通过包络面重构的大规模粒子并行绘制算法

针对大规模粒子高表现可视化需求,提出基于包络面重构的大规模粒子并行绘制算法。该算法以连续曲面的形式表示,绘制大规模粒子的团簇表面及其物理量分布。对算法进行了分布式并行化,从而可以通过大规模并行来处理亿以上规模的粒子数据。在算法实现上,还解决了并行计算时的块间裂缝问题,并提出了快速查找邻域粒子的方法,同时,基于可见性对粒子数据进行剔除,提高了绘制效率。由此,可以通过带光照效果的光滑曲面来高表现展示大规模粒子数据中的团簇结构及其物理量分布。实验结果表明,该算法在512核上可在5 s内完成上亿粒子的绘制,并行效率可达60%。该算法已成功应用到大规模并行非平衡分子动力学模拟等实际模拟应用中。

基于多绘制管线的大规模并行体绘制性能优化技术

针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担体绘制任务,从而引起了采样数据并行通信的可扩展性瓶颈。为充分利用国产自主CPU高性能计算机来高效完成体绘制任务,针对大规模并行体绘制提出一种基于多绘制管线的性能优化技术,通过多管线、多进程的两级并行模式来降低单条管线的并行规模。在大规模并行体绘制中,该技术将绘制目标图像划分成多个子区域,绘制进程则相应分组,每个进程组独立执行一条绘制管线,以完成图像相应子区域的绘制,最后再收集所有的图像子区域,形成完整图像并输出。实验结果表明,优化后的体绘制算法在国产自主CPU高性能计算机上可以扩展到万核规模,并能有效完成体绘制任务。

袋鼠式护理在缓解婴儿注射疼痛中的应用

目的探讨袋鼠式护理对婴儿肌内注射疼痛的干预效果。方法便利抽取在注射室接受肌内注射的婴儿100例,采用自身对照法,单日注射为干预组,双日注射为对照组。干预组在肌内注射前15～20min直至肌内注射后2min整个过程实施直立袋鼠式护理;对照组在接受肌内注射的过程中,不进行干预,常规给予肌内注射。分别记录两组疼痛面容、啼哭开始时间和持续时间。结果干预组婴儿肌内注射时疼痛面容和啼哭开始的时间显著晚于对照组(P<0.05),疼痛面容和啼哭持续的时间短于对照组(P<0.05)。结论袋鼠式护理能有效缓解婴儿肌内注射疼痛,且能减少不良反应的发生。

大规模科学数据体绘制技术综述

体绘制是刻画大规模科学数据中复杂物理特征的有效途径,然而,数据量极大、特征难以捕捉等问题依然是目前体绘制研究的主要挑战。为此,研究者们从三个方面对体绘制算法进行了深入研究,以提高大规模数据体绘制的效率和效果。一方面,依托硬件通过多处理器核来分担计算,降低单处理器核所要完成的计算量,是提高体绘制效率的一个有效途径。另一方面,充分发掘数据场内在特性对三维数据场进行约简,大幅减少绘制处理数据量从而降低算法开销,也是提高体绘制效率的一个有效途径。同时,在体绘制算法中融入特征分析和特征增强方法,让复杂物理特征从数据场中突显出来,以实现对科学数据的高质量绘制。本文对国内外体绘制技术相关研究进展进行了调研、综述,并分析了不同的研究方法,最后展望了未来体绘制技术研究的可能发展方向,包括应用驱动的特征体绘制、基于特征的约简体绘制、适应硬件的体绘制听语音聊科研与作者互动多级加速以及原位智能化体绘制等。

袋鼠式护理对提高肌内注射患儿舒适度的影响

目的探讨袋鼠式护理对提高肌内注射患儿舒适度的影响。方法选择100例接受肌内注射的患儿,按照注射日期进行分组,单日注射为干预组,双日注射为对照组,每组各50例,对照组按常规肌内注射方法,干预组实施袋鼠式护理。观察两组患儿舒适度情况。结果干预组患儿舒适度优于对照组,两组比较,差异有统计学意义(P<0.01)。结论袋鼠式护理可提高肌内注射患儿舒适度。袋鼠式护理是一种简单、安全、有效的新生儿护理模式,值得临床推广应用。

精确计算均匀Doo-Sabin曲面

提出了Doo-Sabin细分曲面的参数化方法,分别给出了计算两种均匀Doo-Sabin曲面任意参数处的值和导数的非递归方法,推导了两种Doo-Sabin曲面的广义特征基函数.由此,进一步打破了细分曲面不能被精确计算的偏见.

激光聚变数值模拟中的大规模数据可视分析

数值模拟是激光聚变物理研究的重要手段.在千万亿次计算机上,实际模拟输出的数据具有规模大、数据结构复杂等特征;其网格单元数达到数十亿,单时间步数据量达数十GB,并涵盖多块变形结构网格、多层自适应网格等复杂网格类型.针对这些特征,围绕激光聚变物理分析需求,着眼于可视分析过程的各个方面,系统地研究了复杂数据分解、可扩展的并行可视分析流程、数值模拟与可视分析高效耦合模式、高表现力的可视化方法等4项关键技术;并通过4个大规模实际模拟结果的可视分析来验证研究成果的有效性.

非线性折射和反射平面场景的实时光线跟踪

该文利用光学映射虚对象的概念 ,提出了实时计算平面折射虚物体的新方法 ,给出了在不同情况下实时计算平面折射虚顶点的计算公式 ,实现了基于三维图形硬件 (加速卡 )加速的实时光线跟踪算法 .该算法能够处理非线性平面折射和反射问题 ,极大地提高了真实感图形绘制和显示的速度 .这对于建筑物实时漫游、实时动画和虚拟现实等领域具有非常广阔的应用前景 .

针对大规模复杂几何表面的三维数据探查技术

针对大规模复杂几何表面的物理场三维可视探查,在三维电磁仿真模拟应用中具有重要应用价值。提出一种适用于大规模并行处理的三维数据探查技术:它通过引入探测体和被探测数据集的双数据源概念和基于合约的数据预筛选策略,在可视化底层实现了针对大规模三维数据探查的高效支撑;针对任意复杂几何表面的精确三维探查,则是基于空间包围盒的探测体切割算法和基于探测体几何表面的数据探测算法。研究成果已被成功应用于机身蒙皮电场的特征分布分析和导引头高价值目标电磁损伤精确评估等复杂电磁环境重大实际应用之中。

实体建模数值反应堆的高质量绘制

针对传统体绘制算法采用全局实体网格化和光线均匀采样策略,难以适应大规模数值反应堆数据的可视分析问题,提出一种面向实体特征的数值反应堆可视化方法.首先利用高重复性的组件特征设计按需网格化的绘制流水线,支撑网格高效重建;然后采用均质属性的实体特征,提出基于表面的非结构网格体绘制加速算法;最后耦合轮廓线等表意性绘制增强效果.实验结果表明,该方法能够可扩展地处理大规模反应堆数据,高质量地表现反应堆结构和关键介质界面.

面向高性能工业仿真的交互可视分析引擎

针对大规模仿真数据对仿真设计分析造成的前后连贯交互力弱、可视交互力低的问题,提出一个面向高性能工业仿真的交互可视分析引擎.首先构建可高效耦合几何模型和计算网格的三维混合数据模型;然后提出面向前后连贯仿真设计的并行可视分析流程;最后通过体网格外表面提取的图元数据轻量化方法,耦合GPU真实感绘制,以支撑实时高质量的仿真设计与分析.该引擎已集成到国产航空发动机仿真软件中,结果表明,可流畅地支持大规模仿真应用的设计分析,Trent-1000发动机模型数千万非结构网格的一键导入交互性能高出ANSYS商业软件8倍以上.

面向精度可控的大规模结构化数据集约减方法

科学与工程模拟产生的数据规模可达TB甚至PB量级,数据约减已成为降低I/O时间开销和存储成本的重要手段.为实现高精度的科学可视化和数据分析,面向大规模结构化数据集,提出一个精度可控的数据约减方法.该方法首先以可视分析数据的插值误差为约束条件,根据物理场量的空间分布特征构造多层嵌套的自适应背景网格;然后,将原始数据插值映射到轻量化的背景网格,减少冗余数据的存储;最后,将约减后的数据集并行输出至高效存储的可视化文件.数据约减算法基于并行编程框架JASMIN实现,能够无缝对接基于JASMIN框架研发的数值模拟程序.经测试,并行算法可扩展至上万CPU核.数据约减方法已成功应用于无人机辐照电磁模拟,在不超过10%的相对误差范围内,将千亿结构网格数据集的规模降低了99.8%.基于约减数据绘制的图像与原始数据图像之间的峰值信噪比为47.08 dB,具有较高的相似度,满足可视分析的分辨率要求.

图形驱动感知的异构硬件高效绘制模型

随着图形3D加速硬件技术的日益成熟,异构硬件高效绘制模型是提高大规模数据可视化交互性能的有效手段之一。它提出一种图形驱动智能感知的异构硬件高效绘制模型,采用运行时虚拟层技术、冗余式图形驱动池、运行时智能感知方法和图形驱动库动态加载技术等关键技术,实现复杂环境驱动架构和图形驱动库的自适应匹配,提高图形绘制的交互性能。在高置信度核反应堆中子体平均通量的可视分析实际应用中,异构硬件绘制模型的交互性能可获得约为14倍加速比,具有一定的实用性。

面向大规模体数据集的复杂几何曲面抽取方法

针对在大规模数据场中进行复杂几何曲面抽取的性能和精度问题,提出一种基于八叉树加速结构和多边形裁剪的几何曲面抽取方法.首先应用平面-体求交方程将体单元抽取问题转换到二维空间中,其中引入基于空间包围盒的八叉树结构以减少无效体单元的计算;然后提出面向凹凸多边形的裁剪方法和若干优化策略以有效地进行多边形裁剪计算;再引入数据集预筛选功能减少无效网格片读入以提升曲面抽取性能;最后将该方法集成到通用可视分析引擎中.实验结果表明,该方法能够高精度、高性能地从数值模拟程序生成的数据场中抽取复杂几何曲面的表面场值.

面向效应场数值模拟的颜色映射自动调优框架

在科学计算的效应场数值模拟中,变量数据的数值分布通常极不均匀,且存在大量背景噪声.针对传统数据到颜色的可视化线性映射难以获得清晰的物理特征的问题,提出一个基于颜色控制点自动调优的颜色映射框架.首先基于信息熵和高斯混合分布自动去除背景数据,然后基于累积分布函数自动调整颜色控制点位置,再基于分段亮度参数增强颜色表感知辨识性,最终生成自适应数据分布特征的颜色映射.采用爆轰冲击波、电磁辐射和高功率微波3类典型效应场模拟数据的实验结果表明,相比线性映射方法,所提框架能够获得具有高质量细节特征的可视结果,颜色辨识性可提升一个数量级,该框架是有效的.

动物检疫监督执法途径分析

在新形势下,动物检疫工作面临着新挑战,新要求。从实际出发,可以通过强化产地检疫、规范屠宰检疫、加大监督力度、强化业务培训、严格内部管理、加强组织领导等途径规范动物检疫执法行为,以检促防,确保动物检疫工作适应当前畜牧业发展和人民生活的需要。

非均匀细分曲面造型及其连续性分析

引入等价节点距的概念 ,提出了用于非均匀Catmull Clark曲面的特征分析、收敛性及连续性分析的新方法 ,并证明了任意奇异点处的收敛性及其G1连续性 .另外 ,对NURSS的细分规则作了一点改进 。

创伤中心建设在高能损伤所致低血容量性休克早期救治中的临床意义

探讨高能损伤所致低血容量性休克早期救治中创伤中心建设的价值。方法 选取我院2021年1月-2023年7月我院接诊的60例高能损伤患者为研究对象,2021年1月-2022年1月急诊外科接诊的30例高能损伤所致低血容量性休克患者为对照组(常规创伤抢救措施),2022年7月-2023年7月30例高能损伤所致低血容量性休克患者为观察组(创伤中心建设),对比两组急诊停留时间、输血执行时间、重症加护病房(intensivecareunit,ICU)住院时间、死亡率。结果 观察组患者的急诊停留时间(41.80±11.26)min短于对照组(57.17±9.21)min,差异有统计学意义(t=5.787,P<0.001);观察组共有26例患者执行输血,对照组共有27例患者执行输血,两组患者的执行输血率比较,差异无统计学意义(χ2=0.1617,P=0.6876);观察组患者的执行输血时间(69.46±24.43)min短于对照组(111.00±26.25)min,差异有统计学意义(t=5.958,P<0.001)。观察组患者的ICU住院时间(92.50±19.01)h短于对照组134.43±20.05)h,差异有统计学意义(t=7.558,P<0.001)。观察组患者的死亡率6.67%低于对照组26.67%,差异有统计学意义(χ2=4.320,P<0.05)。结论 高能量损伤所致低血容量性休克患者救治期间,实施创伤中心建设能够缩短早期救治时间,可提升救治率,降低患者死亡率。

Improved Ternary Subdivision Interpolation Scheme

An improved ternary subdivision interpolation scheme was developed for computer graphics ap- plications that can manipulate open control polygons unlike the previous ternary scheme, with the resulting curve proved to be still C2-continuous. Parameterizations of the limit curve near the two endpoints are given with expressions for the boundary derivatives. The split joint problem is handled with the interpolating ter- nary subdivision scheme. The improved scheme can be used for modeling interpolation curves in computer aided geometric design systems, and provides a method for joining two limit curves of interpolating ternary subdivisions.