新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG设计与分析

为解决传统Halbach永磁阵列无铁芯轴向磁通永磁发电机(AFPMG)由于磁极永磁体用量增加而导致功率密度降低的问题,提出了一种变辅助磁极参数(极角和充磁夹角)的新型三段Halbach永磁阵列无铁芯AFPMG.采用三维有限元法,对新型三段Halbach永磁阵列辅助磁极极角和充磁夹角进行了多目标优化设计,从而确定了最佳辅助磁极参数.最后对比了无铁芯AFPMG中采用不同磁极结构对发电机电压波形质量和功率密度的影响.结果表明:新型永磁发电机可以使发电机电压正弦波畸变率由2.40%下降为0.44%;相较传统两段Halbach和传统三段Halbach永磁阵列的无铁芯AFPMG,新型永磁发电机功率密度得到显著提高;新型永磁发电机的永磁体用量减少了16.68%,进而减轻了转子盘质量,使发电机更加适于低风速下稳定发电.

肺内血管三维重建技术在肺段切除术治疗早期肺癌中的临床应用

目的探讨肺内支气管血管三维重建技术在肺段切除术治疗早期肺癌中的临床应用效果。方法现针对2021年3月-2023年3月期间在我院行肺段切除术的早期肺癌患者治疗情况进行回顾性分析,共计纳入64例。其中采取常规胸腔镜解剖性肺段切除术的患者有32例,将其设定为对照组,采肺内支气管血管三维重建下的胸腔镜解剖性肺段切除术的患者有32例,将其设定为观察组,对其治疗情况进行对比和分析。结果(1)在手术时间上,以观察组时间更短,在术中出血量上,以观察组更少,和对照组相比有明显差异(P<0.05);(2)两组患者淋巴结清扫个数和优势肺段切除例数水平相当(P>0.05);(3)在术后胸液引流量上,以观察组更少(P<0.05),在胸管留置时间和术后住院时间上,以观察组时间更短(P<0.05),在并发生发生率上,以观察组更低(P<0.05)。结论肺内血管三维重建技术在治疗早期肺癌中获得了较好的干预效果,其可有效缩短手术时间,减少术中出血量,降低术后并发症,临床应用效果较好。

大盾构管片最不利上浮状态下三维形变特征模型试验方案设计

隧道施工期管片所受浆液浮力并非恒定,壁后浆液压力的不均匀分布会导致管片变形和隧道环的位错损伤。为减弱或避免因管片上浮造成的结构病害,通过自主设计研发一种考虑千斤顶水平推力、围岩压力以及同步注浆上浮力作用的管片三维加载模型试验系统,对大直径管片最不利上浮状态下的瞬时变形进行分析。试验装置由围压加载装置和非均布上浮力加载装置组成,可实现单点或多点同步加卸载;模型试验采用不同刚度弹簧模拟上浮期隧道与地层之间的相互作用;根据相似理论对管片模型和连接螺栓进行精细化设计和加工;根据实际工程中试验段的围压对模型围压初始值进行换算,并将动、静态上浮力相结合,提出更符合工程实际的盾构隧道横、纵向上浮力分析模型。结果表明:在拱底非均布上浮力的作用下,拱底竖向位移和收敛变形沿纵向均近似呈对数正态分布,其最大值均出现在脱出盾尾后第3环;各环管片的收敛变形与拱底竖向位移近似呈线性关系,斜率介于0.63~1.49之间;模型试验结果与实测数据相吻合。研究成果可为盾构隧道管片抗浮设计和施工提供一定的技术支持。

基于深度学习的三维肿瘤及器官分割

针对三维医学图像中由于肿瘤或器官的形状、尺度差异较大导致分割精度较低的问题,提出一种端到端的三维全卷积分割模型。首先,设计空洞立方集成模块在不同分辨率阶段实现多尺度集成,增强复杂边界上的识别能力;其次,引入跨阶段上下文融合模块融合浅层和深层特征,促进收敛并更准确地定位目标对象;最后,解码器对来自编码器的特征进行拼接以实现分割。在脑肿瘤分割数据集上,平均Dice相似性系数值达到85.37%;在腹部器官分割数据集上,平均Dice相似性系数值达到83.99%。实验结果表明所提模型在三维肿瘤和器官的分割上具有较高精度。

虚实坐标智能匹配与自适应三维轨迹规划

针对数字孪生增材修复任务中,物件仿真与真实坐标对应困难、三维轨迹误差较大的问题,提出虚实坐标智能匹配与自适应三维轨迹规划方法。采用图像分割方法获取实际场景下物件的分割图像,通过最小外接矩形预估物件真实坐标,仿真端据此执行旋转与平移操作,调整仿真物件的模型位置,实现坐标智能匹配;为最小化虚实坐标误差,设计基于Attention的多尺度残差UNet图像分割模型,利用多尺度残差模块获取物件多尺度特征,通过Attention策略增强网络对位置信息的描述。三维轨迹规划部分,设计融合特征高度的自适应分层算法,减少分层高度偏移,缩减阶梯误差;根据分层结果进行轮廓提取、填充,生成三维轨迹。结果表明,坐标匹配误差小于1mm,三维修复轨迹规划质量较高。

基于三二分段的实训教学质量改革

实训教学是高职院校教学的重要组成部分,但在实际上其关注度却低于理论教学。为此,笔者针对高职院校三二分段学生课程存在的评价方法单一、企业参与度不足、实训师资队伍结构单薄问题。从实训教学质量评价体系方面提出改革:通过培养目标、评价体系多元化--课岗证赛融合、混合式的教学方法的改革,从而保证职业教育学校实训教学质量,为社会培养更多优质的、技术性的复合型人才。

一种改进Canny算子的图像边缘检测算法

在移动机器人自主作业时,环境中往往存在障碍物,路径规划避障时要进行动态目标检测.Canny边缘检测算法可以与众多动态目标检测算法相结合,提高目标检测的效果.但是传统Canny边缘检测存在着自适应性不强,边缘检测可能不连续,或者检测虚假边缘的现象.本文提出了一种优化Canny边缘检测算法,通过改进的自适应中值滤波来预处理图像,对算法效率及对噪声点的处理做出了优化,紧接着增加梯度计算方向,最后结合改进的大津阈值分割法,提出了三阈值分割法代替原始的阈值分割法使图像边缘信息更加完整准确.仿真结果表明,该算法在边缘检测准确率上对比传统Canny边缘检测,Sobel算子与较新改进算法均有20%左右的提升,该算法优化了传统算法检测的连续性和准确率.

基于高低频特征增强算法的室内场景三维重建仿真

为了提高室内设计效率和质量,提出了一种基于高低频特征增强算法的室内场景三维重建仿真方法。利用小波变换算法提取室内场景单图像高低频特征,通过加权引导滤波算法增强高低频特征图像;采用深度神经网络,预测图像的分割图和深度图,并结合长短时记忆网络估计室内场景单图像平面参数。然后整合分割图、深度图与平面参数,实现三维重建。实验结果表明:该方法可有效提取室内场景单图像高低频特征,增强高低频特征图像和提升图像清晰度;三维重建均方归一化误差最高值为0.15。

基于显微CT影像的靶丸表面缺陷检测方法

靶丸的内外表面缺陷分布对激光惯性约束聚变实验成功率及效率有重要影响,目前观测不透明靶丸的内表面仅有用X射线直接成像技术获取局部二维信息。运用显微CT实现靶丸三维成像,可得到靶丸内外全表面形貌信息;运用边缘检测、理想曲面拟合分割出缺陷区域,通过连通域分析对表面缺陷进行分块,并分别计算各区域的宽度、高度;运用体绘制方法交互绘制出了靶丸三维数据的立体效果,尤其突出了缺陷区域的彩色高度场效果,并通过虚拟切割观察靶丸内表面。基于该方法的靶丸内外表面缺陷观测技术,能识别大多数表面缺陷,且能较为准确地计算出缺陷尺寸参数,未识别出的缺陷通过体绘制可被观察到作为补充,为研究人员提供了良好的辅助分析手段。

全国名老中医药专家常小荣基于“经脉-脏腑相关”理论辨治脾胃病特色探骊

常小荣教授认为“经脉-脏腑相关”是经络学说的核心理论,对临床工作有重要指导意义。总结常小荣教授基于“经脉-脏腑相关”理论辨治脾胃病的学术经验,在临床诊治脾胃病过程中注重经脉辨证与脏腑辨证相结合,治则以调畅中焦、调和五脏气机为要,辨证严谨,选穴精准,以四白、梁门、足三里为治疗脾胃病的基础用穴,并注重灸法的运用。常小荣教授提倡学习经典与继承创新,坚持研究与临床相结合,为传承发展“经脉-脏腑相关”理论作出了重大贡献。

基于三维循环残差卷积的脊柱CT图像分割

脊柱计算机断层摄影(CT)图像的自动分割能够辅助医生诊疗相关疾病,相较于二维分割后再进行三维重建,三维分割方法更方便且能保留图像的空间信息。针对现有三维脊柱分割方法精度较低的问题,提出一种以三维循环残差卷积为基础的U型网络对脊柱CT图像进行分割。在网络前端引入三维坐标注意力机制使网络关注感兴趣的区域,使用三维循环残差模块代替普通卷积模块,使得网络在有效累积特征的同时缓解梯度消失问题。加入高效密集连接混合卷积模块减少底层细小特征信息的丢失,提出双特征残差注意力机制代替跳跃连接进行高低层级间的语义融合,通过聚合不同层级特征对全局上下文进行建模,提升分割性能。实验结果表明:在CSI2014公开数据集上,该网络Dice相似系数(DSC)达到93.85%,相较于对比的分割网络提升了1.77~7.65个百分点,相较于其他脊椎分割方法提升了1.67~10.85个百分点;在本地腰椎数据集上,相较于对比的分割模型DSC提升了1.51~19.86个百分点,验证了所提方法的有效性和应用于计算机辅助诊疗的可行性。

中国盾构隧道工程关键技术的新进展综述

从研究背景与思路、机制/原理、材料/装备、技术论证、试验研究、工程应用等方面介绍中国大直径盾构掘进主轴承事故分析及国产主轴承的自主研发、盾构隧道工程安全高效掘进渣土适配性改良技术及配套材料、盾尾安全保障核心材料研发、盾构隧道新型管片连接技术、城市隧道三模掘进机关键技术等5个方面关键技术的最新进展情况。认为:1)自主研制的超大型盾构机用直径8.01 m主轴承大型套圈纯净度、大型滚子纯净度、大型套圈疲劳性能、大型滚子硬度均匀性、套圈材料淬透性和淬硬层深度、保持架焊缝疲劳寿命和拉断力均优于进口水平;构建了真实对数曲线大型滚子设计方法,突破了高精度大型滚子加工技术,处于国际先进水平,高精度加工和装配保证了零件尺寸精度及形位公差均满足设计要求;通过产品验收、装机应用论证和工程应用,表明应用该大直径主轴承不会产生接触疲劳强度不足和微动引起的疲劳磨损,可用于超大直径盾构隧道工程建设。2)针对黏性、富水砂性和硬岩等复杂地层,以改善岩土环境为核心,研发出了高配向密度的聚合型泡沫剂、高分子抗黏剂、喷涌防止剂和耐磨抑尘剂等环保型系列渣土改良剂,形成了盾构泥饼、喷涌和磨损原位改良主动防控技术,建立了通用地层适配性盾构渣土动态改良技术体系,保障了盾构安全高效掘进。3)针对盾构掘进过程中的盾尾密封失效难题,研发了“黏-稠-流”有机统一的新型盾尾密封油脂,温度敏感性低(黏温系数0.4)、抗水压能力强(最高抗水压3.5 MPa),整体性能提高1.3倍,为盾尾安全提供了有力保障;针对盾构同步注浆浆液泌水、离析和地层沉降难题,研发出了同步注浆充填剂,优化了惰性充填浆液配比,30 min零泌水,实现了壁后惰性充填,保障了管片壁后注浆质量和地层沉降精细化控制。4)新型管片连接技术采用环缝插入+纵缝滑入的连接形式,可以高标准地控制隧道接缝张开量和错台量,管片制作及拼装精度高,可降低接缝防水难度,提升成型隧道的质量,无需设置手孔,无需人工紧固作业,自动化程度高,施工效率高,可节约施工成本及改善洞内拼装作业环境。5)研制出的土压+泥水+TBM三模掘进机能够满足复杂多变、软硬不均复合地层等几乎所有地层的掘进施工,且可在不停机、不拆装设备的前提下实现掘进模式的快速转换,在TBM掘进模式下螺旋输送机+泥浆管道可协同排渣,解决了富水硬岩地层掘进排渣难的问题,机械化和智能化程度高,安全可靠,施工效率高,可改善工人作业环境,节省工期和成本。中国盾构隧道建设取得的巨大成就,推动了中国乃至世界盾构隧道技术的发展和进步,但仍时有安全事故发生,需从装备、材料、技术、管理等方面进一步研究和突破。在今后较长的时间内,中国盾构隧道(尤其是大直径盾构隧道)仍将处于高速建设发展期,面临的建设条件将越来越复杂,技术难度和挑战也将越来越大。要实现盾构隧道建设的快速、安全、健康,需处理好盾构隧道技术领域的关键问题,实现盾构隧道关键核心技术的突破。上述关键技术仍需不断完善并加强推广和应用,以促进中国盾构隧道建设向高适应性、高智能、高可靠性、高效益、高质量、高安全性和低能耗方向发展,形成适合于中国“土壤”的盾构隧道新技术。

激光雷达点云特征线检测与结构化研究进展与展望

实景三维(3D)建设是国家新型基础测绘建设的重要组成部分,是对在3D地理场景上承载结构化、语义化、支持人机兼容理解和物联实时感知的地理实体进行构建。而结构化是实现地理实体单体分割并获取其几何轮廓及组成结构的过程。随着大范围、城市级激光点云数据采集成本逐渐降低,3D点云的应用也越来越广泛。基于3D点云能完成生成地物的结构化表达,涉及线、面、体重建及语义分割、实例分割等。点云数据处理的核心内容是点云特征线检测、特征线线段化及特征线结构化。因此,点云特征线对点云处理和行业应用具有理论和实践价值。进行城市场景点云自适应特征线检测和精细结构化研究具有重要意义;研究点云特征线智能感知理论及结构化表达方法能为点云数据处理提供新的视角,对各类工程实践具有重要的理论指导意义,可服务于实景3D建设、二维(2D)、3D高清地图生成等具体应用。本文从点云特征线检测、点云特征线线段化、点云特征线结构化角度进行国内外研究现状综述,总结归纳点云特征线检测与结构化研究存在问题,并明确下一步研究思路。

顾及多尺度监督的点云语义分割

针对复杂场景点云分割精度不高、神经网络隐藏单元缺乏直接监督,难以提取语义明确的点云特征等问题,提出了一种将多尺度监督和SCF-Net相结合的点云语义分割网络。首先构建了一个类别信息生成模块,记录编码器中隐藏单元感受野内的类别,用于解码器中辅助分类器的监督学习。其次将解码阶段的点云类别预测任务分解成一系列点云感受野类别预测任务,通过对解码器中每一层添加辅助分类器,预测当前阶段点云感受野类别,编码阶段生成的类别信息作为标签监督网络学习。模型从粗到细地推理点云感受野类别,最终预测得到点云语义标签。实验结果表明,该方法能够有效提取点云关键信息,提高语义分割精度。

基于三维重建的静爆场破片检测方法

针对靶场静爆试验中破片统计分析工作效率低的问题,提出一种基于多视图三维重建的破片检测方法。引入点云分割中的自适应阈值,有效保留三维点云的细节信息,增强了算法对靶场不同场景应用的泛化能力。针对大数量点云处理效率不佳的问题,采用点云法向量预先验证的方法,再结合颜色的区域生长分割算法,有效降低了检测误差和漏检概率,提升了破片检测的精度。实验结果表明:文中提出的检测方法检测准确率达到95%,破片弹着点误差小于4%,可以有效地分割出破片的着靶参数,为后续破片的统计分析工作提供了实验依据。

三段接力针刺法联合作业训练治疗卒中后单侧忽略的临床观察

【目的】观察三段接力针刺法联合作业训练治疗卒中后单侧忽略的临床疗效。【方法】将104例卒中后单侧忽略患者随机分为观察组和对照组,每组各52例,对照组给予常规作业训练,观察组在对照组治疗的基础上,给予头皮针三段接力针刺法治疗。连续治疗8周。治疗8周后,评价2组临床疗效,观察2组患者治疗前后凯瑟琳-波哥量表评分、数字删除试验评分、画钟实验评分的变化情况,以及简化Fugl-Meyer运动功能评分、功能独立性评定量表评分的情况。比较2组患者治疗前后血清S100β蛋白、谷氨酸、胶质纤维酸性蛋白因子,以及全血低切黏度、全血高切黏度、血浆黏度的变化情况。并评价2组的安全性及不良反应的发生情况。【结果】(1)研究过程中,观察组失访1例,对照组失访1例。最终观察组51例、对照组51例纳入疗效统计。(2)观察组总有效率为94.12%(48/51),对照组为80.39%(41/51)。观察组疗效优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(3)治疗后,2组患者的凯瑟琳-波哥量表评分、数字删除试验评分、画钟实验评分明显改善(P<0.05),且观察组在改善凯瑟琳-波哥量表评分、数字删除试验评分、画钟实验评分方面明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(4)治疗后,2组患者的Fugl-Meyer运动功能评分、功能独立性评定量表评分明显改善(P<0.05),且观察组在改善Fugl-Meyer运动功能评分、功能独立性评定量表评分方面明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(5)治疗后,2组患者的血清S100β蛋白、谷氨酸、血清胶质纤维酸性蛋白因子水平明显改善(P<0.05),且观察组在改善血清S100β蛋白、谷氨酸、血清胶质纤维酸性蛋白因子水平方面明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(6)治疗后,2组患者的全血低切黏度、全血高切黏度、血浆黏度水平明显改善(P<0.05),且观察组在改善全血低切黏度、全血高切黏度、血浆黏度水平方面明显优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(7)2组患者治疗前后肝、肾功能均未见明显异常,2组患者治疗期间均未出现明显不良反应。2组患者的不良反应发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。【结论】三段接力针刺法联合作业训练治疗卒中后单侧忽略可有效降低单侧空间忽略严重程度,提高肢体运动功能,降低血液黏度,降低血清脑损伤因子,临床疗效显著。

基于分割环阵的CFRP分层缺陷超声全聚焦成像

碳纤维复合材料在钻孔加工时易产生分层缺陷,分层缺陷严重影响了构件的力学性能,存在严重的安全隐患。针对碳纤维复合材料孔边分层缺陷的检测,提出一种基于分割环形阵列的1/4矩阵全聚焦成像方法。设计了R4×S8、R3×S12、R3×S16和R4×S12四种分割环形阵列结构,通过数值仿真对比分析了各阵列的聚焦声场特点,最终确定分割环阵探头为5 MHz的R4×S12探头。使用该探头对碳纤维复合材料孔边分层试块的上层、中层、下层缺陷进行全矩阵采集,利用VTK工具包分别进行全矩阵三维成像和1/4矩阵三维成像。结果表明,1/4矩阵方法比全矩阵方法三维成像的缺陷对比度更高,1/4矩阵方法的缺陷尺寸表征误差更小,误差不超过6%。与全矩阵成像相比,1/4矩阵成像信噪比提升范围为3.43~7.61 dB,有效提升了图像质量。

基于非对称多解码器和注意力模块的三维肾脏影像结构分割模型

针对肾脏结构中,因不同结构间差异大,动静脉体积小、结构薄及计算机断层扫描血管造影(CTA)图像灰度分布不均和伪影带来的精确分割困难的问题,提出基于非对称多解码器和注意力模块的三维肾脏影像结构分割模型MDAUnet(MultiDecoder-Attention-Unet)。首先,针对不同结构间差异大导致网络无法共享权重的问题,采用多解码器结构,为语义结构不同的特征结构匹配不同的解码器分支;其次,针对血管体积小、结构薄难分割的问题,引入非对称的空间通道联合注意力模块使模型更关注管状结构,并对学习到的特征信息同时进行空间维度和通道维度的校准;最后,为了保证模型在反向传播中对血管结构有足够的关注,提出改进的加权硬区域适应损失(WHRA)作为损失函数来动态保持训练过程中血管结构的类间平衡以及保留背景信息的特征;此外,为了提高特征图灰度值的对比度,将传统图像处理边缘检测算子嵌入模型的预处理阶段,对待分割的感兴趣区域边界进行特征增强使模型更关注边界信息并抑制伪影信息。实验结果表明:所提出的MDAUnet模型在肾脏结构分割任务上的Dice相似系数(DSC),豪斯多夫距离95(HD95)和平均表面距离(AVD)分别为89.1%,1.76 mm和1.04 mm;在DSC指标上,与次优的MGANet(Meta Greyscale Adaptive Network)相比,MDAUnet提升了1.2个百分点;在HD95和ASD指标上,与次优的UNETR(UNEt TRansformers)相比,MDAUnet分别降低了0.87 mm和0.45 mm。可见MDAUnet能有效提高肾脏三维结构分割精度,有助于医生在临床手术中客观有效地评估病情。

基于人工智能的肺磨玻璃密度结节三维测量与病理切片测量的相关性研究

目的:分析肺磨玻璃密度结节人工智能测量、半自动测量与病理数字切片测量之间的相关性。方法:收集91例表现为磨玻璃密度结节的T1a期肺腺癌的CT图像及病理切片资料。使用人工智能肺部影像分析系统(AILIAS)及半自动分割技术(SLLS)测量CT图像上结节的平均直径和体积,并在病理数字切片上测量结节的平均直径与面积。AILIAS及SLLS与病理数字切片平均直径测量值、AILIAS与SLLS体积测量值两两比较行Wilcoxon符号秩检验。采用Spearman秩相关分析AILIAS及SLLS体积测量值与病理数字切片面积测量值的相关性。结果:AILIAS与SLLS所测平均直径均大于病理数字切片(Z=-7.310,-8.557;均P<0.001)。AILIAS与SLLS所测直径间差异无统计学意义(Z=-0.744,P=0.457)。SLLS所测体积小于AILIAS(Z=-6.218,P<0.001)。AILIAS和SLLS体积测量值与病理数字切片面积测量值均显著相关(rs=0.729,0.727;均P<0.001)。结论:人工智能可多维度测量肺磨玻璃结节的直径和体积,与病理数字切片面积测量值有良好的相关性及一致性,可为磨玻璃结节的良恶性判定及临床疗效评估提供数据支持。

基于混合智能算法的航空集装箱多目标装载优化

目的针对航空集装箱多目标装载优化问题,综合提升航空货物的装载效率,降低装载成本,确保装载安全。方法结合航空货物装载实际情况,将容积利用率、载重利用率和重心偏移量作为优化目标,充分考虑载重、体积等7类约束,构建航空集装箱多目标装载优化模型。设计一种混合智能算法对该模型进行求解,先采用三空间分割策略结合改进遗传算法生成初步装载方案,再结合大规模多目标进化算法深度优化,综合考虑各目标函数值,生成最终的装载方案。结果采用国际BR算例和真实货物数据进行测试,实验结果表明,针对BR算例中不同异构型货物的平均填充率超过93%,在真实货物装载下,平均容积利用率和载重利用率分别为90.56%、76.40%,平均重心偏移量不超过5 cm。结论所提出的装载算法对航空集装箱多目标装载场景具有良好的适应性,有助于提升航空货物的运输效率和运输安全性。