基于数字图像处理的花旗松树种纹理的心理量感研究开题报告

全文总字数：2362字

1. 研究目的与意义

目的：通过语义分析法、眼动实验法进行分析，探寻视觉纹理与视觉心理量的表征数值，再对其进行心理量化评估。

意义：探寻花旗松三切面与参与者视觉心理感觉特征的内在联系。进一步探究木材美学的新方向，为日后木材纹理的研究奠定基础，并对今后的木材纹理应用提供客观的数据依据。

花旗松隶属于松科，它抗逆行强，生长势旺，材质优良，树资优美，是世界著名的用材树种，常绿大乔木，高达100米，胸径达12米。树皮厚，深裂成鳞状。叶条形。长1.53厘米，先端钝或微尖，上面深绿色，下面色较淡，有两条灰绿色气孔带。球果呈椭圆状卵圆形，长约8厘米，褐色，有光泽；种鳞斜方形或近菱形；苞鳞长于种鳞，中裂片窄长渐尖，两侧裂片较宽而短。 树皮呈金钱豹花纹状，心材淡红色，边材淡黄色而有树脂，材质坚韧，富有弹力，保存期长，是良好的建筑及器具用材。 花旗松（黄杉）是加拿大最大的树，包含两大树种：海岸花旗松和内陆花旗松。边材颜色浅、宽度窄。心材由黄色到红褐色不等。早木及晚木颜色分别明显，后者有更深、更尖的带状。这种颜色差别造成平锯时木纹形状不同。木材质地细微到中等，纹路笔直、非渗水性。 花旗松是加拿大强度最大的商用软木之一，其硬度高、抗磨损力强，适用于磨损是一个因素的地方，如支架、桥部件、木屋和商业建筑物。 木材的心理物理学属性结合计算机数字图像处理学理论及方法分析了木材的纹理特征，定义能够涵盖表征纹理特性的物理量词，再根据定义出的物理量词，利用数字图像处理学手段展开针对性的检测方法研究，并利用一些已经普遍认可的纹理算法和模型来进行纹理的空间组合统计和频谱特征分析，再综合分析各算法的特点和适用性，提取出有效的纹理特征参数，既而建立起木材纹理定量化特征参数体系。从人类视觉或精神物理学的观点来看,各种不同的纹理算法与人类视觉系统在做着相同的工作、发挥着相同的评价作用。由此出发,通过分析纹理来研究如何用一种有效的手段来模拟人脑理解纹理特征的能力,借助计算机强大的数据处理能力,达到对纹理快速、准确、有效的识别,提取各种有用信息。将纹理分析结果与视觉心理量的联合解析,可以模拟估测人类视觉系统对相同事物的描述、评价效果,起到指导、预知加工产品视觉效果的作用. 木材纹理分析模型的建立有着应用于实践的具体指导意义,将对木材纹理的计算机表达、视觉模拟、以及基于纹理特征的印刷印染和装饰领域发展起着积极地促进作用。

2. 国内外研究现状分析

1、国内研究概况： 我国于世纪年代初期,幵始了木材视觉环境学特性的相关研究,取得了较为丰硕的研究成果。代表性的研究为: 刘一星等（1995）对国产110个树种木材视觉物理量的定量化参数的提取及测量,统计其在颜色坐标系空间、主成分空间中的分布情况;分析视觉物理量与视觉心理量之间的相互作用关系,得出了由视觉物理量参数预测木材视觉心理量的回归方程； 郭显光等（1998）根据主成分分析和因子分析的关系,提出一种先用SPSS的PC法得出因子载荷阵,然后求出特征向量,建立主成分模型的主成分分析计算方法。 于海鹏等（2005）人引入灰度共生矩阵对木材纹理进行了定量的分析,针对国内个树种的径弦向纹理进行计算及分析的基上得到了适于描述木材纹理的灰度共生矩阵使用方法。 宋莎莎等（2010）指出对于木材宏、微观构造图案纹理的感觉特性研究，可采用语意差异微分法与实验心理、生理学相结合，并运用线性运算模式的统计分析法（如：因子分析法等），最后利用SPSS进行数据分析，确定两者的定量关系。 王壬宇等（2014）以木材纹理和木塑仿木纹理为研究对象,通过对比分析木材纹两和木塑仿木纹理的特征参数,并运用数据分析软件和比较分析法,对比纹理特征相似性,及评价所设计的木塑仿木纹理是否复合天然纹理特征和人类视觉感知特性,对模拟木材纹理的实践奠定了理论基础。

2）国外研究概况： 增田稔（1983）通过定义纹理图案的闪变程度与规则程度参数,以简单线形的排列变换来达到取值的变化,由此来模拟木材的纹理特征,分析它们与视觉心理量的关系,发现纹理图案参数确实与某些视觉心理量相关。仲村匡司（1996）采用计算机图形处理模拟制作了各种木材径切面纹理模型图片,并调查分析了自然感心理量的与其它心理量以及纹理图形数字化参数之间的关系。 Abhishek Gawasane和 Laura Bix等（2011）首次将眼动跟踪分析实验运用于产品的包装设计方面，为今后的研究做出了重大的贡献。 Mitsuo Nagamachi提出感性工学是最新的人体工程学，对于感性工学的研究仍需要较长时间的探索。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1、查阅资料并通过光学显微镜采集花旗松树种的宏、微观图案；

2、从宏观、微观两种尺度研究花旗松树种宏观纹理、微观构造图案的形式美感；

4. 研究创新点

1）木材表面纹理视觉物理量与人心理感觉的关系，从自然和人文科学的角度解释了人们喜爱花旗松的原因，为提高花旗松加工设计提供参考依据。

2）利用数字图像处理学方法和眼动仪试验，研究木材纹理与人的心理量感关系。