基于船舶-流场耦合作用的内河航段船舶航行虚拟辅助驾引

[目的]为进一步提高船舶航行的安全性,对船舶辅助驾驶决策相关内容开展研究。[方法]针对选取的两段内河典型航段,基于实时数字航道流场信息,考虑航行规则约束,模拟船舶-流场耦合作用下的复杂流场航段虚拟辅助驾引。模拟南京和东流航段的虚拟辅助驾引,给出相应的安全驾驶方案,在航行过程中对船舶速度、位置和航向等信息进行实时追踪。[结果]仿真结果表明,基于Fluent二次开发的船舶-流场耦合作用的算法可有效解决船舶多自由度运动耦合和船舶-流场多物理场耦合的解耦问题;遇见弯道或分汊时,操小舵角长距离航行可以在避免降速和较大横移的同时实现船舶的安全航行。[结论]该算法可以有效对接数字航道流场信息,开展复杂流场环境下内河航段船舶航行的过程模拟,结果可为内河航段船舶智能航行决策提供数据支撑。

基于可视化的虚拟辅助生产实习研究

生产实习是工科院校教学计划中非常重要的一环。但在目前形势下,工科院校传统生产实习方式已经出现了不少问题,导致生产实习流于形式,难以达到教学计划预期效果。本文提出基于可视化的虚拟辅助生产实习方式,作为现实生产实习的一种辅助手段,用以提高生产实习的预期效果。

虚拟辅助介入:让童心与习作自由融通——以中年级习作教学为例

在现实与想象之间,儿童更爱虚拟世界,尤其是虚拟的丰富多彩的卡通世界。虚拟元素在习作中是一种介入手段,在现实与想象之间起到无障碍切换作用。

电机学虚拟教学辅助平台的开发与探索

电机学课程实践性很强,在电气工程专业具有广泛应用。针对此课程以抽象理论为主、电机综合实验平台数量有限及实验项目和类型相对固定的特点,基于LabVIEW开发了一套电机学虚拟辅助教学系统。该系统实现了电机多模态控制、动态显示结果及多参数任意可调,可应用在理论教学、实验教学及自动控制类科研项目中。实践表明,这种全新的教学辅助平台可以促进教学观念与教学模式的改革,具有重要的实际意义。

基于RISC-V的MSI硬件辅助中断虚拟化设计

当前的RISC-V外部中断控制器PLIC无法直接处理MSI,在虚拟化环境下中断处理效率相对较低。基于RISC-V AIA协议,首次提出了一种RISC-V架构下MSI硬件辅助中断虚拟化设计。该设计可作为独立模块集成到RISC-V架构的处理器中,直接接收处理MSI。相较于PLIC,此设计具有更短的中断响应时间。并且在虚拟化场景下,相较于软件实现所需的数千个时钟周期,硬件辅助的中断虚拟化方案仅需6个时钟周期即可完成MSI的重映射,显著提升了MSI虚拟化的处理效率。

基于虚拟筛选技术的药物化学创新性实验设计

计算机辅助虚拟筛选是药物分子设计领域的一项重要技术,已被广泛应用到新药研发早期先导化合物发现过程中。基于上述背景,在药物化学实验中,为了提高制药工程专业学生对天然产物构效关系的理解,开设了消渴丸中活性成分虚拟筛选的实验项目。学生通过上机操作分子对接软件,针对特定靶标,学习从有活性的混合成分中虚拟筛选先导化合物的方法,并且能够从微观可视化的角度,深刻理解药物结构和活性靶点间形状匹配、相互作用匹配才能发挥作用。在虚拟实验计算结果分析中,学生通过查阅文献,进一步探讨计算结果与实验研究的关联性。本实验使学生能够意识到传统的中草药是药物研发的巨大资源,进而培养学生在新药开发中科学的思维能力和分析解决问题的能力。

螺旋CT结合3D打印虚拟辅助技术在髋臼骨折手术中的应用

目的 探讨螺旋CT结合3D打印虚拟辅助技术在髋臼骨折手术及术前规划中的应用价值.方法 选取接受手术治疗且临床资料完整的髋臼骨折患者58例作为研究对象.其中21例患者（观察组）在术前进行螺旋CT三维重建,并根据影像学资料打印3D模型,进行个性化手术模拟,完善手术计划后予以髋臼骨折手术治疗;另37例患者（对照组）行常规术前检查以及对症手术治疗,比较两组患者一般临床指标以及骨折恢复情况.结果 所有患者均顺利完成手术,其中观察组患者术中出血量、围术期输血量、手术用时、术中透视次数明显低于对照组,差异有统计学意义（P〈0.05）;观察组骨折复位质量评分（Matta）以及髋关节功能评分（Merle D＇Aubigne＆Postel）略高于对照组,但差异未见统计学意义（P〉0.05）;观察组患者围术期并发症发生率明显低于对照组,差异有统计学意义（P〈0.05）.结论 在髋臼骨折术前应用螺旋CT三维重建结合3D打印虚拟辅助技术能够有效提高手术安全性,其指导的手术计划能够提高手术效率,保证手术精确、可行,具有临床应用及推广价值.

三维超声计算机辅助虚拟脏器分析技术评价胎儿透明隔腔发育

目的探讨三维超声计算机辅助虚拟脏器分析（VOCAL）技术对评价胎儿透明隔腔（CSP）发育的应用价值。方法应用三维超声VOCAL技术对20-38周正常胎儿共212胎进行CSP容积测量,评价胎儿CSP的发育情况。结果对212胎正常胎儿均应用VOCAL技术成功测得CSP容积数据。胎儿CSP宽度与胎儿孕周、双顶径（BPD）、头围（HC）及小脑横径存在相关性（r=0.47、0.50、0.46、0.50,P均〈0.05）;胎儿CSP前后径与胎儿孕周、BPD、HC及小脑横径存在相关性（r=0.57、0.61、0.55、0.61,P均〈0.05）;胎儿CSP容积与胎儿孕周、BPD、HC及小脑横径存在相关性（r=0.45、0.48、0.44、0.50,P均〈0.05）。结论通过三维超声VOCAL技术可立体显示胎儿CSP,从而评价其发育情况。

基于实时装配状态感知和直观性交互的虚拟现实辅助维修训练

为了提高虚拟维修训练时零件的定位精度,丰富人机交互功能,反映贴近实际的操作过程,提高操作者的训练质量,基于虚拟现实辅助技术,研究了装配约束感知与建立算法,可实现根据当前的装配状态实时建立正确的装配约束。基于直观性交互建立了“导师&助教”多模式指导方法。在Unity3D环境中开发了虚拟手、虚拟工具的无标记交互操作方式,并通过HMD(head-mounted display,头盔显示器)实现虚拟环境的立体可视化。开发了虚拟维修训练系统,并以某型号洗衣机为对象进行了测试。结果表明,该系统不仅可使零件的装配关系定位更加精确,模拟出更真实的拆装过程,还可以通过直观性交互帮助操作者更好地完成任务,消除了实装训练的不足,大大提升了维修训练的效费比。

基于深度卷积神经网络的辅助虚拟训练动作检测系统设计

为了提高辅助虚拟训练动作检测系统的精度与有效性,文中提出一种基于深度卷积神经网络的辅助虚拟训练动作检测系统,该设计系统由逻辑层、技术层与应用层三部分组成。在系统硬件设计方面,设计虚拟显示模块、电源模块和检测数据采集模块,在提高系统稳定性的同时提高虚拟训练动作数据传输的精度。在系统软件设计部分,以深度卷积神经网络结构为基础,识别辅助虚拟训练动作,并采集辅助虚拟训练动作的图像,结合卷积层与全连接层对采集到的辅助虚拟训练动作图像进行处理,通过分类层输出辅助虚拟训练动作的识别结果。最后,根据训练动作的定位结果完成辅助虚拟训练动作的检测。实验结果表明,文中所设计的系统能够精准定位辅助虚拟训练动作,提高训练动作的检测精度,保障辅助训练的有效性。

基于Agent的虚拟认知康复辅助治疗系统研究

针对目前VR辅助认知康复技术的缺点,提出将VR和Agent技术相结合,设计了一种基于Agent的虚拟认知康复辅助治疗系统AVR-CRS,并讨论了该系统的逻辑结构、虚拟Agent的形式化模型、通信协作模式以及基于W eb Services的系统实现等关键技术.与传统的虚拟康复技术相比,该系统具有开放、自主、可移植的特点,能适应未来远程康复的发展需要.

虚拟技术辅助教学用于肝胆外科教学中的效果研究

目的探讨虚拟技术辅助教学用于肝胆外科教学中的效果。方法选择在我院肝胆外科实习的学生共60人,随机分为两组,分别实施传统教学以及虚拟技术辅助教学,比较其考核成绩评分以及教学效果。结果观察组学生考核成绩评分以及教学效果优于对照组(P<0.05)。结论虚拟技术辅助教学能够显著提高学生的学习效果,值得推广使用。

髋臼骨折固定中3D打印技术辅助虚拟手术计划的疗效评价

背景:髋臼骨折因其复杂的解剖结构导致治疗难度加大,目前临床上仍以切开复位和内固定作为髋臼移位骨折的标准治疗方法。利用3D打印技术配合术前虚拟手术计划制作的患者专用预轮廓重建模板,可减少手术的侵袭性、简化手术流程。目的:评价3D打印技术辅以虚拟手术计划与传统髋臼骨折复位重建治疗髋臼骨折的效果差异。方法:选择2017-10-01/2018-03-01承德医学院附属医院收治的25例髋臼骨折患者,其中男14例,女11例,年龄21-60岁。采用计算机随机分为试验组(n=12)和对照组(n=13),试验组采用3D打印技术辅助虚拟手术计划预轮廓重建钢板内固定,对照组采用骨折复位后术中手工轮廓重建钢板内固定。术后X射线、非对比计算机断层扫描分析两组骨折复位情况;术后随访两组患者目测类比评分与Majeed功能评分及并发症发生情况。研究通过承德医学院附属医院伦理委员会伦理审查(批准号:LL007)。结果与结论:①X射线片显示试验组复位效果优于对照组(P=0.038);非对比计算机断层扫描显示,试验组手术前后复位位移差优于对照组[(12.43±7.58)mm,(9.408±8.27)mm,P<0.05];②术后随访6-12个月,试验组末次随访时的目测类比评分低于对照组[(1.6±0.6),(3.3±1.3)分,P<0.05],两组末次随访时的Majeed功能评分比较差异无显著性意义(P=0.079);③两组术后均未出现伤口迁延不愈、内固定失效或深静脉血栓等手术相关并发症,均未发生与植入器械相关的生物相容性不良反应;④结果表明,3D打印技术辅助虚拟手术计划在髋臼骨折固定中可提高复位质量,提高髋臼骨折手术效果,减少患者术后痛苦。

基于硬件辅助虚拟化技术的交叉视图进程检测

分析了进程隐藏技术和检测技术,对Strider Ghost Buster所使用的交叉视图进程检测技术及相关问题进行了深入研究,结合硬件辅助虚拟化技术,提出了一种新的进程检测技术——HCDP。通过实验结果验证了HCDP的有效性和完整性。

基于硬件辅助虚拟化技术的反键盘记录器模型

结合已有的键盘记录器,分析了Windows中从用户按键到应用程序处理消息的过程,并针对该过程详细分析了可能出现的安全威胁。在此基础上提出了基于硬件辅助虚拟化的反键盘记录器模型。利用CPU提供的硬件辅助虚拟化技术实现了虚拟机监控器,当获取用户输入时通过在虚拟机监控器中自主处理键盘中断并将读取到的键盘扫描码信息交由受保护的用户线程来保护用户键盘输入的安全。

三维超声虚拟器官计算机辅助分析技术监测胎儿小脑体积

目的观察三维超声虚拟器官计算机辅助分析(VOCAL)技术监测胎儿小脑体积的可行性。方法选取18~32周孕妇450名(单胎妊娠),按孕周将胎儿分为15组,每个孕周30胎。以经腹二维超声测量胎儿小脑横径、经腹三维超声VOCAL技术监测胎儿小脑体积,采用Pearson相关分析观察小脑体积与孕周及小脑横径的相关性,并建立拟合回归方程。结果胎儿小脑横径、小脑体积符合正态分布,随孕周增加有逐渐增大趋势。Pearson相关分析结果显示,胎儿小脑体积与孕周呈正相关(r=0.93,P<0.01),曲线拟合回归方程为Y(小脑体积)=13.90-1.57X(孕周)+0.05X2(R2=0.91,P<0.05),并与小脑横径呈正相关(r=0.94,P<0.01),曲线拟合回归方程为Y(小脑体积)=0.63-0.12X(小脑横径)+0.01X2(R2=0.90,P<0.05)。结论三维超声VOCAL技术可监测胎儿小脑体积;胎儿小脑体积与孕周及小脑横径呈正相关。

虚拟装配下液力变矩器装配体位置公差优化

液力变矩器装配体公差,即配油套的径向圆跳动量,是反映变矩器能否高速工作的关键指标。配油套径向圆跳动除了受零件公差分配影响,还受装配序列的影响。虚拟现实辅助装配虽可用于产品的可装配性设计,但缺失公差信息,无法反映产品的实际装配质量。基于Unity3D渲染引擎,建立了集成三维信息标注、公差分析、公差优化和试验验证4个模块的虚拟现实辅助公差优化的虚拟装配系统。建立了以提高装配精度为目标,限制装配成本和质量损失的公差优化模型,提出了最大适应度值的一半为判断标准的交叉操作,改进了自适应遗传算法,以2个变量的Schaffer函数进行了算法验证,采用蒙特卡洛法进行了装配体位置公差预测。虚拟装配试验结果表明,虚拟装配系统可实现液力变矩器装配体公差组成环零件设计公差的优化,以及预测不同装配序列下装配体的位置公差,提高了液力变矩器公差设计效率。

基于系统虚拟化的安全技术研究

为提高操作系统和应用程序的安全性,研究了系统虚拟化的相关技术,讨论典型的基于系统虚拟化技术的安全技术应用和系统。根据研究目标的软件层次,分别从应用程序安全、操作系统安全和虚拟机监控器自身安全性三方面,对当前的研究现状和未来的发展趋势进行了分析和归纳。设计一种基于系统虚拟化技术实现对恶意软件透明安全的动态调试分析方案,通过在Intel-VT平台上实现系统原型,验证了该方法的可行性和有效性。

虚拟机技术与性能优化的研究

虚拟化技术应用广泛,以虚拟机为主构建的虚拟计算平台存在性能和安全等方面的问题.通过研究分析虚拟化技术和3种基于硬件抽象层虚拟机的实现技术,提出以硬件辅助虚拟化技术为基础,融合动态指令转换等技术,从处理器虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化等方面优化设计虚拟机.经实验证明实现的虚拟机在性能上接近非虚拟化的物理计算机.

抗核抗体与低分子肝素治疗不明原因复发性流产子宫胎盘血流指数的关系

目的探讨抗核抗体(ANA)与低分子肝素(LMWH)治疗不明原因复发性流产(URSA)孕妇子宫胎盘血流指数的关系。方法2020年1月至2022年12月期间,共纳入80例URSA孕妇,其中40例接受LMWH治疗,另外40例未接受LMWH治疗,2组ANA阴性(-)和ANA阳性(+)各20例。借助虚拟器官计算机辅助分析技术进行2D多普勒测量子宫动脉搏动指数(PI)和3D超声测定血管化指数(VI)、血流指数(FI)和血管化血流指数(VFI),并对所有女性进行血清ANA测定。结果未接受LMWH治疗和接受LMWH治疗的ANA(-)URSA孕妇分娩孕周、新生儿结局比较,差异具有统计学意义(P<0.05)。无论ANA状态如何,未接受LMWH治疗和接受LMWH治疗的URSA孕妇间PI、VFI、FI值差异均无统计学意义(P>0.05)。而接受LMWH治疗的ANA(-)URSA孕妇VI值显著高于未接受LMWH治疗的ANA(-)URSA孕妇(20.02±6.06 vs 11.60±3.04,P<0.001)。仅考虑ANA(-)URSA患者,VI用于区分接受和未接受LMWH治疗孕妇的ROC曲线下面积为0.889(标准误=0.053,P<0.001,95%置信区间=0.785~0.993),VI临界值为16.05,灵敏度为75.0%,特异性为100.0%。结论LMWH可能对于恢复ANA(-)状态下URSA女性VI的生理血流供应具有潜在的有益作用,但是仍需要更进一步的研究来解释彼此之间的关系。