仿真实验
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仿真实验范文第1篇
财务仿真实验室不仅可以加强学生的创新能力和实践能力，还可以从专业领域发展来对实验室管理进行规划。人们在进行系统的设计、研究、实现以及分析时，总是通过实验完成的，在传统实验中一般都是由真实系统来完成的，但是这种方式可以直接造成系统的破坏和故障，使得实验难以重复、费用昂贵，所以这种传统方法不能有效的进行研究，而信息技术和计算机技术的引入，使得研究手段和研究方法都获得了突飞猛进的发展。
1、财务仿真实验室的概述
传统的实验方法是通过生物、化学以及物理等进行研究对象的理论检验、观察、模拟、分析，这种方法的优点是具有可重复性、安全性、经济性和可靠性，缺点是对于复杂的经济社会系统研究和分析无法胜任，为了让实验具备政策试验、观察分析、决策试验、计划分析、运筹试验、评价、预测、监督以及控制等功能，需要建立计算机技术和电子技术的策略。经济实验的主要目的就是揭示经济社会系统过程中的规律和现象，探索经济社会系统运行中的控制手段和可控性，所以经济实验需要和科学思想进行结合，并通过实验手段和实验工具让生产力的发展得到促进。
2、财务仿真实验室的主要问题
2.1欠缺形式灵活性
会计核算操作一般都是由一套固定的使用业务来处理的，这种操作方式不仅直接导致原始凭证的审计以及识别遭到忽略，还使得账务过于集中进行处理，让会计处理违背了真实工作过程和一般顺序。在模拟财务决策过程中，一般都是通过若干案例的给定来让学生进行计算和理解。上述因素的发生都是因为案例来源、业务来源的局限性，使得学生在面对工作时缺乏挑战性，老师在面对实际教学时缺乏改变。
2.2缺少情境真实性
模拟财务决策实验的重点是股利分配、投资、资本运营以及融资等管理财务决策。我国目前还没有有效的表现模拟财务决策实验的方法，因为该实验过于简化、过于理想化，不仅不能在财务管理中反映出企业的动态效果，还不能在资本市场中反映出企业的表现。
2.3缺乏科学性评价
财务仿真实验室管理是一个试验项目繁多、体系庞大的学科，对于老师指导和学生实验都比较困难。学生如果想要单独进行全部实验的完成，难度系数巨大的，必须和岗位评价相联系，不仅需要通过角色来培养学生的团队协作，还需要通过设计方案、问题解决、问题灵活分析来培养学生的处理能力。此外实验项目的决策以及判断存在较多的答案只有正确的对学生实验结果、实验过程进行评价，才可以客观的、科学的进行财务仿真实验室管理。
2.4缺乏技术先进性
随着我国经济化的不断发展，学习财务管理的人是越来越多，面对如此数量的学生老师的工作量大幅度上升，但是实验技术依旧是没有改变，学生在财务管理实验中遇到的特定问题是很难及时让老师一对一的进行帮助，并且老师也不可能全面的、动态的对实验全局进行控制，使得实验效率低下，而在财务仿真实验室管理中老师虽然可以让实验参数的设定比较灵活、教学成本降低，但是实验却存在重复性。
3、财务仿真实验室管理的关键技术
3.1科学评价
财务仿真实验室管理主要融合了企业经营模拟、经济战略制定、经济决策模拟以及会计核算操作等方面，它的数据流量和存储量都要求比较庞大，也就是说财务仿真实验室管理是一种团队协作的科学评价机制。传统的财务管理中主要从财务总监、会计主管、投资主管、运营主管、融资主管以及分析主管六种岗位进行了定义，这六种角色是所有团队的组合方式，都是由财务总监进行未来财务规划和未来财务目标，通过责任细节要求和总体目标来分配工作给各个部门，并由各个部门制定出执行方案，最后进行分析、筹资、核算、运营以及投资等工作。财务仿真实验室管理不仅需要通过团队协作能力来对最终成绩进行考核，还需要通过个人业务能力来对最终成绩进行考核，做到各部门策略工作之间相互影响、相互配合，让团队成绩与企业财务绩效相挂钩，其中个人业务能力是任务完成质量的反映，根据正确结果和业务方法可以对个人业务能力进行评价。
3.2经营模拟扩展
财务仿真实验室管理主要是针对企业进行研究的，需要研究企业在发展过程中以及经营过程中的财务管理战略制定，并利用外部资源和内部资源来制定决策活动、财务核算，让企业实现最大化的经济效益。财务管理实验一般是由固定案例开始的，严格的对企业行为边界和企业环境进行了限定，人为的让企业经营活动与财务管理活动出现割裂，造成企业经营活动与财务管理活动之间相互作用被忽略。在实际运用中企业的投资项目融资容易受到财务管理决策型活动的影响，从而是企业的发展方向和经营方向遭到改变，而企业经营过程中一旦出现决策不同，是可以反过来对企业核算工作结果、制定财务决策进行影响的。要想让财务仿真实验室管理符合一般会计业务处理顺序、具有动态变化，就必须让会计处理的灵活性和真实性得到加强，让业务处理的挑战性和复杂性得到加强。
3.3任务驱动
财务管理在教学过程中一般需要比较庞大的教学案例，并需要大篇幅来进行企业实际环境背景的介绍，对于企业的资本运营情况、融资情况以及财务投资项目进行详细描述，而财务仿真实验室管理的实验项目和实验目标非常容易迷失在大背景中，所以就需要使用生成微型案例库技术，把大案例逐步进行微小案例的分解，这种技术是通过财务管理知识进行的，利用人工干涉分类过程和识别过程把大案例进行知识列表归纳，从而形成事实基本单元。老师通过情景编辑工具的使用，并根据某种业务预定逻辑进行事实基本单元的重构以及连接，让一个大案例完整的呈现出来。虽然这个过程使得案例原有语境遭到破坏，但是又因为情境设计是严格按照通用业务逻辑进行的，所以会出现新语境的多种组合，不仅加强了财务仿真实验室的数据扩展能力，还让真实性得到了保持。
4、结束语
财务仿真实验室通过信息技术和计算机技术的引入，成功的避免了实验的难以重复、费用昂贵以及系统的破坏、故障，财务仿真实验室管理的三种关键技术分别是科学评价、经营模拟扩展以及任务驱动，其中科学评价是指通过团队协作能力和个人业务能力来对最终成绩进行考核，做到各部门策略工作之间相互影响、相互配合，经营模拟扩展是指让会计处理的灵活性和真实性得到加强，让业务处理的挑战性和复杂性得到加强，任务驱动是指利用人工干涉分类过程和识别过程把大案例进行知识列表归纳，从而形成事实基本单元，并让真实性和数据扩展能力得到了保持、加强。
参考文献：
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[3]李刚，颜姜慧.论经济管理类“多功能仿真实验室”的特点与关键影响因素[J].科技创新导报.2008（13）：173―175
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[5]杨怡光，刘玮.经济实验室与计算机仿真[J].科技进步与对策.2009（10）：131―132
仿真实验范文第2篇
关键词：物流仿真实验 实验教学 改革
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）002-167-02
《物流仿真实验》是一门理论性和实践性都很强的课程，是物流管理专业的专业基础课，是培养学生工程控制设计与应用能力、创新能力的一门必修课。笔者依据普通本科院校学生的特点，结合教学实践，就《物流仿真实验》实验课教学内容、方法等方面的改革作如下探讨，旨在提高实践教学效果，加强对学生实践能力和创新能力的培养。
1 实验教学内容的改革
传统的《物流仿真实验》实验教学内容的特点传统的实验教学内容一般包括基础性实验、设计性实验和综合应用性实验三个部分，有以下特点：(1)验证性质的基础性实验比重大，设计性和综合应用性实验偏少；(2)基础性实验偏重于理论知识验证，缺乏新颖性和趣味性，且与实际工作联系不紧密，而设计性和综合应用性实验由于要求学生在相对不多的学时内完成，难度较大，收不到应有的教学效果；(3)由于高校扩招，使得普通本科院校的生源质量逐年降低，学生的基础薄弱，接受能力不强，加之《物流仿真实验》理论教学的知识点多，每次实验结束，尤其是一些设计性实验，学生感觉不到有任何收获，产生厌学情绪。
实验教学内容的改革思路为了克服传统实验内容的不足，突出实验课在整个教学过程中的重要地位，必须重新审定实验课的内容。既要保证实验课能够为理论教学提供支撑作用，又要实现培养学生实际设计能力的目的，从而使学生的综合实践能力在实验过程中得到有效的锻炼。
实验教学内容的重新定位在重新确定实验内容时，必须考虑到两个方面：(1)《物流仿真实验》课的知识体系结构和技能训练目标；(2)学生的兴趣和实验效果。经过认真的研讨，选用Flexsim软件作为实验教学的主要工具，实验内容仍然包括基础性实验、设计性实验和综合应用性实验三个部分，且做到循序渐进。在实际操作中，选定了托盘数据绑定、仓库布局设计、交通流量控制、货物包装控制、货物分拣控制、货物合并控制、多通道数据采集、数据分析等8个项目，并将这些项目分成若干个子模块。在每次单元实验时，从中选取1~2个子模块作为学生的实验内容。这样，将一些有实际意义的研究项目融入到单元实验中，一方面有效地激发了学生的学习兴趣，另一方面也使学生的感性认识大大增强，实验更具针对性，实验效果良好。在实验内容的组织形式上采用阶段式结构，即将实验教学过程分为三个阶段：单元实验阶段、小型设计性实验阶段和大型综合性设计实验阶段。单元实验阶段以选取项目的子模块为主，实验任务单一；小型设计性实验穿插在若干个单元实验之后，要求学生采用单元电路模块组合的设计方法，实现具有一定控制功能的简单物流系统建模。例如，交通流量控制实验就必须考虑到仓库布局以及货物处理速率。实验时学生很容易将之前所学的相关内容通过组合、调整与改进，完成相应的实验任务。大型综合性设计实验也可以称为课程设计，一般为期一周，安排在实验教学的后期阶段，选题主要围绕上述8个项目的相关子模块，但系统构成相对复杂些，如生产线仿真应用。这一阶段的目标是培养学生的综合设计能力。
2 实验教学方法的改革
在传统的实验教学方法中，一般先由实验指导教师详细地讲解实验原理、方法及步骤，然后让学生按照实验教材所列步骤一步步去完成，而且有些教材甚至把实验需要的程序、实体分布图、接线方法、参数设置、程序输入方法等都一一列了出来，使学生不需要动脑，直接动手按步骤输入就可以完成实验，若实验中出现问题也是立即去找教师解决，很少主动思考，这样的实验效果可想而知。为此，笔者在实践教学过程中进行了如下改革。
安排实验预习内容学生做好实验预习是完成实验的第一步。每次实验前，布置好预习的内容，要求学生必须结合自己所学的理论知识，通过查阅有关资料，获得实验的第一手资料，做到实验目的明确，实验原理清楚。
布置实验任务实验时，不向学生提供具体的、详细的实验参数，只提出具体的实验要求，让学生通过自己的预习以及对实验要求的理解和分析，自行设计实验方案，独立设计实验结构。
仿真实验范文第3篇
关键词：基础医学；虚拟仿真实验室；实验教学
1前言
虚拟仿真实验室（Virtuallab）是1989年由美国弗吉尼亚大学（UniversityofVirginia）的教授威廉沃尔夫（WilliamWolf）首先提出的，它描述了计算机网络化的虚拟仿真实验室环境[1]。虚拟仿真实验室是信息时代的产物，在教学中具有广阔的应用前景，是实验教学的一个新的发展方向，促进了教学观念与教学形式的变革[2]，提高了学生的综合素质。
2虚拟仿真实验室的发展及政策解读
虚拟仿真实验室自1989年提出以来，在世界范围内得到迅速发展。目前，发达国家在虚拟仿真实验室的建设方面已经十分普及，美国正在致力于构建一个覆盖全国的虚拟仿真实验网络。近年来，国内许多高校根据自身科研与教学的需要建立了虚拟仿真实验室，并取得一定的成就。国家相关部门对虚拟仿真实验室的建设也越来越重视，为了进一步推进实验教学信息化建设，推动高等学校实验教学改革和创新，2013年教育部《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2013〕94号），明确提出高校建设虚拟仿真实验室的重要性。
3基础医学虚拟仿真实验室的发展现状
教学过程中实验和实训教学是培养学生实践能力和技术能力的关键，虚拟仿真实验室在培养学生综合素质方面起着至关重要的作用。国内外基础医学虚拟仿真实验教学平台的应用现状基础医学专业课程是一个对实践性要求比较高的课程，但是一些实验课程由于毒性、致病性、时间等原因，导致这部分实验不能顺利开展，虚拟仿真教学平台在基础医学实验教学中就显得至关重要。在教学过程中，虚拟仿真实验与实际实验相结合，以实际教学中的重点、难点作为课程设计的重点，教学内容丰富，包括常规学生实验、设计性实验，此外部分虚拟仿真实验室还包括实习、临床案例讨论、自我测试、BBS交流区、网上相关资源等内容[3]。实时临床案例讨论及网上相关资源共享，既丰富了学生的学习内容，又开拓了学生视野，从而激发学习兴趣[4]。虚拟仿真实验教学以其独特的优势，在提高实验教学质量中发挥着重要的作用。虚拟仿真实验与实际实验相结合，不仅激发了学生学习的兴趣，提高了学生创造力和对实验的感性认识，而且通过对虚拟仿真实验平台实验操作的正确方法和理论知识的学习，减少了盲目操作和错误操作的几率，提高了实验的成功率[5]。此外，虚拟仿真实验室在节省实验投资的同时，为学生提供了一个良好的学习空间[6]。虚拟仿真实验室的优势及建设中存在的问题由于传统实验教学存在实验教学经费投入不足、实验教学仪器设备紧缺和老化、实验教学用房面积不足等传统问题，同时在教学内容、教学时间和空间上受到限制，影响了实验教学的质量。与传统实验教学相比，虚拟实验教学有着突出的优势，成本方面，大幅度降低实验室改造、建设和维护的资金，节省实验经费、时间和空间成本；安全方面，减少实验室事故发生几率；环境方面，减少环境污染，促进绿色实验室的建设；教学方面，打破了传统实验教学的时间和空间的限制，有效增加学生对实验的理解能力；教学质量方面，提高学生的创新能力、实践能力和综合素质[7]。虚拟实验教学这种新的教学模式为实验教学质量的提高提供了一个新的平台，随着教学行为、方式的改革和信息技术的发展，虚拟实验教学必将成为实验教学中不可或缺的一个环节[8]。目前，虚拟实验室在促进实验教学现代化，推进实验教学模式改革等方面发挥着至关重要的作用。但是，虚拟实验教学在教学实践中也存在诸多不足，主要体现在以下几个方面。1）教学方面，培养学生动手能力、误差分析能力等方面存在欠缺，而且虚拟实验不能真实地再现实际实验过程中的故障和现象[9-10]；2）虚拟系统方面，教学实践中发现存在系统不稳定、有些功能不能使用、缺乏教学监视功能等问题，给教学带来一定的影响。除此之外，还有诸如界面及画面的任务形象的美观度不够，虚拟实验项目的数量不能满足学生的需求等问题。3）建设必要性方面，虽然虚拟实验室弥补了真实实验室的诸多不足，但也并非任何实验、任何专业都需要建设虚拟实验室来辅助教学。
4构建基础医学虚拟仿真实验室的建议
虚拟仿真实验室是一种投入少产出多、资源共享的一种全新的办学理念，是高校未来发展的必然。在建设过程中应借鉴其他课程和专业实验教学改革的经验，创造出一套适合自身专业的虚拟仿真实验室的建设方法；共享现有虚拟仿真网络资源，节省建设成本。在实验教学中，要注意虚拟仿真实验和实际实验的有机结合，合理安排分配教学比例以促进学生实践能力的发展。在软件技术方面，向协作式虚拟仿真实验室方向发展，即跨越地域障碍，能够满足异地学生一起进行科学实验和讨论的方向。虚拟仿真实验室虽然能大大辅助教学，但并不能取代真实的实验室。此外，虚拟仿真实验教学中心的建设应响应国家号召，本着“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则，并结合专业的自身特点。
仿真实验范文第4篇
医学这门专业实践性强，而实验教学是培养学生动手能力的主要手段。虚拟仿真实验是依托计算机技术所发展而来的一种新型的实验方法，这是集触、听、嗅等多种感觉为一体的一个虚拟现实世界，营造出高度仿真的虚拟实验对象及实验环境，让用户能够在此环境下利用虚拟的实验器械完成预定实验项目，在医学各个学科中得到广泛应用，极大推动了医学发展。[1]
二、传统的医学实验教学的局限
医学院校传统的实验教学在方式方法上都存在局限，限制了医学的深层次提高及发展。[2]第一，实验模式无法充分调动学生积极性。医学院校传统的实验教学多采取的是遵循式的教学方式，这种方式是教师讲解为主的一种比较程序化的教学模式，所有的实验内容及步骤都是教师拟定好的，学生只是被动操作，教学属于“讲解—接受”这种单向的传输状态。学生对所有实验仅是实现了机械性完成，很多设计性实验在这种实验模式下都不能正常开展。且这种实验模式下，学生学习被动，知识掌握不灵活，思维不能科学创新，学习主观能动性受到极大压制，分析问题能力还有解决问题的能力不能获得应有提高。[3]第二，实验场地及经费限制实验正常开展。医用电子实验的实验对象是需要对患者进行检验的仪器，在实验过程中，学生稍有不慎出现操作性失误就可能导致仪器灵敏性降低，使得患者病情误诊，甚至会带来严重医疗纠纷。加之院校内实验场地有限，教学经费紧张，很多实验都知识涉及最简单的电子操作，而对于很多复杂性的电子操作，因仪器昂贵，多只是教学示教，学生基本没有动手机会，这种实验教学方法严重束缚了学生的动手能力。[3]
三、虚拟仿真实验在医用电子实验教学上的应用
将虚拟仿真实验应用到医用电子实验教学上极大改进了医学院校传统实验方法及实验模式，为学生提供了大量动手实践机会，有效培养了学生的动手能力，使学生思维不断创新，学习主观能动性高，分析问题及解决问题能力获得了长足发展，主要来讲，虚拟仿真实验在医用电子实验教学上的优势有如下几个方面：第一，虚拟仿真实验下教学设备极大改善。医用电子实验教学对电子设备要求高，需要学生对各种检验设备性能都深刻了解，但是鉴于设备本身昂贵性，很多实验都不能正常开展。而虚拟仿真实验下，各种复杂仪器都能够呈现在学生眼前，学生能够对这些仪器亲自操作，不必担心因操作失误给仪器造成的损坏，实验教学设备丰富，学生能够实现对各种仪器的亲身实践操作。第二，虚拟仿真实验提高学生学习积极性。虚拟仿真实验为学生提供了一个高度仿真的虚拟实验对象及实验环境，不仅能够让学生在此环境下，利用虚拟实验对象进行实验，同时还能够让学生在虚拟空间进行有效交流，且能够将声音、图像、多媒体等多种功能融合在一体，实验教学内容丰富，更生动形象，学生在这种视觉及听觉冲击下，学习兴趣高，能够积极主动学习，知识理解、掌握更为容易，实验教学质量大大提高。[2]第三，虚拟仿真实验能打破时间及空间限制。虚拟仿真实验改变了传统实验教学的方式方法，打破了传统实验中时间及空间上的限制，学生在虚拟仿真实验环境下能够对人体内部结构进行更细致全面观察，甚至是动态观察。比如说要了解药物在人体内的作用变化，传统实验教学只是教师对药物在人体内的吸收过程进行简单讲解，学生对这些内容只是机械记忆，记忆不深刻。而虚拟仿真实验下，学生能够通过仪器看到药物在人体每个消化器官内的消化吸收过程，能够看到药物变化过程，这些都能够通过图像显示清晰留在学生记忆力，使学生记忆更加深刻，对知识理解更为透彻。[3]第四，虚拟仿真实验能改革实验考核方法。学期考核为教学指挥棒，能够反映出学生学习的总体效果。在考核过程中需要宽严相济，不仅需要对学生进行理论知识的考核，同样需要对平时实验教学进行考核。而传统实验教学因仪器及经费限制，很多实验无法顺利完成，而虚拟仿真实验下，学生能够充分发挥自己想象力，去创造实验环境，将一些在传统仪器上不可能实现的操作及设计在虚拟情境中去实现，亲身去验证实验的可行性。且将实验考核列入最终考核成绩中，学生就能够充分利用虚拟仿真实验反复多次操作，全面提高自身的操作水平及操作熟练程度，可以帮助学生积累更多实践经验。
四、结束语
虚拟仿真实验教学属于学科专业同信息技术有机结合的一个现代技术，应用在医用电子实验教学上改善了传统实验教学的方法及方法，打破传统实验中时间及空间限制，改革实验考核方法，提高了学生学习积极性，让学生思维得到了有效创新，具有传统医学实验所不可比拟的优越性。在医用电子实验教学过程中，如果能够将虚拟仿真实验教学同真实实验两者有机结合起来，让两种实验方式优势互补，势必能够大大提高学生创新能力及综合素质，提高教学质量。
参考文献：
[1]张红宾，赵二刚，张颖.虚拟仿真在电子类实验教学中的应用探讨[J].实验室科学，2015，18(3):44-47.
[2]陈新兵，龙晓莉，谢陈跃，等.电工电子虚拟仿真教学资源建设探索[J].中国教育信息化，2014(21):45-47.
仿真实验范文第5篇
关键词：进化计算；机器视觉；视觉虚拟平台
中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）04-0210-03
当前机器视觉已经成为制造、交通、机器人、军事等领域中各种智能系统中重要部分。虽然大量相关的研究成果不断涌现，但是在复杂、高速、实时的环境下，要利用计算得到相关的视觉信息，却依然很困难，其主要原因在于机器视觉的自适应性问题没能得到很好的解决。目前机器视觉也成为许多高校中电子类专业本科高年级及研究生的一门重要的专业课程。在机器视觉的相关教学中我们发现，呈现在学生面前的是一系列的彼此难以融合的技术和方法，在视觉系统的设计与研究过程中，存在开发与实验的周期过长，由于实际的实验环境的限制，实验过程一般难于重现，相关的算法的性能难于对照和衡量等问题。本文对视觉、智能、和计算三者之间的关系进行了探讨，提出了通过进化计算实现机器视觉的途径，建立了基于进化计算的机器视觉模型；为了方便基于进化计算的机器视觉的研究和实验，本文设计了一种视觉虚拟平台，为进化程序的学习和评价、相关的实验和研究提供了高效的平台。
一、视觉、智能、和计算
早在20世纪50年代人们就注意到人类智能与机器之间可能存在着密切的联系。六十多年来，人工智能在人类思维的部分功能的模拟，比如推理、学习、规划等，取得了较好的效果，但是在模拟认知、心智、形象思维、灵感思维、对未知环境的适应、以及各项功能的有机融合时却远远没有达到预期效果。计算机对于图像的理解问题就是一个典型的难题。对于包括人类在内的纷繁复杂的生物界，进化论认为，生物之间存在着生存斗争，适应者生存下来，不适者则被淘汰，这就是自然的选择；生物正是通过遗传、变异和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，种类由少到多地进化着、发展着。人类的智能和视觉功能是自然界长期演化的产物。生物的进化不是孤立的进行的，实际上，进化可以发生在不同的生物学层次，可以体现在分子水平上DNA和蛋白质序列的协同突变，也可以体现在宏观水平上物种形态性状、行为等的协同演化。从DNA、基因组、蛋白质组、蛋白质结构等相互关系上我们可以看出，在生物演化的过程中，信息扮演了重要的角色。如果我们把生物对于信息的处理看成计算的一种，那么，视觉、智能、计算的关系可用图1表示。
二、视觉虚拟平台
1.基本思想。在视觉系统进化计算过程中，系统和外界信息交流是非常关键的，众多的视频材料不仅需要及时提供给学习算法使用，而且常常需要重复使用，以比较各种不同方法的处理效果。我们将虚拟现实技术引入到视觉系统的设计中。借助于这种方式，观察者（人、智能体、或者调用的处理过程）可以“进入”到一个几乎是无限的数据空间之中，与其中的事物或对象进行交互。该数据空间所描述的可以是现实世界中存在的事物；也可以是现实世界中尚未存在，完全是假想的事物。为了验证相关的视觉算法、及缩短算法的开发周期，本文建立了视觉系统的仿真实验平台。在仿真实验平台可以进行目标识别等方面的实验、研究和开发，特别是对于采用进化计算方法进行的训练和测试，具有安全、经济、可重复及不受场地条件限制等优势。
2.系统结构。视觉虚拟平台主要功能是：根据已有的媒体材料、检测对象的特性，用视频的方式，再现实验环境或者虚拟出指定的实验环境，以便于视觉系统的研究、开发、训练、调试和性能测试。视觉虚拟平台主要目的是服务于视觉应用程序，为了更方便快捷地设计出高效、准确的、实用的视觉系统，所以其真实性就显得特别重要。为了实现以上功能，本文设计了如图2所示的系统机构，视觉虚拟平台包括：场景和目标描述模块、背景媒体库、运动仿真模块、3维目标建模模块、视频合成模块、虚拟相机和决策编程接口、视频显示等模块组成。系统工作的基本原理是，通过操作人员输入关于场景和目标描述信息，从媒体库中选择适当的背景视频，并对目标进行运动仿真和建模。然后将跟踪目标的图像合成到背景视频中，该视频适当处理后，即可送到虚拟摄像机编程接口输出，或者显示。
3.场景和目标描述。为了使得合成的视频真实自然，不仅要求场景和目标图片真实，而且二者之间的融合也非常关键。由于在实际的视觉系统中，目标的信息大多来源于从背景图像中分割出来的目标区域，因此，在虚拟视觉平台的场景和目标描述中，目标的描述的作用更为重要，而场景的描述的作用仅仅是辅助的。本文采用人工指定和拼接的方法，得到背景视频；接着，采用运动仿真物理引擎计算目标的位置姿态。通过参数控制模块，能对获取的视频进行设置，比如视点、视角、采集模式（帧率、幅面）等方面的参数设置。视点和视角的控制采用坐标变换完成。将三维物体在计算机屏幕上显示出来是一个从三维空间到二维平面的投影过程，经历以下几个步骤：①调整视点的位置。②模型变换，即对模型进行旋转、平移和缩放。③投影变换，即把三维模型投影到二维屏幕上的过程。④视窗变换，即规定了屏幕上显示场景的位置和尺寸。通过上面的几个步骤，一个三维空间里的物体就可以由相应的二维平面物体表示出来了，也就能在电脑屏幕上正确显示了，与背景视频叠加后就能传递给视觉系统处理了。
4.视频合成。视频合成实际上就是将背景视频中的每一帧图像，在指定区域叠加指定的目标的图像的过程。考虑到背景和目标交界区域常常是模糊的，即边界区域像素值是背景和目标的一种组合，本文在VC环境中按下列方式完成图像的合成，设Image_F（i，j）是目标图像中的像素，Image_B（i，j）是背景图像中的像素，Image_O（i，j）是合成图像中的像素，二维实数矩阵A_First（i，j）、A_Scond（i，j）用于表示像素的比例，相关的算法描述如下：算法1：目标与背景图像的合成算法。第1步：对于每个像素（i，j）：如果在目标图像中，A_First（i，j）1；否则，A_First（i，j）0。第2步：对于每个像素（i，j）：设置矩形R={（x，y）|i-5
三、视觉虚拟平台的应用
视觉虚拟平台主要用于视觉算法的测试、训练以及视觉信息处理的研究和教学，特别是在基于进化计算的机器视觉设计中，为应用程序提供了一个经济、方便、可控的环境，便于程序的演化或参数的优化。本文将视觉虚拟平台应用于足球机器人的视觉模块的设计、测试和教学。使用过程主要包括下面几个步骤：①视频数据采集。将足球机器人的视觉模块在比赛过程中的采集到得数据存储、整理。相关的数据包括背景数据和目标数据。②对于背景和目标分别建模。③设定参数，利用视觉虚拟平台合成特定的视频，并生成相关的标注。图5是视频合成过程中对参数进行设置的截图，设置主要包括：背景设置、目标设置、运动轨迹和姿态设置、视频频率和幅面设置、干扰设置等等。④虚拟相机调用，即程序通过API接口，打开、采集、处理或显示、关闭虚拟相机的过程。图6是调用虚拟相机，获取视频并显示、进行机器人小车识别的截图。
本文将视觉、智能看成进化计算的结果，提出了通过进化计算实现机器视觉的途径；本文利用虚拟现实技术，以相关的媒体为基础，以视频的方式模拟了视觉的现实环境，并将运动仿真物理引擎引入其中，设计了视觉虚拟平台，为机器视觉系统的设计与研究提供了有利条件。不仅缩短了系统的开发时间，使得相关的算法容易测试且具有可重现性和可比性，而且为机器视觉的进化计算提供了必要的条件。
参考文献：
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