医学仿真中一种高效的生物组织几何建模方法

在生物医学仿真系统的应用背景下,以医学体数据为数据来源,提出一种高效的生物组织几何建模方法。该方法包括等值面提取、等值面预处理、Delaunay表面重建和四面体填充四个部分。引入基于二义性检测索引表的Marching cubes算法,保证生成等值面拓扑的正确性;提出三角形顶点射线法去除等值面简化后内部遗留的冗余网格;引入顶点控制球策略,克服限定Delaunay细分算法无法收敛的缺陷,有效生成Delaunay表面模型;提出自适应的内部节点添加技术进行Delaunay四面体填充。实验表明,提出的方法在有效保证网格拓扑的基础上,可根据需求生成满足Delaunay准则的目标组织几何模型。生成的模型已应用于生物医学仿真系统。     

二进前向网络的结构优化设计

ｎ维超立方体顶点的分类问题是人工神经网络研究中的重要问题之一。若对ｎ维超立方体的顶点进行正确分类，同时保证网络具有最好的稳健能力，则任两个不同类顶点连线的中点都应是分割这两顶点的超平面上的点。基于这样的思想，本文导出了使网络稳健能力最强的分类超平面的标准方程，给出了网络各层节点之间连接权值和阈值的可能值。其连接权值仅需取＋１、－１和０，阈值仅需取１２加上〔－ｎ，ｎ－１〕上的整数，从而可获得最优的网络结构、最少的隐节点数目、最大的稳健能力，这样结构的网络易于训练，并不易进入局部极小点。     

基于空间连通性的快速曲面重建算法

为提高用标准移动立体法进行等值面提取的速度,提出了一种改进算法。算法利用体元的空间连通关系,实现只访问和处理那些与等值面相交的体元;采用缓存技术记录已处理过体元的顶点信息,避免了重复计算,从而提高了重建的效率。文中还给出了接近于最佳搜索七一近邻速度的空间分块方法,大大提高了散乱数据点的处理效率。应用实例说明,算法的效果良好。     

点簇聚合的目标顶点的优化

研究了点簇聚合的目标顶点位置的计算问题。当计算过程中得到的目标顶点不在小单元之内,或者虽然在小单元之内,但目标顶点的位置不能唯一确定时,则将求解目标顶点的问题转化为求解带约束的二次优化问题。此二次优化问题的解既能保证目标顶点位于小单元之内,在位置上又最接近该点簇的重心。实验结果表明,该算法的时间效率类似于Lindstrom的算法,但在简化质量上要优于后者。     

基于肌肉模型的眼睛动画研究

针对目前眼睛肌肉动画模型不够真实,细节表现不够逼真,提出了一种改进的基于肌肉模型的眼睛动画算法,通过设置眼部范围向量和眼部肌肉三维方向上的影响因子,优化了眼部肌肉运动模型,提高了运算速度,并根据眼皮运动的特殊性,单独对眼皮采用了一种高效的算法模型,此方法首先对眼皮标注特征点,然后将眼皮运动模拟为眼皮顶点沿两眼角为轴的上下运动,根据眼皮运动的规律,算出不同位置顶点的旋转角度,采用插值方法计算新的顶点,实验结果表明该算法具有较好的细节表现,生成的眼睛动画逼真.     

一种新颖的网格综合优化算法

用三角网格逼近三维扫描所得散乱点集,实现曲面重构,是一种得到广泛应用的技术。为了提高网格对物体表面的逼近精度,需要对网格进行优化。提出一种新颖的网格综合优化算法,将基于SOM的网格优化模型和节点分裂算法有机结合,使网格中顶点的分布更符合散乱点数据的空间分布,使网格更好地逼近数据点集,还通过分裂大度数顶点来改善网格的拓扑关系,使其更好地反映原始数据点集的拓扑特征,也使得网格更加平滑。试验结果表明,该算法取得的网格优化效果良好。     

基于CT图像的鼻咽组织重建

基于CT图像的鼻咽部组织三维重建是建立鼻咽癌虚拟治疗系统的基础.鼻咽部组织多达六十多种,在组织分割过程中建立了鼻咽部组织解剖图谱,设定组织颜色查找表.在重建过程中,单纯利用一种重建算法不能满足重建模型效果好、显示速度快的要求.所以利用不同算法重建不同组织:改进的移动立方体算法用于重建重要鼻咽部组织,轮廓拼接算法用于重建次要的鼻咽部组织,表示空间位置的外轮廓使用光线投射算法进行绘制.通过组织分割,重建和模型简化实现了鼻咽部多组织模型重建.所建模型满足鼻咽癌虚拟治疗的需要.     

基于阈值判断的区域指导插值算法

针对传统图像放大算法对边缘区域划分不准确造成图像质量较低,而自适应插值放大方法模型复杂且计算量大的问题,提出一种基于阈值判断的区域指导(area directed threshold judgment, ADT)插值算法。该算法利用阈值判断的方法对插值点周围进行区域划分,结合近邻法和众数法确定插值点所属区域,根据插值点类型不同,利用不同权值大小的线性插值公式实现自适应插值,提高图像质量。仿真测试结果表明,与基于协方差的自适应插值算法相比,ADT算法在图像质量降低不显著的前提下,能显著提高插值速度;与双线性插值算法相比,图像峰值信噪比平均增加2.19 dB。     

一种新的连续多分辨率模型自动生成算法

提出了一种新的多分辨率模型自动生成算法，该方法所采用的基于顶点合并的网格简化算法不仅能减少模型中的三角形数目，而且能很好地保持模型扑拓结构。算法采用基于点到平面距离的误差控制方法，能根据用户指定的简化率通过原始网格中的顶点合并达到大量简化的目的。本文还给出了一种基于顶点合并／分裂的累进网格的构造方法。该简化算法具有良好的保真性 并能在绘制时动态产生多分辨模型。文中给出的一组实例说明了该算法的有效性。     

变分辨率的曲面重建算法

在研究平均二次误差与曲面曲率关系的基础上,提出了变分辨率的曲面重建算法。该算法首先在给定的平均二次误差门限下,自适应于曲面曲率大小,将最小立方体包围盒按八叉树结构分割成许多大小不同的立方体,并在立方体内部用Marching cubes（MC）算法进行等值面提取;然后用垂直投影法对大小不同且又相邻的立方体间产生的缝隙进行拼接,并输出最终的网格模型。算法的主要优点是能自动用较大和较小的三角形分别去逼近曲面的小曲率和大曲率区域,不但能够恢复模型的细节,而且大量减少了三角形数目。应用实例表明,算法效果良好。     

Headings of UCAV Based on Nash Equilibrium

Given n vertices in a plane and UCAV going through each vertex once and only once and then coming back,the objective is to find the direction(heading) of motion in each vertex to minimize the smooth path of bounded curvature. This paper studies the headings of UCAV. First,the optimal headings for two vertices were given. On this basis,an n-player two-strategy game theoretic model was established. In addition,in order to obtain the mixed Nash equilibrium efficiently,n linear equations were set up. The simulation results demonstrated that the headings given in this paper are effective.     

气象数据标量场的建模与可视化研究

气象标量场的可视化仍有着许多效率、交互性和准确性上的欠缺。针对这些问题,提出基于多层次体绘制技术的显示方法,对空间场数据进行处理,形成三维空间网格,通过标量值与颜色值、透明度之间的动态映射,实现气象标量数据的三维动态可视化效果。针对传统MC(Marching Cubes)算法存在的插值方法不适用于气象数据,连接方式具有二义性的问题,提出MC算法的改进方法,完善了MC算法在气象可视化领域的不足。实验证明,体绘制能够快速逼真地仿真出气象数据的动态变化效果,改进后的MC算法则能使结果更加精确。     

紧凑的累进网格数据格式及其网络传输

以基于三角形折叠的三角网格简化算法为基础，给出一种支持三维模型数据累进传榆的数据存储格式，并讨论了该格式在网络环境下的数据压缩问题。该方法首先记录网格简化过程中网格局部的连通性（Connectivity）修改信息，并通过对原始网格中的顶点和面片进行重新排序．生成了由基网格和累进记录序列组成的累进网格数据格式；通过对累进数据格式中的连通性信息进行哈夫曼编码，以及顶点数据的区段离散化，实现了网格拓扑信息的无损压缩和可以预测精度的几何信息压缩。结果显示，利用紧缩的累进数据格式，可自由地实现任意三角网格模型连续分辨的变进或变出，并且相关编，解码过程简单、快速，模型数据的压缩比较高。该数据格式及其数据压缩方法可用于三维模型的压缩存储和网络传输。     

复杂网络实证研究——中国教育网

通过对中国教科网中.edu.cn域名下的网页进行搜索,建立了一个由366 422个网页和540 755条网页之间的超链接构成的复杂有向网络———中国教育网。经分析发现该网络的网页分别处于四个不同的层次上,各网页自组织连接构成一个复杂有向网络。大部分节点具有入连接边,只有少数节点具有出连接边,既有入连接边又有出连接边的节点就更少,节点度分布尾部呈幂律分布。该网络演化时,网页的增添通常仅在各高校子网中选择有关网页进行连接,不会在整个中国教育网中去择优连接。根据中国教育网的这些特点提出了该有向网络的演化模型,模型反映了中国教育网的一些主要特征。     

运动目标位置的合成

研究由脱靶量和经纬仪位置获得和预测运动目标位置的方法。提出利用解方程组确定插值多项式系数的方法。与Lagrange插值多项式相比 ,使用这种方法得到的多项式在形式上更加简单。利用插值多项式 ,根据非整数倍周期时的偏差量 ,给出偏差量在整数倍周期时的带有延时作为参数的表示式。利用这一表示式 ,在目标作匀加速运动的前提下提出了延时的辨识方法 ,从而解决了目标位置合成中的难题。     

证券指数的网络动力学模型

基于复杂网络的分析方法，由香港证券市场的恒生指数（HSI）构建一个加权证券指数网络，通过对网络连接矩阵最大反比参与率厦其对应本征矢量的计算。得到了四个网络拓扑重要性节点，发现具有拓扑重要性的证券指数网络节点具有很好的统计稳定性，这说明香港证券市场在统计意义下是动力学稳定的而不是随机的。识别这些具有拓扑统计重要性的节点对应的证券市场指数的波动模式，利用复杂网络的拓扑结构来反映证券指数波动的动力学相互关联和作用，为证券市场动力学性质的研究提供了一种新的方法。     

论k阶最长路

论ｋ阶最长路秦裕瑗（武汉钢铁学院管理工程系４３００８１）ＯｎＬｏｎｇｅｓｔＰａｔｈｓｏｆｔｈｅｋ－ｔｈＯｒｄｅｒＱｉｎＹｕｙｕａｎ（ＷｕｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ４３００８１）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅ［１］ｇｉｖｅｓａｎａｌｇｏ...