面向血液循环系统仿真的全身血管重建

血管的点云数据表示在医疗中有着重要的作用,可以帮助医护人员直观地了解血管的几何信息.对于医疗辅助技术、放射学模拟等应用中,除了对局部的血管系统几何信息进行可视之外,也需要对全身血管进行准确的仿真建模,从而对整体血管系统的拓扑及几何信息都需要进行系统性的重建.传统骨架提取技术无法保证血管模型正确的连接拓扑,提出了一种基于点云数据的交互式全身血管模型重建方法,通过对血管数据分段和拟合,并分析各段血管端点连接情况,重建了一种带有血管截面半径信息的全身血管一维骨架模型,且该模型能直接用于血流血压等仿真.与已有方法相比,其优势在于能应用于大规模的复杂的全身血管点云数据,且重建的模型可以直接用于仿真.BodyParts3D数据集下实验结果表明,与已有方法相比,文中方法重建的全身血管一维骨架模型具有准确的拓扑连接,能够生成更好的仿真效果.     

基于CNN多层特征和ELM的交通标志识别

针对传统神经网络仅利用端层特征进行分类导致特征不全面,以及交通标志识别中计算量大、时间长等问题,提出基于多层特征表达和极限学习机的交通标志识别方法。利用CNN网络提取多层交通标志特征图;采用多尺度池化操作,将提取出的各层特征向量联合形成一个具有多尺度多属性特征的交通标志特征向量;使用极限学习机分类器准确快速地实现交通标志的识别。实验结果表明,该方法能有效地提高交通标志识别的准确率,且具有较好的泛化能力和实时性。     

基于弱监督注意力和知识共享的车辆重识别

为解决弱监督车辆重识别方法中标签不准确和背景干扰下预定义局部区域难以获得的问题,提出一种基于弱监督注意 力和知识共享的车辆重识别网络。 在弱监督注意力模块(WAM)中使用弱监督的方法生成车辆部件掩模,通过部件通道对齐步 骤使得该模块在复杂背景下也能自适应地进行特征对齐。 针对弱监督方法中标签准确性不高导致 WAM 模块生成部件掩模不 稳定的问题,在局部分支中构建了知识共享模块。 该模块利用迁移学习从 WAM 模块中提取车辆部件特征,并进行多尺度部件 特征提取,防止了不稳定的车辆部件掩模生成。 通过实验,mAP、CMC@ 1 和 CMC@ 5 分别达到了 82. 12%、98. 50%和 99. 12%, 优于现有的方法,验明该方法的有效性。     

灰色关联分析法在爆破震动监测中的应用

以国内某大型露天矿山15组爆破设计参数和爆破震动测量数据为依据,基于灰色关联分析法理论基础,计算得出爆破特征变量震动速度、震动主频、震动时间与爆破设计参数最大单段药量、总药量、爆心距之间的灰色关联度,成功预测各参数对爆破震动影响的主次关系。该矿山爆破影响震动速度和震动时间的主要因素为爆心距,影响震动主频的主要因素为最大单段药量。预测结果可为该矿山今后控制爆破震动提供理论依据。     

弹性体力/触觉框架模型

在力/触觉建模技术中,高效的实时性与基于物理意义的准确性是与生俱来的一对矛盾.为了提高实时性与准确性的和谐程度,提出一种分析虚拟柔性体力/变形关系的框架结构模型.在柔性体内部建立一定数量并相互独立的钢架结构,运用虚功原理计算每根钢架上节点的位移;根据接触点和节点的分布,采用分水岭法将柔性体表面分割成若干区域,通过本区域内节点和接触点的位移插值计算区域内顶点的变形,进而得到柔性体的整体变形.仿真实验结果表明,该模型简便、实时性好,在具体的虚拟建模力反馈工作中可操作性强.     

基于网格线的自主机器人定位系统设计

针对自主机器人在具有不同于主平面颜色的正交网格线的平面区域内移动时,机器人位置坐标和移动方向难以确定的问题,提出了一种新型的定位系统.本系统以Freescale公司生产的16位微控制器MC9S12DG128B为信号检测和数据处理的核心,采用捷联惯性导航技术,通过不断采集机器人的加速度和角速度,计算出其当前的坐标和移动方向,同时采用光电传感器辅助定位,解决机器人在长距离移动时带来的累积误差,提高定位精度.实验结果表明,该系统设计方案可行.     

一种新颖的用于触觉再现的平行菱形链连接模型

针对如何提高虚拟触觉再现的精度与实时性问题,提出了一种新颖的基于物理意义的平行菱形链连接触觉变形模型.该模型中各个链结构单元中菱形的长度等比例变化,因而计算量小;改变链结构单元中菱形的长度和夹角就可方便对不同的柔性体进行建模,系统中各个链结构单元的相对位移的叠加对外等效为物体表面的变形,与之相连的弹簧弹性力的合力等效为物体表面的接触力.利用手控器对柔性体的接触变形和实时虚拟触觉反馈进行了仿真.实验表明所提出的方法适用于柔性体的触觉反馈计算,能够满足精细作业对虚拟现实系统的要求.     

聚乳酸／功能化石墨烯纳米复合薄膜的制备与性能

以十八烷基胺修饰氧化石墨烯(GO–ODA)为纳米填料,通过溶液铸膜法制备了聚乳酸(PLA)／GO–ODA纳米复合薄膜。用傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对GO–ODA及纳米复合薄膜的化学结构及形貌进行了表征,并对纳米复合薄膜的拉伸性能、热稳定性和透氧率进行了测试。结果表明,GO–ODA与PLA具有良好的相容性,可均匀分散于PLA基体中,对PLA膜起到增韧增强的效果,同时GO–ODA的加入使PLA的热稳定性和氧气阻隔性均有所提高。     

双通道力/触觉交互的虚拟肺手术仿真系统

如何设计出交互性好、逼真、高实时性的虚拟手术仿真系统是当前虚拟手术领域研究的热点,以一种新颖的基于物理意义的层状菱形链连接模型为基础,利用SenAble Technologies公司生产的PHANTOM OMNI交互设备,搭建了支撑双通道力/触觉交互的虚拟肺手术仿真系统。通过虚拟双手对正常肺组织与肺硬块在多点交互下的按压、拉拽等变形仿真,分析了该系统的应用情况和性能指标。实验结果表明,将该模型应用于虚拟手术研究中,系统能动态实时逼真地模拟软组织的变形过程,反馈的力/触觉信息真实稳定,为虚拟手术仿真的实用化探索出一条可行的道路。     

基于FLUENT的磷石膏膏体充填料浆管道输送模拟

矿山充填工作中,膏体充填料浆在管道内的流动状态十分复杂,为了降低充填管道的磨损,减少堵管、爆管现象的发生,根据矿山的实际充填管路,利用GAMBIT建模,依据充填料浆的性质以及结构流理论,利用FLUENT对浓度55%、60%、63%和65%的充填料浆进行数值模拟。结果表明,料浆流速越大,充填管道磨损越严重,充填管径发生变化导致充填料浆流速不稳定,输送压力最大的位置出现在管道结合部,模拟结果与实际生产现象相吻合,确定膏体充填料浆管道输送事故多发位置,为矿山充填管道降压减损提供合理的理论依据。