关键词：指纹识别指纹采集识别技术
随着社会的快速发展，科学技术的进步，人们也面临着各种挑战，其中身份识别与认证是各种社会活动的基础，如何快速准确的进行身份识别关系到我们生活秩序的稳定。由于人体所具有的生物特征如指纹、DNA、声音等具有独特性与单一性及无法替代的防伪性，随着现代科技的发展，使得使用这些特殊的生物特征进行身份识别成为社会发展的潮流。
指纹这种表皮纹线形态是人类所特有的，并且由于遗传特性的差异，每一个人的指纹特征都是不尽相同的。每个人的指纹甚至每个指纹的每一条纹线都是独立的且唯一的，指纹的这些特征使得其成为个人身份认定和识别的最直接最便捷的途径，因此我们把一个人的指纹与他的指纹对应起来，通过比较他的指纹特征和预先保留的指纹样品即可验证其身份[1]。尤其在各国警察机构中指纹识别为其工作带来了极大的便利。为维护社会秩序的稳定作出了重要贡献。
一、指纹技术的历史发展
我国是世界上公认最早使用指纹来确认个人身份的国家。据相关资料显示，我国古代最早的指纹应用时在秦朝，经过近千年的发展到了唐朝指纹已经广泛应用于田宅、人身买卖契约、订立抵押借贷等民事活动。到宋代随着犯罪案件的增加，指纹已经作为正式的判案工具应用于刑事诉讼领域。其中《宋史》中详细记载，元绛利用指纹明判欺诈案件的故事。
我国虽然应用指纹技术较早，但指纹识别技术科学化系统化却是近代西方人发明并完善的。在欧洲1788年，梅耶首先提出世界上没有两个人的指纹会完全相同。1889年，亨利的研究成果提出了一套完整的指纹细节特征识别理论，为现代指纹识别技术奠定了基础。同时随着近代人体解剖学、遗传学、物理学、概率统计学等科学理论的发展以及科学实验话研究方法的日趋成熟使得指纹识别技术在近百余年内越来越被人重视并应用于生活中。
指纹识别技术从被发现起就被广泛的应用于商业买卖等民事领域。由于指纹具备稳定性和唯一性，刑事侦查领域也开始广泛采用。在司法领域中，指纹一直被视为物证之首。但在早期刑事侦查中，指纹由专门部门采集特定人群的十指指纹信息并按一定管理办法进行人工分类和储存，当有送检的犯罪现场指纹或嫌疑人的指纹时吗，由专业技术人员根据指纹特征用肉眼逐一识别对比，但人工识别方法效率低、速度慢不能满足现代社会的需要，到上世界60年代末，在美国开始出现自动指纹识别系统（AFIS），此系统因其储存量大、对比话、便于查询等诸多优越性而受到重视并沿用至今。
二、指纹提取技术
指纹图像的采集是指纹识别的前提，指纹由图像采集设备转化为数字图像后才能用计算机处理。要获取良好的指纹图像非常复杂也非常重要，目前的指纹图像采集技术主要有光学技术、半导体硅技术、超声波技术。
光学技术：将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，用棱镜将其投射在电荷耦合器上，这样形成的图像中脊线呈黑色，谷线呈白色，这些多灰度指纹图像可用指纹设备算法处理[1]。该技术的优点是较为廉价且分辨率较高。
硅技术：使硅传感器成为电容的一个极板，手指成为另一个极板，利用手指的指纹脊和谷相对于平滑的传感器之间的电容差，形成8位灰度图像。该技术的优点是所获得图像质量更高，更易集成到小设备中。
超声波技术：利用超声波到达材质表面时被吸收、穿透与反射的程度不同，因此可利用超声波具有穿透材料的能力且随材料的不同产生大小不同的图波的特点，可发现皮肤与空气对于声波阻抗的差异，以此区分指纹脊与纹谷的位置[2]。此技术的优势在于能达到最高精确度对手指和平面的清洁程度要求较低。
指纹图像的预处理：在指纹数字图像系统过程中，由于受手指破损、按压方式或环境的影响，使输入的指纹图像是一幅含有较多噪声的灰度图像。指纹图像的预处理操作即利用信号处理技术去除图像中的噪声干扰，尽量恢复指纹的脊线结构将其变为一幅清晰地指纹图像。指纹图像的预处理过程包括图像归一化、图像分割、图像增强、二值化和细化等过程[3]。
特征提取：常用的指纹特征描述方法是基于纹路结构特征，指纹特征可以分为全局特征、局部特征以及细微特征。全局特征包括基本纹路、模式区、核心区、三角点和纹数；局部特征包括端点、分叉点、分歧点、孤立点、短纹、环点、桥、曲率等。
三、指纹识别方法的原理及种类
指纹是人手指表皮上突起的纹线由于遗传特性使得每个人的指纹不尽相同，指纹识别技术主要是对指纹的特征进行研究即特征提取中全局特征与局部特征。总体特征是可通过人眼即可直接观察道德特征，早期的指纹识别即通过此方法进行处理。局部特征是指指纹的特征点，不同的指纹他们的特征点信息完全不同，特征点决定了指纹的唯一性，用指纹进行个人身份鉴定和识别主要是对鉴定的指纹与指纹数据库中的指纹模版或任意的两个指纹进行研究比较，对比有无相同的细节特征，从而达到个人身份的识别和鉴定目的[4]。
在早期的指纹识别方法中指纹对比一般由专业技术人员根据事先制定的指纹分类方法和指纹细节辨识方法对从现场采集回来的指纹与指纹库中指纹卡上的指纹进行人工肉眼识别，当时的人工对比主要是用于刑事侦破和法院判案，所以需保证人工对比的准确性[5]。
上世纪60年代随着信息技术的逐步兴起，自动指纹识别系统已经被提上研究日程。我国于上世纪90年代研究出单机版的指纹识别系统但限于当时的计算机设备条件的限制，其应用范围较窄。近年来随着信息化技术的日趋成熟自动指纹识别系统已经由大型计算机处理、微型计算机处理发展到嵌入式处理阶段。尽管嵌入式指纹识别系统尚处于发展初期但已经体现了当前的一个重要的发展趋势。
四、展望
近年来伴随着信息化浪潮以及家庭网络的发展进步，人们的生活也面临着一次重要的变革，个体身份认证和个人信息交换需求量日趋强烈，指纹特征识别技术的进步和日趋成熟使得自动指纹识别技术在安保方面越来越具有潜力。指纹识别广泛应用于我们的日常生活将是社会发展的必然趋势。
参考文献
[1]林华.指纹识别系统预处理技术的研究和实现[J].电子科技大学硕士生学位论文，2006.
[2]解梅，马争.基于脊像指纹滤波算法[J].电子学报，2004，32（l）：5-7.
[3]RaoAR.Ataxonomyfortexturedescriptionandidentifieation[M].NewYork：SpringerVerlag，1990.
[4]AnilJain，LinHong，RuudBolle.Onlinefingerprintverification[J].IEEEtransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence，1997，19（4）：302-314.
关键词：全球气候变化；植物地理学；植物分布；教学
中图分类号：G642.41文献标志码：A文章编号：1674-9324（2012）12-0188-02
一、教材分析
全球气候变化尤其是近代气候变化对植被、植物资源的影响已经成为植物地理学研究中的热点问题，但目前中国高校采用的教材中普遍缺失对这部分内容。为使学生了解研究前沿、拓展知识面，有必要在植物地理教学中补充这部分内容。全面阐释全球气候变化与植物分区变化的关系，内容应包含三部分：（1）气候、气候变化的概念，气候变化的分类及特征；（2）地质时期尺度上的气候演变与植物分布区的关系；（3）近代全球气候变化趋势下植物分布区变化预测的研究进展。在本教案设计中以第二、第三部分为主要内容。第二部分主要参考武吉华主编的《植物地理学》第二章第二节中“环境演变与植物分布区的变化”；第三部分为作者综合、总结文献而成。
二、教学目标
1.理解气候变化的基本概念、特征、分类。
2.了解气候变化如何影响植物的生长和分布。
3.理解地质时期尺度上的气候演变与现代植物种分布区的重要影响。
4.理解近代全球气候变化的主要特征，及全球气候变化对植物分布区影响。
5.联系实际，人类应如何应对全球气候变化的影响。
三、教学内容的重点及难点
1.重点：不同时间尺度上气候变化的特征及其对植物种分布的影响。
2.难点：近代全球气候变化特征及其对植物分布区的影响。
四、设计思路
1.先概述气候变化的基本概念、分类和特征，再分述不同时间尺度上气候变化对植物中分布的影响，最后联系实际，分析人类如何应对全球气候变化。设计问题程序环环相扣，教给学生建立知识网络、理清知识线索的学习方法。
2.注重联系实际，让学生搜集资料并分析近代气候变化的特征及其对植物分布的可能影响。引导他们思索人类应该如何应对全球气候变化带来的变化。
五、教学过程
本文重点分析“不同时间尺度上气候变化的特征及其对植物种分布的影响”这一重点知识来体现设计思路，流程如下：
（一）概述气候变化的基本概念、特征及分类
讲述气候变化对植物分布的影响，首先学生需要明白什么是气候变化。考虑到本课程是对自然地理专业的学生开设，这个专业的课程安排中另有一门《气象学与气候学》中会详细讲述气候学的基础知识，所以这部分内容只需简单明了地带领学生温习一下相关知识点。
（问题设计）以问题引入。师：“昆明号称‘春城’，天气宜人，四季温差不大”和“今天气候不好，出去别忘记带伞”这两句话有什么问题？什么是气候？和天气是一回事吗？以此引导学生对比天气和气候的不同，从而理解气候的概念，并突出气候“多年常见”和“某地区特有”这两个特征。在此基础上气候变化的概念也就呼之欲出，非常容易理解了。
（课件展示）
需要掌握的知识点：
1.概念：天气：短时间的大气过程和现象。当代气候：按照世界气象组织（WMO）的规定，以30年为整编气候资料时段长度的最短年限，每过10年更新一次。气候：指某地区多年间常见的和特有的大气过程和现象的综合。气候变化：气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间（典型的为10年或更长）的气候变动。
2.气候变化的分类及特征。（1）从跨越的历史时期来看，气候变化可以分为：a地质时期的气候变化：时间跨度最大，变化周期最长的气候变化；b历史时期的气候变化：距今1万年以来的气候变化；c近代气候变化：最近一二百年有气象观测记录时期的气候变化。（2）气候变化的特征：a全球气候一直处于变化之中，变化是常态。b时间越长，气候变化幅度越大，如以105年为单位的亚冰期和亚间冰期温度变幅可达10～15℃；而以101～102年为单位的近代气候变化温度变幅
（二）不同时间尺度上的气候演变与植物分布区的关系
地质时期尺度的气候变化对植物种分布区的影响。（探究活动）
材料1：播放多媒体材料“森林之歌——银杉”。师：大家看到的这种美丽植物叫做银杉，是20世纪50年代我国植物学家陈焕镛教授和匡可任教授在广西花坪发现的松科植物的新属、新种。由于银杉产自中国，叶的背面具有两条银光闪闪的气孔带，所以两位教授就把银杉的属名定为Cathaya（“华夏”之意），把种名定为argyrophylla（“银色的叶”之意）。银杉被植物学界公认是世界上最珍贵的植物之一，享有“植物中的熊猫”的美誉。目前只有我国一些低纬度的群山高耸、地形复杂的局部地区，如广西龙胜、四川南川金佛山以及贵州道真县一带有分布。但植物学家们曾分别在北纬62°的原苏联西伯利亚地区和法国西南部的第三纪地层中发现过银杉的球果化石和花粉化石。这说明了什么？答：说明银杉的分布区域曾经向北深入到欧亚大陆。师：使银杉“退缩”的原因是什么？答：各种植物有自己适宜的气候条件，银杉曾经广泛分布于气候温暖适宜的欧亚大陆。第四纪冰期的降临，冰期时高纬度地区和中纬高山首先变冷，原有植物一代一代向南方和低处迁移，因此银杉的分布区域向低纬度温度较高处退缩。银杉这个例子说明地质时期气候变化对植物分布的影响。并由此例导出地理残遗分布的概念。这种第三纪时分布很广的植物在冰期时分布范围急剧缩小，至今仍仅保存狭小的分布区，这类情况称为“地理残遗分布”，这种物种叫“地理残遗种”。
材料2：落叶松属在欧亚大陆的分布（示地理替代种类）图（《植物地理学》第39页）[1]。
师：请同学看图，分析为什么落叶松属植物的分布不连续，而是呈现间断分布呢？答：在第四纪冰期来临之际，古气候变化导致落叶松向南扩展；当第四纪冰期结束后，气候回暖又使落叶松转向后方退缩，返回原地时因两地植物已混杂，便形成分布区间断。（课件展示）总结上述材料，可以得出知识点：地质时期尺度的气候变化对植物种分布影响严重，通常可以造成某些物种在山地的间断分布，或者形成新的特有分布的规律。
（三）近代气候变化特征及其对植物分布影响的预测研究进展
（过渡设计）20世纪后期以来人们开始认识到人类所面临的许多全球性问题，如自然灾害环境污染、气候变化、资源匮乏等。以“气候变暖”为突出标志的全球环境变化已经引起了科学家、各国政府与社会各界的极大关注。虽然从目前已有的研究结果来看，短时间尺度内的气候波动仅会造成植物分布区呈现摆动趋势，而造不成严重影响。但如果近代气候变化趋势持续下去，未来植物分布所受的影响仍不容忽视。这部分内容利于学生了解研究前沿和热点，在教学过程中主要采用启发发现式教学法。（探究活动设计）课前安排学生分组，搜集近代气候变化相关的文献资料，由各组在课堂上分别总结近代全球气候变化的特征及可能原因。在讨论中学生对近代全球气候变化的主要特征——温度升高、大气CO2浓度升高达成共识，在此基础上再引导学生思考预测气候变化在未来对植物个体及分布影响的方法，并根据已经学过的植物与生存环境间的关系分析近代气候变化对植物分布的可能影响。师：如何准确评估陆地生态系统对于全球变化的响应，以最大限度地减小全球变化的不良影响是全球变化研究者面临的严峻挑战。目前最常用的预测当代和未来的气候变化产生的影响的方法是情景驱动影响法。
需要了解的知识点[2]（课件展示）：
1.预测气候变化对植物分布影响的方法：目前最常用的预测当代和未来的气候变化产生的影响的方法是情景驱动影响法。这种方法常常用50～100年的气候变化情景去驱动生物物理环境变化模型。
2.预测气候变化对植物分布影响方法的步骤为：（1）采用情景假设的方法模拟未来气候变化。（2）在不同气候变化情景下再根据植物或植被分布与环境因子定量关系来模拟气候变化对植被分布的影响。
3.在分析气候变化对植物分布影响方面，主要进行两个层次分析，一个层次是分析单一植物物种分布变化，另一层次考虑植物群落或植被分布变化。（课后活动）
（1）通过查找资料，分析气候变化的概念形成及影响等（拓展课堂问题）；（2）分组调查近代气候变化对家乡植被或农作物的影响，思考人类应对气候变化的影响（探究生活实际问题）。
参考文献：
[关键词]设计风格现代主义后现代主义自然生态化高科技风格
现代商业设计风格作为创造性思维和设计实践活动的整体化品格特征，以视觉化语言反映出系统的思想和严密的形式体系。现代商业设计风格的形成，一方面反映一个时代的设计文化水平，另一方面也是一个历史时期社会观念、审美意识、价值取向在设计上的物态化表现。因此，设计风格的形成受其所处时代和社会各种因素的影响和制约，并随着时代的演变而不断发生变化。
现代商业设计发展史表明，现代设计的孕育、发生、发展的过程，是一种风格形成的历史，自工业时代以来，世界设计风格走过了由功能化、理性化、装饰化发展在历程，而在众多的设计派系中，现代主义和后现代主义设计以其鲜明的思想旗帜和突出的时代风格，在世界范围内起着决定性影响，在进行社会民主主我思潮和为人类大众服务发挥了积极的作用。但是也应该看到现代主义极端发展产生的刻板、单调，甚至由专制带来的沉闷空气，给现代设计的健康化、多元化发展带来不良影响。因此，观照反思现代主义、后现代主义设计流派的成因及其思想脉络，是探索现代设计多元风格及发展道路的重要途径。
一、现代主义设计风格特征及影响
随着工业革命的不断深入发展，工业化大生产依靠科学技术在创造了前所未有的高效率、高产值，促进了社会的进步，在德国，许多设计师的设计立场就是受社会工程立场影响的，它强调设计为德意志民族创造更好的条件。由此可见，他们进行的社会工程活动即是对社会进行改革。然后，德国为了追寻包豪斯早期的理想主义，建立了乌尔姆设计学院，重申“艺术与科学”的主张。从德国开始现代设计以来，第一次把理想主义的功能性主张完全在工业生产上体现出来。乌尔姆的教育体系为二战后现代设计人才培养和观念设计思想的建立做出了积极的贡献。
在欧洲斯堪的纳维亚半岛、北欧国家如丹麦、瑞典、芬兰的现代设计把现代设计同传统结合起来，即体现对历史的尊重，又表现出对形式和装饰的克制，形成具有一定地域风格的特色，他们提出要走德国人的理性主义道路，而不用德国人简单的几何外形。他们采用某些有机形态和原始材料，被称为“有机功能主义”。南欧的设计，意大利最为突出，意大利人把设计作为一种文化来看待，不单纯把它看作赚钱的工具，小批量、高品质成了意大利设计的优势。
美国的设计起源于商业。1933年，希特勒关闭包豪斯之后，格罗佩斯、迈耶、纳吉、米斯・凡德洛等人移居美国，他们的到来使以往没有理论基础的美国设计有了主心骨――设计的伦理、思想意识、教学体系。在富裕的美国，包豪斯的为大众设计的观念被湮灭了，但美国提供的广袤土地和强大的经济支持再次燃起了设计师们的热情，美国现代主义风格是美国的商业潮流同德国的理念结合的产物，这种风格农渐波及世界各地，产生了广泛的影响。
二、后现代主义设计风格特征及影响
“后现代主义”具有向现代主义挑战或否认现代主义的内涵。设计上的后现代主义内容比较明确，如同设计上的现代主义，设计上的现代主义也是从建筑设计开始发展起来的。从意识形态上看设计上的后现代主义是对现代主义、国际主义的一种装饰性发展，其中心是反对米斯・凡德洛的“少就是多”的减少主义风格，主张以装饰手法来达到视觉上的丰富，提倡满足心理要求，而不仅仅是以单调的功能主义为中心。
从20世纪60年代，后现代主义应运而生并受到欢迎，它强调设计的复杂性和矛盾性，反对简单化、模式化，认为设计应提倡装饰，并使其有历史的延续性，但又不拘泥于传统的逻辑思维方式，在构图吸取其他艺术和自然科学概念。因此，其设计风格的表征为：讲文脉与多样化，追求人情味;崇尚并运用隐喻手法，大胆运用装饰。
后现代主义设计的主要情绪就是重文脉传统，追寻历史装饰艺术，主伙今天的设计是历史流传下来的文化统一体延续的一部分，但并不是简单的照抄照搬，而是主张对传统有选择、有改造。在传统中有代表意味的部分加以肢解、裁取、分离、提炼，然后用现代意识和现代高科技手段进行概托、抽象、再创造，用现代材料和科学技术创造出既有传统意味又有现代感的产品。
后现代主义的产生背景依然是在现代主义基础上发展起来的。从风格特征和艺术主张是对现代主义进行否定。但抹不掉是在后现代主义大师们身上留有现代主义设计丰富的实践经验和精练成熟的技法，以及现代主义风格的精华。今天看来，后现代主义的功积在于唤起人们对现代设计发展历程的重新认识和评价。80年代以来，后现代风格的演变原则的深入和现代主义一样，正以一种特有的设计思维形式和设计风格特征，反映着工业时代以来社会、文化发展的历程。
三、现代设计多元化风格指向并存
现代设计、后现代主义在90年代受到社会现实的挑战后，改变了过去相当长的历史时期一种风格、流派统霸天下的局面。解构主义、新现代主义、历史折衷主义等等繁多流派，此起彼伏，各领。当代设计师受商业主义的诱导，为了满足不同层面使用者的文化需求，不得不去改革设计风格趋向，适合大众。随着设计考虑的设计范围日益增大、涉及学科面广，出现了互相兼容的现象，即学科的交叉化、覆盖化。一方面在设计的处理手法上从社会发展和现代人的需求出发，使其设计走向多元化的形态体系和多层次的组织方法;另一方面，在设计的界面装饰、陈设、艺术品的形态、色彩及环境要素上，充分考虑新的社会结构下人们的生活情趣、审美取向诸多方面的需要，注重设计的传统文化内涵与多元的现代文化的完美结合，运用隐寓、象征手法，创造出具有文化价值、符合人性特征的多元设计空间。
四、现代设计的自然生态化风格趋向
工业时代创造了一个技术的世界，解决了许多社会现实问题，却没有考虑到对未来产生的后果，土地的减少，气候变暖、能源的枯竭，垃圾遍地，如果按照过去工业发展模式一味发展下去，这个地球将不再是人类社会。遵循自然法则，通过科学合理的设计来改善环境、创造环境、取得与自然的调和，由生态问题导致人们对环境的保护意识必将会影响到设计风格中。近年来各门类设计中出现“绿色设计主题”完全反映了人们崇尚自然、回归自然的心态。生态化作为21世界设计的主旋律，其一是社会环保责任让人类最大限度地接近自然、享受自然带来的清新、优美;其二，社会环境主题将启发设计师将自然界中的植物、水体、山石运用模拟手法引入现实生活、工作空间。所有这些设计特点，都是以自然中的形式、材料、结构和人与自然的有机结合为主要内容，其设计风格反映人与自然的关系和与自然亲近的愿望。
五、现代设计的地域性及新生传统的风格趋向
当今文化格局发生了重大的转变，跨国文化交流在全球文化中发挥着巨大的作用，文化工业与大众传媒人国际化进程以不可逆转的速度发展，而面对这种世界化，个性觉醒是压倒一切的需要，即对特性的需要，包括以民族文化为背景的区域设计特色的需要。人们从外来先进设计产品身上产生的高品质百生感觉，更加珍视从本民族传统内部衍生出来的东西，并有意识地表现自己的独特性，越来越有目的地发展地区性设计，追求地域特性、地方特色、民族文化。
在当前设计流派和设计风格的多元化格局中，已经体现了对地域、个性、传统风格]形式关注的倾向，芬兰设计成为世界设计中一个非常特殊的、异军突起的力量，出现了几个世界著名设计大师，如比塔皮奥、威卡拉、萨帕涅娃等。他们的设计，不仅具有国际语言特征，而且在设计风格的地域性、个性化传统与现代结合方面，都进行了有益的探求实践，代表了当代设计的一种风格走向。
现代设计实践表明，现代设计的地域特色、个性风格的表现是建立在对本民族、本地区传统文化的挖掘、继承与借鉴创新的基础之上的。而绝不能盲目的去追逐时兴的风格潮流，把民族符号加到设计中去，忽略了对自己传统文化的深层研究，这样，其设计风格只能步入后尘而丧失自己的个性特征，更没有地域特色，无自己传统之根，民族之根的设计，其结合是整体设计创作领域，社会的个性和独特形态遭到破坏，设计风格也将在所谓的“世界趋向”中变得单调、乏味、豪无生气。因此，对地域个性风格的尊重与传统风格的继承创新，必然会成为知识经济时代设计的又一发展潮流而受到普遍重视。
六、现代设计的“高科技”风格走向