導(dǎo)語：如何才能寫好一篇光學(xué)工程的研究方向，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，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，都出現(xiàn)了鏡子。從本質(zhì)上說，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、CD光盤，無論是國家進步，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)用實踐要求十分嚴(yán)格，相關(guān)本科專業(yè)的畢業(yè)生往往無力承擔(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，相較于機械工程、計算機科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)，開設(shè)此專業(yè)的院校并不多?？傮w看來，光學(xué)工程專業(yè)的考研競爭比較激烈，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)工程的報錄比就曾高達17∶1。

目前，我國具有光學(xué)工程博士一級授予資格的高校共38所。具有光學(xué)工程國家重點學(xué)科的高校共有清華大學(xué)、北京理工大學(xué)、南開大學(xué)、天津大學(xué)、長春理工大學(xué)、南京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)等9所，具有國家重點（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)資格的中國科學(xué)院相關(guān)研究院所主要有長春光機所、西安光機所、上海光機所、上海技術(shù)物理所、安徽光機所、成都光電所等6所。

我們?nèi)绾卧跒閿?shù)不多的頂級名?；蚩蒲性核羞x擇一所最適合自己的院校呢？

第一，重視院校綜合實力，避免依賴單一數(shù)據(jù)。

各種評估結(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)，且不同機構(gòu)均有不一樣的標(biāo)準(zhǔn)，很難客觀真實地反映院校的全部情況。各院校的研究方向獨具特色，互有長短，具體到每個研究方向，實力強弱更不相同，比如，光學(xué)設(shè)計這一領(lǐng)域，普遍認(rèn)為實力強弱依次為清華大學(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、長江學(xué)者數(shù)量、實驗室規(guī)模、研究經(jīng)費等指標(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)本科來源的層次與學(xué)術(shù)氛圍等軟實力也不是量化指標(biāo)可以衡量的，然而這些因素對研究生階段的學(xué)術(shù)成就以及未來的職業(yè)發(fā)展，往往比宏觀數(shù)據(jù)具備更大的影響，萬萬不可忽視。

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)勢學(xué)科上的確不比“985院校”差，甚至更有優(yōu)勢。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)在兩個方面：第一，光學(xué)工程精密程度非常高，對實驗儀器設(shè)備和資金的依賴性比較強，缺少國家重視和資金上的傾斜，院校很難承擔(dān)昂貴的實驗儀器設(shè)備，從而限制研究生的發(fā)展；第二，“985”院校導(dǎo)師的視野更加開闊，對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等國際頂級光學(xué)期刊上。此外，高層次的院校學(xué)術(shù)氛圍更加濃厚，出國深造、就業(yè)等方面也具備更大的優(yōu)勢。

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

浙江大學(xué)：為強者而生

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)，是中國光學(xué)工程學(xué)科的誕生地，具有雄厚的學(xué)科實力。在2007―2009年、2010―2012年教育部學(xué)科評估中均排名第一。

學(xué)科特色：有現(xiàn)代光學(xué)儀器國家重點實驗室、國家光學(xué)儀器工程技術(shù)研究中心、國防重點學(xué)科實驗室等國家級研究基地。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江計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驗研究領(lǐng)域開展了大量工作，獲得了許多具有國際影響的學(xué)術(shù)成果。

地理區(qū)位：長江三角洲地區(qū)具有規(guī)模龐大的光電產(chǎn)業(yè)集群，具有國際化、起點高的特點，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。

競爭情況：浙江大學(xué)就讀光學(xué)工程的研究生中超過半數(shù)來自于浙江大學(xué)、天津大學(xué)、南開大學(xué)等名校的推免生?？佳懈偁帢O為激烈，從近年報錄比便可見一斑。

考試特色：浙江大學(xué)光學(xué)工程考研參考書為郁道銀、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板塊。此外，也會考查一定的激光原理知識。

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)工程近年來發(fā)展迅速，實力雄厚。尤其是在籌的武漢光電國家實驗室是我國目前僅有的幾個國家實驗室之一，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)有武漢光電國家實驗室、激光加工技術(shù)國家工程研究中心、下一代互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)國家工程實驗室、國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實驗室（B類）、教育部敏感陶瓷工程中心等研究機構(gòu)。其中武漢光電國家實驗室是由教育部、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、中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所、中國船舶重工集團公司第七一七研究所共同組建，已投入4億多元建立了12個科學(xué)研究平臺以及1個光電公共測試平臺。

研究領(lǐng)域：華中科技大學(xué)主要研究方向為光電測控技術(shù)、光電信息存儲、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)價值巨大，尤其在光通信、激光等領(lǐng)域具有較大優(yōu)勢，就業(yè)前景看好。

競爭情況：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。

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。需要注意的是有兩個單位可以接收光學(xué)工程的碩士生，分別是光電學(xué)院和武漢光電國家實驗室。

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)科評估中名列第二，2010―2012年教育部學(xué)科評估中名列第三。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)改革特別試驗區(qū)”的15個全國試點學(xué)院之一。

學(xué)科特色：所在學(xué)院設(shè)有精密測試技術(shù)及儀器國家重點實驗室、光電信息技術(shù)科學(xué)教育部重點實驗室、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發(fā)機構(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)在計算機科學(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：中國科學(xué)院院士1人，中國工程院院士1人，長江計劃特聘教授4人。天津大學(xué)光學(xué)工程的師資隊伍配置十分合理，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)科的頂級實力，中年學(xué)科骨干如劉鐵根教授近年來在光纖傳感領(lǐng)域碩果累累，超快激光實驗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：既緊挨近年來得到長足發(fā)展的天津濱海新區(qū)，又毗鄰首都北京，就業(yè)環(huán)境較為優(yōu)越。

競爭情況：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)工程報錄比如下：

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

南開大學(xué)：雖小而精

學(xué)科地位：南開大學(xué)光學(xué)工程設(shè)立于南開大學(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?，F(xiàn)代光學(xué)研究所由光學(xué)工程元老母國光院士創(chuàng)建，是全國高校中最早取得光學(xué)和光學(xué)工程兩個學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán)的單位。在2010―2012年教育部學(xué)科評估中，南開大學(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)重點實驗室以及博士后流動站。

師資力量：南開大學(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)、訪問研究的經(jīng)歷非常普遍，近年來在Nature、Science等國際最頂尖期刊發(fā)表多篇論文，令國內(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，主要研究方向為表面等離子體等微納光學(xué)的相關(guān)理論。

培養(yǎng)模式：南開大學(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，南開大學(xué)光學(xué)工程的專業(yè)型碩士培養(yǎng)計劃與學(xué)術(shù)型碩士培養(yǎng)計劃基本相同，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。

競爭情況：南開大學(xué)近年來考研報錄情況如下所示，可見相較于其他院校，南開大學(xué)光學(xué)工程的性價比較高。

考試特色：南開大學(xué)光學(xué)工程往年專業(yè)課參考書是趙凱華、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年考研沒有提供參考書目，需要考生注意。

中國科學(xué)院上海光機所：臥虎藏龍

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

學(xué)科特色：上海光機所現(xiàn)設(shè)8個研究室，分別是：強場激光物理國家重點實驗室、中科院量子光學(xué)重點實驗室、中科院強激光材料重點實驗室、高功率激光物理聯(lián)合實驗室、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技術(shù)重點實驗室、上海市全固態(tài)激光器與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室）、信息光學(xué)與光電技術(shù)實驗室、高密度光存儲技術(shù)實驗室、高功率激光單元技術(shù)研究與發(fā)展中心。

值得一提的是，上海光機所建成了國內(nèi)僅有國際上也為數(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。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，也進入了國際先進水平，是我國現(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：強激光技術(shù)、強場物理與強光光學(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。顯而易見的是，上海光機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：地處長三角的核心上海，地理區(qū)位優(yōu)勢相當(dāng)明顯。

競爭情況：每年有許多來自清華大學(xué)、浙江大學(xué)等頂尖學(xué)府的畢業(yè)生通過推免進入上海光機所，研究所人才濟濟。近年來上海光機所光學(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。

培養(yǎng)模式：上海光機所的專業(yè)型碩士與學(xué)術(shù)型碩士培養(yǎng)計劃相近，且第一年是在安徽合肥的中國科學(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)”,卻沒有絲毫松懈,肩負(fù)著無限重任,但始終沉著、堅毅。他淵博寬厚,抱定赤子之心,十余載春秋獻身中國光學(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。

九天攬月鴻鵠志 步步為營創(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了中國光學(xué)科技前沿領(lǐng)域的重大突破。讀研期間,他同導(dǎo)師劉樹田教授一起在國內(nèi)率先開展光學(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,被評價是國內(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)秀成果具有國際先進水平。

1999-2001年,他獲得日本學(xué)術(shù)振興會博士后基金資助,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。其研究內(nèi)容被收錄在《光纖傳感技術(shù)新進展》一書中,已出版發(fā)行。2002-2003年,他在德國洪堡基金的資助下在德國斯圖加特大學(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)算法來進行數(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Nova Science出版社的新書《New Developments in Lasers and Electro-Optics Research》中的一章,已經(jīng)出版發(fā)行。

2003年,他進入首都師范大學(xué)物理系工作,先后獲得了北京市科技新星計劃,北京市留學(xué)人員擇優(yōu)資助等人才項目的資助。作為北京市“太赫茲波譜與成像”創(chuàng)新團隊的核心成員,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)計研究。他提出的多波長成像方法得到了美國Rice大學(xué)太赫茲研究者Mittleman的認(rèn)可,被評價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年分別到美國倫斯特理工大學(xué)和德國康斯坦茨大學(xué)進行訪問研究。

歡聲震地 驚退萬人贏戰(zhàn)績

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、計算機應(yīng)用與儀器儀表的理論和設(shè)計方面打下堅實的基礎(chǔ)，而且擴展了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識，緊密結(jié)合臨床對醫(yī)學(xué)儀器的需求，負(fù)責(zé)企業(yè)規(guī)劃的多項醫(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，他師從中國無創(chuàng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開拓者之一陳亞珠院士從事腫瘤物理治療領(lǐng)域的研究。深入研究實時溫度測量的理論和技術(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，獲國家發(fā)明專利授權(quán)1項。

進入華南理工大學(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，開展以手術(shù)導(dǎo)航、心功能評價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)國家自然科學(xué)基金及省、市級科技項目多項。提出基于配準(zhǔn)的四維心臟圖像全自動分割、精確近紅外攝像機標(biāo)定、標(biāo)記點自動提取與立體匹配等新方法，設(shè)計高精度近紅外光學(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；申請國家發(fā)明專利6項，其中授權(quán)1項；獲軟件版權(quán)1項。

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，但心血管疾病發(fā)病率和死亡率也在不斷上升，對國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)注的重大問題。在心臟醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，常見的有MRI、SPECT、CT、US等，基于不同圖像來源可重建出不同精度的模型。近年出現(xiàn)的雙源CT（DSCT），為采集清晰動態(tài)的心臟圖像提供了可靠的影像學(xué)保障，可實現(xiàn)在無需使用β-受體阻滯劑和不受心率影響的情況下對心臟病患者進行成像。CUDA（computeuni fieddevicear chitecture）是建立在圖形處理單元（graphic proces singunit，GPU）基礎(chǔ)之上的通用計算開發(fā)平臺，通過它可以將GPU視為一個并行數(shù)據(jù)計算的設(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)和計算機基礎(chǔ)。

緊跟這項前沿科技，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?；鹈嫔享椖浚?，采用基于模板的配準(zhǔn)技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新的四維心臟圖像的全自動分割，不僅大大減少了醫(yī)生半自動分割圖像的時間，而且提高了分割精度。通過與廣州總醫(yī)院放射科密切合作，還獲得了冠脈灌注測評和動態(tài)心功能評價方法等相關(guān)研究的新成果。將進一步結(jié)合臨床影像數(shù)據(jù)和醫(yī)學(xué)專家知識，構(gòu)建符合國人特征的具有臨床應(yīng)用價值的輔助診斷和評價模型。

在腫瘤開顱手術(shù)前，須先進行手術(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，采用定性的方法設(shè)計勾畫開顱部位。由于對腫瘤的形態(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)前計劃時間。依靠經(jīng)驗定性方式的入路規(guī)劃也不利于術(shù)中腦功能區(qū)保護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，但費用昂貴、操作繁瑣，難于在醫(yī)院普及。

為克服人工經(jīng)驗方法的不足，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，楊榮騫團隊成功研究一種不依賴昂貴設(shè)備，且操作簡便，易于掌握的輔助腫瘤開顱手術(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，對腫瘤、頭皮表面和設(shè)定標(biāo)志點進行三維可視化重建。在這個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，人機界面能夠輔助醫(yī)生進行手術(shù)入路規(guī)劃設(shè)計，以實際尺寸等比例打印方式輸出規(guī)劃結(jié)果。該項技術(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)驗方法提高了定位精確度，減小了開顱創(chuàng)口，縮短了入路規(guī)劃時間。該成果的進一步研究發(fā)展，將結(jié)合生物力學(xué)機理研究有效抑制開顱后腦漂移對腫瘤定位的影響，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

手術(shù)導(dǎo)航為微創(chuàng)手術(shù)提供了重要的輔助手段，從一開始就在神經(jīng)外科中得到應(yīng)用和大力發(fā)展，特別是對顱腦腫瘤手術(shù)治療而言，實現(xiàn)了手術(shù)醫(yī)生的視覺延伸。通過術(shù)前計劃和虛擬導(dǎo)航輔助制定詳盡的手術(shù)計劃，指導(dǎo)術(shù)中精確定位，對提高手術(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、虛擬可視化、立體定向等技術(shù)與計算機應(yīng)用技術(shù)有機結(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)可以達到較高的跟蹤定位精度。關(guān)于術(shù)前計劃部分，主要是虛擬手術(shù)研究領(lǐng)域的相關(guān)進展，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)后評估方法已經(jīng)逐漸進入研究關(guān)注范圍，但現(xiàn)有進展不夠深入，基本未形成示范性有價值的指導(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關(guān)鍵技術(shù)難點提出的挑戰(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)”（中央高校基金重點項目）和“手術(shù)導(dǎo)航中高精度大視場光學(xué)定位技術(shù)研究”（國家自然科學(xué)基金項目）。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，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)存在的兩個主要缺點：一是光學(xué)成像設(shè)備受攝像機有效視場限制，使得手術(shù)必須在攝像機的有效視場范圍內(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完成定位，給實際使用帶來了很大的不便。楊榮騫提出創(chuàng)新的能夠自動跟蹤手術(shù)工具的大視場高精度近紅外光學(xué)定位技術(shù)，達到克服上述缺陷的目的。每個攝像機的內(nèi)外部參數(shù)都通過光學(xué)測量精確標(biāo)定，實現(xiàn)了多件手術(shù)工具高精度定位和實時跟蹤?；贔PGA（現(xiàn)場可編程門陣列）新設(shè)計了一種近紅外光學(xué)定位單元，實現(xiàn)多攝像機的動態(tài)圖像信號同步采集，很好地消除了由于圖像采集不同步而產(chǎn)生的抖動現(xiàn)象。

篇4

戴博，2011年“國家優(yōu)秀自費留學(xué)生獎學(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)榮譽學(xué)士學(xué)位（甲等），2013年于英國赫瑞瓦特大學(xué)獲光子及量子學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。2011年獲日本情報通訊研究機構(gòu)實習(xí)研究獎學(xué)金，在此機構(gòu)擔(dān)當(dāng)實習(xí)研究員1年多。研究方向包括光通信、全光信號處理及光學(xué)成像。讀博期間，在IEEE/OSA學(xué)術(shù)雜志及會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文28篇。

對我來說，能夠獲得自費生獎學(xué)金意義深遠(yuǎn)。首先，這是祖國對我科研成果的肯定，是一份特別的榮譽。其次，也鼓勵我再接再厲，在科研的道路上更上一層樓。作為一個城市規(guī)劃與設(shè)計的研究者，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)用到祖國的城鎮(zhèn)建設(shè)中去，為祖國的城鎮(zhèn)化作出貢獻?！制G柳

林艷柳，2012年“國家優(yōu)秀自費留學(xué)生獎學(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)計專業(yè)學(xué)士學(xué)位，2005年獲比利時魯汶大學(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)域國際會議和競賽，是多種刊物和會議的委員會委員及審稿人。

萬里求學(xué)路，十載礪劍心。能獲此殊榮，我非常感動。這不僅僅是一份獎勵，而是一個國家和民族對知識的尊重，對知識分子的厚愛。衷心感謝祖國的養(yǎng)育、導(dǎo)師的培養(yǎng)，以及親友們無私的扶持。我一定會再接再厲、激流勇進，以期將來能為祖國的發(fā)展與進步貢獻自己的綿薄之力?！S斌

黃斌，2012年“國家優(yōu)秀自費留學(xué)生獎學(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)域為機械工程及特種機器人技術(shù)。目前已在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊18篇，國際學(xué)術(shù)會議論文2篇，獲各級獎勵和資助35項。

篇5

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

中圖分類號：C37 文獻標(biāo)識碼：A

一、概述

隨著計算機視覺技術(shù)的發(fā)展,近年來利用機器視覺直接觀察焊接熔池,對焊

接質(zhì)量進行閉環(huán)控制是通過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)的手工焊和半自動焊接過程相比,使用機器視覺進行直接觀測焊接熔池有著很明顯的優(yōu)點,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)可以實時傳輸?shù)接嬎銠C高速緩存內(nèi),提取特征信息, 進行實時處理,同時作出在線判決,可以實現(xiàn)焊接過程質(zhì)量實時控制和傳感。

在傳統(tǒng)的手工焊接和半自動焊接過程當(dāng)中,對于一個有經(jīng)驗的焊工,通過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)。若是感覺到實際焊接過程中同最佳狀態(tài)不一致,為了達到最佳狀態(tài)可以通過調(diào)節(jié)各參數(shù),以獲得高質(zhì)量的焊縫?？梢园堰@個過程劃分為眼－腦－手的控制過程。圖像處理在焊接過程中的重要意義就等同于手工焊接過程中人的眼睛,可以實現(xiàn)采集和處理焊接位置的傳感、焊接時熔池、焊道對中、熔寬和熔深的信息,然后利用計算機發(fā)出指令,實現(xiàn)焊接過程的各種工藝參數(shù)如電流、電壓、焊接速度的調(diào)節(jié)和電弧或焊絲的對中。

二、圖像處理的概念

圖像處理(image processing)，用計算機對圖像進行分析，以達到所需結(jié)果的技術(shù)。又稱影像處理。一般圖像處理就指的是對數(shù)字圖像處理。數(shù)字圖像是指用數(shù)字?jǐn)z像機、掃描儀等設(shè)備經(jīng)過采樣和數(shù)字化得到的一個大的二維數(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、描述和識別以及增強和復(fù)原這3個部分。常見的處理包括有圖像復(fù)原、圖像數(shù)字化、圖像增強、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、圖像識別和圖像預(yù)處理等幾個步驟。圖像預(yù)處理包括圖像增強、圖像變換和圖像恢復(fù),盡量把因為隨機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)計等數(shù)學(xué)工具對圖像進行理解、分析、模式識別和特征提取。

從國內(nèi)外大量文獻來看,利用機器視覺采集焊接熔池圖像的方法主要分為被動式直接視覺傳感和主動式直接視覺傳感兩大類,視覺傳感器常采用CCD攝取原始圖像。CCD是英文(Charge-Coupled Devices)的縮寫,意即“電荷耦合器件”。具有體積小、耐震動、重量輕、穩(wěn)定性好、壽命長、速度高,幾何失真小及耐高壓等一系列優(yōu)點。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,用所控制的時鐘脈沖讀取出來的一類功能器件。

動式直接視覺傳感利用窄帶復(fù)合濾光系統(tǒng)濾除非連續(xù)光譜的電弧強光,并采用高強脈沖激光或具有圖像增強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。被動式直接視覺傳感是利用焊接過程中的結(jié)構(gòu)光進行成像。主被動式直接視覺傳感存在強光干擾的問題,激光焊接中,通常采用中性減光的辦法解決強光干擾的問題;在電弧焊中,對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),或者在攝像機前通入部分保護氣,減少煙霧和飛濺的影響;TIG/MIG/MAG焊時弧光在600～700nm波段內(nèi)相對光強最弱最穩(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，對于圖像處理主要集中應(yīng)用在脈沖機器人焊接、TIG焊、激光焊和焊縫質(zhì)量的檢測等領(lǐng)域。圖像技術(shù)在機器人焊接領(lǐng)域應(yīng)用較廣。由于機器人需要有很強的適應(yīng)能力,借助三維視覺傳感系統(tǒng)和計算機圖像處理技術(shù),焊接機器人可對焊接環(huán)境進行實時控制。通過圖像的采集,可幫助機器人進行焊縫的對中,為機器人焊接提供實時特征信息,如熔深、熔寬和熔池的形狀等,從而實現(xiàn)焊接過程的智能控制。目前國內(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渡,從過程實時控制到最后焊接質(zhì)量的檢測都進行了較為系統(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,國內(nèi)外許多學(xué)者都對該領(lǐng)域進行了積極的探索。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),通過對脈沖峰值和脈寬的控制實現(xiàn)對熔深和熔透的控制,其控制信息來源于基值期間,進行圖像信息的采集。

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監(jiān)測與缺陷尺寸的保真,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)合采用埋弧焊進行容器類焊接結(jié)構(gòu)制造過程中的工藝特點及實際工況,設(shè)計了一種將微型攝像機、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傳感器。

焊接控制過程中的一個重要環(huán)節(jié)就是焊接縫隙檢測,圖像處理在這方面的應(yīng)用也有許多學(xué)者研究。為了實現(xiàn)電弧焊過程的自動對中和焊縫質(zhì)量控制,必須對焊接縫隙的相對位置和坡口幾何參數(shù)進行檢測。西安交大的梁晉、賈昌申等在《圖像法焊接縫隙檢測的研究》一文介紹了一套自行設(shè)計的計算機焊接縫隙檢測系統(tǒng),包括圖像采集卡、計算機接口、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攝像機組成的光學(xué)傳感器攝取圖象,CCD攝像機把圖象轉(zhuǎn)換為電信號,再經(jīng)圖象采集卡把模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號存儲于計算機內(nèi),計算機對此信號進行必要的處理,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,或經(jīng)過D/A電路給執(zhí)行機構(gòu),修正焊槍位置,實現(xiàn)閉環(huán)對中控制。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跟蹤過程中檢測焊縫,采用多次小波變換可獲得清晰的焊縫邊緣,大大簡化了硬件設(shè)備；圖像分割法可減小焊縫識別的圖像處理的復(fù)雜性,使得焊接過程的實時性增強。

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),推動焊接理論和實踐的發(fā)展就是通過圖像傳感的這種方法。同時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光所淹沒的豐富直觀的信息。

把圖像處理技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代焊接技術(shù)中,將會推動焊接過程質(zhì)量實時傳感與控制的發(fā)展和成熟,使得焊接過程通過閉環(huán)反饋控制而實現(xiàn)完全自動化,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),在焊接過程中發(fā)揮的作用將會越來越大,將為焊接智能化生產(chǎn)作出貢獻。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)也必然要實現(xiàn)智能化。

參考文獻：

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

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

作者簡介：

篇6

地質(zhì)和礦業(yè)類

同目前的熱門專業(yè)如管理、計算機等相比，地礦類專業(yè)相對屬冷學(xué)門專業(yè)，因為很多人對地礦類專業(yè)存在偏見，認(rèn)為地礦行業(yè)的工作條件比較艱苦。其實，在世界形勢變化日新月異的今天，自動控制、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等先進的科學(xué)技術(shù)，極大地促進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)勘測和自動繪圖：以前采礦挖煤需要肩扛手刨，現(xiàn)在則是電腦控制機械操作。同時，因為近年來，石油、煤、各種礦產(chǎn)如稀土等國家戰(zhàn)略資源在世界各個國家中正日益顯示出重要性，人類在21世紀(jì)將為資源問題的解決投入越來越多的力量，地礦類專業(yè)也會變得炙手可熱。

榜單解讀

近年來，一些礦業(yè)類高校紛紛改名，轉(zhuǎn)變辦學(xué)方向。除了中國礦業(yè)大學(xué)，其他的煤炭院?；径伎床灰娺@個“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，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。

報考須知

身體不好者不適合報考地礦類專業(yè)。肺、肝、腎、脾、胃腸等動過較大手術(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，甲狀腺機能亢進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，動脈導(dǎo)管未閉返流血量少，經(jīng)二級以上醫(yī)院?？茩z查確定無需手術(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，可謂森羅萬象，無所不包，因為國內(nèi)外各行各業(yè)發(fā)展都離不開的一門基礎(chǔ)而重要的學(xué)科。目前據(jù)相關(guān)專家分析，我國在材料成型設(shè)計方面缺乏的人才在20萬～30萬之間，并且呈逐年遞增趨勢，材料科學(xué)與工程專業(yè)的畢業(yè)生已經(jīng)成了“搶手貨”。目前我國整個材料行業(yè)都缺少高精尖人才，我國材料行業(yè)的人才缺失問題已經(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，我國已經(jīng)有400多個高校開設(shè)了材料科學(xué)相關(guān)專業(yè)，各個院校根據(jù)自身的特點，該專業(yè)的側(cè)重點和人才培養(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、實驗中心、新材料研究開發(fā)中心二級單位；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，是國內(nèi)第一個集材料、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)為一體的二級學(xué)院；北京科技大學(xué)材料加工專業(yè)有強大的實力，以鋼鐵材料的加工為特色。

報考須知

材料學(xué)分為三個大類：金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料。因此，大部分高校會開設(shè)材料科學(xué)與工程專業(yè)，專業(yè)下又分出幾個方向，針對性的學(xué)習(xí)這三大類的知識，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。

機械類

機械被稱為“工程之母”，幾乎所有的工程行業(yè)都需要機械專業(yè)人才。大到萬噸輪船，小到手機，高精到航天飛機，普通到小圖釘?shù)闹圃欤茧x不開機械人才。機械類專業(yè)還有著一通百通的特點，學(xué)建筑機械可以適應(yīng)醫(yī)療器械的工作，學(xué)石油機械可以從事飛機制造的工作，是跨度比較大的專業(yè)。此外，機械專業(yè)人才并不是只有機械行業(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)線和機械設(shè)備。機械專業(yè)人才就有用武之地。在社會經(jīng)濟正常發(fā)展的情況下，機械專業(yè)畢業(yè)生是不愁找不到就業(yè)機會的。

榜單解讀

目前，國內(nèi)開設(shè)機械專業(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。這類院校沒有名牌大學(xué)知名度高，但是有著雄厚的工科專的業(yè)實力和悠久的學(xué)術(shù)底蘊，是準(zhǔn)備報考機械專業(yè)，但分?jǐn)?shù)夠不上知名院校考生的好選擇。

報考須知

從機械作為一門學(xué)科來說。它屬于教育部規(guī)定的一級學(xué)科。因此它底下可設(shè)有許多二級學(xué)科，雖然各個大學(xué)具體開設(shè)的方向有所差異，但基本上都有這么幾個：機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設(shè)計及理論、車輛工程、工業(yè)工程、動力機械及工程、流體機械及工程，可以根據(jù)自己的興趣選擇專業(yè)。

自動化類

所謂自動化，是指機器或裝置在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動地進行操作或運行。廣義地講，自動化還包括模擬或再現(xiàn)人的智能活動。自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科學(xué)研究、交通運輸、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，莫過于無處不在的“自動”。電燈可以自動亮滅，電梯可以自動啟停，房門被強制進入會自動報警，地鐵無人駕駛也可以自動運行……如果要總結(jié)它們的共同點，那就是會檢查、會判斷、會執(zhí)行。以信號檢測為耳目，以控制策略為頭腦，以傳動部件為四肢，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。而實現(xiàn)這個“檢測一判斷一執(zhí)行”的過程，賦予它們自動能力的學(xué)問，就是自動化。

榜單解讀

開設(shè)自動化專業(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)、中國科技大學(xué)等。不同學(xué)校開設(shè)的自動化專業(yè)擁有各自的特色，譬如北京理工大學(xué)的自動化專業(yè)是軍民結(jié)合，寬口徑培養(yǎng)軍民兩用人才；浙江大學(xué)的自動化專業(yè)的儀表自動化方向?qū)嵙Ρ容^強；清華大學(xué)的自動化專業(yè)設(shè)置比較全面，其中信息、CIMS實力都比較強。其他如南京理工大學(xué)、東北大學(xué)也具有較強的實力，前者長于模式識別與智能系統(tǒng)，而后者則有控制理論與控制工程的博士點和國家級重點學(xué)科點。

報考須知

自動化專業(yè)的學(xué)生編程能力比不上計算機專業(yè)學(xué)生，硬件設(shè)計能力比不上電子系學(xué)生，管理能力比不上經(jīng)濟管理系學(xué)生，致使有人認(rèn)為自動化有“萬金油”之稱，但沒有哪樣精通，好像沒有發(fā)展前途。但從技術(shù)角度來說，自動化專業(yè)是受到各行各業(yè)的實際需求推動的，如果該專業(yè)能同各行各業(yè)結(jié)合起來，“萬金油”并不是壞事，一定會有大顯身手的空間。所以，擁有一個工科背景，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)自動化專業(yè)的人目前都是從事高級管理工作的。

儀器類

在工業(yè)企業(yè)進步及發(fā)展的過程中，自動化的技術(shù)進步是一個大的發(fā)展趨勢，這就對各種儀器儀表的需求從質(zhì)到量上都有一個不斷革新的過程。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)、精密機械、電子、計算機與信息技術(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，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見到的電子秤，上醫(yī)院看病時使用的溫度計，乘出租車時見到的時速表和里程表等，都是測控技術(shù)與儀器給我們帶來的方便。

榜單解讀

儀器相關(guān)專業(yè)是中國大學(xué)中比較大的專業(yè)，開設(shè)該專業(yè)的高校超過一百所，當(dāng)然主要還是綜合性及理工類院校。天津大學(xué)是我國規(guī)模最大的多科性工業(yè)大學(xué)之一，在測控技術(shù)與儀器專業(yè)上擁有很強的實力，擁有測試計量技術(shù)及儀器、檢測技術(shù)與自動化裝置兩個國家級重點學(xué)科，同時也有這兩個學(xué)科和精密儀器及機械的博士學(xué)位授予權(quán)。清華、哈工大兩校也具有雄厚的實力，其精密儀器及機械也是國家級重點學(xué)科。北京航空航天大學(xué)、重慶大學(xué)也有精密儀器及機械、測試計量技術(shù)及儀器的博士學(xué)位授予權(quán)，其精密儀器及機械亦為國家級重點學(xué)科點。浙大則擁有檢測技術(shù)與自動化裝置的兩個國家級重點學(xué)科點之一，其他如中國科技大學(xué)、北京理工大、東南大學(xué)、南京理工大等院校也是不錯選擇，都有測試計量技術(shù)及儀器、精密儀器及機械、檢測技術(shù)與自動化裝置博士學(xué)位授予權(quán)。

報考須知

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加工之類的工作，其實精儀系的畢業(yè)生有很廣泛的學(xué)科背景，本科生教育涉及機械、電子、工業(yè)工程、材料加工等各個領(lǐng)域，同時也有很扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和研究能力，可以自主進行項目攻關(guān)，同時可以從事多學(xué)科交叉的一些工作?？梢哉f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)代社會綜合型人才的需要。同時，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)生的動手能力和獨立思維能力，而且目前制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，中國的制造業(yè)正在蓬勃發(fā)展，精儀系的學(xué)生大有用武之地。

能源動力類

能源是維持國民經(jīng)濟發(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力。

榜單解讀

能源動力學(xué)科和機械學(xué)科關(guān)系甚為密切，因此許多大學(xué)常把能源動力類專業(yè)歸并到機械學(xué)院。比如清華、同濟的熱能工程系隸屬機械工程學(xué)院、上海交大則有機械與動力工程學(xué)院、浙大設(shè)有機械與能源工程學(xué)院。當(dāng)然也有一些高校將能源動力專業(yè)獨立成院，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)的能源與動力工程學(xué)院。

報考須知

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

計算機類

隨著科技不斷的創(chuàng)新，信息化時代已經(jīng)向我們走來，這個時代的最重要的標(biāo)志就是計算機的廣泛應(yīng)用。我們的生活因有了計算機而變得更現(xiàn)代化。如今社會上計算機應(yīng)用已經(jīng)達到非常普及的程度，隨時隨地都可以見到計算機的身影。在2012年新修訂的專業(yè)目錄中，計算機是工學(xué)中改動最大的一級學(xué)科，下面設(shè)立六個二級學(xué)科，分別是：計算機科學(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)趨勢不錯，薪金亦不菲。

榜單解讀

在計算機相關(guān)專業(yè)方面，實力強大的大學(xué)很多，而北大、清華無疑是其中的佼佼者。華中科大則具有計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機軟件與理論、計算機應(yīng)用技術(shù)的博士學(xué)位授予權(quán)，還擁有計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兩個國家級重點學(xué)科點之另一個。吉大、北京航空航天大學(xué)、上海交大等院校實力也很強，在軟件工程方面級國家級重點學(xué)科點。哈工大、東南大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、浙大、武大等院校也有計算機應(yīng)用技術(shù)、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機軟件與理論博士學(xué)位授予權(quán)。

報考須知

一些實力較強的院校還成立了軟件學(xué)院或者軟件工程專業(yè)，它們起點高。理論新，學(xué)費也非常昂貴，通常是普通計算機專業(yè)的2～3倍，高達一萬多元一年，非一般家庭所能承受。

電氣類

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

榜單解讀

開設(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)校實力最強，成績超重點線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)實力都較強。

報考須知

電氣工程就業(yè)優(yōu)勢對廣大考生有很強的吸引力，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。考生需要具有扎實的數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)和一定的動手操作能力。

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、識別、處理、顯示，無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。據(jù)教育部的統(tǒng)計資料，各地方、各高校的人才招聘會上計算機、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，這些學(xué)校都設(shè)有各具優(yōu)勢和特色的電子信息科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。

報考須知

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)、機械工業(yè)、自動化、國防工業(yè)等國民經(jīng)濟各個部門的發(fā)展水平，也正成為一個國家是否已是強國的標(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)國際競爭的關(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，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)的進展日新月異。新的結(jié)構(gòu)理論、新材料和新設(shè)備的運用，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)生有較強的形象思維能力、圖形表達能力和較強動手的能力，還要求學(xué)生有良好的數(shù)學(xué)、英語、歷史、美術(shù)的基礎(chǔ)。因為數(shù)學(xué)關(guān)系到一個人邏輯思維的形成和發(fā)展，是人們認(rèn)識事物、學(xué)習(xí)知識的基礎(chǔ)之一，同時也是工程學(xué)的基礎(chǔ)。國內(nèi)大概有70多所大學(xué)設(shè)有建筑學(xué)專業(yè)，此專業(yè)的名校生非常有競爭力，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)是我國高校開設(shè)最久的工科專業(yè)之一，有近一百所高校開設(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)勢學(xué)科之一，擁有建筑歷史與理論、建筑設(shè)計及其理論、建筑技術(shù)科學(xué)等學(xué)科的博士學(xué)位授予權(quán)，其中前兩者也是國家級重點學(xué)科。清華、天津大學(xué)也有建筑設(shè)計及其理論、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)計及其理論亦為國家級重點學(xué)科。同濟大學(xué)、重慶大學(xué)也具有不俗的實力。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，它們都設(shè)有建筑歷史與理論碩士點。另外，哈工大和浙大還設(shè)有建筑設(shè)計及其理論博士點，而后三者則具有建筑設(shè)計及其理論碩士學(xué)位授予權(quán)。

報考須知

建筑學(xué)專業(yè)主要培養(yǎng)建筑設(shè)計和建筑規(guī)劃的高級專門技術(shù)人才，要求學(xué)生既要具備一定的繪畫基礎(chǔ)和藝術(shù)修養(yǎng)，也要具備一定的社會科學(xué)知識。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?？忌趫罂紩r要衡量自身的特點和能力，再結(jié)合成績來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)面說明了土木類和建筑類的差別。簡單來講，建筑學(xué)是設(shè)計建筑物的總的造型（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)計等工程類，與建筑學(xué)更加強調(diào)的“設(shè)計”關(guān)系不大。隨著科學(xué)技術(shù)的進步和工程實踐的發(fā)展，土木工程這個學(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、飛機場工程、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)夤こ獭⒏劭诠こ?、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成為獨立的學(xué)科體系，但是它們在很大程度上仍具有土木工程的共性。

榜單解讀

同濟大學(xué)是國內(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)工程及防護工程等學(xué)科的博士學(xué)位授予權(quán)。哈工大實力也相當(dāng)強，市政工程為該學(xué)科唯一的國家級重點學(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)工程及防護工程等博士點，亦擁有結(jié)構(gòu)工程的國家級重點學(xué)科點。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。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)工程及防護工程等博士點。另外，中國礦業(yè)大學(xué)則長于巖土工程，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)科為國家級重點學(xué)科。

報考須知

報考時需要注意的是，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)驗才能報考。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結(jié)構(gòu)的更新，盡早報考以取得相關(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)。之所以說它古老，是因為在原始社會，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)對傳統(tǒng)的水利行業(yè)進行改造，并采用計算機技術(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)及自動化技術(shù)等進行技術(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大學(xué)中比較小的專業(yè)，開設(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重點大學(xué)，河海大學(xué)的水利學(xué)在全國總體實力居于領(lǐng)先地位，相關(guān)學(xué)科門類齊全，水利及其支撐學(xué)科人才梯隊的綜合實力處于國內(nèi)一流地位，擁有水工結(jié)構(gòu)工程國家級重點學(xué)科點，同時也擁有水工結(jié)構(gòu)工程、水利水電工程、城市水務(wù)等學(xué)科的博士點。

清華、武大、川大等院校也具有雄厚的實力，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)工程也是國家級重點學(xué)科，而武大則擁有水利水電工程的國家級重點學(xué)科點。大連理工大學(xué)則長于水工結(jié)構(gòu)工程，擁有該學(xué)科的博士點及國家級重點學(xué)科點。而華中科大的水利水電工程學(xué)科亦設(shè)有博士點和國家級重點學(xué)科點。天津大學(xué)則擁有水利水電工程、水工結(jié)構(gòu)工程兩個學(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，都設(shè)有水利水電工程、水工結(jié)構(gòu)工程碩士點。由于其涉及農(nóng)業(yè)灌溉等問題，因此一部分農(nóng)業(yè)院校也有設(shè)置水利類專業(yè)，如中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)等。水文與水資源工程專業(yè)的開設(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)。

報考須知

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

測繪類

測繪科學(xué)與技術(shù)屬于較為專門的專業(yè)科學(xué)。概括講來。測繪科學(xué)就是以現(xiàn)代空間和電子技術(shù)為手段測定地球形狀及外部重力場和地球外部物理特征的一門學(xué)科，主要應(yīng)用對象是各種工程（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）的勘測設(shè)計、施工及運營各階段中的測繪工作。

榜單解讀

測繪工程是比較“小眾而不冷門”的專業(yè)，開設(shè)該專業(yè)的高校有四十所左右。本專業(yè)重點院校有武漢大學(xué)、同濟大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）、中國石油大學(xué)（華東）、河海大學(xué)、長安大學(xué)。作為世界上測繪學(xué)科門類最齊全的全國重點大學(xué)，武大在測繪工程領(lǐng)域居于全國領(lǐng)先地位，擁有大地測量學(xué)與測量工程、攝影測量與遙感兩個學(xué)科唯一的國家級重點學(xué)科點，同時也擁有這兩個學(xué)科以及地圖制圖學(xué)與地理信息工程博士點。中國礦業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)、信息工程大學(xué)也有雄厚的實力，三校都有大地測量學(xué)與測量工程、攝影測量與遙感、地圖制圖學(xué)與地理信息工程等博士學(xué)位授予權(quán)。部分二本院校也開設(shè)了測繪類專業(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)。

報考須知

測繪科學(xué)在本科階段設(shè)置測繪工程專業(yè)，一般分為工程測量、大地測量、衛(wèi)星應(yīng)用工程、攝影測量與制圖等分支方向。學(xué)科專業(yè)性很強，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)課程有大地測量學(xué)基礎(chǔ)、空間測地理論與技術(shù)、影像與制圖、數(shù)字?jǐn)z影測量學(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)境問題的一門學(xué)科，它的任務(wù)是通過評價人類生產(chǎn)和社會活動對環(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、經(jīng)濟和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展。水治理是環(huán)境治理的一個重要領(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，簡而言之，研究的是生產(chǎn)、工程或者說是行業(yè)的安全問題。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的師資力量和研究水平。揚州大學(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)境五個專業(yè)。

安全工程則是讓一個充滿“責(zé)任”的專業(yè)，因此你選擇了這個專業(yè)。等于你選擇責(zé)任。本專業(yè)重點大學(xué)有中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)、中國地質(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。

報考須知

考生體檢時，結(jié)論為色盲、色弱及嗅覺和聽覺不合格者不能報考本類專業(yè)。

化工與制藥類

化學(xué)工程是一個歷史悠久的專業(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，維護身體健康不可或缺的特殊產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。當(dāng)今世界，醫(yī)藥產(chǎn)品的研發(fā)受到各國政府的普遍重視，醫(yī)藥工業(yè)成了名副其實的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制藥業(yè)成為與當(dāng)前國民經(jīng)濟及社會生活領(lǐng)域中最活躍、與人民生活息息相關(guān)的熱點行業(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)勢學(xué)科之一，其水平居于國內(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)等院校也有很強的實力，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)工程也是國家級重點學(xué)科。中國石油大學(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)工藝等博士點外，還擁有化學(xué)工藝的國家級重點學(xué)科點。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：華南理工大學(xué)長于化學(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)等院校均具有較強的實力，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、過程裝備與控制工程等。

相對化工專業(yè)有多個方向，制藥工程的學(xué)科相對單一，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)計及設(shè)備等方面的基礎(chǔ)理論及實驗技能訓(xùn)練。

交通運輸類

交通運輸類專業(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)研究方向主要和計算機信息技術(shù)和智能技術(shù)結(jié)合起來，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)航定位實驗系統(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，能在交通運輸、物流工程、汽車運用工程、交通工程等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)及經(jīng)營管理、工藝和設(shè)備設(shè)計、教學(xué)等方面的工作。

榜單解讀

交通運輸專業(yè)要分布在綜合性及理工類院校。西南交大在交通運輸專業(yè)上的實力居于國內(nèi)領(lǐng)先地位，其道路與鐵道工程、載運工具運用工程均為國家級重點學(xué)科。長安大學(xué)同樣擁有道路與鐵道工程、載運工具運用工程博士學(xué)位授予權(quán)，同時這兩個學(xué)科亦為國家級重點學(xué)科。中南大學(xué)、同濟大學(xué)也具有雄厚的實力。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)等院校也具有較強的實力。

報考須知

從分類上來說，交通類專業(yè)主要分為交通運輸和交通工程兩大類。交通運輸專業(yè)側(cè)重運輸系統(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。從具體的專業(yè)劃分上看，主要分為交通運輸規(guī)劃與管理、交通信息工程與控制、載運工具運用工程、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，而海洋工程就是在海洋中從事這些活動。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、制造、管理以及教育的高級技術(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，船舶的運輸也需要管理和研究。作為一級學(xué)科，海洋工程專業(yè)下面又分了許多不同的研究方向。一般包括有運土交通運輸上等方向。各個方向又可細(xì)分，比如船舶工程又可以包含輪機工程、水聲工程、船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造等方向。

榜單解讀

一般來說，靠近江河海域有著水域優(yōu)勢的大學(xué)才能夠有能力并且有針對性地開設(shè)海洋工程專業(yè)，其中，又以工程技術(shù)實力較強的大學(xué)在該學(xué)科上有較強實力。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）。

報考須知

作為一級學(xué)科，海洋工程專業(yè)下面又分了許多不同的研究方向。一般包括有運土交通運輸上等方向。各個方向又可細(xì)分，比如船舶工程又可以包含輪機工程、水聲工程、船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計制造等方向。本專業(yè)對身高、視力等身體條件要求比較高，對船舶制造、遠(yuǎn)洋駕駛感興趣的考生?？煽紤]報考船舶與海洋工程專業(yè)。

生物工程類

市場急需掌握生命科學(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，各個高校的側(cè)重點和優(yōu)勢也不一樣，考生宜根據(jù)自己的愛好和特長進行選擇報考。江南大學(xué)長于發(fā)酵工程，該學(xué)科在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。華東理工大學(xué)也具有雄厚的實力，除了設(shè)有發(fā)酵工程、生物化工博士點外，其生物化工同樣是國家級重點學(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，等院校也具有較強的實力，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。東北農(nóng)大的發(fā)酵工程學(xué)科也頗具實力，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。

報考須知

放眼當(dāng)前社會，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，這與我國整個生物工程行業(yè)的現(xiàn)狀是分不開的。目前，我國生物產(chǎn)業(yè)的整個發(fā)展方向側(cè)重于實驗室成果，而不注重在試驗轉(zhuǎn)化中投入，因而建設(shè)期長失敗率高，因此，社會難以大幅度增加對畢業(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，機械、火箭燃料會受到什么影響？行星勘探用機器人如何應(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、宇宙飛船、衛(wèi)星、火箭等）的運動規(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)，并且我國正在開拓許多新的技術(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)航實現(xiàn)了全球、全天候、高精度的導(dǎo)航定位，宇宙空間站的開發(fā)，可容五六百人乘坐的大型客機的開發(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。未來我國航天、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，交通運輸部所屬高校有中國民航大學(xué)，地方所屬高校有長春大學(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，部分高校招收國防生，報考國防生的考生錄取與軍隊院校同屬提前批次錄取。

報考須知

航天航空類中設(shè)有四個專業(yè)：飛行器設(shè)計與工程、飛行器動力工程、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)國家安全和摧毀敵方的學(xué)問。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、信息對抗技術(shù)。在這七個方向的學(xué)習(xí)過程中，除了大量學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識和相關(guān)理論之外，還有大量的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，包括到靶場、坦克部隊、炮兵部隊實習(xí)，去兵工廠觀摩兵器的生產(chǎn)過程和質(zhì)量控制技術(shù)等。

本專業(yè)的特殊性決定了它就業(yè)范圍相對狹窄。因而報考這一專業(yè)的學(xué)生最好對這個學(xué)科有濃厚的興趣。如選報彈藥工程與爆炸技術(shù)的學(xué)生最好對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，對爆破技術(shù)感興趣等等。

榜單解讀

國內(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)、長春光學(xué)精密機械學(xué)院。有的院校就讀時間是5年。

報考須知

開設(shè)這個專業(yè)的院校很少，實力卻不容小覷?；旧隙际且慌究评锏拿拼髮W(xué)，對考生的數(shù)學(xué)、物理成績要求較高。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”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，有志于獻身國防軍工事業(yè)的同學(xué)，要做好一定的思想準(zhǔn)備。同時，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、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)的知識發(fā)展起來的，如航空航天工業(yè)的發(fā)展離開力學(xué)就會寸步難行。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)，由于自身工程實力以及發(fā)展的需要，它們開設(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)計與應(yīng)用力學(xué)系。

報考須知

因為“力”這個東西看不見，摸不著，思考起來十分的抽象，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)共分為兩個專業(yè)：刑事科學(xué)技術(shù)和消防工程。顧名思義，這兩個專業(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的發(fā)展和越來越多的應(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和能力，能在公安消防部隊和企事業(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，如中國人民公安大學(xué)、中國刑事警察學(xué)院、江蘇警官學(xué)院，因此實踐機會較多，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力較強。

篇7

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

摘要：為提升智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的實踐能力，文章提出基于Arduino對該專業(yè)的實踐教學(xué)進行設(shè)計，重點闡述結(jié)合智能專業(yè)的特點以及Arduino的實踐性，對LED燈、溫度傳感器和開關(guān)基本操控的實驗教學(xué)設(shè)計；同時探討基于Arduino的智能車實現(xiàn)的可能性，為Arduino的智能應(yīng)用設(shè)計做鋪墊。

關(guān)鍵詞 ：Arduino;智能科學(xué)與技術(shù)；實踐；教學(xué)設(shè)計

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

作者簡介：楊振堃，男，本科大三學(xué)生，研究方向為智能科學(xué)與技術(shù)；胡春燕（通訊作者），女，講師，研究方向為計算機應(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：機器人技術(shù)，以新一代網(wǎng)絡(luò)計算為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)，微機電系統(tǒng)( MEMS)，與國民經(jīng)濟、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)，新一代的人一機系統(tǒng)技術(shù)等。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，智能技術(shù)及其應(yīng)用已經(jīng)成為IT行業(yè)創(chuàng)新的重要生長點，例如智能機器人、智能化機器、智能化電器、智能化樓宇、智能化社區(qū)、智能化物流等，對人類生活產(chǎn)生了重要影響。而自動化工程、機電工程、計算機工程等工程學(xué)科的核心內(nèi)容就是智能科學(xué)與技術(shù)，它的工程性和實踐性非常強，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，同時此類人才也會對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的提升和改造起到積極作用。該專業(yè)融合機械、電子、傳感器、計算機軟硬件、人工智能、智能系統(tǒng)集成等眾多先進技術(shù)，是現(xiàn)代檢測技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、光學(xué)工程和機械工程等學(xué)科相互交叉和融合的綜合學(xué)科。它涉及到的技術(shù)有檢測技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及有關(guān)工藝技術(shù)，正影響著國民經(jīng)濟的很多領(lǐng)域，已成為一個國家科技發(fā)展水平和國民經(jīng)濟現(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、電系統(tǒng)的單元設(shè)計和總體集成及工程實現(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)具備基于計算機技術(shù)、自動控制技術(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、開發(fā)、管理工作的寬口徑知識和較強適應(yīng)能力及現(xiàn)代科學(xué)創(chuàng)新意識的高級技術(shù)人才。

Arduino是開源電子原型平臺，特點是便捷靈活、方便上手，包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。Arduino構(gòu)建于開放原始碼simple I/O介面版，而且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。Arduino不僅能通過各種各樣的傳感器感知環(huán)境，而且還可以通過控制燈光、馬達和其他裝置來反饋和影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過Arduino的編程語言來編寫程序，編譯成二進制文件，燒錄進微控制器。對Arduino的編程利用Arduino編程語言（基于Wiring）和Arduino開發(fā)環(huán)境（基于Processing）來實現(xiàn)。基于Arduino的項目，既可以只包含Arduino，也可以同時包含Arduino和其他一些在PC上運行的軟件，它們之間通過通信(比如flash，Processing，MaxMSP)來實現(xiàn)。

1 平臺軟件介紹

Arduino是一個開放源代碼的單芯片微電腦，它使用Atmel AVR單片機，采用基于開放源代碼的軟硬件平臺。

Atmel AVR系列是一種基于改進的哈佛結(jié)構(gòu)、精簡指令集( 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形成競爭。

Arduino IDE和各種組件如圖1和圖2所示，組件包括Arduino Uno R3開發(fā)板、ArduinoXbee V5.0傳感器擴展板、Bluebee藍牙模塊、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、舵機等。

2 實踐操作

2.1 Arduino基礎(chǔ)實驗設(shè)計與實現(xiàn)

2.1.1 基于Arduino對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)化為可見光。智能應(yīng)用中有很多場合會涉及對LED燈的控制。在基礎(chǔ)實驗的實踐中，首先測試LED小燈的控制，利用其I/O口和外接直插LED燈來完成實驗，使用到的實驗器材有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。連接后的實物如圖3所示。

Arduino的語法結(jié)構(gòu)中有兩個必不可少的函數(shù)，分別是void setup0和void loop0，它們是setup0函數(shù)中初始化動作的區(qū)塊，所有串行端口、腳位輸出入都在這里進行初始化，loop0函數(shù)是板子重復(fù)執(zhí)行動作的區(qū)塊。arduino上傳程序后，首先從setup0函數(shù)開始運行，setup0函數(shù)運行一次后便進入loop0函數(shù)中不停循環(huán)運行，實現(xiàn)的核心部分是設(shè)置引腳pinMode和寫人數(shù)字腳digitalWrite兩個函數(shù)。

在此基礎(chǔ)上可以對LED燈的變化加入更多方式，例如流水燈的變換，實驗原理與上述LED燈控制變化沒有太大區(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行各種變換，圖3展示的只是一種最簡單的形式，還可增加LED燈數(shù)量，根據(jù)個人創(chuàng)新設(shè)計擺出更多漂亮圖案。

2.1.2 基于Arduino對溫度傳感器的控制

智能應(yīng)用中根據(jù)溫度進行操作的例子很多，如空調(diào)環(huán)境控制，感測建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機器，并進行過程監(jiān)測和控制。為了解溫度信息的采集過程，在實踐中使用DS18820型號的溫度傳感器，并用Arduino控制傳感器進行實時溫度檢測。本次實驗用到的器材有：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實驗板的+5V、GND端口，數(shù)據(jù)總線連至數(shù)字端口12，實物連接如圖4所示。在實驗中，Arduino板子和軟件實現(xiàn)溫度傳感器與電腦的連接，并能實時顯示溫度。由于溫度顯示反應(yīng)較慢，測得溫度數(shù)值較相近，但仍能看出溫度變化。

2.1.3基于Arduino對開關(guān)的控制

開關(guān)可以分為按鍵開關(guān)和輕觸開關(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。

本實踐使用按鈕控制LED燈，按鈕按下時燈亮，放開時燈滅，實踐元件有按鍵開關(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，設(shè)置第7引腳為高電平，此時LED燈點亮；當(dāng)電壓值小于1 000時，則設(shè)置第7引腳為低電平，LED燈熄滅。

2.2 Arduino拓展實驗設(shè)計與實現(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)接收到的反射光強弱來判斷小車的“軌道”。而紅外探測法就是最常采用的方法。

紅外探測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：在小車行駛過程中不斷向地面發(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單片機就以是否收到反射回來的紅外光為依據(jù)來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器探測距離是有限的。

基于Arduino控制的簡易自動尋跡小車系統(tǒng)，包括小車系統(tǒng)構(gòu)成軟硬件設(shè)計方法。以Arduino Uno為控制核心，利用紅外光電傳感器對白色路面中的黑色軌跡進行探測，并將路面檢測信號反饋給Arduino單片機。程序燒進板子后，Arduino單片機對采集到的信號予以分析判斷，及時控制驅(qū)動電機來調(diào)整小車方向，使小車沿著黑色軌跡自動行駛，實現(xiàn)小車自動尋跡。

TCRT5000紅外對管在機器人設(shè)計和工業(yè)制造中應(yīng)用非常普遍，可利用TCRT5000制作黑白尋跡機器人。由于紅外線對顏色的反射率不同，所以將反射信號的強弱轉(zhuǎn)化成電流信號是TCRT5000紅外對管的工作原理，檢測到黑色時高電平有效，檢測到白色時低電平有效。

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

3 結(jié)語

智能科學(xué)與技術(shù)作為一門全新的專業(yè)，自面世以來就一直受到社會各界的廣泛關(guān)注，其代表了科技的大趨勢，成熟的智能科學(xué)與技術(shù)必將會成為人類未來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，想得到具體實踐還需要一定過程；高昂的價格也是阻礙其廣泛發(fā)展的原因之一。

對LED燈、溫度傳感器和開關(guān)的基本操控實踐，使該專業(yè)學(xué)生對智能應(yīng)用設(shè)計有了初步認(rèn)識。學(xué)生通過Arduino模擬環(huán)境感受智能控制，體會智能專業(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，該實驗實踐加深了智能專業(yè)學(xué)生對C語言編程的認(rèn)知，通過實際操作，多編程多調(diào)試，將理論聯(lián)系到實踐，再由實踐回到理論，實踐與理論知識完美融合，達到知識靈活運用的目的。智能專業(yè)的學(xué)生要善于創(chuàng)新、開闊視野、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，將其運用到專業(yè)的理論學(xué)習(xí)和實踐操作當(dāng)中。

參考文獻：

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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：TN141.8 文獻標(biāo)識碼：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

投影顯示是一種對環(huán)境要求較低的投影顯示技術(shù)，適合于家庭、會議與控制指揮系統(tǒng)的大屏幕顯示。與平板顯示相比較，投影可以實現(xiàn)超大屏幕顯示[1]，是一種最經(jīng)濟的、性價比最高的顯示技術(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。近年來出現(xiàn)的大功率LED則具有體積小、功耗低、壽命長、無紅外輻射、符合環(huán)保要求等優(yōu)點，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

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

DMD芯片的光學(xué)擴展量是一定的，其光學(xué)擴展量的計算如下式[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)擴展量應(yīng)與DMD芯片的光學(xué)擴展量相等[3]，即在光傳輸效率最大情況下，LED在該光學(xué)擴展量內(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，實際的能量利用率會有所降低。由光學(xué)擴展量的守恒關(guān)系可得：

ELED=n2*π*ALED*sin2θLED=EDMD（2）

其中，n為LED封裝材料的折射率；ALED為LED的發(fā)光面積；θLED為LED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的長寬比為4:3，所以LED的發(fā)光面的長寬比也為4:3。將此條件與式（3）聯(lián)合起來可得出與DMD匹配的LED的發(fā)光面的長和寬。經(jīng)計算，紅光的發(fā)光面為3.263059mm×2.447294mm，綠光和藍光的發(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Luminus-Phlatlight系列的PT121型號的三基色大功率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]。光線進入光棒后，經(jīng)過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芯片的長寬比為4:3，所以方棒的長寬比也為4:3。設(shè)方棒的端面的長為C，寬為K，則C=4*K/3。由二維的光學(xué)擴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)計算可得方棒的端面的大小為6.4850mm×8.6467mm。

光線進入方棒后，在薄膜和空氣的界面發(fā)生全反射，所以方棒的長度可由光線在方棒內(nèi)的反射次數(shù)確定。設(shè)方棒的長度為Z，進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：

方棒的長度不宜過長，太長會使得能量因全反射次數(shù)過多而衰減。而過短則會使得光棒出射的光束均勻度不夠。所以，一般來說光線在光棒中全反射3次后，均勻度就基本達到要求。在Tracepro軟件中可測得入射角i約等于20°，并將各項數(shù)據(jù)代入可得長度Z約為115.8mm。

一般的TIR棱鏡由兩個棱鏡膠合而成[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，由于入射光線滿足全反射的條件，光線發(fā)生全反射，進入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法進入投影物鏡。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)光束進入投影物鏡。同時，為了提高能量利用率，會在兩塊棱鏡的膠合面上鍍增透膜，以提高亮態(tài)光束的透過率。使用TIR棱鏡使得系統(tǒng)的光路更加簡單及緊湊和提高了系統(tǒng)的對比度。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角度可由折射定律和三角法則計算[6]。經(jīng)過計算可取，α=49.296°，β=98.024°，γ=32.5°。兩個棱鏡的平面平行，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)上建立起來的。它在Tracepro軟件中建立的模型如圖2（c）所示。

為了驗證TIR棱鏡的設(shè)計效果，建立一個光源，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DMD芯片進行建模。DMD芯片中有成千上萬個像素點，在Tracepro全部列出是比較繁瑣的，所以將其簡化，像素設(shè)為：4×3。將DMD芯片模型中的像素點部分設(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)過前面的計算分析，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)置光源的各項參數(shù)，并將DMD的像素點全部設(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軟件對光學(xué)引擎系統(tǒng)進行設(shè)計、建模、模擬。測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)計采用單片式DLP投影顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，為進一步實驗研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻

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篇9

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

中圖分類號：TP273 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）16-0023-01

在信息交互日益重要的人類社會中，閱讀紙質(zhì)報刊，雜志在很長時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)，對傳統(tǒng)報刊、雜志的發(fā)展造成了極大的沖擊。人們可以通過互聯(lián)網(wǎng)迅速了解當(dāng)下的新聞，獲悉自己想要的知識，而傳統(tǒng)報刊，雜志業(yè)日益衰退。但由于人們長久以來對紙質(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)代科技進行融合，創(chuàng)造“高科技”紙質(zhì)文化。

通過人們閱讀報紙，雜志時，加入相關(guān)新聞的動態(tài)視頻無疑是一大創(chuàng)新點。而通過現(xiàn)有的OCR核心技術(shù)，實現(xiàn)報刊關(guān)鍵字識別與搜索，可實現(xiàn)對相關(guān)視頻在報刊上進行智能投影。

1 OCR技術(shù)簡介

OCR（Optical Character Recognition）光學(xué)字符識別技術(shù)，是自動識別技術(shù)領(lǐng)域一個重要的方面。該技術(shù)利用掃描儀、攝像機等任何攝影器材檢測紙質(zhì)文件上的字符，通過檢測亮、暗的模式確定其形狀，然后利用字符識別方法將形狀翻譯成計算機文字的過程。具體工作過程為，漢子文稿的光信號通過電荷耦合器件CCD轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給計算機。衡量OCR系統(tǒng)性能好壞的主要指標(biāo)有：誤識率、拒識率、識別速度、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

對于不同圖像格式，圖像的存儲格式，壓縮方式不同。在圖像攝入時選擇適宜的分辨率，調(diào)整好對比對和亮度值對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，由于彩色圖像包含信息量巨大，為了讓計算機更快，更好識別文字，我們要先對彩色圖進行處理，使圖片只分為前景信息和背景信息，所以可以簡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

圖片受到干擾會含有噪聲，噪聲的存在會使圖像模糊，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，這就需要文字識別軟件進行校正。

除此之外圖像預(yù)處理還包括版面分析、字符切割、字符識別等過程。

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算機硬件系統(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，高度自動化，響應(yīng)速度快等特點，特別適合要求實時和多任務(wù)的體系。采用特殊的算法如基于統(tǒng)計原理的算法，可實現(xiàn)OCR技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)上的實現(xiàn)。在該智能投影系統(tǒng)中，通過OCR技術(shù)識別處理后的關(guān)鍵字返回給嵌入式芯片，嵌入式芯片通過web搜索技術(shù)，通過接受到的關(guān)鍵字訪問“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紙或雜志紙面上。在此，可提出構(gòu)想，主流報刊、雜志可以與云計算公司或視頻網(wǎng)站合作建立專門用于該報刊、雜志所刊載內(nèi)容相關(guān)視頻的視頻數(shù)據(jù)庫，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設(shè)備。可將本系統(tǒng)組成的攜帶式移動設(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刊上的標(biāo)題以及將相關(guān)視頻投影其上。工作過程為，攝像頭拍攝報刊文字標(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，投影儀投影在報紙或雜志版面上，讀者便可實現(xiàn)“動態(tài)”觀看報刊雜志了。本系統(tǒng)的主要工作流程圖如圖1。

4 結(jié)束語

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“動態(tài)”觀看報刊雜志的實現(xiàn)方式，使傳統(tǒng)媒體業(yè)與現(xiàn)代科技結(jié)合，更好地隨時展。

參考文獻

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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)地綜述了近年來微裝配技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及其發(fā)展過程中面臨的一些關(guān)鍵技術(shù)，并對微裝配的發(fā)展進行了展望。

關(guān)鍵詞 微機電系統(tǒng)；微裝配；微夾持器；顯微視覺

1. 引言?

（1）自從20世紀(jì)80年代以來，微機電系統(tǒng)(MEMS)以飛快的速度發(fā)展成為一個集微型機械、微傳感器、微能源、微致動器、微控制器、微執(zhí)行器、信號處理、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)動器、微加速度計以及其他光電子醫(yī)學(xué)器件等。微機電系統(tǒng)(MEMS)如果按照外形尺寸大小可分為：1～10 mm的微小機械，1μm～1 mm的微機械以及1nm～1μm的納米機械。由于具有在狹小空間內(nèi)進行作業(yè)而有不擾亂工作環(huán)境和對象的特點，微機電系統(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、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，必將對國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)乃至社會發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)地影響，因此被譽為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。其基本技術(shù)主要有微機械系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)、復(fù)雜可動結(jié)構(gòu)微細(xì)加工(高深寬比多層微結(jié)構(gòu)加工)、微機械材料、微裝配和封裝、微操作、微測量、微系統(tǒng)的集成與控制、微宏接口等技術(shù)。微傳感器、微致動器、微控制器，是微系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元。?

（3）隨著微機電系統(tǒng)技術(shù)的深入發(fā)展，微機械技術(shù)的研究已經(jīng)從基礎(chǔ)研究階段逐步發(fā)展到研制開發(fā)與實用階段，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。國外也正在從微型機械電子系統(tǒng)向微型光機電系統(tǒng)方向發(fā)展和擴展，在尺寸上會向更微型化電子機械系統(tǒng)逼近。而且，這些微機電系統(tǒng)日趨復(fù)雜，其中許多包含了不同的材料或者需要經(jīng)過多種工序來實現(xiàn)。因此，針對微機電系統(tǒng)的微裝配和微操作的研究日益引起國內(nèi)外研究人員的高度重視。

2. 微裝配的國內(nèi)外發(fā)展概況?

（1）微裝配主要指對亞毫米尺寸(通常在幾μm～幾百μm之間)的零部件進行的裝配作業(yè)。目前針對微米級的操作和裝配問題，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)是未來發(fā)展的方向，但目前還有許多問題要解決。在傳統(tǒng)的宏觀技術(shù)上實現(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)端操作方式和自動操作方式。近年來，越來越多的微裝配領(lǐng)域的學(xué)者把注意力放在了自動微裝配系統(tǒng)的研究上。?

（2）鑒于微裝配系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景，各先進的工業(yè)化國家為了維持自身的競爭優(yōu)勢都對微機電系統(tǒng)技術(shù)表現(xiàn)出了足夠的重視，紛紛投入巨資開展研究。日本、德國和美國在微裝配系統(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，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。而后者則有操作簡單，成本低廉等優(yōu)點。美國在微裝配系統(tǒng)的開發(fā)研究方面取得了顯著的進展，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尺寸的凹凸不平，同時還實現(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3軸，左腕由粗動和壓電元件驅(qū)動3軸，基座有2軸機構(gòu)。其使用金剛石刀或用電解的鎢針作為工具，該納米機器人已做過LSI表面的鋁配線切斷實驗。?

（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、微動的作業(yè)腕。粗動作業(yè)腕由步進電機驅(qū)動，微動作業(yè)腕由音圈電機驅(qū)動。?

（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SMA(形狀記憶合金)細(xì)絲來控制前端的導(dǎo)向。瑞典Uppsala大學(xué)研制的微機器人也是在電子顯微鏡下工作的，該機器人有兩個作業(yè)腕，分別有4個和3個自由度。其工具為針狀的鑷子．利用該機器人已進行了切割200μm硅片、硅片熔接、制作硅單晶微型針等工作。?

（6）我國的微裝配系統(tǒng)的研究工作起步于九十年代初，10多年來，國家自然科學(xué)基金委員會、國家科技部、中國科學(xué)院、國家教育部、總裝備部和地方立了10余項與MEMs相關(guān)的重點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)和中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械研究所、北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)、中國科技大學(xué)、中國科學(xué)院電子所、中國科學(xué)院半導(dǎo)體所、南開大學(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)、中國科學(xué)院高能物理研究所、中國科學(xué)院力學(xué)所、中國科學(xué)院物理所、華東師范大學(xué)等，在微系統(tǒng)方面開展了微裝配裝置、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微動電機的基礎(chǔ)上，自建了一套微型裝配實驗系統(tǒng)，主要是用來提供精密定位裝置的操作平臺；北京航空航天大學(xué)機器人研究所利用微機器人對微觀領(lǐng)域的操作技術(shù)開展了實驗研究；清華大學(xué)精密儀器與機械學(xué)系儀器科學(xué)與技術(shù)研究所自1996年以來從事微裝配技術(shù)與系統(tǒng)方面的實驗研究，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)用實驗室手工裝配實現(xiàn)。但隨著零件的更加微形化，公差變得越來越小，手工裝配將受到很大局限。?

3.1.2 自動化的裝配。

為了減小操作者的勞動強度，降低微系統(tǒng)的制造成本，自動化的裝配是一個合適的選擇。例如：使用一個視覺和力混合的機械手在操作桿控制下實現(xiàn)多自由度運動，進行裝配工作。使用自動化裝配不僅使得裝配效率提高，而且可以進行批量裝配，降低裝配成本。微器件就是因為它體積小成本低才有廣闊的發(fā)展前途，因此自動化裝配應(yīng)該是微裝配的發(fā)展目標(biāo)。?

3.1.3 微機械手的裝配。

機械手因具有柔性好、操作靈活、能適應(yīng)各種作業(yè)的特點，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，使用微機械手以及微機器人進行微裝配是研究的主要方向。?

3.2 微裝配中的視覺技術(shù)。?

（1）微裝配的部件尺寸大多在幾μm～幾百μm之間，對于裝配精度的要求就需要提高，通常為亞微米級。由于這個精度要求已經(jīng)超出了一般工業(yè)應(yīng)用的開環(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，對于微裝配系統(tǒng)，視覺系統(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）目前顯微視覺研究主要集中在大學(xué)和科研單位。美國加利福尼亞大學(xué)研制了使用AFM的顯微視覺系統(tǒng)進行微裝配中高精度定位研究；美國麻省理工大學(xué)利用光聚焦顯微鏡、機器視覺技術(shù)和圖象處理開發(fā)了可靠和廉價的MEMS測試系統(tǒng)；德國斯圖加特大學(xué)，利用SLM雙目立體成像的特點研究了SLM條紋投影系統(tǒng)；韓國科技學(xué)院研發(fā)出三目立體視覺的微機器人，主要應(yīng)用于微夾持、微裝配和微操作等領(lǐng)域。在國內(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)機器人研究所和清華大學(xué)都開展了與顯微視覺相關(guān)的研究。?

（3）通過目前國內(nèi)外的研究情況來看，顯微視覺的研究方向主要集中在視覺信息獲取和視覺引導(dǎo)、位置和運動的自動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。其研究重點是基于平面顯微圖象的視覺引導(dǎo)和基于立體顯微圖象的視覺引導(dǎo)。?

3.3 微夾持器。?

（1）微裝配過程中微夾持器的合理設(shè)計和制造是一個關(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)計上，靈活抓取目標(biāo)必需的運動學(xué)要求、穩(wěn)定和安全抓取的力要求、傳感和驅(qū)動方式以及可控性等特點是必須考慮的。?

（2）微夾持器是一種典型的微執(zhí)行機構(gòu)，它在微機械零件加工、微機械裝配和生物工程等方面部有較好的應(yīng)用前景，近來發(fā)展十分迅速。目前，按驅(qū)動力類型不同，見表1，已經(jīng)研制出靜電力驅(qū)動、電磁力驅(qū)動、功能材料驅(qū)動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)時和潛在的應(yīng)用價值。?

（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)動技術(shù)。

驅(qū)動技術(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。

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余年的時間，并且在這10年里取得了長足的進步，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)中各個關(guān)鍵技術(shù)的研究還不夠，如視覺反饋手段、微夾持手的設(shè)計、控制以及驅(qū)動方式等方面都還有許多問題沒有得到完全解決。微裝配技術(shù)研究的最終目標(biāo)是實現(xiàn)微器件的全自動裝配操作，但到目前為止，這一目標(biāo)還仍未能實現(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)象及其物理機制仍需不斷深入研究探討，如微機械粘附等；(3)簡便、廉價的微器件加工設(shè)備沒有得到開發(fā)，這也是由于微裝配技術(shù)、策略等多方面因素所致。?

4.2 未來的發(fā)展方向應(yīng)當(dāng)是融合微電子、材料、機械、計算機等多學(xué)科技術(shù)來解決微觀領(lǐng)域的問題。

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