DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 摘 要 为落实国家卫生健康委员会、国家中医药管理局关于防控新型冠状病毒肺炎要“积极发挥中医药作用，加强中西医结合，建立中西医联合会诊制度，促进医疗救治取得良好效果”的要求，充分发挥中医药在救治新冠肺炎中的特色与优势，并考虑产褥期特殊的生理病理特点，由湖北省妇幼保健院会同中国妇幼保健协会中医和中西医结合分会组织专家制定了《产褥期新型冠状病毒肺炎中医药诊治建议方案》，供产褥期新型冠状病毒肺炎中医临床诊治时参考。 关键词 :产褥期，新型冠状病毒肺炎，中医药 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 新型冠状病毒肺炎(简称“新冠肺炎”)为急性呼吸道传染病，已纳入《中华人民共和国传染病防治法》乙类传染病，按甲类传染病管理。新型冠状病毒属疫毒戾气，从此次疫情病人表现看可视为湿浊疫毒(简称疫毒)，性属温邪，人群普遍易感，产褥期妇女亦可感染 [ 1 ] [ 2 ]。产褥期是女性的特殊时期，由于产时损伤，耗伤元气，亡血伤津，易出现多虚多瘀的生理病理特点。产褥期正气相对虚弱，疫毒侵袭，正虚邪盛则疫毒可能入侵人体而发病。为做好产褥期新冠肺炎防治，根据此次疫情患者的病因病机特征，参照国家卫生健康委员会和国家中医药管理局颁布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第七版)》 [ 3 ] 和《新型冠状病毒肺炎防控方案(第六版)》 [ 4 ] 等相关资料，结合产褥期妇女特殊的生理病理特点，由湖北省妇幼保健院会同中国妇幼保健协会中医和中西医结合分会组织专家编写了《产褥期新型冠状病毒肺炎中医药诊治建议方案》，供临床应用中医药诊治产褥期新型冠状病毒肺炎时参考。
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user: 2. 预防 疫情流行期间，产后除按照新冠肺炎防护要求防护外，根据产妇意愿可以适当选择下列中药预防。偏阴虚体质者，平素喜凉、喜冷饮，可选黄芪15 g，白术、防风、知母、麦冬、佩兰各10 g，益母草5 g；偏阳虚体质者，平素喜热，喜温饮，可选黄芪15 g，白术、防风、仙灵脾、佩兰各10 g，益母草5 g；无阴阳偏颇者，平素无明显不适，可选黄芪15 g，白术、防风、佩兰各10 g，益母草、炙甘草5 g，以上各方均为中药饮片煎汤取汁代茶饮，每日1剂。亦可选择中药配方颗粒进行配方。预防用药不宜久服，5~7日即可。亦可选用中成药，如玉屏风颗粒(或玉屏风胶囊)合生化颗粒(或生化胶囊、新生化颗粒、益母草颗粒)；偏阴虚体质者，可选用生脉饮口服液合生化颗粒；气血虚弱明显者可选用玉屏风颗粒合产复康颗粒。无外感症状者，不建议选择过寒或过温药预防。无症状感染者(即无临床症状但新型冠状病毒实验室检查阳性者)、无临床症状但肺部CT检查影像疑似而新冠病毒实验室检查阴性者，可参照上述方法预防处理。
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user: 3. 治疗 1) 初发期：新冠肺炎初期属轻型。疫毒初袭，肺气不利，根据体质差异和病程阶段不同，可表现出寒浊(毒)犯肺证或热浊(毒)犯肺证。临床表现特征，寒浊(毒)犯肺证主要有发热、多为低热或微恶寒，咳嗽、多为干咳，乏力，肌肉酸楚，或咽痛，舌质淡或淡红，苔白腻；热浊(毒)犯肺证可表现为发热、多为低热或微恶寒，咳嗽、多为干咳，乏力，肌肉酸楚，或咽痛，口干不欲多饮，舌质红，苔黄腻。疫毒初犯，尚未干扰冲任胞宫，可结合产后特点适当处理。 推荐治法方药：寒浊(毒)犯肺证应袪寒化浊，透毒外出，兼调冲任胞宫，可用藿香15 g，佩兰、厚朴、苍术、羌活、茯苓、泽泻、香附、生姜各10 g，益母草5 g；热浊(毒)犯肺证应清热化浊，透毒外出，兼调冲任，可用藿香15 g，佩兰、厚朴、苍术、羌活、茯苓、泽泻、柴胡、黄芩、连翘、香附各10 g，益母草5 g。应用时根据病情辨证加减，如出血或恶露量多者去益母草加蒲黄炭15 g，子宫内有残留或恶露不下者可加量益母草15 g、川牛膝10 g。服法：每日1剂，水煎300~400 ml，早晚分服。亦可选择中药配方颗粒进行配方。 不建议首选中成药，使用煎剂或配方颗粒不方便时可适当选用，如寒浊(毒)犯肺证可选用感冒疏风胶囊(颗粒)，热浊(毒)犯肺证可选用疏风解毒胶囊(颗粒)，或合用藿香正气液(胶囊)，均可同时合用生化颗粒。 2) 进展期：新冠肺炎进展期属普通型。疫毒内郁，损伤肺脏，表现出寒浊(毒)阻肺证或热浊(毒)阻肺证，亦可伤及表里相联之腑。临床表现特征，寒浊(毒)阻肺证主要有发热，咳嗽、多为干咳或少量白痰，乏力，胸闷憋气，脘痞或腹胀，或呕恶、便溏，舌质淡或淡红或暗红，苔白腻；热浊(毒)阻肺证可有发热、多为低热，咳嗽、多为干咳或少量黄痰，乏力，胸闷憋气，脘痞或腹胀，或呕恶、便秘，舌质红或暗红，苔黄腻。疫毒内郁，可能干扰冲任胞宫，寒浊(毒)阻肺证可能出现恶露不下、下腹疼痛明显；热浊(毒)阻肺证可能出现出血或恶露量多。 推荐治法方药，寒浊(毒)阻肺证应袪寒化浊，宣通肺气，透毒外出，兼调冲任胞宫，可用藿香15 g，佩兰、厚朴、苍术、羌活、茯苓、泽泻、陈皮、槟榔、法半夏、香附各10 g，生麻黄、益母草各5 g；热浊(毒)阻肺证应清热化浊，宣通肺气，透毒外出，兼调冲任，可用藿香15 g，佩兰、厚朴、苍术、羌活、茯苓、泽泻、陈皮、槟榔、杏仁、贯众、香附各10 g，生石膏30 g，虎杖20，生麻黄、益母草各5 g；汗多者去麻黄，恶露不下、下腹疼痛明显者加量益母草15 g、元胡10 g，出血或恶露量多者去益母草加蒲黄炭10 g。舌质紫暗血瘀征象明显者，可加大活血化瘀药量或增加药味(如川芎、三棱、莪术各5~10 g)。服法：每日1剂，水煎300~400 ml，早晚分服。亦可选择中药配方颗粒进行配方。 不建议首选中成药，使用煎剂或配方颗粒不方便时可适当选用，如寒浊(毒)阻肺证选用感冒疏风胶囊(颗粒)或合用藿香正气液(胶囊)，热浊(毒)阻肺证可选择连花清瘟胶囊(颗粒)或金花清感颗粒(胶囊)或合用藿香正气液(胶囊)，有寒热往来、胸胁苦满、纳差、心烦喜呕、口苦咽干等表现者可选用小柴胡颗粒，均可同时合用生化颗粒。热毒明显者可用耳尖放血疗法。 3) 病重期：新冠肺炎病重期为重型。肺脏受损，疫毒壅盛，可出现疫毒闭肺证甚至气营两燔证。临床表现特征，疫毒闭肺证可出现发热面赤，咳嗽痰黄或痰中带血，喘息气促，倦怠，口干苦粘，或呕恶纳呆，大便不畅，小便短赤，舌质红或暗，苔黄腻；气营两燔证可出现大热烦渴，喘憋气促，神昏谵语，或发斑疹，或吐血、衄血，或抽搐，舌绛少苔或无苔。 推荐治法方药，疫毒闭肺证应清热化浊，宣肺泄毒，兼调冲任，可用生石膏、藿香各15 g，厚朴、苍术、茯苓、杏仁、赤芍、葶苈子、黄芩各10 g，生大黄(后下)、生麻黄、益母草各5 g；气营两燔证应气营两清，凉血解毒，可用生石膏(先煎) 30~60 g，知母、生地黄、水牛角(先煎)、赤芍、玄参各30 g，丹皮、黄连、连翘、葶苈子各10 g，生甘草5 g。服法：每日1~2剂，每剂水煎300~400 ml，3~4次分服或鼻饲或保留灌肠。舌质紫暗血瘀征象明显者，可加大活血化瘀药量或增加药味(如川芎、三棱、莪术各5~10 g)。亦可选择中药配方颗粒进行配方。热毒明显者可用耳尖放血疗法。 4) 危重期：病情进一步发展可出现内闭外脱，属危重型。临床表现特征，出现呼吸困难，动辄气喘或需机械通气，伴神昏，烦躁，汗出肢冷，舌质紫暗，苔厚腻或燥。推荐治法方药：内闭外脱治当开闭回阳救脱，可用人参15 g，黑顺片(先煎) 10 g，山茱萸15 g，煎水送服安宫牛黄丸或苏合香丸。
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user: 4. 康复 恢复期可康复治疗。大体而言，恢复期可表现气阴虚(主要是肺胃)和阳气虚(主要是肺脾)两种类型，或尚存余邪。临床表现特征，气阴虚型可有气短，乏力，口干，纳差，便秘，或有低热，舌干少津；阳气虚型可有气短，乏力，怕冷，多汗，便稀，纳差，舌淡红。推荐治法方药，气阴虚型应滋阴益气，兼调冲任，可用西洋参5 g，沙参、麦冬各15 g，五味子、川芎、丹参各10 g，香附、生甘草各5 g，余邪未净者兼清余邪，可加生石膏15 g，淡竹叶10 g；阳气虚型应益气扶阳，兼调冲任，可用黄芪、党参各15 g，白术、茯苓、当归、川芎各10 g，砂仁(后下)、香附、炙甘草各5 g，余邪未净者兼清余邪，可加法夏、藿香各10 g。服法：每日1剂，水煎300~400 ml，早晚分服。亦可选择中药配方颗粒进行配方。可适当选用中成药，如气虚者可选用玉屏风颗粒合生化颗粒，气血虚弱者可选用产复康颗粒或合用玉屏风颗粒，阴虚者可选用生脉饮口服液合生化颗粒。可适当进行运动，如太极拳、八段锦等。
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user: 5. 注意事项 1) 新冠肺炎为乙类传染病，按甲类传染病管理，在接诊、检查、诊断和防控等方面应按照卫生健康管理部门颁发的相关规定执行。从目前资料看，产褥期前后妇女罹患新冠肺炎者较少，且主要为轻型和普通型。 2) 产褥期新冠肺炎的中医药治疗应根据新冠肺炎的病因病机特征、患者身体状况和疾病变化状态，结合产褥期生理病理特点和当地气候条件进行辨证施治。中医药在初发期和进展期越早使用，可能获益越多。建议辨证施治为宜，尽可能使用煎剂。 3) 建议产褥期新冠肺炎由感染科或呼吸科医师、产科医师和中医妇科医师多学科协作诊治，除注重内科情况外，还应密切观察子宫收缩、阴道出血和恶露以及乳房等产后情况。 4) 由于新冠肺炎为传染病，一定程度上会对产妇产生心理影响，容易出现情绪失常、抑郁、焦虑甚至恐惧等反应，应加强心理疏导和精神抚慰。 5) 注意扶正与祛邪，既要防虚也要防实。虚者，气虚与阴虚，注意益气与养阴，固护正气是对抗疫毒之本，不可过汗和过下以防伤正，无汗者见汗出即减少或停用发汗药，微汗为宜，便秘者通后即减少或停用通下药，通畅即可。实者，浊壅、痰阻、气滞、血瘀与毒盛，浊壅者化浊，痰阻者豁痰，气滞者行气，血瘀者化瘀，务必据情增减药物，给毒邪以出路，以减毒解毒。疫毒病邪性质属温邪，用药不宜过温过燥。 6) 做好母婴隔离，新冠肺炎病毒主要通过呼吸道飞沫和密切接触传播，新冠肺炎产妇应与新生儿隔离，不宜哺乳 [ 5 ]。退乳可用炒麦芽60 g煎水代茶，连用5~7日 [ 6 ]，或口服溴隐亭2.5 mg，每日2次，连服3~7日 [ 7 ]。乳胀有结者，可行乳房按摩，或用芒硝500 g分装2个布袋(布袋大小与乳房一致)敷乳房，芒硝湿硬后更换；乳房胀痛明显，已有乳痈趋势者，可用仙人掌100 g、白矾10 g共捣如泥外敷，外用纱布固定，1日1次更换 [ 6 ]。 7) 对抗疫毒，正气为要，留住一分正气，便有一分生机。治疗合理，心情乐观，饮食有节，生活规律，适量活动，不妄劳作，是调和阴阳、恢复正气的积极方法。
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user: 摘 要 不久前发现河北平原地区新石器时代晚期曾发生过陨石雨撞击灾害，规模巨大的灾害可能造成了远中华古文明的衰落。研究发现灾害可能开始于距今四千七、八百年间的某一时刻，影响结束于四千两百年前后。撞击灾害促成了远古时代华夏先民的大迁徙和社会大动荡、文化大融合。这种规模巨大的陨石雨撞击灾害可以湮灭了一个时代的文化，在人类历史的初期有可能阻断了文明发展的进程，成为后人研究远古历史的巨大屏障。 关键词 :陨石雨，撞击灾害，阻断，文明进程 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 全球性环境灾害及其对人类文明进程的影响是当前重要的热门话题，因此科学家十分关心历史上地球自然环境的演变。近年来考古学、环境地质学、历史地理学和灾害史学等学科，对距今四千多年前的几个世纪中曾经发生过重大的环境灾害给予特别的关注。因为这一时期人类文明进程与环境变化的关系已经可以辨识，所以重大的环境的灾害可能导致了远古文化进程衰落的看法已经为越来越多的学者所接受。
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user: 2. 中华远古文明的“汇聚与发散” “中华文明有五千年的发展历史，中国古代文明是古代世界上少数具有独立起源的文明之一，又是四大古代文明中唯一没有中断、绵延传承的文明。”这是我国史学界的一条金科玉律。但是近年来的研究工作却一再地发现新的证据，证明中华文明历史有可能开始于五千年前，但是同世界上其它古代文明一样，在距今四千多年前出现过明显的衰落，在重大自然灾害的打击之下出现了低潮。中国通史曾列出的新石器晚期中原附近的五大考古文化，(山东)龙山文化、中原龙山文化、齐家文化、良渚文化和石家河文化，再加上红山文化，它们都在发展的高峰阶段出现了突然的衰落甚至消失。 愈来愈多的证据显示了两个明显的事实。一、中华文明并非仅仅发端于中原地区，大约在距今五千多年前，中华大地上同步出现了大量新石器晚期的聚落确实有如“满天星斗”遍地开花，这标志文明社会已经开始了它的进程。二、这些远古文明发展到了四千多年前，在达到一个相当高度时，却无一例外地出现了中断和衰落。这究竟是什么原因造成的呢？这就是近年来考古学界一再注意到的古代文化发展的“断层”问题。 于是近来考古学界放弃了黄河中下游，也就是以豫西、晋南和关中为中心的广大中原地区是中华文明唯一发源地的传统认识，提出文明起源的“多源一体”模式。认为在公元前2500年前后中国几大河流域的古文化大多改变了原有的发展方向，向中原文明靠拢过来，在经过多年的发展之后，又从中原走向各地，称之为中华远古文明发展进程的“汇聚与发散”。社会的发展带来了人口的增长，自然资源开始匮乏，进一步将会出现争夺生存的空间和资源，拓展疆土，因而发生战争、移民等等。因此仅从人类社会内部矛盾的发展来解释古文明发展的进程，“发散”是顺理成章的。但是中华远古文明发展为什么要“汇聚”呢？原本中华大地满天星斗的新石器时代晚期的文明聚落为什么一定要在距今四千多年前的某一时刻，离开了原来发展的途径，“汇聚”到中原来呢？其实早就有学者提出疑问，为什么中国古代文明发祥于黄河流域，而不是在较富裕的长江流域或珠江流域里产生？黄河流域是较穷困的地域，黄河中下游又往往泛滥成灾，那么为什么我们的先祖非但在这里生根萌芽，又能在这里创立霸业呢 [ 1 ] ？答案只能有一个，这就是灾害造成的环境变化，而且很可能是突发的、规模和影响范围巨大的自然灾害。
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user: 3. 史前重大环境灾害的研究 实际上距今四千多年前曾发生过世界范围的环境变化，这种变化无一例外地造成了远古文明的衰落。上一世纪90年代发现了大量的证据说明了西亚两河流域的苏美尔文明走向衰落的原因是距今四千两百年前，环境发生了变化、气候干旱的影响。尼罗河流域的古埃及文明也大约在同一时期遭受长期严重的干旱，使得王朝的国力衰退，金字塔的建造水准大为降低。印度河流域古代的哈拉帕文明的衰落也并非是雅利安人的入侵造成的，而是当时雨季缩短，长期的干旱是主要原因。著名的瑞士籍环境地质学家许靖华先生在《太阳、饥荒与民族大迁移》一文中描述了欧洲地区同一时期古环境变化的影响。“公元前2000年左右的全球变冷给北欧带来了寒冷潮湿的夏天，在此之前，养牛业曾给北方的巨石王国带来繁荣。但寒冷的气候到来，过分的潮湿寒冷，养牛所需的干草供应不足。所以德国北部和斯堪的纳维亚南部的印欧人不得不迁徙，他们带着陶器和战斧，到达俄罗斯南部，从那里有的去了东南欧、有的去了安娜托里亚半岛，有到了的波斯、印度，甚至中国的西北部。” [ 2 ] 在这种世界范围内的环境变化中，东亚地区不会、也不可能是个“例外”。不仅如此，种种迹象表明这一时期重大的环境灾害对古代华夏大地的影响可能更为严重。从上一世纪八十年代开始，许多学科同样注意到了这一时期重大的环境变化。对在全新世中－晚期发生过重大的环境灾害和远古环境变迁问题涌现出了一系列重要的研究成果。 第四纪环境地质研究证实，距今四千多年前期间曾经发生强烈降温的气候事件，强度大、影响广，与近代人类文明史的发展关系密切。著名的环境地质学家刘东生和他的学生靳桂云发现距今4800年到4200年期间气候突变的降温事件在北半球有普遍性，提出气候的突变事件恰好对应了“红山文化繁荣发展后突然衰落”对古文化产生了明显的影响 [ 3 ]。上世纪八十年代，著名的历史地理学家谭其骧先生提出“从新石器时代历经商周直至春秋时代，河北平原的中部一直存在一片极为广阔的空白地区。在这一大片土地上，没有发现过这些时期的文化遗址，也没有任何见于可信的历史记载的城邑或聚落”。要注意到在一个非常适合远古人类生存、繁衍的平原地区。按照历史和考古学传统的认识，出现一个时、空间如此巨大的古代文明的空区显然是不正常的。大量的研究发现黄河发生大规模的迁徙改道时间发生在距今4700年左右，许多研究者将远古时代的大洪水和黄河下游的水患联系在一起，灾害发生的时间也是这一时段，地理位置也在这一地区。黄河的迁徙改道、远古大洪水与这一时期的重大环境灾害之间究竟有什么联系呢？ 这些重大的灾害发生在史前，因而没有文字的记载。但在中华文化史之中却有浓墨重彩的一笔，这就是家喻户晓的神话“共工触山、女娲补天、大禹治水”等等。“共工触山、女娲补天”均出自于西汉景帝年间的《淮南子》一书，“大禹治水”最早则出自于战国时代的地理名著《尚书·禹贡》，这些文献都是两千多年前根据民间口头流传或当时的某些材料写成的。研究表明，神话的中心内容没有后人“刀砍斧凿”的痕迹。因此可以推断，它们可能在文字出现前的若干年就流传在中华大地上，是中华远古口头流传文化的重要文献。深入分析这些神话的内容，人们会自然地联想到史前发生的重大灾害以及灾害引起环境的变化等等。 环境学家认为某些重大的气候环境的变化应当是全球性的，相应的灾害又是具有群发的特征，形成相互关联而又独立发展的灾链，最终可能影响古代文明的进程。上述一系列的重大的“灾害事件”属于不同的学科领域，但从灾害发生的性质、规模和时间来看，有着很多共同之处。因此这些不同领域的灾异现象可能有着内在的联系，那么是否可能找到一种“原因”可以将上述的灾害联系在一起解释呢？那么造成这种世界范围环境变化，从而严重影响了远古文明进程的元凶又是什么呢? 学者们为此提出了许多假说和理论，试图对这种全球性的群发性灾害做出解释，有关假说大概有数十种之多。比较著名的有米兰科维奇天文轨道理论，冰流–浮冰和海洋环流理论，大规模火山活动，“九星会聚”等等。甚至第一次海湾战争中萨达姆点燃科威特油井，遮天蔽日的烟尘影响了中东地区气候，这一特殊的事件也引起了学者的联想。一个澳大利亚石油工作者提出大约在公元前2300年前的某一时刻，一次规模巨大的地震使得中东地区的石油和天然气大量喷发，同时引发了大火，造成了北半球史前重大的环境灾难。这些灾害、假说的触发原因、驱动机制虽然各具特色，但没有一个能够给出全面的、跨学科的解释。 近年来冀中平原、白洋淀流域区历史地貌的研究发现这一地区广泛而有规律分布的、形态十分特殊的“碟形洼地”，可能是残存于平原松散沉积物上远古时期天外来客撞击坑的遗迹，从而为揭示距今四千多年前的重大环境灾害提供了重要的线索 [ 4 ]。研究认为大约在距今四千七、八百年前后，这里曾经发生过一次规模巨大的陨石雨撞击灾害，而后续各种灾害的影响一直到距今四千两百年左右才逐渐结束。撞击的范围从晋西北山区到冀中平原，一直延伸到渤海湾南部。陨石雨的撞击和爆炸对平原中部直接产生了巨大的破坏，造成了远古文化的空缺区；撞击对大气层的破坏和向空中抛射出的大量的烟尘长时间的遮蔽了阳光，对气候产生了重要的影响；大面积的撞击破坏了地表的径流，黄河下游的河道也受到严重的破坏，发生了远古时期的大洪水和迁徙改道；灾害经过远古时期的口头流传，逐步演变为各种版本的民间故事，最后被收录到历史的典籍之中，形成了“女娲补天”等一系列美丽的神话 [ 5 ]。 这一文明史上从无记载的巨大的灾害，对华北地区的古代环境和古代文明发展的影响深远。在巨大灾害的打击下中华大地上满天星斗的新石器晚期文明衰落了，灾害的影响甚至蔓延的世界其它地区。2013年02月15日上午俄罗斯车里雅宾斯克州遭“天外来客”侵袭，造成大量的建筑物的破坏和大约有1200人受伤。研究表明这仅仅是一颗规模不大的小型陨星，撞击也仅限制在很小的范围。如果撞击规模达到冀中平原及附近，可以推测对该地区新石器时代晚期的文明社会造成的破坏将是毁灭性的，影响规模应是世界性的。
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user: 4. 中华文明探源工作的困惑 关于对史前神话“女娲补天”的最新解释，华北平原史前陨石雨撞击的研究对传统观念产生了重大的冲击。如果将这些新发现与距今四千多年前发生在中华大地上重大环境变化联系在一起，将给我们以明确的启示。这就是刚刚开启了中华文明时代的新石器晚期社会，在规模巨大的陨石雨撞击灾害打击后，不仅走向衰落，而且存在一个时间长达数百年(从距今四千七、八百年前后到四千两百年前后)先民的大迁徙和社会大动荡、文化大融合的时代。这可能是中华远古史上一个重要的时代，这是一个颠覆传统的认识。黄河中下游地区并非是中华文明唯一的发源地，也没有先民向中原地区“会聚”的现象发生。真实的情况可能是由于当时社会的大动荡，先民的大迁徙，促进了当时各种文化的交流和融合。黄河中、下游地区，准确地说是豫西、晋南和陕西关中一带，由于特殊的地理环境和位置，使得这一地区能够较少受到洪水的侵袭，这里相对尚可接受的气候条件，接收了其它地区迁徙的先民和带来的文化，古代文明也可能较早地得到恢复。这应该就是中华文明在重大的环境灾害平息之后，首先在中原地区点燃了中华文明之火的原因 [ 6 ]。 如果史前发生过这种规模巨大的陨石雨撞击灾害，那么这种可能湮灭了一个时代的巨大灾害，在人类历史的初期有可能阻断了文明发展的进程，成为后人研究远古历史的巨大屏障。虽然依据历史的典故仍然可以发现一些史前的传说、神话，也有一些不太确实的记载。但是在这一次巨大灾害的“屏障”面前，这些“记载”就显得是那么的依稀、模糊，这就是当前中华文明探源工作存在困惑的根本原因。
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user: 摘 要 近年来，智慧教育研究领域逐渐受到社会关注，在传感技术、物联网、人工智能、云计算等各类新技术的高速发展的信息时代，高校智慧教室建设围绕着信息化与现代化的方向迈进，使得每个学习者都能获得符合个人认知的学习支持服务，促进教学结构化转型 [ 1 ]。众多高校都在积极响应国家教育信息化建设的号召，但是数字化学习的环境并没有改变高校教师包办教学的形式，只是仅仅利用多媒体等现代信息技术设备进行讲授式的课堂教学，并未实现对于传统教学环境的改革，智慧教室作为信息化教学应用场所具有的有效作用未能得以充分发挥。本研究在参考总结各高校权威前辈的研究经验和界内权威理论的基础上，提出智慧教室使用的优化策略，以期为高校在智慧教室的应用提供一些思路及建议。 关键词 :智慧教学，智慧教室，优化策略 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 智慧教室的研究现状 1.1. 智慧教室的概念 智慧教室的构建作为智慧校园建设至关重要的一部分，促进了高校对于教学质量的提升与教学环境的改善，是教育信息化与现代化发展到一定程度的内在诉求。智慧教室严格来说应该是物理环境、课堂、学习环境三者的衍生物，这是研究者们基本认同的观点。而对于智慧教室概念的界定目前学界尚未形成统一的界定，现有的研究大多数从技术角度与理论方面进行讨论，从切入点与关注点来看，不同的学者对智慧教室的研究存在一定差异。关于智慧教室的概念模型，国内采用较多的是黄荣怀教授等提出的“SMART”模型，该模型针对智慧教室的智慧性，从五个方面进行阐述说明：内容呈现(Showing)、环境管理(Manageable)、资源获取(Accessible)、即时互动(Real-time Interactive)和情境感知(Testing)——该模型较全面地概括了智慧教室的特征 [ 2 ]。 1.2. 智慧教室的建设现状 智慧教室的概念虽然没有统一表述，但涉及的要素却是相似的，如教师、学生、学习资源、技术设备等等，因而智慧教室的构建就是探讨如何将这些要素有效统一结合。目前，发达国家在智慧教室的建设较为领先，各高校注重借助高度智能化技术与设施进行物理环境的建构，同时对于师生在智慧教室间运用信息技术进行教与学活动的能力进行着重培育，努力实现人机协同 [ 3 ]。如“技术支持的主动学习”就是美国麻省理工学院所提出的结合教室与实验室的智慧课堂模式，将网络教学系统、3D视觉仿真图形、实验动态仿真、个人实时回馈系统等融入教学环境当中，营造了高度互动性的学习氛围，促进学生进行协作交流与动手实践，充分体现出智慧教室作为教育信息化产物所发挥的重要作用 [ 1 ]。 而近几年，国内高校也致力于加快智慧教室的实际构建步伐，许多功能完善独具特色的智慧教室已经投入使用，如华中师范大学的智慧教室建设，采用课堂教学智能交互系统、课堂场景自动生成系统、学习行为数据采集和分析系统、多样化空间设计、非正式学习空间等，从三位一体的概念体现了“物理空间 + 资源空间 + 社区空间”的融合 [ 4 ]。同时以“SMART”模型作为理论支持，着重强调在智慧教室支持下，课堂教学设计应该充分考虑基于信息化教学下教育内容、手段、方法等的革新与重塑，以适应信息化环境下所提出的翻转课堂和研究型教学活动的开展。从高校现有的智慧教室建设与应用情况来看，其对信息化时代下教学活动的开展起到一定积极作用，但是随着越来越多智慧教室的建设与投入，其是否能真正从技术到实践上发挥“智慧”的作用及逐渐暴露出的一些问题，需要进一步的研究与思考。 1.3. 智慧教室的研究现状 随着智慧教室在实际教学中的不断建设与投入，国内外学者对智慧教室的研究也正逐步开展，通过交叉融合的研究视角从基本概念界定、智能化技术设计、技术与教学深度融合等三个层次剖析智慧教室的发展现状，为信息化教学提供了一定的理论与实践支持 [ 5 ]。作为教育信息化建设发展的产物，不少学者通过实验研究得出智慧教室下促进教学模式与教学策略的革新发展的研究结论，如吕恋生采用准实验研究方法，通过整合Web2.0的社交平台与翻转教学，从流畅性、灵活性以及独特性三个层面对创造力进行分析，结果表明在智慧教室支持下的翻转教学中，学生创新能力与学习创造力在融合信息化的学习技术和教学策略的有效转变下有所提升。与此同时，现阶段依托于智慧教室下的智慧课堂教学受传统教学模式影响较深，在一定程度上仅借助多媒体设备进行教学手段的替换，并未打破传统的课堂结构方式，使得智慧教室的信息化辅助教学作用未能很好地显现。部分学者在实践研究中提出了智慧教室目前存在的问题并加以分析，如贺占魁、黄涛认为智慧教室最显著的特点就是充分利用先进的信息技术，强调高度的交互性和人性化的设计，以此带动教学模式的变革与创新。目前智慧教室的建设虽然取得了一定成效，但也存在着如便捷性不足、融合度不高、稳定性不强、智慧性不够等问题 [ 1 ]。曹丽鑫借助可视化分析认为，教师作为教学活动的引导者，应当具备充沛的信息技术知识与技能，提升信息技术素养；而作为知识的接收者，学生也要增强运用信息技术解决学习问题的能力，师生双方共同顺应教学模式的转变，从而提高智慧教室的课堂教学效率。同时应明确传统教室环境下教学模式与方法与新型智慧教室支持下所存在的区别与差异，才能更好地促进教学的开展，充分发挥智慧教室的应用价值 [ 6 ]。
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user: 2. 高校智慧教室建设所存在的问题 智慧教室概念的提出与教育信息化建设步伐的加快和教育教学理论研究水平的提升密切相关，两者分别从技术方面和理论方面为智慧教室的研究构建提供支撑。国内智慧教室的权威研究者黄荣怀教授曾经提出，我国目前对于智慧教室的研究仍然处于初级探索阶段，对理论的探讨较多。相关的教学改革仍然只停留在“表演”形式上，且当前智慧教室的应用仍然侧重于低阶认知目标的培养，对于“分析、评价、创造”的培养仍然有所欠缺。由此可看出，高校智慧教室在建设推行的过程中仍存在着不少问题值得探讨和改进，本文将从以下三个角度，对智慧教室存在较为显著的问题进行讨论与分析。 2.1. 智慧教室建设中的技术闲置与技术堆砌 技术与人的和谐交互，是达成智慧教室的应用目的中是重要的一环，它可以决定智慧教室的存在是智慧学习研究的一大进步，还是仅仅作为新一代多媒体网络教室的衍生。前者说明智慧教室对多媒体网络教学系统中技术的构建恰到好处——正如唐艳对智慧学习环境的内涵的解释，智慧教室应该是能充分体现技术与人和谐交互的智慧学习空间；后者则相反，体现了高校智慧教室课堂中较为常见的“技术闲置”与“技术堆叠”的现象。 “技术闲置”中的“技术”通常指智慧教室多媒体网络教学系统中的电子白板等技术设备。正如黄荣怀教授曾经提到，在实际应用中，智慧教室物理环境的配备和控制往往难以满足学生探究的需要 [ 2 ]，这些技术设备作为信息化教育辅助工具的作用往往被忽视，如电子白板往往仅作为教师广播投屏演示的工具，与普通的投影机的作用相差无几。“技术堆砌”中的“技术”则是指智慧教室的课堂中提供的多媒体呈现内容。这些内容的呈现方式通常是线性的，包括图片、视频、音频、演示课件等学习资源，学生只能在教师既定安排的顺序下通过投屏进行观看。这样的课堂进行方式将导致两种情况，一方面教师提供的内容形式多样而杂乱，学生对过目的知识难以进行有序建构；另一方面线性呈现的课堂内容一晃而过，学生无法抓住重点知识并进行强调巩固。 2.2. 研究型教学活动的进行与智慧教室的应用脱节 对传统教学模式改革以及智慧教育的追求，使得探究式教学模式在高校智慧教室的课堂中越来越普遍。然而，智慧教室的“智慧性”并非结合了非传统型教学模式便能得到充分体现。智慧教室的“智慧性”涉及教学的内容、环境、资源、互动以及情境，其中的互动环节作为教学过程中师生之间与学生自我的教学反馈来说至关重要，同时，即时互动也是探究式教学的关键环节之一。而在目前的实际应用中，智慧教室的功能对探究式教学中即时互动的贡献微乎其微。例如，在英国，强调基于技术过程的课堂中，交互式电子白板等教学工具的应用普及率很高，但教师过多关注技术本身而非学习者的学习反馈；而在国内，学生个人学习终端等教学工具缺乏，学生规模过大以及网络接入不便利，学生技术操作能力存在明显差异甚至是教师对基于小组的协作学习认知不足等等 [ 2 ] ——这两种截然不同的研究型教学活动的进行与智慧教室的应用脱节的极端情况，都导致教师无法及时掌握学生的学习情况，从而难以调整课堂的教学进度，选择恰当的教学节奏，使得研究型课堂未能发挥出比传统讲授型课堂更激发学生潜能的作用。 2.3. 个性化个人学习支持服务与智慧教室数据收集应用脱节 在传统的课堂教学模式中，受限于教学技术与大班制下学生的规模人数，教师对于每一个学生的学习数据通常难以全面收集、进行分析以及逐一反馈，也因此学生的个体发展方向往往无法得到明确的指引，不利于个性化道路的规划。而在大数据时代背景下，智慧教室的存在为这一问题提供了解决思路。早期的大数据应用研究中，美国最先在课堂活动中收集学生的相关数据进行建构学习预警机制。在之后的智慧教育研究中，我国致力于在精准数据分析的基础上，通过大数据智能分析平台为个性化教学环节提供有效参考，提供了多种收集教学数据的高效工具途径 [ 7 ]。但目前，各高校智慧教室配置的大数据智能分析平台资源使用效率低，效果不明显，且信息获取方式单一、集中管理难度大，难以形成系统高效的应用模式 [ 8 ] ——换言之，由于各高校的平台获取的学生数据不够全面，同时因为缺乏区域化的教学联系与参考，对学生个性化个人学习支持服务的支撑效果不明显。
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user: 3. 应对高校智慧教室建设问题的优化策略 3.1. 技术与应用有效结合，将“智慧”融入教学 面对技术闲置与技术堆砌问题，智慧教室的构建应该以实际应用需求角度出发，充分发挥技术设备作为信息化教育辅助工具的作用，促进教学参与者的有效利用。一方面，在物理设备的建设上应该强调设备的交互性，充分考虑人机、师生、人与环境之间的全向交互，促进“物”的智能与“人”的交流 [ 9 ]。智慧教育产品的设计并不能仅着力于设备的智能化及输出高级软件功能，而应注重教学参与者的体验与感受，方便用户操作，以避免因过度开发及操作复杂使用困难所造成的智慧软件或智能设备被搁置的现象。同时应加强对线上互动教学系统的建设，通过基于泛在网络的在线互动教学系统，使得传统教学课堂与在线教学进行有机整合，以摆脱仅以多媒体教室的模式方法进行教学授课，忽略智慧教室的“智慧”所在。另一方面，智慧教室的引入为教师提供更适合教学探究与尝试的硬件设施与配套的软件服务，因此作为教学活动主要实施者，教师应充分认识如何运用智慧教室辅助人才培养教学活动的开展，促进教学模式与教学方法的创新研究与实践 [ 10 ]。同时也应根据实际课堂需要选择恰当的内容呈现方式，引导学生利用信息化手段探索新知，避免造成信息冗杂不利于知识的理解与阐释。高校在教学管理过程中，应加强教师信息素养的培训与实践，提高教师对于智慧教室信息化手段与资源的应用能力，科学地设计教学活动，促进教学质量的提升。 3.2. 依托空间建设及课堂模式转变促进教学研讨 大学课堂强调以教学问题为导向，通过师生与生生之间互动探讨等方式，使学生能够融入课堂教学环节与各类教学活动，摆脱单纯听讲的传统学习方式，对于教学活动中提出的问题能够进行讨论与思考，在解决的过程中获取知识与技能，培养学科核心学习能力，在开放性的学习氛围下培养学生创新思维能力与课程实践能力。智慧教室空间的物理灵活性需要讨论式研究式教学提供基础环境，一方面需建设可动态组合的座位为学习者提供多种类型的动态分组互动方式，搭建基于移动手机终端的线上教学平台，以便于将教学工具由传统的白板屏幕向个人终端与教室设备相结合转变，使学习者能充分融入到教学研讨活动中，基于室内开放性的空间环境进行线上线下共同研讨，有助于提升学生课堂积极性，在研讨中促进思维碰撞 [ 11 ]。另一方面教师需要在教学设计与教学模式的选定中注重小组协作与问题探讨等教学活动的开展，借助线上学习平台与学生进行积极的沟通与互动，扩展教学范围，同时立足与智慧教学的大数据技术，结合学生在实际研讨活动中的过程与成果展现，进行及时的学情分析与学习诊断，并针对具体问题给予学生适当的学习反馈以促进教学效果的提升，这就要求智慧教室的建设需要注重数据采集功能的设计，建立基于智能感知技术的大数据分析系统，以促进教学策略的提升。 3.3. 大数据下提升学生个性化学习支持 作为信息化教学的产物，智慧教室不仅为教学提供了硬软件的教学设备支撑，同时借助大数据智能化管理系统，对教与学的行为过程进行数据记录与追踪。面对各高校平台获取学生数据不全面的情况，在智慧教室建设初期可建设“智慧眼”等智能设备，借助人脸识别、体态识别等功能对学生的出勤状况、课堂表现针对性地获取学生在课堂全过程的学习数据，通过实时上传个人终端线上学习平台的测试与问题的反馈数据 [ 12 ]。在课前、课中、课后通过全方位、无感知、即时的教学过程数据分析形成学生的个性化学习档案，为学生个性化个人学习支持服务提供有力支撑。实时的数据追踪也有利于辅助教学管理者做出科学的教学决策，促进教师改进教学方式因材施教，关注学生个体学习差异，针对学生不同的学习情况反馈进行教学设计与活动的改进。与此同时，可依靠云计算技术建立云计算中心，搭建基于区域视野的公共平台云，对相关的教学资源进行云端共享，使学习者可以不依赖个某一终端进行资源访问与学习，同时高校可上传实时精准的学情信息与区域化教学进行联系与参考，提高全面化的数据对个性化学习支持服务的作用 [ 11 ]。
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user: 摘 要 为了解决高动态红外成像系统在使用传统图像压缩方法过程中产生的图像整体对比度低，目标细节的流失模糊等问题，提出了一种基于图像分层的红外图像微弱目标细节增强的算法，并从算法理论研究与仿真结果两方面入手，验证了其对目标细节的增强效果优于传统方法。该方法利用双边滤波完成图像的平滑及分层操作。采用灰度线性变换完成对背景层图像的压缩，利用自适应增益放大细节层的同时抑制噪声，线性叠加压缩后的背景层和放大后的细节层，得到目标细节增强后的8位红外图像。 关键词 :红外图像，双边滤波，自适应增益 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 当下，高性能红外成像系统普遍都采用14 bits或者更高的A/D对红外焦平面探测器输出的信号进行采样及量化，从而得到高动态范围(High Dynamic Range，HDR)的红外图像数据 [ 1 ]。而对于一般的显示设备来说，能显示的灰度范围仅为0到256级，因此，我们需要对高动态范围的红外图像进行动态压缩及增强。常见的高动态图像压缩及增强算法主要有直方图均衡、基于自增益的线性映射和Gamma映射等方法 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。这类方法是在原始图像和目标图像之间寻找一个映射关系，虽然实现起来复杂度低、比较简单，但是会造成图像的灰度等级增强过度、增大图像中原有的噪声以及某些弱小目标细节信息丢失等问题。 近些年来，通过美国FLIR开发的数字细节增强(Digital Detail Enhancement， DDE)方法 [ 5 ] [ 6 ]，基于图像分层的高动态目标细节增强方法被提出并且得到相应的发展。该方法的基本原理是采用平滑滤波器将原始高动态范围图像分解成背景层与细节层；背景图像主要包含对比度大、灰度变化明显的基本信息，细节图像主要包含对比度小、灰度变化较弱的细节信息；接下来对背景层和细节层分别进行动态范围压缩和细节增强处理；最后将处理后的背景层与细节层图像融合为一幅图像，从而达到增强图像中细节信息的目的。基于此，本文提出一种基于双边滤波的图像压缩与目标细节增强算法，首先通过双边滤波得到背景层与细节层图像，然后采用灰度线性变换压缩背景层图像的灰度等级，接下来利用自适应增强算法，在增强细节层图像中目标细节的同时抑制噪声的放大，最终将两幅图像融合在一起，得到目标细节增强的红外图像。
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user: 2. 基于双边滤波的高动态图像增强算法 2.1. 双边滤波的定义 双边滤波器是以经典高斯滤波器为基础的一种非线性滤波器，它是由两个函数构成的；一个是与空间距离相关的空间滤波函数，另外一个是与像素强度相关的灰度滤波函数 [ 7 ]。在二者的共同作用下，该滤波器可以较好的在抑制图像噪声的同时保留图像边缘特征。对输入的高动态红外图像进行双边滤波处理，得到的结果如下： { f B F ( i ， j ) = 1 k ( i ， j ) ∑ ( m ， n ) ∈ w i ， j G s ( i − m ， j − n ) × G r [ f I N ( i ， j ) − f I N ( m ， n ) ] × f I N ( m ， n ) f D ( i ， j ) = f I N ( i ， j ) − f B F ( i ， j ) (1) 式中， f B F 表示经过双边滤波处理后得到的背景层图像， f I N 表示输入的原始图像， f D 表示原始图像与背景层图像相减得到的细节层图像。 ( m ， n ) ∈ w i ， j 表示像素点 ( m ， n ) 是以 ( i ， j ) 为中心像素的窗口 w i ， j 的相邻像素， k ( i ， j ) 为归一化系数： k ( i ， j ) = ∑ ( m ， n ) ∈ w i ， j G s ( i − m ， j − n ) × G r [ f I N ( i ， j ) − f I N ( m ， n ) ] (2) 式中， G s 和 G r 都是标准的高斯函数，它们的定义式如下： G s ( i − m ， j − n ) = exp [ − ( i − m ) 2 + ( j − n ) 2 2 σ s 2 ] (3) G r [ f I N ( i ， j ) − f I N ( m ， n ) ] = exp [ − [ f I N ( i ， j ) − f I N ( m ， n ) ] 2 2 σ r 2 ] (4) 式中， G s 表示为空间域的高斯滤波函数， G r 表示为强度域的高斯滤波函数。函数 σ s 与 σ r 表示为两个高斯核函数的标准差参量，控制两个高斯核函数的扩张范围。 2.2. 背景层的灰度线性变换 完成图像的分层操作后，我们对背景层进行处理。通过双边滤波获取背景层的灰度范围与原始的红外图像几乎一样，因此可以使用比较便捷的灰度线性变换算法，从而完成对背景层的灰度压缩变换，得到8 bit的背景层图像。通过观察背景层直方图像素灰度统计可以看出，在接近0级与16，383级这两边的像素几乎不存在，而是主要集中在中间的大部分区间中，只有少量的像素分布在此灰度级范围的之外的两端。所以在进行灰度线性压缩变换的时候，我们可以去掉图像中的灰度峰值，忽略存在区间之外两端的少量像素，从而对存在大部分像素的中间区域进行变换： f o u t ( x ， y ) = { 0 　 　 　 　 　 　 　 　 　 f B F ( x ， y ) ≤ min 255 × f B F ( x ， y ) − min max − min 　 　 min < f B F ( x ， y ) < max 255 　 　 　 　 　 　 　 　 f B F ( x ， y ) ≥ max (5) 式中， f o u t ( x ， y ) 为压缩后得到的背景层图像；假设用 f min 、 f max 分别表示未经压缩前的背景层图像灰度分布的最小值与最大值，min、max分别表示截掉一定比例后，中间区域灰度级的最小值与最大值，min和max值可以根据特定红外图像的灰度分布进行调整。 通过观察图1我们可以看出，即使纵坐标区间的变换范围从[a，b]变化到[0，255]会导致图像的少部分信息丢失，也不会对最终合成的图像产生多大的影响，这是因为那些表示小目标的有效信息已经被分离到了细节层。所以，相比较于全局范围内的线性变换，这种截取式的局部线性变换会使得大部分的像素灰度层次得到增强。 图1. 截取式灰度线性变换示意图 在对细节层进行处理时不能直接对图像进行放大，这是因为细节层图像不仅包含微小的目标细节，同时还包含了一部分噪声，如果直接对图像进行放大的话噪声也会随之被放大。通过相关研究可知，人眼对均匀区域噪声的敏感程度是要高于复杂区域的，这会对图像的视觉效果产生较大的影响。基于此，Anderson [ 8 ] 等人提出了一种噪声模板的可见性函数，表达式如下： f ( i ， j ) = 1 M ( i ， j ) ⋅ θ + 1 (6) 式中， θ 为可调参量，取值范围 [ 0 ， 1 ] ， M ( i ， j ) 表示图像的噪声模板函数。从上式可以知道，噪声模板函数与噪声可见度函数成反比例关系， M ( i ， j ) 越大，表示图像中该区域灰度变化明显，则 f ( i ， j ) 越小；反之， M ( i ， j ) 越小，表示图像中该区域比较平缓，则 f ( i ， j ) 越大。因此，使用自适应增强算法完成对细节层图像的处理。该算法可以根据图像中不同区域的信息自动调整其增益系数，相对放大图像中细节丰富的区域，较小的放大图像中平坦的区域。这样，就可以做到既增强目标细节，又能够比较好的抑制噪声的放大。自适应增强函数为： g ( i ， j ) = g min + [ 1 − f ( i ， j ) ] × ( g max − g min ) (7) 式中， g min 为图像中对应像素点的最低增益值，在噪声可见度函数趋近于1时取得； g max 为图像中对应像素点的最高增益值，在噪声可见度函数趋近于0时取得。为满足图像目标细节信息不被抑制的同时又要防止目标信息过度增强，因此，最低增益值通常选取为1，，最高增益值通常选取为2.5。由于双边滤波的归一化系数 k ( i ， j ) 可以很好的表现出图像的灰度特征分布，所以使用 [ k ( i ， j ) ] − 1 作为噪声模板函数。则最终的自适应增强函数为： g ( i ， j ) = g min + [ 1 − k ( i ， j ) ] × ( g max − g min ) (8) 2.3. 图像融合 在完成对背景层图像与细节层图像相应的处理之后，我们采用线性加权合成法 [ 9 ]，将包含与原始红外图像相似背景信息的8 bit背景层图像以及包含关键目标细节信息的8 bit细节层图像融合成一幅图像，从而达到更佳的视觉感知效果。 线性加权合成函数的表达式如下： f finall ( i ， j ) = β ⋅ f detail ( i ， j ) + ( 1 − β ) ⋅ f out ( i ， j ) (9) 其中， f finall ( i ， j ) 为最终得到图像， f detail ( i ， j ) 为增强后的细节层图像， f out ( i ， j ) 为动态压缩后的背景层图像， β 为细节层所占的权重。 β 取值的过高或者过低都达不到目标细节增强的效果，所以通常情况下 β ∈ [ 0.3 ， 0.5 ] 。 综上，本文基于双边滤波的红外图像目标细节增强算法可以用图2表示： 图2. 本文算法处理流程图
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user: 3. 实验结果与分析 图3表示的a，b分别表示经过自动控制增益及本文算法处理后的结果，可以看出采用自动控制增益法虽然使图像整体均匀了一些，但漏气云团信息被大幅度削弱，图像整体对比度一般；而本文算法不仅使得图像对比度得到提升，同时漏气云团得到了较明显增强。 图4的c，d分别展示了采用本文算法增强红外图像过程中背景图像和细节图像数据的压缩增强显示结果。 图3. 两种处理方法结果对比 图4. 背景层与细节层图像数据压缩结果 如表1，通过信息熵来看，本文算法的信息熵大于AGC算法，处理后的图像目标细节丰富并且突出，包含的信息量大；从标准来看也是如此，本文算法能够较好的保留图像细节信息，对比度信息同样有所改善。 Table 1 Information entropy and standard deviation of different algorithm 算法 信息熵 标准差 AGC 3.5143 24.2523 本文算法 6.2774 41.2473 表1. 不同算法的信息熵与标准差
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user: 4. 结束语 针对高动态红外成像系统使用传统图像压缩方法而造成的图像整体对比度低，目标细节的流失模糊等问题，提出了一种基于图像分层的红外图像在动态压缩中增强微弱目标细节的算法，并从算法理论研究与仿真结果两方面入手，验证了其对目标细节的增强效果优于传统方法。本方法利用双边滤波完成图像的平滑及分层操作，双边滤波器不但可以较好地抑制图像噪声，而且能够保留图像边缘特征，进而消除了采用一般滤波方法产生的“光晕”现象。使用灰度线性变换法压缩背景层图像的灰度范围，采用自适应增益法放大细节层的目标细节，同时减小噪声对图像的影响。
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user: 摘 要 针对天地复杂背景下红外弱小目标的检测，提出了一种基于光谱成像融合top-hat变换、光谱识别的新方法。首先将改进的top-hat变换应用于红外弱小目标图像，将图像中与目标特性相似的像素进行增强，并去除云层背景对目标的干扰，得到若干疑似目标的增强结果，并结合阈值分割方法对增强结果进行筛选，剔除大部分不符合弱小红外目标特性的背景干扰点。然后采用光谱匹配算法，通过三种测度进行加权匹配，去除图像处理中对干扰物、噪声等因素的干扰，得到筛选过的目标识别结果，通过实验证明，本文提出的算法相较于传统弱小目标检测有更好的检测效果。 关键词 :光谱成像，目标识别，图像，算法 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 由于当前战争领域已经逐渐转变为局部化、小规模化、高技术化。尤其是空中武器的打击力量，在现代战争中已经变得愈发重要。因此，对于复杂环境小的小目标算法的研究，对提高预警、制导等诸多领域的准确率有很大帮助。 国际上定义小目标尺寸不超过9 * 9个像素，无形状、无纹理等特征信息。在复杂的背景和早生种，很难将小目标与背景杂波有效区分。传统图像算法使用hand-made feature，常用方法有SIFT、HOG、图像金字塔等 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。对于小目标的检测，传统图像算法有人工复杂度高，模型泛化性差等缺点，因此逐渐被深度学习模型取代。而这些深度学习算法需要庞大的数据库进行训练，也需要庞大的计算量。由于传统的基于红外图像的目标识别技术都是通过图像信号的变化，来确定目标位置，因此受器件、信号处理系统等方面产生的噪声影响较大，而引入光谱成像等于增加了一个维度，将能更为准确地判断出目标。因此本文通过光谱匹配的方式弥补传统小目标识别算法的不足，降低虚警率，并通过小目标识别的算法降低光谱识别的计算量，达到实时性、准确性高的要求。
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user: 2. top-hat算子的目标增强算法 弱小目标检测一般由背景抑制、提取潜在目标点、提取真实目标点三部分组成。远距离成像的红外图像中主要包含目标、背景以及噪声，可以用式(2-1)描述 [ 6 ] I ( m ， n ) = T ( m ， n ) + B ( m ， n ) + N ( m ， n ) (2-1) 式(2-1)中 I ， T ， B ， N 分别表示图像总的信号，目标分量，背景分量以及噪声分量。对于红外背景，其在图像中的表现主要是大面积缓慢变化的连续部分，属于图像中的低频部分，其相邻的灰度间具有很强的相关性；对于噪声部分，在图像中表现为奇异点，但是由于噪声分布是随机的，它与背景及目标之间具有强烈的不相关性；而目标在图像中也表现为灰度奇异点，缺少轮廓及灰度信息，在单帧图像中唯一可利用的也只是目标微弱的强度信息 [ 7 ]。本文提供的算法主要是通过图1所示的几个步骤来实现的： 图1. 算法步骤图 红外弱小目标在图像的三维灰度分布上会呈峰值效应，因此红外弱小目标的检测任务即为将图像中具有峰值特性的位置从背景中完整的分割出来，并与非目标的噪声、干扰等进行区分，尽可能地降低虚警率。 1) 背景抑制 top-hat算法是一种形态学滤波算法，其算法主要有开运算和闭运算构成。在背景的预测阶段，取图像的开运算作用于红外图像来达到去除小目标的目的，使得红外图像中只剩下背景；在背景的去除阶段用原始图片减去预测的背景来提取出小目标。其算法原理如公式(2-2)所示 [ 8 ] [ 9 ]： H A T ( f ) = f − ( f ∘ g ) = f − ( f ⊖ g ) ⊕ g (2-2) 式中：g为结构元素；f代表原图像； ∘ 表示开运算； ⊖ 表示腐蚀运算； ⊕ 表示膨胀运算。所得的结果就是所预测的背景图像。形态学开运算通常用来消除较小的明亮细节，当用原图像减去开运算处理过的图像后，背景部分得到了很好的抑制，只剩下真实目标、干扰点、噪声点以及一些起伏的高频部分。 2) 阈值分割 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] 图像进行背景抑制后，将剩下的部分进行阈值分割来提取目标点，阈值分割的主要目的是对目标区域进行分割，得到目标的中心位置和大小等信息。阈值分割的结果基于阈值的选取，阈值Th由式(2-3)给出 T h = E + λ σ (2-3) 式(2-3)中E为所有元素灰度的均值，而 σ 为所有元素灰度值的标准差， λ 为加权常系数。图像中灰度值大于Th的点就被选出作为潜在的目标点，记录下位置，输入到下一阶段。而加权常系数 λ 的取值可以由虚警概率给出，虚警概率P定义如式(2-4)所示： P = 1 − φ ( λ ) (2-4) 式中 φ 是标准正态分布值。可以通过确定虚警概率P后得到 λ 的值。而目标的检测概率 P D 是由 λ 和图像的信噪比SNR一起决定的： P D = 1 − φ ( λ − S N R ) (2-5) 在进行阈值分割后，对于图像上采集出的边缘以及小目标点等信号进行光谱匹配算法，用以得到最后的小目标提取结果。