基于计算机视觉的舰船模型三维重建方法

为保证舰船模型三维重建的完整性以及细节程度,提出基于计算机视觉的舰船模型三维重建方法。基于双目立体视觉计算全局舰船目标点云坐标,生成舰船全局的三维点云数据;多视角点云配准方法对该数据进行配准后,输入多尺度特征递归卷积的稠密点云重建网络模型中,通过该模型生成舰船模型三维深度图,在此基础上,利用运动结构法完成舰船深度图中的三维曲线重建,对舰船模型进行颜色渲染,输出舰船模型三维重建结果。测试结果显示,该方法能够完成不同图像之间对应点的可靠匹配,确定各点的坐标位置;三维重建后模型的空间偏差均在0.015以下;能够较好地完成舰船结构的重建,重建后舰船模型的完整性较好,清晰呈现舰船的结构细节。

三维计算机辅助解剖教学在住院医师规范化培训中的应用

目的探索三维计算机辅助(3-demensional computer assisted instruction,3D CAI)颞骨解剖教学在住院医师规范化培训中的应用。方法回顾性分析2018年1月—2023年1月于西安交通大学第二附属医院耳科学专业进行住院医师规范化培训的58名学员,按照参加培训的时间将其分为试验组和对照组。2018年1月—2020年12月的23名住院医师作为对照组,2021年1月—2023年12月的35名住院医师作为试验组,分别采用传统教学方法和3D CAI进行颞骨解剖授课和培训。结束后,分别对2组医师进行解剖名词(中耳、内耳、侧颅底)、解剖空间方位、解剖标志认识和颞骨CT阅片能力测试,并对教学方法、教学内容的满意度进行问卷调查。在学习前后对2组进行自信心评价评,即是否颞骨解剖结构不易理解、是否有信心辨识颞骨解剖结构。比较2组医生的测试成绩、对教学的满意度以及学习自信心。结果试验组医师的中耳和内耳解剖测试成绩与对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。试验组在侧颅底解剖、解剖空间方位、解剖标志认识、颞骨CT阅片成绩分别为7(7,8)、8(7,8)、8(7,9)和(82.12±8.37)分,均高于对照组[5(5,6),5(5,6),6(6,7)和(74.65±7.96)分](P<0.05)。试验组对教学内容的满意度为85.71%,对教学方法的满意度为91.43%,高于对照组对教学内容和教学方法的满意度(60.87%和65.22%)(P<0.05)。经过学习,试验组有62.86%的医师认为颞骨解剖容易记忆和理解,71.43%的医师认为有信心辨识出颞骨解剖结构,均高于对照组(34.78%和4.38%)(P<0.05)。结论3D CAI颞骨解剖教学内容新颖,可激发学员的学习兴趣和信心,减少其对晦涩的解剖知识的抵触和恐惧,有助于提高耳科住院医师规范化培训的效率。

影像三维重建联合计算机多媒体技术辅助下正骨技术在骨科PBL教学中的应用研究

探索正骨技术通过影像三维重建和计算机多媒体技术的联合辅助下在骨科PBL教学中的应用效果。方法 采用问卷调查方法,2021年6月至2022年08月期间,对南京医科大学康达学院、南通大学医学院临床及全科专业共100名学生进行问卷调查,其中男生48人,女生52人,平均年龄(24.3±0.7)岁。采用采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。结果 参与调查研究者共100名,赞同多种技术联合辅助下的骨外科正骨教学、不赞成和无所谓的比例分别是 92例(92%),5例(5%),3例(3%)。优势组得分均值为1.8±0.2,无优势组得分均值为0.9±0.2,优势组和无优势组间的差异具有统计学意义(P<0.05)。高学习效率组得分均值为1.8±0.2,低学习效率组得分均值为0.3±0.3,高学习效率组和低学习效率组间的差异具有统计学意义(P<0.05)。高知识掌握度组得分均值为1.9±0.2,低知识掌握度组得分均值为0.4±0.3,高知识掌握度组和低掌握组间的差异具有统计学意义(P<0.05)。结论 影像三维重建联合计算机多媒体技术辅助下的正骨教学在骨科PBL教学中取得绝大多数同学的认可,也取得了较好的教学效果。

沥青路面表面纹理三维评价方法及其计算边界条件分析

为了综合评价沥青路面表面纹理的三维特征,推广表面纹理三维评价方法的应用,提出了一套适用性强、计算边界条件明晰的沥青路面表面纹理三维评价指标。首先,利用激光纹理扫描仪采集了不同沥青路面表面纹理的三维点云数据,并分别基于灰度共生矩阵理论和表面纹理偏离基准面的均匀程度,构建了表面纹理水平三维评价指标f_(8mac)、f_(9mac)、f_(8mic)、f_(9mic)和表面纹理分布均匀性三维评价指标σ;然后,以铺砂法、步行式摩擦系数仪和组合表面纹理分布均匀性的测试结果为基准,通过对比三维评价指标和现有二维评价指标与基准指标的相关性,验证了三维评价指标的有效性和优越性;最后,基于表面纹理三维评价指标的计算过程,明确了表面纹理三维评价指标的计算边界条件。研究结果表明:f_(8mac)和f_(8mic)与基准指标的相关系数R分别为0.934 8和0.803 0,优选f_(8mac)和f_(8mic)为表面纹理水平三维评价指标;现有的二维评价指标难以准确表征表面纹理的三维分布状态,指标σ可以有效地评价沥青路面表面纹理的三维分布均匀性;只有在相同的计算边界条件下,表面纹理三维评价指标才具有可比性。研究成果有望为沥青路面表面纹理三维评价方法的推广应用提供理论借鉴。

移动边缘计算中的无人机三维部署和内容缓存优化方法

随着无线网络中的移动数据流量爆炸式增长,支持高速缓存的无人机被应用于移动计算领域充当边缘服务器,为网络中的用户提供按需服务。为了在满足其他资源约束的条件下,给用户带来更好的体验,通过联合优化无人机部署、缓存放置和用户关联以实现最小化所有用户的内容访问时延,并为用户提供质量不同的内容缓存服务。针对多无人机和地面基站协同提供缓存服务的场景,提出了一种基于迭代优化的联合优化算法。该算法通过迭代求解由目标问题分解得到的三个子问题的方式来获得具有收敛性保证的次优解决方案。首先,采用基于连续凸近似的算法求解无人机部署子问题;其次,采用基于贪心的算法求解内容缓存子问题;然后,利用基于罚函数的连续凸近似算法求解用户关联子问题;最后,对上述过程重复迭代,得到目标问题的一个次优解。多次仿真实验验证了所提算法的有效性和可行性。仿真结果表明,与基准算法相比,所提联合优化算法在平均内容访问时延、缓存命中率两方面均具有更好的性能。

计算机辅助肝脏三维重建技术在肝癌患者围术期健康教育中的应用

目的:探讨计算机辅助肝脏三维重建技术在肝癌患者围术期健康教育中的应用效果。方法:选取2020年2月1日~2023年2月28日100例行肝肿瘤根治性切除术患者随机分为对照组和研究组各50例,对照组行常规围术期健康教育,研究组使用计算机辅助肝脏三维重建技术进行围术期健康教育;比较两组干预前后健康知识掌握情况、心理状态及应激反应指标。结果:两组术前1 h健康知识问卷评分高于入院次日(P<0.05)、焦虑抑郁量表(HADS)评分低于入院次日(P<0.05),研究组术前1 h健康知识问卷评分高于对照组(P<0.05)、HADS评分低于对照组(P<0.05)。重复测量整体分析结果显示,去甲肾上腺素(NE)组间、时间点及交互作用差异有统计学意义(P<0.05)。术前1 h、手术开始30 min、术后1 h,研究组NE及COR水平低于对照组(P<0.05)。术前1 h、手术开始30 min、术后1 h,两组患者NE及COR水平均高于入院次日(P<0.05);手术开始30 min,两组患者NE及COR水平高于术前1 h(P<0.05);术后1 h,两组患者NE及COR水平低于手术开始30 min(P<0.05)。结论:使用计算机辅助肝脏三维重建技术辅助围术期健康教育可有效提升肝癌患者的健康知识掌握程度,改善不良心理状态,降低应激反应。

昆都仑泄洪冲沙洞结构静动力三维有限元配筋计算

昆都仑水库是一座以防洪、供水为主的综合利用的中型水库。为改善水库泄洪条件,新建泄洪冲沙洞并布置于库区右岸山体内。首先,构建了泄洪冲沙洞三维有限元模型,模拟了各结构的精细构造部位;然后,采用三维线性有限单元法对泄洪冲沙洞开展静动力工况下变形、应力分析计算,基于有限元内力法进行内力计算并提出相应配筋方案;最后,进行结构限裂复核验算。选取的配筋计算方案实用可靠,为工程设计提供指导、验证复核作用并成功付诸实施。

基于差异冻结技术的深厚冲积层三维冻结温度场数值计算分析

为了探究人工地层冻结(artificial ground freezing, AGF)多圈管冻结壁温度场分布与发展规律,以淮北青东煤矿东风井为工程背景,利用现场实测数据和COMSOL Multiphysics软件建立三维冻结温度场数值计算模型,分析了立井井筒所在土层在差异冻结技术下的冻结温度场时空演化规律。研究结果表明:在对比分析中三圈管相较两圈管冻结扩展速度较快,相同的冻结时间下,冻结壁平均温度要低0.73~3.32℃·d^(-1),有效厚度增加0.38 m;砂土层相同冻结时间的条件下冻结壁平均温度要比黏土层低0.94~1.50℃,有效厚度增加0.21 m。冻结井筒计算范围内,径向温度场呈现出圈管之间温度低,圈管两侧温度较高的“马鞍型”分布;在土体深度方向,不同土性的土层温度梯度较为明显,具体表现为三圈管以及细砂层位温度更低,30 d左右Ⅱ层土体(三圈管砂土层)降温速率达到最大,约为1.12℃·d^(-1),首先完成土体降温阶段进入冻结壁交圈和拓展阶段,此时其他土层仍处于土体降温阶段。“长短腿”冻结管布置形式既可以提高井筒开挖的时间,缩短工期;又可以防止深部冻土入荒径过多,降低开挖难度,节约工程成本。采用差异冻结的方式,开机冻结30 d,去路盐水温度降至-30℃后维持该温度循环制冷盐水,使得该冻结工程取得了圆满成功。此研究可以为类似矿井冻结施工提供一定的参考。

基于双色法的碳烟火焰三维温度场计算层析成像测量

建立了一种基于多角度火焰光学投影信号获取的三维层析重建成像算法,用于测量不规则形态火焰的三维结构。通过搭建可旋转的射流燃烧装置建立不规则轮廓非预混稳定乙烯碳烟火焰,采用单一像增强相机(ICCD)从28个不同角度依次进行火焰自发光的全波段、550 nm和650 nm窄波段投影图像采集,结合自编制的三维重建程序与修正双色法,实现了碳烟火焰三维温度场测量。结果表明,三维重构算法能够再现火焰结构与温度场三维空间分布特性,温度测量值符合层流乙烯扩散碳烟火焰温度范围,采用任意不同角度投影图像数据的数目高于15个时,重构效果最好。

基于计算机视觉的足踝三维运动自动分析技术研究

目的人体足部关节运动学测量在足踝及下肢疾病的临床评估中发挥着重要作用,而大量研究表明:足部多节段(即多关节)比传统单节段分析在临床应用中更具价值。然而,目前常用的光学动作捕捉系统采用人工解剖标记点,存在测量耗时大、手动标记误差等问题,制约了三维运动分析在足踝外科的临床应用与推广。因此,本研究提出一种无标记,且能够实现快速数据采集和自动运动学分析的技术和系统。方法采用自主研发的基于动态点云跟踪的足踝运动数据采集平台,通过深度学习模型(Point Net++)将足踝部自动分割为胫腓骨段、后足段,中足段,前足段和拇趾段,建立五节段运动学模型(Point foot analysis model,PFAM),将步态中足部关节变换矩阵转换为3个解剖平面欧拉角,量化评估足部多关节协调运动特征。结果本研究方法能够在无标记点的条件下自动分析步态中足踝部多关节旋转角度数据,实验结果表明:在基于深度学习模型自动分割下的运动学数据与人工分割的结果具有良好的一致性,且总体测量和分析总耗时达到分钟级别,效率远高于传统光学动作捕捉技术。结论本研究结合深度学习模型提出了一种无标记点自动多关节运动分析方法,高效获取运动数据有助于应用于临床建立大规模足踝运动学数据库,从而为临床干预和康复训练提供强有力的技术支撑。

三维连续-非连续并行计算方法及其在岩爆过程模拟中的应用

随着深部岩石工程的发展,岩爆变得越发严重。在岩爆的数值模拟方面,连续方法和非连续方法均具有一定的局限性。兼具二者优势的连续-非连续方法更具优势,且正在快速发展。基于CUDA对自主开发的三维拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法进行了GPU并行加速。为了探索岩爆的机理和过程,模拟了不同静水压力、侧压系数和单元数目(最多达100×10^(4))条件下圆形洞室围岩V形坑的演化规律和单元弹射现象。考察了洞室围岩中裂纹的定量演化规律。研究表明:当静水压力较大时,基于芬纳公式的支护设计偏于不安全。由于V形坑的位置发生改变,V形坑的平均最大深度随着静水压力的增加先缓慢增加后快速增加。关于洞室围岩V形坑的模拟结果能与有关的实验结果、数值结果和现场观测结果吻合。上述研究很好地体现了岩爆并行计算较串行计算和商业软件计算的优势。

计算机三维动画存在的问题与发展趋势

引言随着计算机硬件性能的不断提升、新算法的应用以及人机交互方式的创新,三维计算机动画技术正在朝着更加智能化和人性化的方向大步发展。三维计算机动画的出现是计算机图形学和动画技术发展的产物,它采用三维模型和动画控制算法生成动画序列,可广泛应用于影视制作、游戏开发、虚拟仿真等领域,极大增强了动画的真实感与高级视觉效果。

工业设计专业计算机三维设计课程“理实”一体混合式教学模式探索

针对工业设计专业计算机三维设计课程,深入探索了“理实”一体混合式教学模式。分析了当前教学模式存在的问题,提出了“理实”一体混合式教学模式的核心理念和具体实施策略。经过实践证明,该模式能够有效提高学生的专业素养和创新能力,为工业设计专业人才培养提供了新思路。

基于三维模型的边坡土方计算分析

利用传统GPS-RTK方法量算废弃矿山高陡边坡的土石方量具有一定局限性,且不同方法计算的结果存在差异。为了解各方法优劣,精准计算边坡治理土石挖方量,以矿区内一处高陡边坡为研究对象,基于实景三维模型,分别采用DTM法、方格网法、断面法计算土石方,并对结果进行了对比分析。结果表明,在高程点提取密度大的情况下,DTM法和方格网法精度均可靠,但随着高程点提取密度的降低,方格网法精度迅速降低,DTM法精度缓慢降低;断面法受剖面间距变化的影响较小,计算结果相对稳定。

基于三维激光扫描的隧道衬砌厚度及混凝土用量计算方法

为实现施工过程中隧道衬砌厚度控制,在三维激光扫描技术的基础上,提出了基于激光扫描点云的隧道衬砌厚度及混凝土用量计算方法。采用三维激光扫描仪获取隧道毛洞、初期支护、二次衬砌内表面的三维点云,对这些数据进行坐标转换、切割处理,并根据本文提出的计算方法对处理后的数据进行分析,得到衬砌的计算厚度及混凝土用量。经现场试验验证,本文的计算方法能够快速计算出衬砌厚度及混凝土用量,并能确定衬砌超厚、欠厚的位置;初期支护、二次衬砌的混凝土计算用量与实际用量分别相差0.90%、0.59%。本文的计算方法准确、有效,能够用于施工期间隧道衬砌厚度和混凝土用量的实时检测。

高压送电线路耐张塔跳线三维建模及计算

本文对高压送电线路耐张塔的三维跳线计算建立了详细的数学物理模型,提出了软跳线和硬跳线耐张塔跳线三维计算方法。以500 kV紧凑型线路和±800 kV直流线路耐张塔为例,分别对软跳线和硬跳线耐张塔进行了三维跳线计算。该计算方法可以对跳线进行精确设计,优化塔头布置,节约杆塔造价;将铁塔头部结构布置与电气间隙设计融为一体,实现电气与结构专业在铁塔设计上的无缝衔接;同时实现二维粗略设计向三维精确设计的升级。

三维地质建模在储量计算中的应用

天然建筑材料作为水利水电工程重要组成部分之一,勘察阶段精确查明料场储量是建设期施工组织设计的可靠依据。文章以引江济淮某段输水渠道场区为背景,利用GeoStation软件为基础构建三维地质可视化模型,对三维模型进行可视化分析,准确、快捷、高效地计算出各岩土层的方量,并与传统方法进行比较分析,得出更加精确的计算储量。

计算机软件在三维面部成像与测量中的运用研究

现如今,随着我国科学技术的不断进步,计算机技术已经深入各行各业,促进了公众生产生活方式的改变。利用三维激光扫描、立体摄影系统、神经网络系统等先进的计算机技术,在面部测量的基础上进行详细分析,为制定治疗方案提供有效的数据支持,逐渐成为临床医师治疗的主要手段。三维面部成像技术在整形外科等面部美学领域发挥着越来越重要的作用。本文主要分析计算机软件在三维面部成像与测量中的运用。

澳大利亚昆士兰州Goldsmiths金矿体三维地质建模与矿体储量计算研究

三维地质建模是“数字矿山”的关键技术,利用该技术进行隐伏矿体定量计算已成为矿产勘查领域的热点。本文使用多源数据构建三维模型,对澳大利亚昆士兰州Goldsmiths金矿体进行了综合分析,实现目标金矿体的三维真实展示。依据地质统计学原理完成矿产资源量估算,对其精度与传统块段法进行比对分析。利用3Dmine软件构建三维实体模型,直观展示了研究矿体的规模、形态及空间展布特性,真实再现了矿体所在各个空间位置的品位、岩性等属性信息。通过与SD法、传统块段法计算结果的比对,反映了利用矿体实体模型计算储量的可行性,对后期的矿产研究工作及采矿设计具有深远意义。

三维建模和空间计算技术在矿山修复治理中的应用

矿山修复治理对于改善区域生态环境和促进经济社会的可持续发展具有重要意义。本文基于三维地形数据,利用三维建模和空间计算技术,能够直观准确地模拟和计算矿山修复中开挖或回填的土石方量。通过实验表明,三维建模和空间计算技术的运用有利于矿山精细化修复治理。