時間：2023-03-22 17:46:18
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Abstract:Inthispaper,wepresenttwodifferentinterfacesbetweendigitalaimagesensorsandaprocessorforembedsystems,I/OmodeandDMW(DirectMemoryWrite)mode.InI/Omode,processorcanreadimagedatathroughI/Oport,andtheinterfaceissimple.InDMWmode,imagedatacanbewriteintoRAMdirectlywhileaprocessorissuspended.
Keywords:EmbedSystem,ImageCapture,ElectronicCircuit
一、引言
隨著半導體技術的飛速發展，具有圖像功能的嵌入式應用愈來愈多。從數碼相機、可視電話、多功能移動電話等消費產品到門禁、數字視頻監視等工業控制及安防產品，圖像采集和處理已成為重要的組成部分之一。圖像采集需要進行同步信號的處理，比通常的A/D數據采集過程復雜，電路的設計也較為困難。傳統PC上的圖像采集卡都是在Philips、Brooktree等半導體公司提供的接口芯片基礎上，由專業公司開發生產。在嵌入式系統中不同的處理器和圖像傳感器的信號定義及接口方式不同，沒有通用的接口芯片。另外，利用系統中的現有資源設計圖像采集電路，可以減少器件數量、縮小產品體積和降低系統成本。所以，通常嵌入式系統中要求自行設計圖像采集接口電路。本文針對不同采集速度的要求，提出了兩種圖像采集接口電路的設計方法。
目前市場上主流的圖像傳感器有CCD、CMOS兩種器件，其中CMOS器件上世紀90年代產生，近年來得到了迅速發展。傳感器的輸出有模擬和數字兩種。由于CMOS器件功耗小、使用方便，具有直接數字圖像輸出功能，作者在設計時選用了CMOS數字輸出圖像傳感器件。其他方式器件的接口設計與此類似，將在討論中說明。
本文內容做如下安排：第二部分簡述圖像信號的特點；第三、四部分分別介紹I/O和內存直接寫入兩種接口設計方法；最后部分是討論。
二、圖像信號介紹
圖1給出了采樣時鐘(PCLK)和輸出數據（D）之間的時序關系。在讀取圖像數據時用PCLK鎖存輸出數據。除采樣時鐘（PCLK）和數據輸出(D)外，還有水平方向的行同步信號(HSYNC))和垂直方向的場同步信號（VSYNC）。對于隔行掃描器件，還有幀同步信號（FRAME）。如圖2，一幀包括兩場。圖2中窄的矩形條是同步脈沖，同步脈沖期間數據端口輸出的數據無效。
PLCK存在時，圖像數據端口連續不斷地輸出數據。由于行之間以及場之間輸出數據無效，在采集圖像數據必須考慮同步信號，讀取有效數據才能保證圖像的完整性。
三、I/O接口設計
對于MCU、DSP處理器，I/O是最方便的訪問方式之一。以I/O方式讀取圖像數據不僅可以簡化電路設計，而且程序也很簡單。但由于讀取每一個像素都要檢測狀態，在處理器速度低的情況下，讀取圖像慢。在處理器速度快或圖像采集速度要求不高的應用中，I/O接口方式是一個較好的選擇。
1、電路原理和結構
在圖像傳感器和處理器之間，利用兩個鎖存器分別鎖存狀態和圖像數據，處理器通過兩個I/O端口分別讀取。圖3中，在采樣時鐘的上升沿數據鎖存器保存傳感器輸出的圖像數據，當處理器通過I/O口讀取圖像時，數據鎖存器輸出數據。其它情況下，鎖存器輸出處于高阻狀態。處理器通過狀態鎖存器讀取同步信號和圖像就緒（Ready）指示信號。在數據鎖存器保存圖像數據的同時，狀態鎖存器產生Ready信號（從‘0’到‘1’）。處理器讀取圖像數據時，Ready信號自動清除（從‘1’到‘0’）。處理器讀取狀態時鎖存器驅動總線，其他情況下輸出處于高阻狀態。
2、圖像讀取流程
要保證圖像的完整性就必須從一場圖像的第一行開始讀取，對于隔行掃描輸出的圖像則必須從一幀的第一行開始讀取。讀取每行圖像數據時，則從該行的第一個像素開始。因此，在讀取圖像數據前應先判斷場和行的起始位置。圖4是通過I/O接口方式讀取圖像數據的流程。讀取每個像素數據前先查詢數據狀態，如果數據已準備好則讀取數據。
3、同步信號檢測
為了簡化電路設計，用處理器直接讀取同步信號，然后找出場和行的起始位置。
從圖2可以看出，處理器讀取同步信號時，信號可能處在同步脈沖狀態（‘1’）或正常狀態（‘0‘）。對于那些同步信號反向的器件，則分別為‘0’和‘1’。如果信號處于同步脈沖狀態，第一次檢測到的正常狀態就起始位置。如果信號處于正常狀態，則首先檢測到脈沖狀態，然后用同樣的方法確定起始位置。
通過上述方法可以檢測出場的起始位置和行起始位置。
4、用VHDL設計鎖存器
在應用中，以上兩個鎖存器的功能和其他邏輯集中在一起，用可編程邏輯器件實現。下面分別為它們的VHDL表示。
設DO(0-7)是鎖存器輸出端，DI(0-7)是鎖存器輸入端，DM(0-7)是中間狀態，Data_R是數據讀信號（低電平時有效），則數據鎖存器的VHDL描述為：
Process(reset,PCLK)--鎖存圖像數據
Begin
Ifreset=''''0''''then
DM<="00000000";--清除數據
ElseifPCLK''''eventandPCLK=''''1''''then
DM<=DI;--鎖存數據
Endif;
Endprocess;
Process(DM,Data_R)--讀取圖像數據
Begin
IfData_R=''''0''''then
DO<=DM;--輸出圖像數據
Else
DO<="ZZZZZZZZ"--輸出高阻
Endif;
Endprocess;
進一步設數據有效狀態為Dstatus,狀態讀寫信號為Status_R(低點平時有效)，則狀態鎖存器的VHDL描述為：
Process(reset,PCLK，Data_R)--數據有效狀態控制
Begin
Ifreset=''''0''''orData_R=''''0''''then
Dstatus<=''''0'''';--清除狀態
ElseifPCLK''''enentandPCLK=''''1''''then
Dstatus<=''''1'''';--設置狀態
Endif;
Endprocess;
Process(Dstatus,Status_R)--讀取狀態和同步信號
Begin
IfStatus_R=''''0''''then
DO0<=Dstatus;
DO1<=VSYNC;
DO2<=HSYNC;
DO3<=FRAME;
Else
DO<="ZZZZZZZZ";--高阻狀態
Endif;
Endprocess;
四、內存直接寫入接口設計
在處理器速度較慢且圖像數據輸出的頻率不能降低的情況下，采用上述I/O接口方法不能得到完整的圖像。另外，有些應用中要求能夠實時采集圖像。為此，我們設計了高速數據圖像采集方法―內存直接寫入法。由于SRAM訪問控制簡單，電路設計方便，被大量嵌入式系統采用，本文以SRAM作為存儲器。
1、電路原理和結構
內存直接寫入方法通過設計的圖像采集控制器（以下簡稱控制器）不需處理器參與，直接將圖像數據寫入系統中的內存中，實現高速圖像采集。
圖5是接口結構圖，當需要采集圖像時，處理器向控制器發出采集請求，請求信號capture_r從高到低?？刂破鹘拥秸埱竺}沖后，發出處理器掛起請求信號HOLD,使處理器的外總線處于高阻狀態，釋放出總線?？刂破魇盏教幚砥鲬餒OLDA后管理總線，同時檢測圖像同步信號。當檢測到圖像開始位置時，控制器自動產生地址和讀寫控制信號將圖像數據直接寫入內存中。圖像采集完成后，控制器自動將總線控制權交還處理器，處理器繼續運行，控制器中與采集相關的狀態復位。控制器可以根據同步信號或設定的采集圖像大小確定采集是否完成。
在圖5中，控制器包括同步信號檢測、地址發生器、SRAM寫控制器、總線控制器和處理器握手電路等主要部分。同步信號檢測確定每一場（幀）和每一行的起始位置；地址發生器產生寫SRAM所需的地址；SRAM寫控制器產生寫入時序；總線控制器在采集圖像時管理總線，采集完成后自動釋放；處理器握手電路接受處理器命令、發總線管理請求和應答處理器。
2、SRAM寫控制時序
采集圖像過程中，控制器自動將數據寫入到硬件設定的內存中。寫內存時，控制器產生RAM地址（A）、片選信號(/CS)、讀信號(/RD)和寫信號(/WD)，同時鎖存傳感器輸出的數據并送到數據總線(D)上。每寫入一個數據后，地址(A)自動增1。采集時/CS保持有效（‘0’）狀態而/RD處于無效狀態（‘1’）。地址A的變化必須與/WD和數據鎖存器協調好才能保證圖像數據的有效性。
圖6是控制器產生的SRAM信號時序圖。用PCLK作為地址發生器的輸入時鐘，且在其上升沿更新地址值。同樣，在PCLK的上沿鎖存數據并輸出到總線上。將PCLK反相，作為/WD信號，使得在/WD的上升沿地址和數據穩定，確保寫入數據的有效性。
3、控制器主要功能的VHDL描述
描述控制器中全部功能的VHDL代碼較長，而且有些部分是常用的（如計數器等）。圖像采集狀態產生和同步信號的檢測是其中重要的部分。下面介紹這兩部分的VHDL描述。
圖像采集狀態capture_s:
處理器的采集請求信號capture_r使capture_s從‘0’到‘1’，場地址發生器（計數器）的溢出位vcount_o，清除capture_s。
process(capture_r,reset,vcount_o)
begin
ifreset=''''0''''orvcount_o=''''1''''then
capture_s<=''''0'''';--清除
elseifcapture_r''''eventandcapture_r=''''0''''then
capture_s<=''''1'''';--置狀態位
endif;
endprocess;
同步信號檢測：
只有在采集狀態capture_s有效時（‘1’）才檢測場同步信號，場同步信號下降沿置場有效狀態（vsync_s），場地址發生器溢出位vcount_o清除場有效狀態。只有在vsync_s有效情況下才檢測行同步信號，行同步信號下降沿置行有效狀態（hsync_s），行計數器溢出信號hcount_o清除行狀態。只有在行狀態有效的情況下計數器才工作，且將數據寫入RAM。
Process(capture_s,reset,vcount_o,vsync)
Begin
Ifreset=''''0''''orvcount_o=''''1''''orcapture_s=''''0''''then
Vsync_s<=''''0'''';--清除
Elseifvsync''''eventandvsync=''''0''''then
Vsync_s<=''''1'''';--置狀態位
Endif;
Endprocess;
Process(vsync_s,reset,hcount_o,hsync)
Begin
Ifvsync_s=''''0''''orreset=''''0''''orhcount_o=''''1''''then
Hsync_s<=''''0'''';--清除
Elseifhsync''''eventandhsync=''''0''''then
Hsync_s<=''''1'''';--置狀態位
Endif;
Endprocess;
五、討論
我們在基于TI公司的TMS320C3X系列DSP開發的嵌入式指紋圖像處理模塊中分別用上述兩種方法成功實現了指紋圖像的采集。
采用I/O接口方式最關鍵的是要求處理器的頻率遠高于圖像數據輸出的頻率。例如，如果處理的指令周期為20ns，讀取每個數據需要10個指令周期，則數據的輸出頻率不能超過5MHz，它低于一般的CMOS圖像傳感器件最快的數據輸出頻率。例如國內使用較多的OV7610和OV7620，其正常輸出數據頻率為13.5MHz。在應用過程中，通常改變傳感器中寄存器的設置值，降低其數據輸出頻率。
二、數碼圖像技術在室內設計中的步驟
數碼圖像技術在進行室內設計時，一般由以下幾個步驟組成：
（1）建模。建模是數碼圖像技術在設計中的基礎，建模方式分二維和三維兩種，二維指的是平面圖形，三維則是立體圖形。
（2）空間設計，空間性是室內設計的重要因素，只有把握好空間的大小，才能進行細節設計。外墻構成的空間是進行設計的首要部分，在設計中，首先要通過工程制圖軟件將這個空間繪制成平面圖和立體圖，用毫米作單位，將平面圖和立體圖導入到3dsmax中，作為制作模型的參考。其次，在3dsmax中設置顯示單位和系統單位為毫米，這樣三維制作軟件和工程制圖就達到一致，進行墻體制作時，誤差就會減到最低。在使用空間設計方面，要合理地按照設計要求布置空間，對于一些家庭用具要進行模型制作，也可以用同類型的模型代替，只有從整體到細節都進行完整設計，才能在建模時提高精確度。
（3）材質調節。材質不僅是室內設計的重要組成部分，在設計中，材質也是視覺效果真實性的保障。
（4）燈光設置，視覺效果和視覺造型是通過光線來表現的，在數碼圖像技術中也不例外，燈光既可以用來照明，還可以用來烘托氣氛，表現設計效果。
（5）攝像機的設定，一副好的效果圖和取景角度也有直接的關系，在材質和光源都確定好之后，效果圖的畫面基本色調也就確定了，這時就要合理設定攝像機的角度，才能夠保證渲染后的畫面具有主次分明，虛實得當的效果。
（6）渲染，渲染是運用設計軟件的渲染功能，來計算生成特定分辨率的靜態圖形或是動態視頻的過程。
（7）后期處理，經過渲染出來的圖形還要利用專門的圖像處理軟件進行剪裁、校色、配景等加工手續，以達到最佳效果。
二、計算機圖像處理技術在當前的應用
伴隨不斷普及或者說是已經普及了的計算機圖像，使得越來越多的非專業人士致力于探究與處理計算機圖像。因此，要在一定程度上對圖像處理技術加以改革，其中最為重要的就是針對一些圖像處理軟件的改革。為了方便越來越多的人都能對圖像加以處理，也就使得一些操作簡單的圖像處理軟件得到了發展。因而計算機圖像處理技術在未來的發展方向必定是簡潔化與簡單化。眾所周知，在對圖片進行處理時，人們經常用到Photoshop這一軟件，從一定程度上講，這種軟件對圖像的處理有著十分重要的作用。通常來說，經過拍照得到的圖片，其質量是不能進行二次加工的，但是在研發出計算機圖像處理軟件之后，實現了對圖像的二次處理。利用Photoshop軟件可以識別出圖片的格式，并進一步的對色彩加以一定程度的控制，在該軟件的使用過程中，可以對色彩或者是光線進行相應的操作，進而使圖片的質量得到了提升。
三、計算機圖像處理在網頁技術的應用
1.圖像尺寸的處理
在網站中對圖像進行合理的布局是十分重要的，因此就一定要考慮到圖像尺寸的問題，因為網頁直觀的效果會因圖像的尺寸而受到之間的影響。對與尺寸大的圖像，應當使其涵蓋更加更加豐富的內容，將想要表達的內容精細的展現出來，使內容變得更加直觀，使瀏覽者引起快速的注意；而尺寸較小的圖像，應當具有一定的個性化，為網頁進行更好的烘托。想要在網頁中將各種大小不同的圖像同文字進行結合，對網頁進行展示，就需要我們合理的對網頁的主標題與副標題加以配置，使主標題能夠更加明顯的突出表現出來，以至于更加吸引瀏覽者的眼球，使附屬圖同主圖之間配合的相得益彰，實現更加完美的設計效果。
2.使圖像成為網站的標志
對于任何形式的網站來說，都是因為一定的目的而成立的，網頁中的點擊率高低很大程度上取決于網站采用的網頁LOGO，也就是說整個網頁中能夠起到關鍵性作用的就是網頁LOGO。通常設計師都是根據企業的理念以及企業的本身來對LOGO進行精心的設計，在其設計過程中需要包含功能性以及藝術性，只有設計得當的LOGO才能令人有歡喜的感覺產生。當前優秀的LOGO設計都是設計師以企業本身具有的文化特色以及企業的產品為基礎，再加上相應的藝術色彩表現來進行設計的，最終使瀏覽者在看到企業LOGO時產生一個美好的感受，進而對該網站產生相應的信任。
3.使圖像成為網站的關鍵圖
不難發現，我們在瀏覽網頁時，總會看見各個網頁都會利用一些引人注目的圖像使瀏覽者的目光被深深的吸引，進而產生瀏覽網頁的愿望。然而在網頁中插入的圖像不僅僅是為了使網頁的瀏覽量得到提升，更是為了使瀏覽者通過看到的圖像對網頁內容加以了解。這樣就使得這張圖像成了統領全局的關鍵圖，充分的將網頁中的內容顯示了出來。雖然不通過文字而是單單使用圖像的形式顯示出將要表達的內容屬于以一種傳統的宣傳方式，但是還是會對人們產生一種強力的視覺沖擊感，進而更加直觀的將內容展示出來。
2光學系統設計
2.1結構形式及參數確定
變焦系統[3]有連續變焦系統和切換式變焦系統。模擬器大小視場之間并不要求連續變化，因此考慮采用切換式變焦系統，即在長焦光路中插入一組鏡頭來改變系統的焦距，實現大小視場的轉換，大小視場共用相同的透鏡組可減少透鏡的數量，簡化系統結構。如圖1所示，光學系統由望遠透鏡組、變倍透鏡組、中繼透鏡組、全反射棱鏡組成。光學系統在結構形式上采用二次成像結構[4-5]，目的在于縮小后組透鏡的口徑，減小全反射棱鏡的外形尺寸。按照模擬器的投影方向，中繼透鏡組將像面上的圖像放大，在透鏡組之間產生一個中間像，望遠透鏡組將放大的中間像以平行光投射出去。為了減小模擬器的橫向尺寸，光學系統利用變倍透鏡組的旋進和旋出實現大小視場的切換，在使用大視場時，變倍透鏡組被旋轉進入系統光路，在使用小視場時，變倍透鏡組被旋出系統光路。光學系統的孔徑光闌位于望遠透鏡組前600mm處，大小為Ф60mm，這種結構使軸外光束在第一組透鏡上的投射高很大，第一片透鏡的通光口徑大約在Ф191mm，軸外像差難校正，因此應選取兩片以上的透鏡，由于透鏡口徑大，不宜采用膠合透鏡。中繼透鏡組為一個近距離成像的透鏡組，為了更好地校正像差，可選用孔徑光闌在中間的對稱式結構。考慮到整個系統的總長以及像差平衡，望遠透鏡組的焦距取f1=290mm左右，中繼透鏡組焦距取f2=80mm左右，放大倍率為-0.3倍。
2.2系統優化
系統是在小視場的基礎上實現大視場的轉換，因此首先對小視場進行優化設計，先分別優化望遠透鏡組和中繼透鏡組，再將兩組和進一步優化。為了提高光學系統的像質，可在設計中引入非球面，合理選擇非球面的位置，可有效地校正球差及軸外像差，在中繼透鏡組引入非球面，一方面有利于像散、畸變、以及彗差的校正，另一方面由于透鏡的口徑小，便于非球面的加工和檢測。在望遠透鏡組和中繼透鏡組之間加入變倍透鏡組時，透鏡組的片數和材料根據像差的校正情況來確定。另外在保證變倍透鏡組切換空間的前提下，控制望遠透鏡組和中繼透鏡組之間的距離以減小變倍透鏡的口徑，從而減小旋轉電機的承重。模擬器采用數字微鏡陣列DMD[6]作為圖像生成器件，在光學設計時應考慮光源的導入，系統采用全反射棱鏡實現光源光路的折轉，不僅便于光源位置的調節，而且能使系統結構緊湊。棱鏡相當于玻璃平行平板處于會聚光路中，會產生各種像差，像差的大小取決于玻璃平行平板的折射率和厚度，因此在優化過程中，棱鏡應置于光路中和透鏡組一起消像差。二次成像結構總長較長，因此在優化過程中，應對系統總長加以限制以滿足轉臺對模擬器外形的要求。
2.3全反射棱鏡參數的確定
如圖2(a)所示，全反射棱鏡[7]由兩片棱鏡組成，兩片棱鏡中間有很小的空氣間隙(≤50μm)，由光源發出的光束在棱鏡1界面2上發生全反射，又在棱鏡1界面3上發生折射，被DMD反射后，再次透過棱鏡1的界面2進入光學系統。由于空氣間隙很小，從DMD反射回來的光束經過棱鏡時，光軸會有很小的位移，但不會有角度的偏移。全反射是通過棱鏡1實現，因此棱鏡1的設計比較關鍵，在設計中主要是確定棱鏡1中α角和β角的值。
3設計結果
根據以上思路，利用Zemax軟件進行優化計算，得到如圖3所示的光學系統，望遠透鏡組由4片透鏡組成，中繼透鏡組由兩個單透鏡和兩個膠合透鏡組成，兩組均采用重冕玻璃和重火石玻璃組合消色差；中繼透鏡組采用了2個二次非球面和2個高次非球面進一步校正像差。變倍透鏡組由4片透鏡組成，采用重冕玻璃、重火石玻璃以及火石玻璃組合消色差。望遠透鏡組4片透鏡的通光孔徑較大，在Ф158mm~Ф193mm之間。系統焦距的變化使模擬器實現了兩個視場的轉換，F數保證了測試的能量，入瞳距足以滿足模擬器變焦系統與導引頭光學系統光瞳的匹配以及導引頭的安裝空間，系統總長可保證模擬器在轉臺上的安裝需要。變焦系統長焦和短焦的調制傳遞函數如圖4所示，畸變如圖5示。圖4表明系統在35lp/mm處，長焦時軸上0視場調制傳遞函數為0.65，軸外1.0視場調制傳遞函數大于0.54；短焦時軸上0視場調制傳遞函數為0.53，軸外1.0視場調制傳遞函數大于0.17。系統長焦時像質良好，短焦時弧矢方向調制傳遞函數略差，但也能滿足模擬器的使用要求。由圖5可以看出，系統在中心波長λ0=0.75μm處，長焦時畸變小于0.07%，短焦時畸變小于0.4%，系統畸變小于1%，完全可滿足模擬器對畸變的要求?？紤]光源的大小以及像差的校正，選取棱鏡的厚度d=25mm，將棱鏡置于光路中和透鏡組一起校像差，通過光路追跡，可得到棱鏡1界面3的通光口徑D，再考慮裝夾余量，取D=35mm。在圖2(b)中，由于DMD的偏轉角為24，入射光線在界面3上的折射角i′即為24，棱鏡采用k9玻璃，k9玻璃在中心波長λ0=0.75μm處的折射率n=1.51141087，又知空氣折射率n′=1，由折射率定律得到i=15.61。再由式(4)和式(2)計算得到棱鏡1的＝47.24，β＝31.63。由圖2(b)可知光線在界面2上的入射角θ==47.24，由式(1)計算得臨界角im=41.42，θ＞im，由此可見棱鏡1的角度值完全可以使入射光線實現全反射。
2新技術
網絡作為第四媒體，其顯示終端可能是計算機，平板，電視或智能手機，為了頁面兼容等原因，前端設計出現了很多新技術，如div+css技術，Javascript技術等，為了方便管理，一般采用對象的結構、表現和行為分開。結構是對象的內容，表現是其外觀，而行為是與瀏覽者的交互，或者說是瀏覽者進行鼠標點擊或輸入內容等操作時，頁面的反應。在進行網頁設計過程中，圖像對象也是如此，利用代碼可以對圖像進行一些效果的處理，起到資源占用少，頁面維護容易等目的，還可以達到一些用基本圖像處理技術不易實現的效果。用div+css結合Javascript技術可以實現在網頁前端一些設計效果和邏輯處理功能，比如圖像輪播和驗證碼校驗功能[2]。在一個存在后臺管理的網站中，網頁的很多內容來自于后臺數據庫，一些圖片也不例外，內容需要和后臺交互，根據數據庫的內容和頁面的特定邏輯，決定圖像的外觀。這是基本圖像處理技術無法實現的，需要設計者了解動態頁面設計技術，常見的技術有，php和jsp技術等。除此之外，還有連接數據庫，縮放、剪切、相框、銳化、旋轉、翻轉、透明度、反色等對網頁圖片的處理。不再一一舉例。
二、抽象圖形與標志設計
標志設計在平面設計中很重要也很特別，重要的是標志可以樹立起企業形象，宣傳企業品牌文化，可以給產品增加不可估量的附加價值，不管是老企業還是新企業大多用視覺識別系統來不斷地包裝和宣傳自己，標志設計是視覺識別系統設計當中最重要的部分。比如百事可樂公司已有一百多年的歷史，然而它的標志會隨著社會的變遷而不斷變化。特別的是標志設計以最簡潔的設計元素表達最豐富的含義，用一個簡潔的圖形說明道理，并讓受眾口服心服。標志的特性包括識別性、簡潔性、審美性等特征，所以進行標志設計時需以最恰當的圖形語言來表達最明確的涵義。因此以抽象圖形設計標志是設計師常用的選擇，此類標志圖形的設計，以各種抽象圖形符號為設計基礎，充分利用平面設計中的點、線、面構成原理，不注重形似而注重神似，具有一定的象征意義。抽象類標志表現形式圖案感極強，具有強烈的現代感和符號感，其意義表達直接、形象、生動、沒有區域性，視覺沖擊力強，給觀者以良好的印象，并具有很高的記憶值。例如1933年至1934年由英國“工業設計協會”會長佛蘭克•畢克負責規劃的倫敦地鐵，在設計政策與識別上堪稱世界經典之作；倫敦地鐵標志是以抽象的幾何形（紅色圓環和藍色長方形）組合，藍色長方形上寫著NUNDERGROUND（地鐵）字樣。整體簡潔大方，寓意明確，便于記憶。在視覺識別系統設計中，此標志應用起來也非常方便，便于制作。還如北京地鐵標志的外形是采用抽象的圓形，以字母“G”構成，中間是字母“D”，“D”的中心有個字母“B”，構成“北京高速電車”的縮寫。適合各種環境的運用，便于放大或是縮小。很多地鐵標志都用抽象形態，抽象圖形變化多端，造型豐富，具有極強的理性化、秩序感，給人留下較大的想象空間，已經逐漸成為標志設計的常用元素。但圖形過分的抽象，由于其意義表達不明確，會產生一定的模糊性，甚至會誤導人們對標志意思的理解，所以，運用抽象圖形語言設計時，要避免這種情況發生，形式與內容需完美結合，注意形式情感的表達和事物屬性的揭示，否則不能達到最佳效果。設計美的本質就在于創造、創造、再創造。抽象圖形靈活多變，可以根據設計方法創造出無數個圖形來。抽象類標志設計的方法主要有漸變、近似、輻射、重復、對比等有序的構成形式。例如：臺灣食品業最大的企業味全公司，因為業務擴大，新產品不斷開發，并向國際市場大量銷售，原來的標志視覺形象已經無法顯示味全公司的經營范圍，于是聘請日本設計名家大智浩為設計顧問，最后提出用五個相同圓形重復組合，總體為“W”形象，象征五味俱全。此標志用抽象的圓形為設計元素，用重復的構成形式，簡潔、直觀、明了，消費者看了便會聯想到五味俱全的涵義，有很好的視覺效果，也提升了產品的商業價值。
二、大膽運用色彩變化和微妙的造型設計，結合不同的形態變化，傳達統一的形象內涵感受，體現設計意境。
如MonsterMilk品牌視覺形象設計，利用三個輔助標志配合一個基本標志，來進行各種應用設計。輔助圖形的設計既是對于標志的形象卡通化的造型，又是可以獨立運用作為海報傳播的圖案。輔助圖形的設計有所變化，但是給人的意境感受與品牌形象的設計里一致的、俏皮可愛的品牌形象，更容易讓人親近。這種設計手段能延續系統化的視覺觀念，同時增加人們對于品牌形象的想象力，使品牌視覺形象設計更加豐富、飽滿和富于變化。所以在設計時設計師應當意識到沒必要過分地強調輔助圖形與logo之間的主次關系和功能層次，無需刻意強調logo的色彩，重要的是受眾接受設計的程度，以及設計效果在受眾頭腦中所形成的品牌形象，這不是一個圖形或者一種色彩可以完全表達清楚的。
三、根據品牌形象設計的理念需要，變換輔助圖形設計的內容，創造出一種獨特的視覺效果。
輔助圖形不再被規范為某種特有的造型和顏色，而是結合實際設計需求進行變化。匈牙利MYDll室內建筑工作室視覺形象全套視覺形象都是圍繞標志MYD和11進行變化，其輔助圖形并不以某一種圖形為視覺中心，而是分別采用和室內建筑設計相關的字母、剪影圖案和立體圖案作為創意的視覺元素，文字和圖案采用相同的設計色調，具有很強的視覺識別性。輔助圖形在各種應用中也比較靈活，體現出設計的靈動性，效果不拘一格。所以在品牌形象設計中，既保持形象的整體性，又根據其使用的具體產品的不同，變換輔助圖形，不再規范輔助圖形的具體內容和具體描繪方法及效果，這樣既在表現效果上體現形象設計的系統性，又能豐富視覺效果。利用立體化、動態化的表現形式展現輔助圖形。輔助圖形的展示不能保持一成不變的模式，應該保持與社會、經濟的發展模式相符的動態發展和革新，傳統的紙質印刷品已經不是輔助品牌視覺形象傳達和輔助圖形應用的唯一媒介，應該有更為豐富的形式。例如，巴西AlmeidaFrana工程公司品牌形象設計中標志和輔助圖形的設計聯系非常緊密，輔助圖形是在標志的基礎上設計成各種各樣的幾何圖形，像是形式各異的建筑工程，傳遞品牌本身的含義，又像是道路崎嶇的迷宮，補充品牌中尚未傳遞的內涵信息。在展示上采用gif動畫的展示效果，顯現輔助圖形多變的形態，既不超越核心標志符號，還要作為輔助圖形出現在大家的視角內，并且具有個性化特征。所以，隨著傳播媒介的發展，無論是投影、手機、電腦、網絡這些科技的出現，都促使輔助圖形的展示從傳統的平面化形式，逐漸變得多元化、立體化。一切可以想象的表現形式也許都可以成為品牌形象的宣傳方式，從而使品牌形象傳播的形式更加豐富，表現力也更強，使立體和動態的事物更具活力，從大眾的審美視覺上說，具有張力與多維感知的識別形象，會帶來更強烈的新鮮感和刺激感，更能讓人長時間記憶。
二、“大耳朵圖圖”形象設計制作形式
《大耳朵圖圖》的形象設計形式來源于中國傳統繪畫。該片的形象成片方式和日本動漫制作以及當前動畫電影中常用方式一樣，都是以繪圖為基礎的，最常見的繪制方法就是“單線平涂”。也就是說，用線條在紙上勾勒出人或物的形象，然后再通過描線工序，在填上各種單一的色彩，組后同場景（背景）結合，會動的人或物，在不會動的場景中，形成動畫表現形式“。大耳朵”這一形象的設計并不復雜，簡單描繪，突出人物形象的特點，構成上也很簡練，符合兒童觀眾這一群體的審美特征及接受能力。
三、“大耳朵圖圖”形象設計特點
《大耳朵圖圖》里的動畫形象設計來源于生活中的聰明可愛的孩童形象，然后加以抽象化，突出可愛效果，尤其是主人公“圖圖”不成比例的腦袋、四肢和那一雙大耳朵，打造出一個機靈淘氣又頑皮的卡通形象，深得小朋友喜歡。繪畫制作上，色彩搭配以色板主色為主，看上去新穎卻不雜亂，遵循現代人的審美方式，簡約卻不簡單，不容易因為繚亂而產生視覺上審美疲勞，能夠讓觀眾更長久的接受。而在人物內涵和意義方面卻又寫實化，故事內容取材于生活，主人公“圖圖”的言行也同現實生活中的兒童如出一轍，拉近片子與觀眾的親切感，也更能能突出該人物形象的垂范作用和教育效果。
2.構建以知識點為主線的教學資源?；诜e件設計思想進行課程體系融合設計，要在教學資源（課件、網絡）建設過程中站在專業角度而不是課程角度，確定知識點的各種特性和關聯關系，合理分解和規劃知識點，并按照對專業體系的理解和教學設計來構建知識點之間的邏輯關系。在土木工程施工模塊教學過程中，在施工問題講解中多引入結構設計思想和力學概念，可讓面向施工企業去向的學生同樣感覺到力學和專業在工程施工技術中的重要性。而圍繞多次超靜定框架體系的求解、無剪力分配法、塑性鉸等力學專題，可以看成是涉及多門課程關聯的知識點重組的教學過程和方法。以標準知識點為單元，按積件方式建立積件庫，教師仍可按自己的教學安排組織和生成有個人特色的課件。每個知識點反映典型的相關內容，各個知識點相對獨立，并對不同課程具有通用性。
3.深化課程知識鏈的關聯與重組。同一個知識點可具有不同的存在狀態，既可進一步細分，又可被包含在一個容量更大的知識點中。力學類課程和后續專業課程有重要關聯和銜接關系，如“土木工程材料”、“混凝土結構原理”和“鋼結構”等課程都涉及材料力學性能，“鋼結構”和“材料力學”課程都涉及截面幾何性質部分，“基礎力學”課程中連接件計算、壓桿穩定計算等專業內容“鋼結構”課程仍有涉及，結構動力計算部分是后續“工程結構抗震”課程教學的重要鋪墊。教學上應避免內容重復講授或知識點的缺位，更應基于積件思想注重知識再現、重組和深化?，F在諸如三峽大學求索學堂等網絡學習平臺都是以知識點為中心來組織網絡課程素材的。一個知識點除呈現其文字材料外，還能呈現該知識點與前驅和后繼知識點鏈接，學生可快速查看相關知識點以及其重要程度、要求掌握程度、幫助理解該知識點的例題和多媒體課件（可包含動畫、視頻、音頻等）。深入研究課程群間知識點的聯系，進行課程的整合和關聯知識重組，有助于幫助學生形成完整的專業知識鏈條和知識樹結構?；谥R點的教學資源庫建設，可為資源重復利用和擴展帶來極大的靈活性，為不同教師從開放的積件庫中選擇資源或按積件化模式共享教學資源提供便利。但目前網絡課程平臺并不能幫助專業教師實現課程間的關聯和重組。目前一些針對建筑工程專業實訓課程開發的商業仿真軟件，運用現代多媒體技術、網絡技術、虛擬現實技術等手段多渠道多方法地創設出生動活潑的教學情景。基于具體建筑工程仿真，在理論課程和實習實踐、在校學習和畢業工作間搭設互通立交橋梁，更可以具體工程為背景，以建筑施工為主線，串聯土木工程材料、地基與基礎、混凝土結構設計等多門主干課程的諸多知識點，為土木工程專業課程關聯與重組提供教學新思路。
4.建立以積件設計思想的專業課程集成與立體化教學體系。伴隨著教學藝術的發揮和教學理念的探索，現代教學媒體的應用為教學手段改革提供了突破口。教學媒體從視聽教育、計算機輔助教學到多媒體計算機輔助教學課件的演變過程，標志著人們對計算機輔助教學的認識上升到一個新的階段。傳統課件固化了教學內容、教學策略和知識的呈現方式，素材數據的重復利用率和數據共享率不高，學生的參與度也較低。以知識點的表示、管理和利用為基礎的課程建設是今后數字化教學的主要方向?；谥R點關聯的土木工程專業網絡教學平臺其實就是積件化的設計思想和網狀的結構，這需要有網狀的教學軟件與其相適應。利用數據挖掘技術推導出教學中的共性問題，可引導教師改進教學，引導學生自主地進行個性化學習?；诜e件設計思想的課程體系改革，可促進課程體系的融合和優化和立體化教學體系的建立。
5.探索積件設計的微型學習策略。按照積件設計思想建設開放式教學資源平臺，符合以學生為中心的教學理論的發展，有助于學生自己選擇學習目標和學習策略?；谡n程知識點關聯和積件設計思想來設計實用、短小、微型的標準知識點進行課程內容組塊，由簡到繁、由易到難、循序漸進、再到創新提高的學習資源設計符合人才培養規律，便于學生對專業知識體系的掌握。利用基于知識點關聯的網絡教學平臺進行學習，具有人機交互性、學習的便利性和靈活性。教學平臺導學功能應體現在兩個方面：一是通過知識點邏輯關系和基于知識點的結構鏈接，學生可以確定自己學習順序和掌握情況，二是對知識點關聯度密切的前驅專業知識點進行復習和鞏固。
6.核心知識點與實時實習模式。基于積件設計思想的課程整合同樣可適用于實踐教學。實踐教學環節可按知識點進行學習和跟蹤考核，以學習的核心知識點進行歸納梳理，實施以核心知識點為主的彈性小學分制和實時實習模式。通過豐富專業教學資源，完善實習指導手冊，采用多媒體教學、網絡教學、實訓課程、求索學堂等現代化教學手段，建立以工程照片、視頻資料為主的實習資料庫和實習基地建設，使學生全階段不間斷地進行實踐教學，實現與理論教學全過程同步的“實習”，實現理論課程（課本）—電子視聽和仿真資源（視頻、軟件）—工地實踐（實物）三者的有機互聯，強化理論與實踐的相互滲透和反復交替過程，使理論教學與實踐教學實現無縫實時銜接，學生理論學習和實踐教學系統化、完整化，構建立體化教學體系。
一、概述
運平至三門峽高速公路是國道主干線209（二連浩特至河口）公路山西境內的一部分，是山西省"大"字型公路主骨架的重要組成部分，是晉煤外運主要通道之一。
老龍溝二號橋位于209國道運城至平陸段內的山嶺重丘區，跨越老龍溝，為雙幅分離式高速公路大橋，橋梁全寬20.5m。兩幅橋之間的分離帶為50cm。設計行車速度為60km／h。橋梁中心樁號為K17+930，起點中心樁號為K17+825，終點樁號為K18+035。該橋位于平曲線為圓曲線內，路線中心線半徑為25lm，左幅橋中心線半徑為256.25m，右幅橋中心線半徑為245.75m。橋梁縱斷面部分位于半徑為R＝13000m的豎曲線內。豎曲線兩邊縱坡分別為3．8％和3％，豎曲線半徑為R＝13000m，T＝117m，E=0．526m。橫橋向設有5％的超高。橋梁結構體系為單箱單室等截面預應力混凝土連續彎梁橋。
二、技術及工程用材（表1）
設計荷載：汽車-超20級掛車-120。
地震基本烈度：Ⅶ度。
溫度：極端最高溫度43℃，最低溫度-13.2℃，常年平均溫度14．6℃。
支座沉降：0．015m。
三、橋址區自然概況
1．地形、地貌
老龍溝二號橋位于山嶺重丘區，跨越老龍溝，溝谷呈"V"字型，地形起伏很大，山嶺陡峭，溝谷幽深，屬中條山脈西南段的低山重丘區，地層上部為坡積物，下伏為太古界二長花崗片麻巖，高差達80m。
2．氣象
橋址區屬溫帶大陸性季風氣候，一年四季分明，夏季干熱多雨，冬季寒冷干燥，春秋季風較溫和。年平均氣溫14．6℃，最冷一月平均氣溫-1℃，極端最低氣溫-13．2℃，最熱平均氣溫27.6℃，極端最高氣溫43℃。最大凍深33cm，最大積雪厚14cm，平均風速3.5m/s，最大風速18m/s，主導風向為東風。
3．水文
橋梁跨越老龍溝為V字型溝，兩邊基巖，灌木荊棘叢生，溝壁陡峭，溝底平常只有一股細流流淌，水量受季節控制，雨季洪水時，流量增大，最深水位達1～1.5m，枯水期流量減少，水位只有1.5～0.8m左右。洪水主要由兩邊區域的山坡降雨匯流而成。
4．工程地質
橋址區分布的主要是太古界涑水群的變粒巖和后期燕山期泥合花崗巖以及由于熱液變質作用形成的花崗片麻巖。其中夾有多層片麻巖。該區處于構造發育區，且中條山前大斷裂至今仍在活動。使得巖石風化變質嚴重、節理、裂隙發育，巖石破碎。
四、主要材料
1．混凝土
上部結構主橋箱梁采用50號混凝土；防撞護欄采用30號混凝土。
下部結構橋墩采用40號混凝土；基礎采用25號混凝土；橋頭搭板、橋臺耳墻、背墻均采用25號混凝土。
2.鋼材
鋼筋：直徑≥12mm者，均采用Ⅱ級（20MnSi）熱扎螺紋鋼筋；直徑＜12mm者，采用Ⅰ級（A3）光圓鋼筋。
鋼板：應符合GB700-65規定的A3鋼材。
3．其他
錨具及管道成孔：主橋箱梁錨具采用OVM15-12型，OVM15-12型連接器及其配套的相關配件，管道成孔采用內徑為90mm的鋼波紋管。
支座均采用KPZ系列抗震型盆式橡膠支座。
伸縮縫采用J-75D80B型伸縮裝置。
橋面鋪裝采用瀝青混凝土橋面鋪裝。
五、設計要點
由于老龍溝二號橋位于高山峻嶺之中，受地形條件限制因素較多，在不得已的情況下，橋梁位于平曲線內，且半徑較小，預制結構很難適應小半徑線形的變化，因此該橋系用現澆施工方案，以保證線形的順暢。
該橋的設計有如下幾個特點：其一是預應力混凝土彎箱梁在設計難度較大的情況下，設置了斜腹板，導致了預應力鋼束空間線形布設的難度更加繁復化。其二是該橋的橋面超高達5％，導致了內外腹板高差較大，增加了箱梁自身的扭矩。其三是該橋縱斷面位于3％的縱坡內，使橋梁的構造處理進一步復雜化。其四是該橋跨越深谷，橋墩高度達66m，為了保證橋墩形狀線條簡潔，其外形尺寸保守一致，內側腹板由上向下逐漸加厚。對以上諸條不利因素，在本次施工圖設計中都得到了很好的解決。
1．上部構造
上部構造采用梁高為2m（以箱中心為準）的等截面斜腹板單箱單室預應力混凝土連續梁。橋梁橫坡由兩腹板調節而成。內側（圓心側）腹板高度為147.5cm，外側腹板高度為172.5cm。單幅橋箱梁頂板寬度為10m，底板寬度為4.0m。懸臂板長度為2.5m。箱梁在跨中斷面其頂、底板厚度分別為25cm和20cm。腹板寬度為40cm。lm過渡段之后，其腹加厚至60cm，余均不變。再過渡到底板厚50cm。邊跨梁端頂、底板厚度分別為50cm及80cm。為了便于施工，在懸臂板與腹板的交接處設R＝10cm的圓弧，以利于脫模。為增加橋梁的美觀性，箱梁斷面采用斜腹的形式。
為了滿足錨具布置的需要，箱梁內側在端部附近加厚，腹板內預應力鋼束除豎向彎曲外，在主梁加厚段尚有平彎，與此相應，錨固面應相應傾斜，使預應力鋼束張拉時垂直于錨固端面。
因本橋位于路線中心線半徑R=25lm的平曲線上，內、外幅半徑不同。為抵消彎箱梁因扭矩產生的不平衡支反力，本橋在橋臺處向路線左側設置了15cm支座預偏心。在橋墩處設置了6.5cm支座預偏心。
由于預應力引起的徑向力（崩出力）的作用，腹板箍筋予以加強，從而起到增添防崩箍筋的作用，為方便施工，可不專門設置防崩筋。
2．下部構造
用于承受上部荷載的主墩采用4m*3.5m的空心薄壁墩，由于橋位跨越的老龍溝地勢陡峭，落差較大，最高的橋墩達68.0m，為減少墩頂產生過大位移，滿足規范要求，將薄壁墩的外形上做成等截面，內側壁厚由上部的0.5m至下逐漸加厚到下部的lm。墩底設3m的實心段，從而達到加強橋墩整體剛度的目的。
根據地質資料顯示，橋位處溝谷兩側的基巖強度存較大差異，且存在一條死斷層，運城岸基巖風化嚴重，且較軟弱，所以，橋墩基礎在運城岸采用鉆孔灌注樁，雙排樁樁徑為150cm，承臺厚200cm。三門峽岸基礎采用鋼筋混凝土擴大基礎，分為三層，每層厚度1.5m，最下層平面尺寸為10m*9.7m的矩形，襟邊寬度橫橋向取為1m，順橋向取為1.2m。
運城岸橋臺采用扶壁式，基礎采用直徑為φ120cm鉆孔灌注樁，梅花形布置。三門峽岸橋臺采用重力式U型臺，兩側臺高分別為5.00m和2．99m。U型臺肋厚為0．5～2．34m?；A橫橋向長設為21．30m。
3．結構分析
上部結構靜力分析，采用有限元專用程序進行計算。計算荷載考慮了恒載、活載、預應力、混凝土收縮徐變、支座強迫位移、地震力及溫度變化等。施工階段計算共分七個階段，用三孔萬能桿件支撐梁搭設施工平臺進行梁體澆筑施工，全橋支撐梁用三孔進行周轉。由于該橋橋墩較高，為了保證結構物的可靠性，在靜力分析的同時，還采用空間有限元通用程序，
對結構、動力靜力特性進行了分析。
箱梁橫向橋面板計算分別按框架和簡支板考慮固端影響兩種方法進行分析，擇其大者進行截面配筋設計。
六、施工要點
1．上部施工
（1）由于本橋為跨越老龍溝險要地形及施工采用在墩頂架設施工平臺支架的施工方法，支架架設前應對支架平臺進行認真設計及試驗，以保證支架平臺的支承力及彈性、非彈性變形控制在允許范圍內。每孔支架平臺應在全跨內架設，全橋共設有三孔支架進行周轉。
（2）主橋上部箱梁施工。采用在支架平臺上逐孔現澆施工的方法，施工程序如下：
a．完成第一、二跨支架平臺搭設及預壓后，安裝第一孔箱梁梁段模板及鋼筋至第二孔的0.2L處（第一個施工縫），然后澆筑混凝土。澆筑時，應保證鋼束連接器處混凝上端面與鋼束中心線垂直，待箱梁混凝土達到85％的設計標號后，方可按設計圖所示，對稱張拉相應鋼束并接長鋼束，接長鋼束應通至第三施工縫處。而在第一施工縫處不張拉的預應力鋼束的長度應從梁端留至第二施工縫處。
b．安裝第三孔箱梁梁段模板及鋼筋至第三孔的0.2L處（第二個施工縫）澆筑工序及要求同前。然后澆筑箱梁混凝土，接長鋼束的長度應通至第四施工縫處，而在施工縫處不張拉的預應力鋼束的長度應留至第三施工縫處。
c．重復以上兩步驟直至第五跨，待第五跨箱梁混凝土強度達到85％的設計標號后，方可在梁端對稱張拉所有鋼束。
預應力張拉以張拉噸位和伸長量雙控，以伸長量為主，若伸長量低于-5％和超過+10％時，應停止張拉，分析檢查出原因并處理完后方可繼續張拉。
2．下部施工
下部構造墩身施工，由于本橋跨越深溝，墩身高度大，所以采用矩形薄壁空心墩。施工時利于滑摸爬升施工法，并嚴格控制墩身中心線的垂直性。在施工到墩頂部位時，注意預埋支架平臺所需的承重構件。
上、下部構造施工時，應注意為下道工序預埋構件或預留孔、槽，并確保其位置準確。
七、結論
對老龍為二號橋的施工設計，使我們在預應力混凝土連續彎箱梁橋設計理論上、構造上、施工工藝上進行了一些探索。
該橋目前正在進行后期施工。
1.2形式化定義語義方向玫瑰圖是基于帶有語義信息的重心軌跡Pj進行統計分析的，語義重心軌跡以式(1)的形式表達。式中n是軌跡上的采樣點數，(xi,yi,ti,wj)表示的是在ti時刻移動物體狀態；xi,yi為重心軌跡的空間位置信息；wj為語義信息，即軌跡所代表重心的經濟屬性名，如“國內生產總值”、“工業產量”等。
2生成方法
根據帶有語義信息的社會經濟重心軌跡數據，按照上式(3)即可計算出八個方向區間內每個語義詞匯的詞頻，得到每個詞在圖中顯示的極坐標位置。一般情況下，由于軌跡數量較多，為了保證語義方向玫瑰圖分析的有效性和可行性，可根據軌跡語義詞匯的重要性即其所代表軌跡移動模式的顯著性大小進行排序和篩選，僅對移動模式最為顯著語義詞匯進行分析和表達。此外，由于詞匯之間難免會出現許多重疊部分，影響可視化效果。因此，最后還可圖中的詞匯位置進行微調，以減少詞與詞的重疊碰撞。由此可知，語義方向圖的生成過程可分為以下幾個步驟：統計各個方向區間的詞頻；根據顯著性對詞匯排序和篩選；文字位置微調。接下來，本文將詳細闡述語義方向圖的生成過程。表1為實現語義方向玫瑰圖的偽代碼。
2.1統計各個方向區間詞頻先將[0°,360°]劃分成8個等間隔的方向區間。根據式(5)確定軌跡Pj上的矢量kkkj,x,y,w所處的方向區間km。中[]代表取整數。2.2計算tf-idf并排序過濾在信息檢索領域中，有研究人員提出了tf-idf的概念來衡量某一個詞在整篇文檔中的重要性[15]。在本文中，同樣可以用tf-idf來詞匯在語義方向圖中的重要性。其中tf反映詞代表軌跡移動模式在全局中的顯著性，而idf則反映的是該詞是否常見。由于各個方向的重要性實際上相同的，因此只考慮詞頻的距離值。其中，N和num分別代表所有方向區間的個數與所計算詞出現的方向區間的個數。在取對數之后，idf的值能更好的表達一個詞出現的區間越少，則這個詞越重要的特點。此外，在idf的基礎上加1是為了處理idf等于0的情況。從上式(6)中可看出，tf-idf值越大，表示這個詞越有意義越重要，其代表的軌跡移動模式顯著性越強。計算出各區間內各個詞的tf-idf后，即可根據tf-idf值的大小在每個方向區間中選擇出tf-idf最大的若干個詞匯進行顯示。此外，若數據在縱軸上出現小指聚集或有異常值的情況下，可以對縱向的R軸進行了一個如下式(7)的指數變換，以保證語義方向圖的效果更好。式中R和R’分別為變換前后的縱軸距離值。下圖2(a)即經過指數變換之后的可視化結果。
2.3文字位置微調為了提高空間利用率以及可視化顯示效果，很多研究詞云的人提出了各種不同的方法來避免詞匯重疊。例如，FernandaB.Viégas使用了一種隨機貪婪算法，即每次給與其他詞重疊的詞移動一個新位置，直至不再重疊，實現逐步逼近最優解的過程[16]。本文即通過這種類似的貪婪算法解決詞與詞之間相互重疊的問題。以下為實現文字位置微調的貪婪算法的基本流程：（1）碰撞檢測首先依次對一個詞與其他所有詞進行碰撞檢測。若檢測得該詞與另一個詞有重疊時，則進行下一步；若與其他所有詞都無重疊，則對下一個詞進行判斷。檢測碰撞的一個比較簡單的方法就是檢測兩個詞的外接矩形是否相交。（2）位置隨機微調若某兩個詞有碰撞，則隨機選擇其中一個，并對這個詞的位置在一定的限制條件下進行隨機的調整，包括角度和距離兩個方面。其中限制條件有兩個。第一，在進行調整時，其距離和角度的移動步長應該是在某一個范圍內的隨機值，不能太大。此外，對于字體較大即較移動模式較顯著的詞，其移動幅度應較小，盡量保持其原有的分布；第二，在微調的過程中，不能移出詞匯所在區間范圍。（3）循環至無碰撞或終止在完成對一個詞的移動后，返回第一步檢測碰撞，直至所有的詞都不發生重疊的現象。在實際過程中，多數情況下很難找到最優解，即所有詞都不重疊，特別是當顯示的詞數量較多時。因此，此處可以限制一個合理的循環次數。當循環了足夠多的次數或者所有詞都不重疊時，終止循環。
3應用研究
3.1數據來源與實驗工具本文以1985年到2004年間我國大陸地區的國內生產總值（GDP）、客運量、醫療機構數、就業人口等40項經濟指標的重心軌跡數據為例，利用語義方向玫瑰圖的方法對其進行統計分析。根據得到的語義方向玫瑰圖，發現隱含于經濟重心軌跡數據中的顯著移動模式，反映出在所研究時間段內研究區域內部各項經濟指標重心的整體移動特征以及模式顯著的單項經濟指標重心移動特征。該實例應用數據來自統計局經濟年鑒。本文中實現的分析工具和探索性分析方法都是由Python編程語言實現。其中主要用到python中專門用于繪圖的matplotlib庫。
3.2實驗結果如圖2(a)與2(b)為該實例應用進行文字位置微調前后的語義方向玫瑰圖。結果表明：1）從整體模式上看，移動角度在[0°,90°]以及[180°,270°]之間的軌跡多，頻率高，由此計算所得這兩個區間內語義詞匯的詞頻矢量中的r值較大，所以區間內詞匯字體較大，顏色較深，即軌跡移動模式較顯著。圖上大部分語義詞匯集中于東北與西南兩方向上，即1985年到2004年間我國各項經濟指標主要在東北、西南方向上移動。這主要與改革開放和西部大開發政策頒布初期我國整體社會經濟活動主要向西南和東部聚集，但之后該趨勢明顯減弱，開始向東北方向擴散有關[17]。2）從單項經濟指標移動模式來看，軌跡在某一方向區間移動的距離越長，即詞頻矢量中的r值越大，在圖中就表現為詞匯所處位置離中心越遠，字體越大，顏色也越深，說明其往該方向上移動的模式越顯著。由此可見，圖中反映的重心軌跡移動模式最為顯著的經濟屬性為客運量、衛生機構數、集體企業以及油料產量。在1985年至2004年間全國客運量重心顯著往北方移動，這是由于北京是我國的經濟政治文化重心，交通便利，與全國各地的經濟文化等方面交流緊密，流動人口多，且改革開放以來，北京和天津的旅游業發展迅速[18]；隨著改革開放之后，上海、江浙及廣東等東部沿海地區經濟地位的快速提升和發展，特別是外向型經濟[19]，引起集體企業重心向東聚集；而且，東部沿海地區經濟地位提升后，人口也隨之增多，必然導致東部地區衛生機構數的增加；而反映了農業發展的油料產量重心主要向西南方向移動，與該時間段內西部大開發政策帶動很大程度上帶動了西部地區的發展的情況一致，且在全國范圍內，西部地區經濟地位仍然較低，因此農業在其經濟產業中占主導地位[20]。
