成為21世紀(jì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，光信息科學(xué)與技術(shù)迅猛發(fā)展還引起光學(xué)領(lǐng)域的深刻變化。

建筑類

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以來(lái)，建筑同其他各種有關(guān)科學(xué)技術(shù)的關(guān)系更加密切，建筑技術(shù)的進(jìn)展日新月異。新的結(jié)構(gòu)理論、新材料和新設(shè)備的運(yùn)用，高層建筑和大跨度建筑的發(fā)展，體現(xiàn)了新技術(shù)的威力。學(xué)習(xí)建筑學(xué)不僅要求學(xué)生有較強(qiáng)的形象思維能力、圖形表達(dá)能力和較強(qiáng)動(dòng)手的能力，還要求學(xué)生有良好的數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、歷史、美術(shù)的基礎(chǔ)。因?yàn)閿?shù)學(xué)關(guān)系到一個(gè)人邏輯思維的形成和發(fā)展，是人們認(rèn)識(shí)事物、學(xué)習(xí)知識(shí)的基礎(chǔ)之一，同時(shí)也是工程學(xué)的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)大概有70多所大學(xué)設(shè)有建筑學(xué)專業(yè)，此專業(yè)的名校生非常有競(jìng)爭(zhēng)力，而一般院校里，專業(yè)性的建筑院校比綜合性院校的畢業(yè)生更受歡迎。此專業(yè)的學(xué)制一般是五年。

榜單解讀

建筑學(xué)是我國(guó)高校開(kāi)設(shè)最久的工科專業(yè)之一，有近一百所高校開(kāi)設(shè)該專業(yè)，主要集中于綜合性和理工類院校。東南大學(xué)的建筑學(xué)是其傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)學(xué)科之一，擁有建筑歷史與理論、建筑設(shè)計(jì)及其理論、建筑技術(shù)科學(xué)等學(xué)科的博士學(xué)位授予權(quán)，其中前兩者也是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。清華、天津大學(xué)也有建筑設(shè)計(jì)及其理論、建筑歷史與理論、建筑技術(shù)科學(xué)博士學(xué)位授予權(quán)，其建筑設(shè)計(jì)及其理論亦為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。同濟(jì)大學(xué)、重慶大學(xué)也具有不俗的實(shí)力。其他如哈工大、浙大、昆明理工大、西南交大、北京建筑工程學(xué)院等院校也都不錯(cuò)，它們都設(shè)有建筑歷史與理論碩士點(diǎn)。另外，哈工大和浙大還設(shè)有建筑設(shè)計(jì)及其理論博士點(diǎn)，而后三者則具有建筑設(shè)計(jì)及其理論碩士學(xué)位授予權(quán)。

報(bào)考須知

建筑學(xué)專業(yè)主要培養(yǎng)建筑設(shè)計(jì)和建筑規(guī)劃的高級(jí)專門技術(shù)人才，要求學(xué)生既要具備一定的繪畫(huà)基礎(chǔ)和藝術(shù)修養(yǎng)，也要具備一定的社會(huì)科學(xué)知識(shí)。建筑工程技術(shù)方面的課程是建筑學(xué)專業(yè)的必修課程，由于專業(yè)的深度和廣度，大部分高校的建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)制是五年制。考生在報(bào)考時(shí)要衡量自身的特點(diǎn)和能力，再結(jié)合成績(jī)來(lái)綜合衡量自己是否適合建筑專業(yè)。

土木類

在新的專業(yè)目錄中，以往的土建類一分為二，變成了建筑學(xué)和土木類兩大學(xué)科，側(cè)面說(shuō)明了土木類和建筑類的差別。簡(jiǎn)單來(lái)講，建筑學(xué)是設(shè)計(jì)建筑物的總的造型（外型）和內(nèi)部主要的構(gòu)型，需要綜合考慮許多問(wèn)題，如建筑與城市環(huán)境的結(jié)合、建筑物本身的使用功能、技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)效果、藝術(shù)形式等等。土木工程的核心課程往往涉及工程數(shù)學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、橋梁工程道路勘探設(shè)計(jì)等工程類，與建筑學(xué)更加強(qiáng)調(diào)的“設(shè)計(jì)”關(guān)系不大。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工程實(shí)踐的發(fā)展，土木工程這個(gè)學(xué)科也已發(fā)展成為內(nèi)涵廣泛、門類眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的綜合體系，如房屋工程、鐵路工程、道路工程、飛機(jī)場(chǎng)工程、橋梁工程、隧道及地下工程、特種工程結(jié)構(gòu)、給水和排水工程、城市供熱供燃?xì)夤こ?、港口工程、水利工程等學(xué)科。其中有些分支，例如水利工程，由于自身工程對(duì)象的不斷增多以及專門科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已從土木工程中分化出來(lái)成為獨(dú)立的學(xué)科體系，但是它們?cè)诤艽蟪潭壬先跃哂型聊竟こ痰墓残浴?/p>

榜單解讀

同濟(jì)大學(xué)是國(guó)內(nèi)土木建筑領(lǐng)域最大、專業(yè)最全的大學(xué)之一，在建筑、土木、環(huán)境等領(lǐng)域居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，另外還有市政工程、防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程等學(xué)科的博士學(xué)位授予權(quán)。哈工大實(shí)力也相當(dāng)強(qiáng)，市政工程為該學(xué)科唯一的國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。清華、東南大學(xué)、湖南大學(xué)等院校則設(shè)有結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、橋梁與隧道工程、市政工程、防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程等博士點(diǎn)，亦擁有結(jié)構(gòu)工程的國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)。西南交大、中南大學(xué)等院校也具有橋梁與隧道工程、結(jié)構(gòu)工程、市政工程、巖土工程、防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程等學(xué)科的博士學(xué)位授予權(quán)。另外，西南交大還有工程環(huán)境控制、景觀工程等自設(shè)博士點(diǎn)。其他如浙大、河海大學(xué)、重大、天津大學(xué)、華中科大等院校也是不錯(cuò)的選擇，都設(shè)有巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、市政工程、橋梁與隧道工程、防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程等博士點(diǎn)。另外，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)則長(zhǎng)于巖土工程，而廣西大學(xué)和西安建筑科技大學(xué)的結(jié)構(gòu)工程學(xué)科為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。

報(bào)考須知

報(bào)考時(shí)需要注意的是，建筑和土木類都需要考證，執(zhí)業(yè)資格認(rèn)證均需要一定年限的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)才能報(bào)考。因此如果你有志從事土木工程相關(guān)的工作。那即便走上工作崗位后也要注意知識(shí)結(jié)構(gòu)的更新，盡早報(bào)考以取得相關(guān)的執(zhí)業(yè)資格。

水利類

水利是一門既古老而又現(xiàn)代的專業(yè)。之所以說(shuō)它古老，是因?yàn)樵谠忌鐣?huì)，人類靠漁獵游牧為生，逐水草而居，部族定居以后，需水日增，人畜供水和生產(chǎn)用水的引水、供水工程就產(chǎn)生了。在信息化時(shí)代，傳統(tǒng)水利行業(yè)面臨全面技術(shù)提升和改造的歷史任務(wù)，應(yīng)用高新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的水利行業(yè)進(jìn)行改造，并采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)及自動(dòng)化技術(shù)等進(jìn)行技術(shù)改造。水利類包括水利水電工程、水文與水資源工程、港口航道與海岸工程等專業(yè)。

榜單解讀

水利水電工程是中國(guó)大學(xué)中比較小的專業(yè)，開(kāi)設(shè)有該專業(yè)的高校約有40所，主要集中在綜合性和理工類院校。作為一所以水利為特色的全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)，河海大學(xué)的水利學(xué)在全國(guó)總體實(shí)力居于領(lǐng)先地位，相關(guān)學(xué)科門類齊全，水利及其支撐學(xué)科人才梯隊(duì)的綜合實(shí)力處于國(guó)內(nèi)一流地位，擁有水工結(jié)構(gòu)工程國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)，同時(shí)也擁有水工結(jié)構(gòu)工程、水利水電工程、城市水務(wù)等學(xué)科的博士點(diǎn)。

清華、武大、川大等院校也具有雄厚的實(shí)力，各校都具有水利水電工程、水工結(jié)構(gòu)工程博士學(xué)位授予權(quán)。另外，清華的水工結(jié)構(gòu)工程也是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，而武大則擁有水利水電工程的國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)。大連理工大學(xué)則長(zhǎng)于水工結(jié)構(gòu)工程，擁有該學(xué)科的博士點(diǎn)及國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)。而華中科大的水利水電工程學(xué)科亦設(shè)有博士點(diǎn)和國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)。天津大學(xué)則擁有水利水電工程、水工結(jié)構(gòu)工程兩個(gè)學(xué)科的博士學(xué)位授予權(quán)。其他如昆明理工大學(xué)、太原理工大學(xué)也不錯(cuò)，都設(shè)有水利水電工程、水工結(jié)構(gòu)工程碩士點(diǎn)。由于其涉及農(nóng)業(yè)灌溉等問(wèn)題，因此一部分農(nóng)業(yè)院校也有設(shè)置水利類專業(yè)，如中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)等。水文與水資源工程專業(yè)的開(kāi)設(shè)院校同樣以綜合性院校和理工類院校居多，由于其專業(yè)特色，也有少部分礦業(yè)院校設(shè)有此專業(yè)。

報(bào)考須知

招生院校雖然沒(méi)有男女生比例要求，但水利類專業(yè)的報(bào)考者以男生居多。該專業(yè)由于是在野外實(shí)習(xí)和作業(yè)，報(bào)考者要有吃苦耐勞的毅力。

測(cè)繪類

測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)屬于較為專門的專業(yè)科學(xué)。概括講來(lái)。測(cè)繪科學(xué)就是以現(xiàn)代空間和電子技術(shù)為手段測(cè)定地球形狀及外部重力場(chǎng)和地球外部物理特征的一門學(xué)科，主要應(yīng)用對(duì)象是各種工程（如城市建設(shè)、交通、水利、礦山、海洋建筑、大型精密設(shè)備安裝等）的勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)各階段中的測(cè)繪工作。

榜單解讀

測(cè)繪工程是比較“小眾而不冷門”的專業(yè)，開(kāi)設(shè)該專業(yè)的高校有四十所左右。本專業(yè)重點(diǎn)院校有武漢大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）、中國(guó)石油大學(xué)（華東）、河海大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)。作為世界上測(cè)繪學(xué)科門類最齊全的全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)，武大在測(cè)繪工程領(lǐng)域居于全國(guó)領(lǐng)先地位，擁有大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程、攝影測(cè)量與遙感兩個(gè)學(xué)科唯一的國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)，同時(shí)也擁有這兩個(gè)學(xué)科以及地圖制圖學(xué)與地理信息工程博士點(diǎn)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)、信息工程大學(xué)也有雄厚的實(shí)力，三校都有大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程、攝影測(cè)量與遙感、地圖制圖學(xué)與地理信息工程等博士學(xué)位授予權(quán)。部分二本院校也開(kāi)設(shè)了測(cè)繪類專業(yè)，如東華理工學(xué)院（原華東地質(zhì)學(xué)院）、江西理工大學(xué)。

報(bào)考須知

測(cè)繪科學(xué)在本科階段設(shè)置測(cè)繪工程專業(yè)，一般分為工程測(cè)量、大地測(cè)量、衛(wèi)星應(yīng)用工程、攝影測(cè)量與制圖等分支方向。學(xué)科專業(yè)性很強(qiáng)，有主干學(xué)科支持，也有相關(guān)學(xué)科的支持，涉及到空間、電子、信息、激光等科學(xué)的研究。主要的專業(yè)課程有大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)、空間測(cè)地理論與技術(shù)、影像與制圖、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量學(xué)、地理信息系統(tǒng)原理及應(yīng)用、遙感原理與應(yīng)用、電子地圖原理與應(yīng)用等。各個(gè)方向根據(jù)各自的研究領(lǐng)域還有其他的專業(yè)課程，比如衛(wèi)星應(yīng)用工程方向的專業(yè)課程還有無(wú)線電通訊與導(dǎo)航、數(shù)字圖像處理等。

環(huán)境與安全類

環(huán)境工程是研究環(huán)境問(wèn)題的一門學(xué)科，它的任務(wù)是通過(guò)評(píng)價(jià)人類生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，用具體的工程、規(guī)劃和管理措施，收集和處理污染物，消除水、氣、聲和固體廢棄物等方面的污染，凈化環(huán)境，使社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。水治理是環(huán)境治理的一個(gè)重要領(lǐng)域，常常是環(huán)境治理最初著手的領(lǐng)域，所以在很多院校。給水排水工程與環(huán)境工程也設(shè)在一起。

在高校專業(yè)的分類中，跟環(huán)境工程分在一起的還有安全工程。安全工程，簡(jiǎn)而言之，研究的是生產(chǎn)、工程或者說(shuō)是行業(yè)的安全問(wèn)題。很顯然，不同行業(yè)需要有各自不同的具體安全措施，所以，安全類專業(yè)是依托于各個(gè)行業(yè)的。

榜單解讀

環(huán)境類專業(yè)盡管屬于新興專業(yè)，但發(fā)展較快，僅本科院校中就有超過(guò)兩百所設(shè)置，并且有專門的院系。本專業(yè)的主要院校有清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、華東理工大學(xué)、河海大學(xué)、上海大學(xué)、南昌大學(xué)等。有些學(xué)校頗有特色，如南京信息工程大學(xué)在大氣環(huán)境、生態(tài)環(huán)境及環(huán)境污染治理方面有很強(qiáng)的師資力量和研究水平。揚(yáng)州大學(xué)的環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院設(shè)有環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、給水排水工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境五個(gè)專業(yè)。

安全工程則是讓一個(gè)充滿“責(zé)任”的專業(yè)，因此你選擇了這個(gè)專業(yè)。等于你選擇責(zé)任。本專業(yè)重點(diǎn)大學(xué)有中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)等，二本可關(guān)注中北大學(xué)（原華北工學(xué)院）、沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院、哈爾濱理工大學(xué)、江蘇理工大學(xué)、江西理工大學(xué)等。

報(bào)考須知

考生體檢時(shí)，結(jié)論為色盲、色弱及嗅覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)不合格者不能報(bào)考本類專業(yè)。

化工與制藥類

化學(xué)工程是一個(gè)歷史悠久的專業(yè)，其應(yīng)用廣泛，包括化工、能源、材料、藥物、食品等許多行業(yè)都需要化工人才，可以說(shuō)化工是21世紀(jì)最基礎(chǔ)、最具活力、應(yīng)用最廣的學(xué)科之一。醫(yī)藥產(chǎn)品是人類戰(zhàn)勝疾病，維護(hù)身體健康不可或缺的特殊產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。當(dāng)今世界，醫(yī)藥產(chǎn)品的研發(fā)受到各國(guó)政府的普遍重視，醫(yī)藥工業(yè)成了名副其實(shí)的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制藥業(yè)成為與當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)生活領(lǐng)域中最活躍、與人民生活息息相關(guān)的熱點(diǎn)行業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。

榜單解讀

天津大學(xué)的化工專業(yè)是其傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)學(xué)科之一，其水平居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，清華、華東理工大學(xué)、北京化工大學(xué)、浙大、南京工業(yè)大學(xué)等院校也有很強(qiáng)的實(shí)力，都有化學(xué)工程、工業(yè)催化、化學(xué)工藝等學(xué)科的博士學(xué)位授予權(quán)，其中，化學(xué)工程也是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。中國(guó)石油大學(xué)、太原理工大學(xué)則除了設(shè)有化學(xué)工程、工業(yè)催化、化學(xué)工藝等博士點(diǎn)外，還擁有化學(xué)工藝的國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科點(diǎn)。其他如華南理工大學(xué)、川大、南京理工大學(xué)等院校也各具優(yōu)勢(shì)：華南理工大學(xué)長(zhǎng)于化學(xué)工程，川大和南京理工大學(xué)則均有化學(xué)工程、化學(xué)工藝、工業(yè)催化博士學(xué)位授予權(quán)。

制藥工程是比較小眾的專業(yè)，但卻是比較熱門的專業(yè)，近些年發(fā)展迅速，開(kāi)設(shè)該專業(yè)的高校約有60多所，主要還是綜合性及理工類院校。在這些院校中，華東理工大學(xué)、天津大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)等院校均具有較強(qiáng)的實(shí)力，擁有制藥工程與技術(shù)博士學(xué)位授予權(quán)。重慶大學(xué)、太原理工大學(xué)則具有制藥工程碩士學(xué)位授予權(quán)。其他如浙大、中國(guó)藥科大學(xué)、北京化工大學(xué)、東南大學(xué)、北京中醫(yī)藥大學(xué)、成都中醫(yī)藥大學(xué)、西南農(nóng)大、吉林化工學(xué)院等院校也是不錯(cuò)的選擇，各校都設(shè)有各具特色的制藥工程本科專業(yè)，成都中醫(yī)藥大學(xué)等院校還設(shè)有?？茖I(yè)。

報(bào)考須知

在化工和制藥兩大分類的基礎(chǔ)上，化工專業(yè)又可以分為許多小的專業(yè)和方向，大致有：化學(xué)工程、化學(xué)工藝、高分子科學(xué)與工程、催化科學(xué)與工程、應(yīng)用化學(xué)、精細(xì)化工、生物工程、過(guò)程裝備與控制工程等。

相對(duì)化工專業(yè)有多個(gè)方向，制藥工程的學(xué)科相對(duì)單一，該專業(yè)的學(xué)生要學(xué)習(xí)化學(xué)、化工、藥物化學(xué)、藥廠工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備等方面的基礎(chǔ)理論及實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。

交通運(yùn)輸類

交通運(yùn)輸類專業(yè)在工學(xué)學(xué)科中，屬規(guī)模較大的專業(yè)。高校中的交通專業(yè)研究方向主要和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和智能技術(shù)結(jié)合起來(lái)，形成許多新的研究方向，出了很多研究成果，比如GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)、智能車輛與智能化診斷系統(tǒng)。

交通類專業(yè)涵蓋甚廣，它主要培養(yǎng)交通領(lǐng)域的高素質(zhì)復(fù)合型人才，能在交通運(yùn)輸、物流工程、汽車運(yùn)用工程、交通工程等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)管理、工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)、教學(xué)等方面的工作。

榜單解讀

交通運(yùn)輸專業(yè)要分布在綜合性及理工類院校。西南交大在交通運(yùn)輸專業(yè)上的實(shí)力居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，其道路與鐵道工程、載運(yùn)工具運(yùn)用工程均為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。長(zhǎng)安大學(xué)同樣擁有道路與鐵道工程、載運(yùn)工具運(yùn)用工程博士學(xué)位授予權(quán)，同時(shí)這兩個(gè)學(xué)科亦為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。中南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)也具有雄厚的實(shí)力。其他如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)、北京交大、東南大學(xué)、吉大、武漢理工大學(xué)等院校也具有較強(qiáng)的實(shí)力。

報(bào)考須知

從分類上來(lái)說(shuō)，交通類專業(yè)主要分為交通運(yùn)輸和交通工程兩大類。交通運(yùn)輸專業(yè)側(cè)重運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃及管理能力的研究，而交通工程則側(cè)重交通工程方面的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。從具體的專業(yè)劃分上看，主要分為交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理、交通信息工程與控制、載運(yùn)工具運(yùn)用工程、道路與鐵道工程、物流工程等專業(yè)。當(dāng)然另外還有一些方向，由各所大學(xué)根據(jù)自己的特色開(kāi)設(shè)決定。

海洋工程類

海洋工程屬于工學(xué)學(xué)科?？梢赃@么理解海洋工程，土木工程是在陸地上造房子、規(guī)劃設(shè)計(jì)，而海洋工程就是在海洋中從事這些活動(dòng)。海洋工程方向主要就是培養(yǎng)從事現(xiàn)代海洋工程研究、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、管理以及教育的高級(jí)技術(shù)人才。既然陸地上造的是房子，那么海洋中造的自然是船舶了。同時(shí)，船舶的運(yùn)輸也需要管理和研究。作為一級(jí)學(xué)科，海洋工程專業(yè)下面又分了許多不同的研究方向。一般包括有運(yùn)土交通運(yùn)輸上等方向。各個(gè)方向又可細(xì)分，比如船舶工程又可以包含輪機(jī)工程、水聲工程、船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造等方向。

榜單解讀

一般來(lái)說(shuō)，靠近江河海域有著水域優(yōu)勢(shì)的大學(xué)才能夠有能力并且有針對(duì)性地開(kāi)設(shè)海洋工程專業(yè)，其中，又以工程技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的大學(xué)在該學(xué)科上有較強(qiáng)實(shí)力。本專業(yè)的主要招生院校有上海交大，華中科技大學(xué)、天津大學(xué)、武漢理工大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)，除了上交該專業(yè)分?jǐn)?shù)較高外，其他幾所院校的錄取平均分略高于重點(diǎn)線30～50分。二本院校招生院校主要有集美大學(xué)、江蘇科技大學(xué)（原華東船舶工業(yè)學(xué)院）。

報(bào)考須知

作為一級(jí)學(xué)科，海洋工程專業(yè)下面又分了許多不同的研究方向。一般包括有運(yùn)土交通運(yùn)輸上等方向。各個(gè)方向又可細(xì)分，比如船舶工程又可以包含輪機(jī)工程、水聲工程、船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造等方向。本專業(yè)對(duì)身高、視力等身體條件要求比較高，對(duì)船舶制造、遠(yuǎn)洋駕駛感興趣的考生。可考慮報(bào)考船舶與海洋工程專業(yè)。

生物工程類

市場(chǎng)急需掌握生命科學(xué)和工程科學(xué)的高技術(shù)的人才，生命科學(xué)的發(fā)展以及它和工程科學(xué)的結(jié)合帶來(lái)了生物工程產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，生命科學(xué)和工程科學(xué)的滲透為生物工程人才提供了廣闊的發(fā)展前景。

生物工程專業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，如研究改變遺傳基因，培育出抗病能力極強(qiáng)的小麥；利用微生物的作用發(fā)酵香蕉，釀造甜酒；利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)各類蛋白類藥物，吃了含有這種含藥物基因的食品，就可以起到防病、治病的作用；還有克隆羊、克隆豬、克隆牛等等，利用的都是生物工程技術(shù)。

榜單解讀

生物工程專業(yè)由于具有較多的分支學(xué)科，各個(gè)高校的側(cè)重點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)也不一樣，考生宜根據(jù)自己的愛(ài)好和特長(zhǎng)進(jìn)行選擇報(bào)考。江南大學(xué)長(zhǎng)于發(fā)酵工程，該學(xué)科在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。華東理工大學(xué)也具有雄厚的實(shí)力，除了設(shè)有發(fā)酵工程、生物化工博士點(diǎn)外，其生物化工同樣是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。天津大學(xué)、北京化工大學(xué)、浙大、清華、南京工業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)擁有生物化工的博士點(diǎn)，等院校也具有較強(qiáng)的實(shí)力，各校都有生物化工博士學(xué)位授予權(quán)。而昆明理工大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)則設(shè)有生物化工碩士點(diǎn)。東北農(nóng)大的發(fā)酵工程學(xué)科也頗具實(shí)力，擁有該學(xué)科的博士學(xué)位授予權(quán)。西北農(nóng)林科技大學(xué)、四川理工學(xué)院等院校則設(shè)有發(fā)酵工程碩士點(diǎn)。

報(bào)考須知

放眼當(dāng)前社會(huì)，生物工程專業(yè)的就業(yè)狀況并不太好，其中只有與醫(yī)藥相關(guān)的專業(yè)方向情況較好。追究這種狀況的根源，這與我國(guó)整個(gè)生物工程行業(yè)的現(xiàn)狀是分不開(kāi)的。目前，我國(guó)生物產(chǎn)業(yè)的整個(gè)發(fā)展方向側(cè)重于實(shí)驗(yàn)室成果，而不注重在試驗(yàn)轉(zhuǎn)化中投入，因而建設(shè)期長(zhǎng)失敗率高，因此，社會(huì)難以大幅度增加對(duì)畢業(yè)生的需求量，也難以為他們提供廣闊的自我發(fā)展空間。

航空航天類

在宇宙這樣特殊的環(huán)境下，機(jī)械、火箭燃料會(huì)受到什么影響？行星勘探用機(jī)器人如何應(yīng)用？航天航空類專業(yè)主要關(guān)注這些話題，它主要研究飛行器（飛機(jī)、宇宙飛船、衛(wèi)星、火箭等）的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其結(jié)構(gòu)與性能。航天航空技術(shù)的發(fā)展與軍事應(yīng)用密切相關(guān)，并且我國(guó)正在開(kāi)拓許多新的技術(shù)領(lǐng)域和研究課題，如衛(wèi)星通信正在成為現(xiàn)代傳遞信息的重要手段，衛(wèi)星導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)了全球、全天候、高精度的導(dǎo)航定位，宇宙空間站的開(kāi)發(fā)，可容五六百人乘坐的大型客機(jī)的開(kāi)發(fā)等。學(xué)習(xí)該專業(yè)具備良好的物理和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)十分重要。未來(lái)我國(guó)航天、航空事業(yè)的迅速發(fā)展，展示了本專業(yè)良好的發(fā)展前景。

榜單解讀

目前，北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)等21所普通高校開(kāi)辦了航空航天專業(yè)，其中隸屬于工業(yè)和信息化部的高校有北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等6所，教育部所屬高校有清華大學(xué)、廈門大學(xué)、湖南大學(xué)等7所，交通運(yùn)輸部所屬高校有中國(guó)民航大學(xué)，地方所屬高校有長(zhǎng)春大學(xué)、上海工程技術(shù)大學(xué)、南昌航空大學(xué)等7所。在這些高校中，部分高校招收國(guó)防生，報(bào)考國(guó)防生的考生錄取與軍隊(duì)院校同屬提前批次錄取。

報(bào)考須知

航天航空類中設(shè)有四個(gè)專業(yè)：飛行器設(shè)計(jì)與工程、飛行器動(dòng)力工程、飛行器制造工程、飛行器環(huán)境與生命保障工程。

兵器類

兵器類學(xué)科是一門研究用武器保衛(wèi)國(guó)家安全和摧毀敵方的學(xué)問(wèn)。兵器類主要分為七大研究方向：武器系統(tǒng)與工程、武器發(fā)射工程、探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)、彈藥工程與爆炸技術(shù)、特種能源工程與技術(shù)、裝甲車輛工程、信息對(duì)抗技術(shù)。在這七個(gè)方向的學(xué)習(xí)過(guò)程中，除了大量學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)理論之外，還有大量的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，包括到靶場(chǎng)、坦克部隊(duì)、炮兵部隊(duì)實(shí)習(xí)，去兵工廠觀摩兵器的生產(chǎn)過(guò)程和質(zhì)量控制技術(shù)等。

本專業(yè)的特殊性決定了它就業(yè)范圍相對(duì)狹窄。因而報(bào)考這一專業(yè)的學(xué)生最好對(duì)這個(gè)學(xué)科有濃厚的興趣。如選報(bào)彈藥工程與爆炸技術(shù)的學(xué)生最好對(duì)原子彈沖擊波感興趣，喜歡收集有關(guān)子彈射程、彈藥的資料，常收集手榴彈爆炸參數(shù)，熟悉各種武器彈藥，對(duì)爆破技術(shù)感興趣等等。

榜單解讀

國(guó)內(nèi)設(shè)置武器類專業(yè)的高校不多，主要是一些理工大學(xué)和工業(yè)、科技大學(xué)，北京理工大學(xué)、南京理工大學(xué)、華北工學(xué)院、西北工業(yè)大學(xué)開(kāi)設(shè)的專業(yè)較全。其他還有北京航空航天大學(xué)、電子科技大學(xué)、淮南工業(yè)學(xué)院、西安電子科技大學(xué)、長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院。有的院校就讀時(shí)間是5年。

報(bào)考須知

開(kāi)設(shè)這個(gè)專業(yè)的院校很少，實(shí)力卻不容小覷?；旧隙际且慌究评锏拿拼髮W(xué)，對(duì)考生的數(shù)學(xué)、物理成績(jī)要求較高。與該專業(yè)結(jié)合最緊密的還是在軍工單位。這些單位一般都遠(yuǎn)離繁華的都市，像我們從電視上看到的“神舟六號(hào)”的發(fā)射基地——酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心就位于遠(yuǎn)離甘肅酒泉市的沙漠深處。所以，有志于獻(xiàn)身國(guó)防軍工事業(yè)的同學(xué)，要做好一定的思想準(zhǔn)備。同時(shí)，選擇本專業(yè)不僅要有熱情，而且更要具有責(zé)任感。

工程力學(xué)類

隨著工業(yè)化發(fā)展，力學(xué)逐漸應(yīng)用到很多工程方面，比如大型建筑、橋梁、飛機(jī)、火箭等方面。這些工程學(xué)科的發(fā)展在很大程度上正是依靠現(xiàn)代力學(xué)的知識(shí)發(fā)展起來(lái)的，如航空航天工業(yè)的發(fā)展離開(kāi)力學(xué)就會(huì)寸步難行。而許多大學(xué)的力學(xué)專業(yè)，要么直接和航空航天專業(yè)掛鉤，要么就命名為工程力學(xué)專業(yè)，由此可見(jiàn)力學(xué)和工程技術(shù)關(guān)系密切之一斑。

榜單解讀

許多工科類大學(xué)，由于自身工程實(shí)力以及發(fā)展的需要，它們開(kāi)設(shè)的力學(xué)專業(yè)往往和工程專業(yè)結(jié)合得更加緊密，因此更偏重于工程力學(xué)類型。比如上海交通大學(xué)的工程力學(xué)系屬于船舶與海洋工程學(xué)院，同濟(jì)大學(xué)的力學(xué)系則屬航空航天與力學(xué)學(xué)院，北京航空航天大學(xué)的力學(xué)系屬于航空科學(xué)與工程學(xué)院，前身則為飛行器設(shè)計(jì)與應(yīng)用力學(xué)系。

報(bào)考須知

因?yàn)椤傲Α边@個(gè)東西看不見(jiàn)，摸不著，思考起來(lái)十分的抽象，研究它需要應(yīng)用各種公式，總之，學(xué)習(xí)工程力學(xué)不是一件輕松簡(jiǎn)單的事，需要做好思想準(zhǔn)備。

公安技術(shù)類

公安技術(shù)類專業(yè)共分為兩個(gè)專業(yè)：刑事科學(xué)技術(shù)和消防工程。顧名思義，這兩個(gè)專業(yè)目前的應(yīng)用主要是在公安、司法部門，當(dāng)然也包括一部分相關(guān)企事業(yè)單位。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和各種科技手段的應(yīng)用，刑事科學(xué)技術(shù)更是得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展和越來(lái)越多的應(yīng)用，這也使得刑事科學(xué)技術(shù)專業(yè)的地位變得日益重要。

消防工程的目的就是為了培養(yǎng)具備消防工程技術(shù)和滅火救援等方面的知識(shí)和能力，能在公安消防部隊(duì)和企事業(yè)單位從事消防工程技術(shù)與管理和滅火救援指揮方面工作的工科學(xué)科高級(jí)專門人才。近幾年，公安院校尤其是部屬公安院校的學(xué)生幾乎不分專業(yè)，全部進(jìn)入公安系統(tǒng)，消防工程專業(yè)也不例外。

榜單解讀

招收公安技術(shù)類專業(yè)的高校一般分成兩類：專門的公安類院校和政法大學(xué)。公安類院校一般直屬于公安部，如中國(guó)人民公安大學(xué)、中國(guó)刑事警察學(xué)院、江蘇警官學(xué)院，因此實(shí)踐機(jī)會(huì)較多，就業(yè)率高。而像西南政法大學(xué)這樣的高校則在理論研究方面實(shí)力較強(qiáng)。

篇7

（上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海200093）

摘要：為提升智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力，文章提出基于Arduino對(duì)該專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述結(jié)合智能專業(yè)的特點(diǎn)以及Arduino的實(shí)踐性，對(duì)LED燈、溫度傳感器和開(kāi)關(guān)基本操控的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)；同時(shí)探討基于Arduino的智能車實(shí)現(xiàn)的可能性，為Arduino的智能應(yīng)用設(shè)計(jì)做鋪墊。

關(guān)鍵詞 ：Arduino;智能科學(xué)與技術(shù)；實(shí)踐；教學(xué)設(shè)計(jì)

基金項(xiàng)目：2014年上海大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(SH2014046)。

作者簡(jiǎn)介：楊振堃，男，本科大三學(xué)生，研究方向?yàn)橹悄芸茖W(xué)與技術(shù)；胡春燕（通訊作者），女，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用及智能應(yīng)用，hhuchy@163．com。

0 引 言

智能科學(xué)與技術(shù)是面向前沿高新技術(shù)的基礎(chǔ)性本科專業(yè)，其覆蓋面廣泛，專業(yè)涉及：機(jī)器人技術(shù)，以新一代網(wǎng)絡(luò)計(jì)算為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)，微機(jī)電系統(tǒng)( MEMS)，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、工業(yè)生產(chǎn)及日常生活密切相關(guān)的各類智能技術(shù)與系統(tǒng)，新一代的人一機(jī)系統(tǒng)技術(shù)等。經(jīng)過(guò)近幾十年的發(fā)展，智能技術(shù)及其應(yīng)用已經(jīng)成為IT行業(yè)創(chuàng)新的重要生長(zhǎng)點(diǎn)，例如智能機(jī)器人、智能化機(jī)器、智能化電器、智能化樓宇、智能化社區(qū)、智能化物流等，對(duì)人類生活產(chǎn)生了重要影響。而自動(dòng)化工程、機(jī)電工程、計(jì)算機(jī)工程等工程學(xué)科的核心內(nèi)容就是智能科學(xué)與技術(shù)，它的工程性和實(shí)踐性非常強(qiáng)，所培養(yǎng)的學(xué)生正是目前高新技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的人才，同時(shí)此類人才也會(huì)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的提升和改造起到積極作用。該專業(yè)融合機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)軟硬件、人工智能、智能系統(tǒng)集成等眾多先進(jìn)技術(shù)，是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、光學(xué)工程和機(jī)械工程等學(xué)科相互交叉和融合的綜合學(xué)科。它涉及到的技術(shù)有檢測(cè)技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及有關(guān)工藝技術(shù)，正影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的很多領(lǐng)域，已成為一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平和國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化、信息化的重要標(biāo)志。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)以光、機(jī)、電系統(tǒng)的單元設(shè)計(jì)和總體集成及工程實(shí)現(xiàn)的理論、技術(shù)與方法為主要內(nèi)容，面向前沿高新技術(shù)，培養(yǎng)具備基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、智能系統(tǒng)方法、傳感信息處理等科學(xué)與技術(shù)，進(jìn)行信息獲取、傳輸、處理、優(yōu)化、控制、組織等并完成系統(tǒng)集成，具有相應(yīng)工程實(shí)施能力，具備在相應(yīng)領(lǐng)域從事智能技術(shù)與工程的科研、開(kāi)發(fā)、管理工作的寬口徑知識(shí)和較強(qiáng)適應(yīng)能力及現(xiàn)代科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)技術(shù)人才。

Arduino是開(kāi)源電子原型平臺(tái)，特點(diǎn)是便捷靈活、方便上手，包含硬件（各種型號(hào)的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。Arduino構(gòu)建于開(kāi)放原始碼simple I/O介面版，而且具有使用類似Java、C語(yǔ)言的Processing/Wiring開(kāi)發(fā)環(huán)境。Arduino不僅能通過(guò)各種各樣的傳感器感知環(huán)境，而且還可以通過(guò)控制燈光、馬達(dá)和其他裝置來(lái)反饋和影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過(guò)Arduino的編程語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序，編譯成二進(jìn)制文件，燒錄進(jìn)微控制器。對(duì)Arduino的編程利用Arduino編程語(yǔ)言（基于Wiring）和Arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境（基于Processing）來(lái)實(shí)現(xiàn)?；贏rduino的項(xiàng)目，既可以只包含Arduino，也可以同時(shí)包含Arduino和其他一些在PC上運(yùn)行的軟件，它們之間通過(guò)通信(比如flash，Processing，MaxMSP)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1 平臺(tái)軟件介紹

Arduino是一個(gè)開(kāi)放源代碼的單芯片微電腦，它使用Atmel AVR單片機(jī)，采用基于開(kāi)放源代碼的軟硬件平臺(tái)。

Atmel AVR系列是一種基于改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)、精簡(jiǎn)指令集( Reduced Instruction Set Computing，RISC)的微控制器，由Atmel公司于1996年研發(fā)。AVR系列是首次采用閃存(Flash Memory)作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的單芯片微控制器之一。目前為止，AVR處理器發(fā)展了6個(gè)系列，分別是：tinyAVR，ATtiny系列；megaAVR，ATmega系列；XMEGA，ATxmega系列；Application-specific AVR，面向特殊應(yīng)用的AVR系列，增加LCD控制器、USB控制器、PWM等特性；FPSLIC，F(xiàn)PGA上的AVR核；AVR32，32位AVR系列，包含SIMD和DSP以及音視頻處理特性，與ARM形成競(jìng)爭(zhēng)。

Arduino IDE和各種組件如圖1和圖2所示，組件包括Arduino Uno R3開(kāi)發(fā)板、ArduinoXbee V5.0傳感器擴(kuò)展板、Bluebee藍(lán)牙模塊、LCD1602 12C液晶模塊、繼電器模塊、蜂鳴模塊、光敏電阻模塊、可調(diào)電位器、舵機(jī)等。

2 實(shí)踐操作

2.1 Arduino基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1.1 基于Arduino對(duì)LED燈的控制

LED( Light Emitting Diode)中文稱作發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它能夠直接把電轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光。智能應(yīng)用中有很多場(chǎng)合會(huì)涉及對(duì)LED燈的控制。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐中，首先測(cè)試LED小燈的控制，利用其I/O口和外接直插LED燈來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，使用到的實(shí)驗(yàn)器材有Arduino控制器、USB下載線、紅色M5、直插式LED、220Ω直插電阻、面包板和面包板跳線。連接后的實(shí)物如圖3所示。

Arduino的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)必不可少的函數(shù)，分別是void setup0和void loop0，它們是setup0函數(shù)中初始化動(dòng)作的區(qū)塊，所有串行端口、腳位輸出入都在這里進(jìn)行初始化，loop0函數(shù)是板子重復(fù)執(zhí)行動(dòng)作的區(qū)塊。arduino上傳程序后，首先從setup0函數(shù)開(kāi)始運(yùn)行，setup0函數(shù)運(yùn)行一次后便進(jìn)入loop0函數(shù)中不停循環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)的核心部分是設(shè)置引腳pinMode和寫(xiě)人數(shù)字腳digitalWrite兩個(gè)函數(shù)。

在此基礎(chǔ)上可以對(duì)LED燈的變化加入更多方式，例如流水燈的變換，實(shí)驗(yàn)原理與上述LED燈控制變化沒(méi)有太大區(qū)別，但是需要在LED燈和導(dǎo)線數(shù)量上有所增加。LED燈的擺放形式可以進(jìn)行各種變換，圖3展示的只是一種最簡(jiǎn)單的形式，還可增加LED燈數(shù)量，根據(jù)個(gè)人創(chuàng)新設(shè)計(jì)擺出更多漂亮圖案。

2.1.2 基于Arduino對(duì)溫度傳感器的控制

智能應(yīng)用中根據(jù)溫度進(jìn)行操作的例子很多，如空調(diào)環(huán)境控制，感測(cè)建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機(jī)器，并進(jìn)行過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制。為了解溫度信息的采集過(guò)程，在實(shí)踐中使用DS18820型號(hào)的溫度傳感器，并用Arduino控制傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)。本次實(shí)驗(yàn)用到的器材有：Arduino Uno板、溫度傳感器DS18820、數(shù)據(jù)下載線和面包線。電源線、地線分別連到Arduino實(shí)驗(yàn)板的+5V、GND端口，數(shù)據(jù)總線連至數(shù)字端口12，實(shí)物連接如圖4所示。在實(shí)驗(yàn)中，Arduino板子和軟件實(shí)現(xiàn)溫度傳感器與電腦的連接，并能實(shí)時(shí)顯示溫度。由于溫度顯示反應(yīng)較慢，測(cè)得溫度數(shù)值較相近，但仍能看出溫度變化。

2.1.3基于Arduino對(duì)開(kāi)關(guān)的控制

開(kāi)關(guān)可以分為按鍵開(kāi)關(guān)和輕觸開(kāi)關(guān)，在電子設(shè)備領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，例如數(shù)碼產(chǎn)品、遙控器、通訊產(chǎn)品等。

本實(shí)踐使用按鈕控制LED燈，按鈕按下時(shí)燈亮，放開(kāi)時(shí)燈滅，實(shí)踐元件有按鍵開(kāi)關(guān)、紅色直插LED、220Ω電阻、10KΩ電阻、面包板及面包板跳線。

編程讀取模擬0口電壓值，當(dāng)電壓值大于1000時(shí)，設(shè)置第7引腳為高電平，此時(shí)LED燈點(diǎn)亮；當(dāng)電壓值小于1 000時(shí)，則設(shè)置第7引腳為低電平，LED燈熄滅。

2.2 Arduino拓展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

以循跡智能車為例，循跡是指小車在白色地板上循黑線行走，由于黑線和白色地板對(duì)光線的反射系數(shù)不同，于是可以根據(jù)接收到的反射光強(qiáng)弱來(lái)判斷小車的“軌道”。而紅外探測(cè)法就是最常采用的方法。

紅外探測(cè)法利用的是紅外線在不同顏色的物體表面具有不同反射性質(zhì)的特點(diǎn)：在小車行駛過(guò)程中不斷向地面發(fā)射紅外光，紅外光在白色紙質(zhì)地板上發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車上的接收管接收不到紅外光。Arduino單片機(jī)就以是否收到反射回來(lái)的紅外光為依據(jù)來(lái)確定黑線的軌跡和小車的行走路線。但需要注意的是紅外探測(cè)器探測(cè)距離是有限的。

基于Arduino控制的簡(jiǎn)易自動(dòng)尋跡小車系統(tǒng)，包括小車系統(tǒng)構(gòu)成軟硬件設(shè)計(jì)方法。以Arduino Uno為控制核心，利用紅外光電傳感器對(duì)白色路面中的黑色軌跡進(jìn)行探測(cè)，并將路面檢測(cè)信號(hào)反饋給Arduino單片機(jī)。程序燒進(jìn)板子后，Arduino單片機(jī)對(duì)采集到的信號(hào)予以分析判斷，及時(shí)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)調(diào)整小車方向，使小車沿著黑色軌跡自動(dòng)行駛，實(shí)現(xiàn)小車自動(dòng)尋跡。

TCRT5000紅外對(duì)管在機(jī)器人設(shè)計(jì)和工業(yè)制造中應(yīng)用非常普遍，可利用TCRT5000制作黑白尋跡機(jī)器人。由于紅外線對(duì)顏色的反射率不同，所以將反射信號(hào)的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)是TCRT5000紅外對(duì)管的工作原理，檢測(cè)到黑色時(shí)高電平有效，檢測(cè)到白色時(shí)低電平有效。

該控制系統(tǒng)的組成部分有主控制電路模塊、電源、紅外檢測(cè)模塊、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊等。當(dāng)小車進(jìn)入循跡模式后，便開(kāi)始不停掃描檢測(cè)與探測(cè)器連接的單片機(jī)I/O口，當(dāng)檢測(cè)到其中某個(gè)I/O口有信號(hào)以后，進(jìn)入程序進(jìn)行判斷處理，這其中最重要的是要先確定3個(gè)探測(cè)器中哪一個(gè)探測(cè)到了黑線。其循跡流程圖如圖5所示。

3 結(jié)語(yǔ)

智能科學(xué)與技術(shù)作為一門全新的專業(yè)，自面世以來(lái)就一直受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，其代表了科技的大趨勢(shì)，成熟的智能科學(xué)與技術(shù)必將會(huì)成為人類未來(lái)生活不可或缺的一部分。目前智能科學(xué)與技術(shù)尚在起步階段，在某些領(lǐng)域只存在于理論，想得到具體實(shí)踐還需要一定過(guò)程；高昂的價(jià)格也是阻礙其廣泛發(fā)展的原因之一。

對(duì)LED燈、溫度傳感器和開(kāi)關(guān)的基本操控實(shí)踐，使該專業(yè)學(xué)生對(duì)智能應(yīng)用設(shè)計(jì)有了初步認(rèn)識(shí)。學(xué)生通過(guò)Arduino模擬環(huán)境感受智能控制，體會(huì)智能專業(yè)在生活中的應(yīng)用，避免局限于枯燥、抽象的理論學(xué)習(xí)。同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)實(shí)踐加深了智能專業(yè)學(xué)生對(duì)C語(yǔ)言編程的認(rèn)知，通過(guò)實(shí)際操作，多編程多調(diào)試，將理論聯(lián)系到實(shí)踐，再由實(shí)踐回到理論，實(shí)踐與理論知識(shí)完美融合，達(dá)到知識(shí)靈活運(yùn)用的目的。智能專業(yè)的學(xué)生要善于創(chuàng)新、開(kāi)闊視野、深入思考，走在智能應(yīng)用的最前沿，了解有關(guān)智能應(yīng)用的最新成果，提高專業(yè)敏感度，善于學(xué)習(xí)，借鑒有用的成果，將其運(yùn)用到專業(yè)的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作當(dāng)中。

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篇8

關(guān)鍵詞： 投影顯示；LED；DLP；TIR棱鏡；Tracepro

中圖分類號(hào)：TN141.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

Study on Optical Engine System for DLP of Projection Display Based on LED

LIN Peng1, YU Jian-hua2, CHEN Ri-guang2, LIU Wei-jie1, KONG Ru-bin2, ZHANG Qi2, GONG Xiang-dong2, WU Guo-cheng2, LUO Liang-yu1

(1. Lasereffects Co., Ltd., Dongguan Guangdong 523000, China; 2. College of Electronic Science & Technology, Shenzhen Guangdong 518060, China)

Abstract: We study optical engine system for DLP projection display based on LED. By Using non-imaging optical theory, the size of LED chip and light pipe were calculated, which match the DMD chip. We have determined the parameters of TIR prism (an important optical element of the optical engine system), based on light refraction law and triangle rule. The simulation and design of the optical engine system were achieved by optical software Tracepro. The illuminance map, optical efficiency and uniformity of the system have been obtained. A good foundation for further experimental study on LED projector was built.

Keywords: projection display; LED; DLP; TIR prisma; Tracepro

引 言

投影顯示是一種對(duì)環(huán)境要求較低的投影顯示技術(shù)，適合于家庭、會(huì)議與控制指揮系統(tǒng)的大屏幕顯示。與平板顯示相比較，投影可以實(shí)現(xiàn)超大屏幕顯示[1]，是一種最經(jīng)濟(jì)的、性價(jià)比最高的顯示技術(shù)。傳統(tǒng)的投影顯示采用弧光燈光源，體積大、功耗大、壽命短、發(fā)熱量高。近年來(lái)出現(xiàn)的大功率LED則具有體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、無(wú)紅外輻射、符合環(huán)保要求等優(yōu)點(diǎn)，且采用三色LED作為光源的投影顯示系統(tǒng)可得到鮮艷的投影畫(huà)面和具有更大的色域。本文研究以大功率LED為光源的DLP投影顯示光學(xué)引擎技術(shù)。

1 光學(xué)引擎的設(shè)計(jì)

光學(xué)引擎采用了單片0.7英寸的DMD芯片，系統(tǒng)由三色LED光源、方棒照明系統(tǒng)、DMD芯片及投影物鏡組成，其組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三色大功率LED發(fā)出的光由TIR透鏡收集并準(zhǔn)直后進(jìn)入合色棱鏡合色，再由會(huì)聚透鏡將光會(huì)聚到積分方棒中，從而對(duì)光束進(jìn)行整形，得到均勻的照明光線。從方棒中出來(lái)的光是發(fā)散的，所以用準(zhǔn)直透鏡組來(lái)壓縮光束的角度。光線進(jìn)入TIR棱鏡后，被反射進(jìn)入DMD芯片中，受到DMD芯片的調(diào)制后，符合條件的光經(jīng)TIR棱鏡投射進(jìn)入投影物鏡中，最后被投射到屏幕上。

DMD芯片的光學(xué)擴(kuò)展量是一定的，其光學(xué)擴(kuò)展量的計(jì)算如下式[2]：

EDMD=π*ADMD*sin2θDMD （1）

其中，ADMD為DMD芯片的面積，θDMD為DMD芯片的最大接受角度。

在理想的情況下，LED的光學(xué)擴(kuò)展量應(yīng)與DMD芯片的光學(xué)擴(kuò)展量相等[3]，即在光傳輸效率最大情況下，LED在該光學(xué)擴(kuò)展量?jī)?nèi)的光能量能夠全部照射到DMD上。當(dāng)然，由于像差等因素的影響，實(shí)際的能量利用率會(huì)有所降低。由光學(xué)擴(kuò)展量的守恒關(guān)系可得：

ELED=n2*π*ALED*sin2θLED=EDMD（2）

其中，n為L(zhǎng)ED封裝材料的折射率；ALED為L(zhǎng)ED的發(fā)光面積；θLED為L(zhǎng)ED封裝介質(zhì)中光的最大發(fā)射半角。

由式（1）和（2）可推出：

ALED=ADMD*sin2θDMD/n2* sin2θLED （3）

又由于DMD的長(zhǎng)寬比為4:3，所以LED的發(fā)光面的長(zhǎng)寬比也為4:3。將此條件與式（3）聯(lián)合起來(lái)可得出與DMD匹配的LED的發(fā)光面的長(zhǎng)和寬。經(jīng)計(jì)算，紅光的發(fā)光面為3.263059mm×2.447294mm，綠光和藍(lán)光的發(fā)光面為4.6007980mm×3.454599mm。根據(jù)這些參數(shù)綜合考慮LED的選型，最后選用美國(guó)Luminus-Phlatlight系列的PT121型號(hào)的三基色大功率LED，此款LED非常適用于0.7英寸的DMD芯片。

方棒照明系統(tǒng)主要的作用是將光源輸出的圓形光斑轉(zhuǎn)化成所需要的矩形照明光斑，同時(shí)也滿足系統(tǒng)光能利用率及照明均勻性要求的光學(xué)系統(tǒng)[4]。光線進(jìn)入光棒后，經(jīng)過(guò)多次反射后從另一端面出射，在出射面上形成照明均勻的矩形光斑。

在投影顯示系統(tǒng)中，為了提高能量的利用率，方棒端面的大小需與DMD芯片的大小匹配。由于DMD芯片的長(zhǎng)寬比為4:3，所以方棒的長(zhǎng)寬比也為4:3。設(shè)方棒的端面的長(zhǎng)為C，寬為K，則C=4*K/3。由二維的光學(xué)擴(kuò)展量即拉赫不變量可知[3]：

K*sinθ=KDMD*sinθDMD （4）

其中，KDMD是DMD芯片的寬度，它的值是確定的，θ是從方棒出射的光的角度，是由光源決定的參數(shù)。在Tracepro軟件中可測(cè)得θ約等于20°。θDMD是入射到DMD芯片上的光線的角度，而DMD芯片可利用光線角度為12°，所以可令θDMD=12°估算方棒的寬度。經(jīng)計(jì)算可得方棒的端面的大小為6.4850mm×8.6467mm。

光線進(jìn)入方棒后，在薄膜和空氣的界面發(fā)生全反射，所以方棒的長(zhǎng)度可由光線在方棒內(nèi)的反射次數(shù)確定。設(shè)方棒的長(zhǎng)度為Z，進(jìn)入方棒的光線的角度為i，方棒的寬度的一半為k，則由折射定律可得：

方棒的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，太長(zhǎng)會(huì)使得能量因全反射次數(shù)過(guò)多而衰減。而過(guò)短則會(huì)使得光棒出射的光束均勻度不夠。所以，一般來(lái)說(shuō)光線在光棒中全反射3次后，均勻度就基本達(dá)到要求。在Tracepro軟件中可測(cè)得入射角i約等于20°，并將各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入可得長(zhǎng)度Z約為115.8mm。

一般的TIR棱鏡由兩個(gè)棱鏡膠合而成[5]，兩塊棱鏡膠合相鄰面之間保留有厚度幾微米左右的空隙。當(dāng)光線入射到棱鏡和空氣界面時(shí)，由于入射光線滿足全反射的條件，光線發(fā)生全反射，進(jìn)入DMD芯片中。光線經(jīng)DMD芯片調(diào)制后，亮態(tài)下的光束直接透射至投影物鏡，而暗態(tài)下的出射光束則由于角度偏離而無(wú)法進(jìn)入投影物鏡。所以，TIR棱鏡一方面用于分離入射照明光和出射光，另一方面保證暗態(tài)光束偏離投影物鏡和亮態(tài)光束進(jìn)入投影物鏡。同時(shí)，為了提高能量利用率，會(huì)在兩塊棱鏡的膠合面上鍍?cè)鐾改?，以提高亮態(tài)光束的透過(guò)率。使用TIR棱鏡使得系統(tǒng)的光路更加簡(jiǎn)單及緊湊和提高了系統(tǒng)的對(duì)比度。TIR的工作原理如圖2（a）所示。

圖2（a）中接收入射光線的棱鏡的各個(gè)角度可由折射定律和三角法則計(jì)算[6]。經(jīng)過(guò)計(jì)算可取，α=49.296°，β=98.024°，γ=32.5°。兩個(gè)棱鏡的平面平行，所以γ2=γ=32.5°。而α2和β2的值則由光線模擬的具體情況而定。由上述算出的結(jié)果在Tracepro軟件中建立經(jīng)典的TIR棱鏡的模型，如圖2（b）所示。

TIR棱鏡也可以由三塊棱鏡粘合而成[7]，三塊棱鏡之間留有幾微米的空氣間隙，它是在經(jīng)典TIR棱鏡的理論基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。它在Tracepro軟件中建立的模型如圖2（c）所示。

為了驗(yàn)證TIR棱鏡的設(shè)計(jì)效果，建立一個(gè)光源，讓其發(fā)出平行光，入射到TIR棱鏡，經(jīng)DMD芯片調(diào)制后再由TIR棱鏡透射或反射出去。所以，要對(duì)DMD芯片進(jìn)行建模。DMD芯片中有成千上萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)，在Tracepro全部列出是比較繁瑣的，所以將其簡(jiǎn)化，像素設(shè)為：4×3。將DMD芯片模型中的像素點(diǎn)部分設(shè)為暗狀態(tài)即旋轉(zhuǎn)到-12°，部分設(shè)為暗狀態(tài)即旋轉(zhuǎn)到+12°，仿真結(jié)果如圖3所示。

與典型的TIR棱鏡相比，三片式的TIR棱鏡的體積較大，且加工較復(fù)雜，但亮光束和暗光束的分離效果好，有利于提高系統(tǒng)的對(duì)比度。所以，系統(tǒng)的中TIR棱鏡采用三片式的TIR棱鏡。

2 DLP光學(xué)引擎系統(tǒng)的建模及仿真

經(jīng)過(guò)前面的計(jì)算分析，系統(tǒng)主要元器件的參數(shù)綜合如表1所示。

根據(jù)表1提供的參數(shù)，整個(gè)光學(xué)引擎系統(tǒng)的在Tracepro軟件中的建模圖如圖4所示。

根據(jù)表1設(shè)置光源的各項(xiàng)參數(shù)，并將DMD的像素點(diǎn)全部設(shè)為亮狀態(tài)，光學(xué)引擎系統(tǒng)的仿真圖如圖5所示。

測(cè)得屏幕上的入射光通量圖如圖6所示。

由圖6可知，總的輸出光通量為356.58 lm，所以系統(tǒng)的光能量利用率為：

3 結(jié) 論

本文研究基于LED光源的DLP投影顯示光學(xué)引擎，利用非成像光學(xué)理論計(jì)算了與所選用的DMD芯片相匹配的LED光源的發(fā)光面的尺寸及方棒的尺寸，并在此基礎(chǔ)上利用Tracepro軟件對(duì)光學(xué)引擎系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、建模、模擬。測(cè)得屏幕上的光能輸出為356.58 lm，光能利用率為10.52%，照度均勻性為68.7%。本設(shè)計(jì)采用單片式DLP投影顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞 OCR技術(shù)；文字識(shí)別；嵌入式技術(shù)；云端；智能投影

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）16-0023-01

在信息交互日益重要的人類社會(huì)中，閱讀紙質(zhì)報(bào)刊，雜志在很長(zhǎng)時(shí)間里成為人們了解世界，與世界聯(lián)結(jié)的主要途徑。但隨著科技的迅猛發(fā)展，特別是自媒體的涌現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)報(bào)刊、雜志的發(fā)展造成了極大的沖擊。人們可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)迅速了解當(dāng)下的新聞，獲悉自己想要的知識(shí)，而傳統(tǒng)報(bào)刊，雜志業(yè)日益衰退。但由于人們長(zhǎng)久以來(lái)對(duì)紙質(zhì)文化的依賴而形成的習(xí)慣，使得傳統(tǒng)媒體業(yè)依然有生存下去的可能，而這就需要其充分提高創(chuàng)新性，與現(xiàn)代科技進(jìn)行融合，創(chuàng)造“高科技”紙質(zhì)文化。

通過(guò)人們閱讀報(bào)紙，雜志時(shí)，加入相關(guān)新聞的動(dòng)態(tài)視頻無(wú)疑是一大創(chuàng)新點(diǎn)。而通過(guò)現(xiàn)有的OCR核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)刊關(guān)鍵字識(shí)別與搜索，可實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)視頻在報(bào)刊上進(jìn)行智能投影。

1 OCR技術(shù)簡(jiǎn)介

OCR（Optical Character Recognition）光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)，是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)重要的方面。該技術(shù)利用掃描儀、攝像機(jī)等任何攝影器材檢測(cè)紙質(zhì)文件上的字符，通過(guò)檢測(cè)亮、暗的模式確定其形狀，然后利用字符識(shí)別方法將形狀翻譯成計(jì)算機(jī)文字的過(guò)程。具體工作過(guò)程為，漢子文稿的光信號(hào)通過(guò)電荷耦合器件CCD轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)。衡量OCR系統(tǒng)性能好壞的主要指標(biāo)有：誤識(shí)率、拒識(shí)率、識(shí)別速度、產(chǎn)品穩(wěn)定性，用戶界面友好性，易用性和可行性等。

軟件結(jié)構(gòu)包括圖像輸入和預(yù)處理。

1.1 圖像的輸入

對(duì)于不同圖像格式，圖像的存儲(chǔ)格式，壓縮方式不同。在圖像攝入時(shí)選擇適宜的分辨率，調(diào)整好對(duì)比對(duì)和亮度值對(duì)于提高圖像的攝入質(zhì)量很重要。

1.2 圖像的預(yù)處理

1.2.1 二值化

當(dāng)用攝像頭拍攝的圖片為彩色圖像時(shí)，由于彩色圖像包含信息量巨大，為了讓計(jì)算機(jī)更快，更好識(shí)別文字，我們要先對(duì)彩色圖進(jìn)行處理，使圖片只分為前景信息和背景信息，所以可以簡(jiǎn)單地定義前景信息為黑色，背景信息為白色，即二值化圖。

1.2.2 噪聲去除

圖片受到干擾會(huì)含有噪聲，噪聲的存在會(huì)使圖像模糊，降低圖像的質(zhì)量，我們可以根據(jù)噪聲特征不同選取相關(guān)的圖像平滑處理，即噪聲去除。

1.2.3 傾斜校正

在拍照文檔時(shí)由于拍攝角度的隨意使拍攝出的圖片不可避免地產(chǎn)生傾斜，這就需要文字識(shí)別軟件進(jìn)行校正。

除此之外圖像預(yù)處理還包括版面分析、字符切割、字符識(shí)別等過(guò)程。

2 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

嵌入式系統(tǒng)指操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中，即將系統(tǒng)的應(yīng)用軟件和硬件一體化。其具有軟件代碼小，高度自動(dòng)化，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，特別適合要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)的體系。采用特殊的算法如基于統(tǒng)計(jì)原理的算法，可實(shí)現(xiàn)OCR技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)上的實(shí)現(xiàn)。在該智能投影系統(tǒng)中，通過(guò)OCR技術(shù)識(shí)別處理后的關(guān)鍵字返回給嵌入式芯片，嵌入式芯片通過(guò)web搜索技術(shù)，通過(guò)接受到的關(guān)鍵字訪問(wèn)“云端”在線視頻，然后將搜索到的相關(guān)視頻返回給嵌入式芯片，由芯片處理后輸出給投影儀投影在報(bào)紙或雜志紙面上。在此，可提出構(gòu)想，主流報(bào)刊、雜志可以與云計(jì)算公司或視頻網(wǎng)站合作建立專門用于該報(bào)刊、雜志所刊載內(nèi)容相關(guān)視頻的視頻數(shù)據(jù)庫(kù)，以便于更快搜索、投影。

3 系統(tǒng)主要組成及工作

本智能投影系統(tǒng)由微型攝像頭，OCR文字識(shí)別處理軟件，小型投影儀及相關(guān)嵌入式芯片組成可攜帶移動(dòng)設(shè)備。可將本系統(tǒng)組成的攜帶式移動(dòng)設(shè)備掛在胸前或制作成帽子等裝備，以使攝像頭及投影儀可方便拍攝報(bào)刊上的標(biāo)題以及將相關(guān)視頻投影其上。工作過(guò)程為，攝像頭拍攝報(bào)刊文字標(biāo)題，將數(shù)據(jù)傳輸給OCR文字處理軟件，處理后的文字信息輸入至嵌入式芯片，芯片利用關(guān)鍵字搜搜技術(shù)搜索“云端”在線視頻，并將搜索到的相關(guān)視頻傳輸給投影儀，投影儀投影在報(bào)紙或雜志版面上，讀者便可實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)”觀看報(bào)刊雜志了。本系統(tǒng)的主要工作流程圖如圖1。

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)有前端技術(shù)，OCR技術(shù)以及嵌入式系統(tǒng)的方便靈活，構(gòu)建了“動(dòng)態(tài)”觀看報(bào)刊雜志的實(shí)現(xiàn)方式，使傳統(tǒng)媒體業(yè)與現(xiàn)代科技結(jié)合，更好地隨時(shí)展。

參考文獻(xiàn)

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篇10

（邯鄲派瑞節(jié)能控制技術(shù)有限公司 河北 邯鄲 056000）

【摘 要】本文詳細(xì)地綜述了近年來(lái)微裝配技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及其發(fā)展過(guò)程中面臨的一些關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)微裝配的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 微機(jī)電系統(tǒng)；微裝配；微夾持器；顯微視覺(jué)

1. 引言?

（1）自從20世紀(jì)80年代以來(lái)，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)以飛快的速度發(fā)展成為一個(gè)集微型機(jī)械、微傳感器、微能源、微致動(dòng)器、微控制器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理、智能控制于一體的新興研究領(lǐng)域，如微型藥泵、微傳感器、微驅(qū)動(dòng)器、微加速度計(jì)以及其他光電子醫(yī)學(xué)器件等。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)如果按照外形尺寸大小可分為：1～10 mm的微小機(jī)械，1μm～1 mm的微機(jī)械以及1nm～1μm的納米機(jī)械。由于具有在狹小空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)而有不擾亂工作環(huán)境和對(duì)象的特點(diǎn)，微機(jī)電系統(tǒng)的意義和應(yīng)用將涉及航空航天、軍事、生物醫(yī)學(xué)工程、太空探險(xiǎn)、深海探查等諸多領(lǐng)域。如果一旦技術(shù)上成熟并形成產(chǎn)業(yè)化，必將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)乃至社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)地影響，因此被譽(yù)為20世紀(jì)十大關(guān)鍵技術(shù)之首，21世紀(jì)最具代表性的技術(shù)。?

（2）微機(jī)電系統(tǒng)具有體積小、精度高、質(zhì)量輕、性能穩(wěn)定、可靠性高、能耗低、靈敏性和工作效率高、多功能和智能化、適合大批量生產(chǎn)、制造成本低廉等特點(diǎn)。其基本技術(shù)主要有微機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、復(fù)雜可動(dòng)結(jié)構(gòu)微細(xì)加工(高深寬比多層微結(jié)構(gòu)加工)、微機(jī)械材料、微裝配和封裝、微操作、微測(cè)量、微系統(tǒng)的集成與控制、微宏接口等技術(shù)。微傳感器、微致動(dòng)器、微控制器，是微系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元。?

（3）隨著微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的深入發(fā)展，微機(jī)械技術(shù)的研究已經(jīng)從基礎(chǔ)研究階段逐步發(fā)展到研制開(kāi)發(fā)與實(shí)用階段，許多微傳感器、微執(zhí)行器和微光學(xué)部件已經(jīng)在許多行業(yè)獲得應(yīng)用。國(guó)外也正在從微型機(jī)械電子系統(tǒng)向微型光機(jī)電系統(tǒng)方向發(fā)展和擴(kuò)展，在尺寸上會(huì)向更微型化電子機(jī)械系統(tǒng)逼近。而且，這些微機(jī)電系統(tǒng)日趨復(fù)雜，其中許多包含了不同的材料或者需要經(jīng)過(guò)多種工序來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，針對(duì)微機(jī)電系統(tǒng)的微裝配和微操作的研究日益引起國(guó)內(nèi)外研究人員的高度重視。

2. 微裝配的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況?

（1）微裝配主要指對(duì)亞毫米尺寸(通常在幾μm～幾百μm之間)的零部件進(jìn)行的裝配作業(yè)。目前針對(duì)微米級(jí)的操作和裝配問(wèn)題，主要有2種解決方法：一是用帶有超精密控制系統(tǒng)的一般操作手和系統(tǒng)，另一是將操作手微型化。利用集成電路工藝制造微裝配系統(tǒng)是未來(lái)發(fā)展的方向，但目前還有許多問(wèn)題要解決。在傳統(tǒng)的宏觀技術(shù)上實(shí)現(xiàn)微裝配是目前許多學(xué)者研究的內(nèi)容，其系統(tǒng)類型大致分為遠(yuǎn)端操作方式和自動(dòng)操作方式。近年來(lái)，越來(lái)越多的微裝配領(lǐng)域的學(xué)者把注意力放在了自動(dòng)微裝配系統(tǒng)的研究上。?

（2）鑒于微裝配系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和廣闊的發(fā)展前景，各先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家為了維持自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)都對(duì)微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)表現(xiàn)出了足夠的重視，紛紛投入巨資開(kāi)展研究。日本、德國(guó)和美國(guó)在微裝配系統(tǒng)的研究方面比較突出，已具有一定的成果。它們研制成功的微裝配系統(tǒng)大致可分為2類：一種是基于SEM的裝配系統(tǒng)，另一種是基于傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的裝配系統(tǒng)。前者具有放大倍數(shù)高、焦深大、分辨率高等特點(diǎn)，相比之下是一種理想的裝配方法，但其不足之處是操作復(fù)雜且設(shè)備昂貴。而后者則有操作簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)在微裝配系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究方面取得了顯著的進(jìn)展，他們利用AFM(原子力顯微鏡)和高精度反饋技術(shù)，成功地感知了超光滑表面原子級(jí)尺寸的凹凸不平，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了原子遷移，展示了驚人的成就。?

（3）日本東京大學(xué)研制的納米機(jī)器人是由右腕、左腕和基座三部分組成，是在電子顯微鏡下工作的系統(tǒng)。右腕由壓電元件驅(qū)動(dòng)3軸，左腕由粗動(dòng)和壓電元件驅(qū)動(dòng)3軸，基座有2軸機(jī)構(gòu)。其使用金剛石刀或用電解的鎢針作為工具，該納米機(jī)器人已做過(guò)LSI表面的鋁配線切斷實(shí)驗(yàn)。?

（4）日本島津制作所研制的生物細(xì)胞微操作器，具有2套三軸粗動(dòng)、微動(dòng)的作業(yè)腕。粗動(dòng)作業(yè)腕由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，微動(dòng)作業(yè)腕由音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)。?

（5）名古屋大學(xué)研制在血管中操作的有源導(dǎo)管，利用3個(gè)SMA(形狀記憶合金)細(xì)絲來(lái)控制前端的導(dǎo)向。瑞典Uppsala大學(xué)研制的微機(jī)器人也是在電子顯微鏡下工作的，該機(jī)器人有兩個(gè)作業(yè)腕，分別有4個(gè)和3個(gè)自由度。其工具為針狀的鑷子．利用該機(jī)器人已進(jìn)行了切割200μm硅片、硅片熔接、制作硅單晶微型針等工作。?

（6）我國(guó)的微裝配系統(tǒng)的研究工作起步于九十年代初，10多年來(lái)，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、國(guó)家科技部、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家教育部、總裝備部和地方立了10余項(xiàng)與MEMs相關(guān)的重點(diǎn)和重大課題以及若干面上課題，總投資約1億元人民幣，其中也包括微裝配系統(tǒng)的研究。目前，清華大學(xué)、大連理工大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所、北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院電子所、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體所、南開(kāi)大學(xué)、東南大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、浙江大學(xué)、華中理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所、中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所、中國(guó)科學(xué)院物理所、華東師范大學(xué)等，在微系統(tǒng)方面開(kāi)展了微裝配裝置、生物細(xì)胞轉(zhuǎn)基因微操作系統(tǒng)、微型光譜儀、微電泳芯片及細(xì)小管道微機(jī)器人等研究工作。其中，上海交通大學(xué)在成功研制2 mm微動(dòng)電機(jī)的基礎(chǔ)上，自建了一套微型裝配實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要是用來(lái)提供精密定位裝置的操作平臺(tái)；北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所利用微機(jī)器人對(duì)微觀領(lǐng)域的操作技術(shù)開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究；清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系儀器科學(xué)與技術(shù)研究所自1996年以來(lái)從事微裝配技術(shù)與系統(tǒng)方面的實(shí)驗(yàn)研究，并取得了一定的成果。這些工作都為真正的微裝配系統(tǒng)的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。

3. 微裝配系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)?

隨著微加工技術(shù)、顯微技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，微裝配的概念發(fā)生了根本性的變化、產(chǎn)品的范圍和應(yīng)用領(lǐng)域被拓寬，出現(xiàn)了許多新的技術(shù)。因此，微裝配技術(shù)的發(fā)展是與微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、納米技術(shù)等相關(guān)技術(shù)密切相關(guān)。?

3.1 微裝配技術(shù)的發(fā)展階段。?

3.1.1 手工裝配。

經(jīng)過(guò)特殊培訓(xùn)的操作技術(shù)人員可以手工裝配一些精密的光學(xué)和電磁器件。一些小型光纖、用于小型SCM的Electron Columns也在Illinois大學(xué)的微工藝應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室手工裝配實(shí)現(xiàn)。但隨著零件的更加微形化，公差變得越來(lái)越小，手工裝配將受到很大局限。?

3.1.2 自動(dòng)化的裝配。

為了減小操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低微系統(tǒng)的制造成本，自動(dòng)化的裝配是一個(gè)合適的選擇。例如：使用一個(gè)視覺(jué)和力混合的機(jī)械手在操作桿控制下實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行裝配工作。使用自動(dòng)化裝配不僅使得裝配效率提高，而且可以進(jìn)行批量裝配，降低裝配成本。微器件就是因?yàn)樗w積小成本低才有廣闊的發(fā)展前途，因此自動(dòng)化裝配應(yīng)該是微裝配的發(fā)展目標(biāo)。?

3.1.3 微機(jī)械手的裝配。

機(jī)械手因具有柔性好、操作靈活、能適應(yīng)各種作業(yè)的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中。微裝配要求較高的定位精度，就必須使得微機(jī)械手有高的制造精度，零件的公差必須被限制在納米范圍內(nèi)。目前，使用微機(jī)械手以及微機(jī)器人進(jìn)行微裝配是研究的主要方向。?

3.2 微裝配中的視覺(jué)技術(shù)。?

（1）微裝配的部件尺寸大多在幾μm～幾百μm之間，對(duì)于裝配精度的要求就需要提高，通常為亞微米級(jí)。由于這個(gè)精度要求已經(jīng)超出了一般工業(yè)應(yīng)用的開(kāi)環(huán)精密裝配系統(tǒng)的標(biāo)定精度，那么在微裝配中使用精確的閉環(huán)定位系統(tǒng)是必要的。因此，對(duì)于微裝配系統(tǒng)，視覺(jué)系統(tǒng)作為其柔性反饋系統(tǒng)，所具備的功能應(yīng)該能夠滿足裝配的要求。?

（2）目前顯微視覺(jué)研究主要集中在大學(xué)和科研單位。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)研制了使用AFM的顯微視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行微裝配中高精度定位研究；美國(guó)麻省理工大學(xué)利用光聚焦顯微鏡、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和圖象處理開(kāi)發(fā)了可靠和廉價(jià)的MEMS測(cè)試系統(tǒng)；德國(guó)斯圖加特大學(xué)，利用SLM雙目立體成像的特點(diǎn)研究了SLM條紋投影系統(tǒng)；韓國(guó)科技學(xué)院研發(fā)出三目立體視覺(jué)的微機(jī)器人，主要應(yīng)用于微夾持、微裝配和微操作等領(lǐng)域。在國(guó)內(nèi)，南京航空航天大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所和清華大學(xué)都開(kāi)展了與顯微視覺(jué)相關(guān)的研究。?

（3）通過(guò)目前國(guó)內(nèi)外的研究情況來(lái)看，顯微視覺(jué)的研究方向主要集中在視覺(jué)信息獲取和視覺(jué)引導(dǎo)、位置和運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制以及力的傳感和控制。前者是微操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此是目前研究的熱點(diǎn)。其研究重點(diǎn)是基于平面顯微圖象的視覺(jué)引導(dǎo)和基于立體顯微圖象的視覺(jué)引導(dǎo)。?

3.3 微夾持器。?

（1）微裝配過(guò)程中微夾持器的合理設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于微夾持器不僅需要滿足微操作條件下復(fù)雜的力不確定性，而且必須具有一定的自由度以滿足各種不同操作。在微夾持器設(shè)計(jì)上，靈活抓取目標(biāo)必需的運(yùn)動(dòng)學(xué)要求、穩(wěn)定和安全抓取的力要求、傳感和驅(qū)動(dòng)方式以及可控性等特點(diǎn)是必須考慮的。?

（2）微夾持器是一種典型的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它在微機(jī)械零件加工、微機(jī)械裝配和生物工程等方面部有較好的應(yīng)用前景，近來(lái)發(fā)展十分迅速。目前，按驅(qū)動(dòng)力類型不同，見(jiàn)表1，已經(jīng)研制出靜電力驅(qū)動(dòng)、電磁力驅(qū)動(dòng)、功能材料驅(qū)動(dòng)的種類眾多的微小尺度操作和微小尺寸的夾鉗，其中一些已研究成功，體現(xiàn)出現(xiàn)時(shí)和潛在的應(yīng)用價(jià)值。?

（3）微夾持器的制作技術(shù)主要有：一是基于傳統(tǒng)工藝技術(shù)，如：Shimada等人采用了一種應(yīng)用傳統(tǒng)工藝制成的單自由度微夾持器；另一是LIGA(Lithographic Galvan forming Ab-formung)技術(shù)，如Carrozza等制作了一種以鎳為基，表面覆蓋金的微夾持器厚度只有200μm。該工藝首先使用同步加速器產(chǎn)生的軟X射線，通過(guò)掩摸照射在光敏聚合物上留下部件的立體模型，再提高電場(chǎng)將金屬遷移形成金屬結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了不需要昂貴的同步輻射X光源的準(zhǔn)LIGA技術(shù)，并且與集成電路工藝有更好的兼容性。?

3.4 微驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

驅(qū)動(dòng)技術(shù)也是微操作和微裝配領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。它不僅要求有非常好的響應(yīng)特性，而且還有工作空間和部件尺寸的限制。國(guó)內(nèi)外研究人員把許多基礎(chǔ)效應(yīng)和新型材料應(yīng)用到微驅(qū)動(dòng)和精確定位上，做了大量的工作。如壓電材料、靜電材料、電磁材料以及形狀記憶材料等。目前應(yīng)用的最廣泛的還是壓電效應(yīng)技術(shù)，如Carrozza等的微夾持器由壓電材料驅(qū)動(dòng)。

4. 微裝配技術(shù)發(fā)展展望?

4.1 微裝配技術(shù)的研究從90年代初始到現(xiàn)在，已有10余年的時(shí)間，并且在這10年里取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但隨著微細(xì)加工技術(shù)等半導(dǎo)體集成電路工藝的發(fā)展，微裝配和微操作技術(shù)中一些不足之處也將日益顯示。主要在微裝配系統(tǒng)中各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的研究還不夠，如視覺(jué)反饋手段、微夾持手的設(shè)計(jì)、控制以及驅(qū)動(dòng)方式等方面都還有許多問(wèn)題沒(méi)有得到完全解決。微裝配技術(shù)研究的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)微器件的全自動(dòng)裝配操作，但到目前為止，這一目標(biāo)還仍未能實(shí)現(xiàn)，其主要原因有以下三方面：

(1)微器件操作的許多關(guān)鍵技術(shù)還未被完全掌握；(2)微觀領(lǐng)域中出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象及其物理機(jī)制仍需不斷深入研究探討，如微機(jī)械粘附等；(3)簡(jiǎn)便、廉價(jià)的微器件加工設(shè)備沒(méi)有得到開(kāi)發(fā)，這也是由于微裝配技術(shù)、策略等多方面因素所致。?

4.2 未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)當(dāng)是融合微電子、材料、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科技術(shù)來(lái)解決微觀領(lǐng)域的問(wèn)題。

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