基于云平台的医学影像可视交互平台

针对传统医学影像可视化软件难以实现跨平台访问,以及有限的影像数据的存储和体绘制能力,且缺少协同可视化共享的机制,本文提出一个基于云平台的医学影像可视化平台.利用云平台超大的存储容量以及强大的图形图像处理能力,在云端进行医学图像的编解码、分割及高级体绘制,然后本文提出支持协同可视化的自适应医学元数据和图像数据传输协议,通过浏览器和云端的实时交互以及浏览器和浏览器的对等传输,实现了影像的各种二维和三维协同可视化交互功能.实验结果表明,我们的平台不仅能以协同方式支持大容量数据的二维实时浏览和伪彩映射,而且支持三维的高级分割和体绘制操作,并且有较好的实时交互性.     

ISAF重构算法密度函数快速计算模型

球坐标系下的ISAF算法是一种新的20面体分子三维重构方法,该方法精度优于传统柱坐标系下的Fourier-Beseel算法,但其执行速度远低于Fourier-Bessel算法,严重制约了ISAF算法的实际应用.分析发现,在ISAF算法中密度函数计算是影响重构速度的主要瓶颈之一.针对上述问题,文中提出一种密度函数快速计算模型,该模型包括三个组成部分:球坐标系网格点密度函数快速计算方法、"球坐标系—直角坐标系"网格点密度函数转换方法、基于两阶段映射法的快速对称映射方法.该模型可以将密度函数计算阶段的时间复杂度由O[(LM)8]降低到O[(LM)7].采用Psv-F病毒数据进行实验,结果表明,在保证精度的前提下,该模型可以将密度函数的计算速度提高2个数量级,将三维重构整体速度提高30倍左右,并且随着数据规模的增大、重构精度的提高,该模型带来的加速比将进一步增大.     

GPU加速的表意式体模型线绘制算法

现有的体模型线绘制算法采用跟踪随机种子的方式得到特征线,存在严重的时空连续性问题.本文提出一种GPU加速的体模型线绘制算法,能够在每一帧抽取全部的特征线,从而彻底解决绘制中的不连续现象.我们首先提出一种并行的特征线抽取方法,在GPU的几何处理器中计算每个立方体单元中的特征线片段.为了解决可见性判定问题,我们采用splatting的方式生成深度图,取代已有方法中的光线投射方法,获得了明显的性能提升.采用自适应的深度偏移获得满意的可见性检测结果.为了将大量的体数据存储到高速显存中,我们通过剔除无关数据和压缩编码的方式,在不影响结果的前提下显著地减少了存储和带宽消耗.实验结果表明,本文算法能够生成时空连续的线绘制结果,并且绘制速度比已有CPU算法提高一个数量级.     

基于自主运动状态估计及信息交互的多移动机器人协作定位

主要研究了未知动态环境中多移动机器人利用环境信息交互完成协作定位的问题.考虑移动机器人自身运行状态对协作定位的影响,提出基于自主运动状态估计的协作定位周期自适应选择算法.为避免机器人相互直接观测需要配备特定标识的局限,并充分利用处于同一场景中多机器人观测信息的可交互性,论文提出基于MbICP算法的多机器人观测信息交互方法,同时利用扩展Kalman滤波实现多机器人变速运行中的协作定位.通过应用于Pioneer3-DX机器人平台所获得的协作定位实验结果及数据分析,验证了所提方法的有效性和实用性.     

基于深度强化学习的不完美信息群智夺旗博弈

复杂环境中群智博弈问题是近年来的研究热点之一.为解决不完美信息条件下多智能体夺旗博弈问题,本文提出了一种基于多智能体双重决斗深度Q网络(multi-agent dueling double deep Q-network, MAD3QN)以及图注意力网络(graph attention network, GAT)的多智能体夺旗博弈深度强化学习算法(G-MAD3QN).该算法在实现多智能体在迷宫地图中路径规划的同时,建模不完美信息条件下多智能体合作与竞争关系,从而确定夺旗博弈策略.在实验中,本文基于二维迷宫环境,考虑智能体观测信息不完美条件,将G-MAD3QN算法与多智能体深度Q网络(multi-agent deep Q-network, MADQN)、MAD3QN等多智能体深度强化学习的基线算法进行对比,从而验证了在二对二夺旗博弈中本文G-MAD3QN算法的有效性.     

基于鸽群智能行为的大规模无人机集群聚类优化算法

未来空中战场,大规模无人机集群系统将成为主导力量.而对大规模无人机集群系统进行分组聚类是完成作战任务规划的必要步骤.在实际战场中无人机受到有限通信约束,无法得到全面而有效的全局作战信息.因此本文提出一种基于鸽群智能行为的大规模无人机集群聚类优化算法.根据聚类模型设计鸽群优化算法,研究分析导航能力优异的鸽群智能行为,将鸽群飞行过程中的层级网络机制映射到鸽群优化算法中,解决有限交互环境下的信息不完整问题.一方面,依据鸽群在飞行过程中来自临近个体的引导更为有效直接,因而在有限交互环境下,基本鸽群优化算法中的全局最优信息由交互范围内的最优个体信息替代;另一方面,鸽群的中心位置更新包括三部分:增量惯性部分、模仿部分、环境影响部分.为验证改进后鸽群优化算法在有限交互范围下的有效性,本文采用三种算法针对三个数据集进行聚类分组,仿真结果表明改进后的鸽群优化算法在最优解与平均最优解上均有改善,为实际作战环境下的无人机集群系统聚类分组提供了有效的解决方法.     

基于AutoCAD的露天矿三维地质模型的三维可视化构建方法

本文在AutoCAD平台下，以钻孔信息、剖面图和空间离散点为基础数据，采用顾及台阶属性的Delaunay三角网凸包算法建立界面模型，通过面域拉伸和实体布尔运算等方法生成三维实体模型。研究结果表明，该方法不仅能达到逼真的三维动态效果，而且对于矿岩量的计算更为准确方便。研究结论初步突破了露天矿算量的传统方法，有助于露天矿的日常生产和管理。     

水利水电工程地质三维统一建模方法研究

针对水利水电工程地质的三维建模与分析问题, 提出了面向水利水电工程地质建模的混合数据结构; 以面向对象的分类思想, 基于混合数据结构实现了地形类、地层类、断层类、界限类4类地质对象的拟合构造与几何建模, 并提供可供选择的建模机制, 为解决倒转褶皱、复杂断层等建模难点发展了新的方法; 集成地质对象和人工对象模型, 实现了水利水电工程地质三维统一模型的构建. 基于三维统一模型可进行一系列水利水电工程地质分析应用, 包括岩体质量可视化分级、三维模型任意剖切分析、大坝和地下工程地质分析等, 为分析复杂地质条件下水利水电工程勘测、设计与施工中的地质问题提供了理论基础和技术手段.     

FDM三维打印的支撑结构的设计算法

熔融挤压式(FDM)三维打印是由熔化的塑料丝沉积组成物体模型的过程.熔化的塑料丝由喷嘴喷出并与喷嘴正下方的物体模型融合.然而,塑料丝只能沉积在已经存在的物体的上表面上.因此,需要在物体悬空的部位下方添加支撑结构使得物体能够被打印,否则塑料丝将悬在空中无法沉积,不能成型.本文设计并实现了一种保证三维物体模型能够打印的支撑结构方法.能够自动寻找支撑点,并且自动寻找添加支撑结构杆.此外,还调整了支撑杆的具体结构以增加稳定性以及易于剥除性.相比一般切片引擎如Cura,Mesh Mixer的处理方法,文中提出的算法能够在确保可打印性的前提下,有效减少三维打印的材料和时间消耗.     

三维有序多孔SiC陶瓷的制备及表征

采用三维有序氧化硅凝胶小球为模板, 以聚甲基硅烷(PMS)为先驱体, 经过先驱体的渗入、陶瓷转化和模板的去除, 制备了长程三维有序球形孔多孔SiC陶瓷. 研究结果表明: 所制备的多孔陶瓷中球形孔的孔径(84~658 nm)、BET比表面积(299.44~584.64 m²/g)和微孔体积(0.25~0.64 cm³/g)受氧化硅凝胶小球的粒径(112~700 nm)控制, 且该多孔陶瓷体系中存在3种孔, 即球形孔、“窗口”和小孔(2~5 nm). 其中球形孔以hcp结构有序排列、“窗口”使球形孔三维贯通、小孔的存在使该多孔陶瓷体系具有极高的BET比表面积和微孔体积.     

基于MAXScript的三维海面动画生成研究

随着计算机技术的发展,三维动画影片已经逐步替代传统二维动画走上历史舞台。3DS MAX作为目前流行的三维动画制作软件被广泛使用在实际制作海面动画场景的过程中,人工手动调节该类动画场景工作量非常大,为了解决该问题,本文应用3DS MAX软件内置脚本语言(MAXScript)编写程序,结合3DS MAX内部波纹扭曲体函数来生成具有随机性海浪的海面并通过设置参数来制作海面动画。本文的开发结果直接应用在实际的动漫项目制作中,节省了场景制作的时间,而且系统设定的界面便于用户调用软件内部功能,为制作提高了效率。     

基于OpenGL的三维速度模型和地震数据可视化研究

三维可视化是地球物理领域研究的一个重要方向。应用三维可视化技术,可以对原始地震数据做出多方位的图形化展示,为下一步的数据解释分析提供充分的条件。本文是在QT和OpenGL的图形软件开发环境下,研究并实现了速度模型和地震数据的三维显示,从而可以更加直观的看到速度模型和地震数据所反映的地下地层的真实分布。     

三维无单元伽辽金方法求解人体股骨和颅骨生物力学冲击问题

基于人体CT图像,建立了股骨和颅骨的三维模型。采用无单元伽辽金法分析了人体股骨和颅骨生物力学冲击问题。在给定工况下,得到了股骨的应力峰值,考察了峰值出现的位置,讨论了颅骨在不同冲击速度作用下的响应。无单元伽辽金法与有限元法计算结果在峰值大小及其随速度变化趋势上均吻合较好。计算结果表明：无单元伽辽金法处理骨骼等复杂的生物...     

单张正面人脸图像的三维人脸重建方法研究

针对基于单张正面人脸图像进行三维人脸重建时所需脸部侧面深度信息缺失的问题,提出基于BP神经网络快速三维重建方法。通过建立BP神经网络估计出正侧面人脸数据的关系,从而由输入的正面数据得到侧面数据,并对BP算法做出改进,加速了算法的收敛,提高了拟合的精度。然后利用获取的人脸侧面数据调整CANDIDE-3人脸模型,生成近似图...     

Phosphodiesterase: overview of protein structures, potential therapeutic applications and recent progress in drug development

Phosphodiesterases (PDEs) are essential regulators of cyclic nucleotide signaling with diverse physiological functions. Because of their great market potential and therapeutic importance, PDE inhibitors became recognized as important therapeutic agents in the treatment of various diseases. Currently, there are seven PDE inhibitors on the market, and the pharmacological and safety evaluations of many drug candidates are in progress. Three-dimensional (3D) structures of catalytic domains of PDE 1, -3, -4, -5 and -9 in the presence of their inhibitors are now available, and can be utilized for rational drug design. Recent advances in molecular pharmacology of PDE isoenzymes resulted in identification of new potential applications of PDE inhibitors in various therapeutic areas, including dementia, depression and schizophrenia. This review will describe the latest advances in PDE research on 3D structural studies, the potential of therapeutic applications and the development of drug candidates.Received 30 November 2004; received after revision 24 January 2005; accepted 5 February 2005     

基于三维地质模型的露天矿模拟开采系统应用研究

为了实现露天矿三维可视化模拟开采,提出了一种快速构建露天矿三维地质模型的方法——包络面构模法。在建立露天矿数字化三维地形／地质模型的基础上,根据露天矿的实际情况建立三维开采模板,自动生成推进模板,从而实现露天矿的模拟开采,使得多方案设计从中选优成为可能,进而提高了采矿设计的速度和质量。     

Regulation of caldesmon activity by Cdc2 kinase plays an important role in maintaining membrane cortex integrity during cell division

To study the mitosis-specific phosphorylation of caldesmon (CaD), we generated a mutant of the C-terminal fragment (amino acids 244–538) of human fibroblast CaD (CaD39-6F), as well as a mutant of the full-length CaD (CaD-6F), in which all six potential phosphorylation sites for Cdc2 kinase were abolished. The mitotic CaD39-6F-overexpressing cells required more time to progress from anaphase start to 50% cytokinesis, exhibited larger size, and abnormally formed numerous small blebs. In contrast, overexpression of the wild-type C-terminal fragment of CaD (CaD39) did not result in abnormal bleb formation, but led to larger size and prolonged the time requirement between anaphase start and 50% cytokinesis. Similar abnormal blebs were also observed in the CaD-6F-overexpressing cells. CaD-6F-overexpressing cells did not show larger size but required more time to progress from anaphase start to 50% cytokinesis. These results suggest that mitosis-specific phosphorylation of CaD plays a role in inhibiting bleb formation and that the N-terminal fragment of CaD is required for cell size determination. Received 4 September 2002; received after revision 25 November 2002; accepted 4 December 2002     

大型地下洞室群地质信息三维可视化分析与应用

提出采用三维地质建模技术进行大型地下洞室群地质信息可视化分析的研究方法，构建了模拟真实地质形态的地下洞室群地质三维可视化模型，直观准确地描述了工程所处的地质条件和地质环境。基于所建立的地质模型，可实现与地下洞室群相关的多项地质信息的三维可视化分析。工程应用表明该方法可为应对复杂地质条件下地下洞室群设计与施工中的地质问题提供一种有效的分析手段。     

直接解算三维变形量GPS软件(Gquicks1.5)研制及在三峡库区滑坡监测中的应用

本文论述了不解算GPS基线,而直接解求三维变形量的原理及正确性的验证,介绍了研制的Gquicks1.5版本软件系统流程及主要功能模块。通过在三峡库区GPS滑坡监测实践的应用,总结了GPS观测纲要,提出了一些有益的结论与建议。