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1、数字显微网络互动教学系统应用方案22020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。数字显微网络互动教学系统应用方案重庆光电仪器有限公司二一二年二月数字显微网络互动教学系统应用方案一、原理介绍显微镜下的微观形态学教学是生物医学专业学生必修的课程，特别是组织学、病理解剖学、胚胎学、细胞学、寄生虫学和微生物学的实验课程在教学计划中占有很大的比例。而显微镜下的观察是实验课教学的重要手段，学生只有经过自己观察镜下的显微结构，才能真正的理解和掌握理论知识，从而达到提高学生认识、分析和综合能力的目的。重庆光电数字显微互动教学系统-由重光数字显微镜、显微图像处理软件和互动教学软件组成的网络教学系统,用
2、于显微形态学的教学实践中,能将学生显微镜下的图像发送到教师的计算机屏幕上,从而有效地进行互动教学、方便各种多媒体课件的使用、具有开放性和可扩展性，使学校的显微形态学科的教学实验手段提高了档次，是医学形态学教学系统的发展方向。图1为系统效果图。图1 系统效果图数字显微互动教学系统用于形态学科的教学实验，主要特点是全部采用高品质专用数字摄像机和显微镜，使图像、语音、文件全向互动交流。千兆网络操作平台，功能强大的图像分析处理软件，多通道画面显示与监控。经过灵活的语言教学模式和全面的图像数据共享， 实现了在同一时间，同一界面，师生的高效沟通。重庆光电数字显微互动教学系统能够解决的问题 ： 搭建实时和非
3、实时的远程教学系统 利用网络进行大面积的教学，缓解师资压力 充分发挥优秀教师的示范作用 保存优秀教师的教学成果 可采用视频会议进行全方位的互动教学 实现对教学多媒体课件的数字版权加密 直播和重现教学现场较好的技术手段，适用与大范围教学的直播活动重庆光电数字显微互动教学系统，是我公司最新开发的第二代显微互动教学系统。它充分利用了当今最先进的数字成像技术、网络传输及多媒体技术。其特点是功能齐全、结构简单、技术先进、图像质量佳、操作方便，是老师授课、学生实验的必备工具，在一定程度上代表了当前显微教学的最高水平；能够支持教师应用各种教学手段进行课堂教学活动,将各种媒体形式的教学资源以最佳的效果呈现给师
4、生，让学生在一个更加方便、生动的环境中进行自主学习。工作原理：显微镜下的图像经过百万像素高清晰度数字摄像机采集到微机中进行图像处理，并经过网络互动教学软件实现教师与学生之间的双向教学活动。二、设计标准及原则1、设计标准本系统所涉及的技术标准和规范，产品标准和规范，工程标准和规范，验收标准和规范等严格符合中华人民共和国有关条例及规范，其中包括：1、中华人民共和国公共安全行业标准GB/T75-1996安全技术防范工程程序与要求2、中华人民共和国公共安全行业标准GA/T70-94安全技术防范工程费用概预算编制办法3、IEC574-7/GB12641视听、视频和电视设备及系统维护操作的安全要求4、IE
5、C574-3/SJ/Z9141-2视听、视频和电视设备及系统：视听系统设备连接5、IEC65/GB8898-88电网电源供电的家用和类似一般用途的电子有关设备的安全要求6、EIA/TIA568标准布线，验收测试遵循TIA/EIA TSB-67国际标准2、设计原则n 先进性系统采用先进的数字多媒体技术、计算机图象处理技术和高速网络通讯技术。不但能够实现网络控制，监控学生操作情况，而且还能够有效辅助教学。n 可靠性系统采用成熟的技术与产品。在设备选型和系统设计中，充分考虑到设备的兼容性和软件的稳定性，在各方面都尽量减少故障的发生，超过20家以上的客户已使用一年以上，实际证明无故障现象发生。n 可维
6、护性可维护性包含二层定义：易于故障的排除；日常管理操作简便n 安全性系统应具有安全运行管理等功能，采取授权方式，一切操作受控于教师机，有效阻止非法进入或破坏系统的行为。n 应用性系统设计，应首先考虑满足功能要求和实际应用的需要。n 可扩充性系统设计中，要考虑今后发展的需要，必须具有在系统产品、系统容量与处理能力等方面的扩充与换代的可能，这种扩充不但保护了原有投资、而且具有较高的综合性能价格比。n 经济性系统设计及设备选型要考虑到经济适用原则，避免华而不实。最重要的是要在根本上保证用户对本系统建设投资所应达到的长期利益，能够得到持久保护，避免不必要的资金浪费。三、系统结构说明系统主要特点：l 系
7、统完全建立在100M局域网平台上，结构简单，运行稳定，维护方便；l 真正实现教师与学生、学生与学生的多方位的互动教学；l 科学而合理的顶部摄像系统安装方法，确保了镜下和屏幕同时获得最佳的图像质量。l 图像采集全部使用本公司自主开发的数字摄像机，分辨率高，色彩还原好；l 软件界面友好，功能强大，运行可靠；四、教师端设备技术参数说明（一）、显微镜技术参数说明教师端生物显微镜选用重庆光电生产的BA3000i实验室生物显微镜。该机型采用一体化结构设计，稳重大气。机架升级空间大，以后可根据需要配置相衬装置、荧光装置、偏光装置、暗场装置等。1、性能特点： 无限远校正光学系统，成像更清晰； 22mm大视野，
8、观察更舒适； 标准柯拉照明系统，视场更明亮均匀； 人机工程设计，操作更便捷； 一体化结构，工作更稳定。2、技术参数教师端生物显微镜具体技术参数详见表3。表3 教师端生物显微镜BA3000i技术参数名称序号技 术 参 数备 注教师端生物显微镜1型号：BA3000i2头部：转轴三目，30倾斜，瞳孔距调节范围55-75mm，5屈光度视度调节3目镜：10X高眼点大视野目镜，视场数22mm，焦距25mm4物镜：无限远平场消色差物镜：4X/0.1，W.D.=7.576mm；10X/0.25，W.D.=4.81mm；20X/0.40，W.D.=2.582mm；40X(S)/0.65，W.D.=0.817mm
9、；100X（Oil）/1.25，W.D.=0.194mm5总放大倍数：40X-1600X6无限远校正光学系统，一体化主机结构，稳固性好，低位操作7五孔转换器（内倾式），黑色带齿护圈，双插片座8机械移动载物台，外形尺寸：180150毫米，纵横移动行程：80X55mm9聚光镜组：摆出式聚光镜组，N.A.=0.92/0.13，中心可调节10内置式孔径光栏，带38绿、蓝、黄、灰色滤色片11标准柯拉照明系统，后置灯箱，视场光栏2-3512调焦装置：粗微动同轴调节，粗动调焦行程：25mm，微调增量0.002mm13主机电压输入AC85V-265V，保险丝管 3A 5X2014照明：12V50W卤钨灯，亮度
10、可调说明：“”表示关键参数。（二）、摄像机技术参数说明YM500数字摄像机：500万纯物理像素高分辨率数码摄 像系统，1/2英寸逐行扫描图像传感器；图像输出分辨率： 20481536或25601920；USB2.0数字传输接口，标准C-MOUNT机械接口，数据传输速率最高达480MPS，调整分辨率后可使传输速率达到30帧/秒；色彩还原性强，信噪比高，画面细腻清晰；具有手动/自动曝光、手动/自动白平衡，保证目镜下和电脑屏幕的显微镜图象同步清晰；（三）、图像处理软件技术参数说明软件名称：MiPrd数字显微图像处理软件教师端图像处理软件为一套专业版图像处理软件，能够完成以下功能：统计学和形态自动分析
11、、测定的领域，如组织细胞形态学分析、测量与统计分析、边缘监测分析及打印报表等。凡是与图像形态学有关的各种监测与分析都能够利用该软件来完成。l 本图像分析系统是在多年科研实践基础上开发出来的24位真彩色通用图像检测与分析软件；l 强大的图像处理功能与分析功能；l 与形态学有关的各种检测与分析功能；l 完备的图像几何参数测量工具，真实比例尺图像输出功能，功能完备的彩色图文报告生成与管理器，分析过程自动完成功能，独特的晶界重建算法；l 集成先进的图像拼接与融合功能；l 能够对X、Y两方向的尺寸进行定标，任意图形的几何参数测量；手动测量图形的长度、点、圆、三点圆、角度、任意几何图形等几何参数，并可对测
12、量的值进行多次调整l 可经过屏幕染色选择预分析的目标，并对选取的目标进行自动分析，自动分析功能包括：个数统计，所有目标的几何参数测量、位置参数测量、形态学参数测量、光密度参数测量、外接几何参数测量、孔洞参数测量、各测量参数的最大值、最小值、平均值统计等；l 量数值导出表格功能，经过EXCEL表格打印输出；l 将图像与测量、标注的文字融合为一张图像的功能；l 可实现图像融合功能，可将同一视野下多张不清晰的图像提取每张图片清晰的部分融合为一张完全清晰的部分；l 大图拼接功能；可将不同视野下的几张图片自动无缝拼接成一张完整的大面积的图片；l 图像中的黑斑去除、黑斑增强功能，马赛克功能等；可将图像分离
13、为YUV或RGB单色图片、可将分离的单色图片合成为一张彩色图片；l 完全图文混排的打印报告功能；【主要处理与分析功能】 图像采集：可对实时视频图像进行拍照保存、自动间隔拍照、录像等； 几何尺寸检测:直线、曲线、圆、椭圆、矩形、任意形的长度、角度、面积、周长不点与直线位置测量、直线与直线、直线与圆弧、圆弧与圆弧等几何参数测量。测量单位微米、毫米、厘米、分米、英寸任选； 图像变形及几何矫正: 水平镜像、垂直镜像、平移、倾斜，缩放、旋转、透视、漫游、任意、网状变形等； 区域选取工具: 魔杖、套索、椭圆、矩形、圆形工具、方形工具； 区域处理:区域反选，区域扩大，区域缩小，边界圆滑、平移、缩放、旋转、任
14、意变形； 图像处理:（1） 色调处理:负像、灰值化、色调调整、颜色平衡、亮度反差调整；（2） 图增像强:照明场均匀、直方图拉伸、直方图均衡，灰值函数变换等；（3） 边缘检测:Roberts、Laplace、Kirch、Prewitt、水平、垂直、左45、右45等边缘检测；（4） 图像平滑:均值、中值、低通滤波等；（5） 灰值形态学:腐蚀、膨胀、开、闭，开闭、波峰、波谷、形态学梯度、混合滤波等；（6） 图像常数运算:RGB各通道加、减、乘、除、乘方、指数等运算；（7） 图像间运算:RGB各通道加、减、乘、除、与、或、非、与非、或非、最大、最小、距离、特征与等运算；（8） 其它滤波器:自定义滤波器
15、、马赛克、黑斑去除、黑区增强等； 分析目标处理:分析目标扩大，分析目标缩小，边界圆滑、分析目标删除、孔洞填充、内外轮廓抽取、形态学梯度，骨架化，骨架纯化，分支修剪，断点修复等；其中个体参数100多项，统计参数100多项，分析参数总数达10000多项； 分析参数可视化处理:分析结果与图像之间直接影射显示。特定目标及其长轴、质心、外接矩形、凸包，编号等抽取显示。分析目标不同透明度颜色叠层显示； 其它功能:系统还提供了吸管、画笔、填充、直线、移动、剪裁、标尺、测量等几十种交互式处理工具，可完成图像变形、加注标尺、箭头、文字、绘制各种图形等操作； 软件系统结构：1图像处理部分2区域选取与处理部分3分析目标选取与处理部分4目标分析部分5图像输入输出部分6系统参数设置7交互式工具8图文报告生
