基于数字化分析全髋关节置换术后股骨偏心距及旋转中心与下肢不等长的相关性研究

目的:使用CT联合Mimics软件测量全髋关节置换术(total hip arthroplasty,THA)后股骨偏心距(femoral offset,FO)、旋转中心高度(rotation center height,RCH)与双下肢长度差(lower leg length discrepancy,LLD),并探讨THA后FO、RCH与LLD的关系。方法:回顾性分析2020年10月至2022年6月符合标准的40例行单侧THA的患者,其中男21例,女19例;年龄30~81(58.90±14.13)岁;身体质量指数(body mass index,BMI)为17.3~31.5(25.3±3.4)kg·m^(-2);左侧18例,右侧22例。诊断为股骨头坏死30例(FicatⅣ期),髋关节骨性关节炎2例(TünnisⅢ期),发育性髋关节脱位合并终末期骨关节炎2例(CroweⅢ期),股骨颈骨折6例(GardenⅣ期)。术前、术后拍摄骨盆CT三维重建,经Mimics软件处理后建立三维重建模型,在模型上对FO、RCH、LLD进行测量。结果:术后双侧FO差值与LLD呈正相关性(r=0.744,P<0.001);将FO重建组与偏心距未重建组进行卡方检验得出:FO重建组下肢等长率高于FO未重建组(χ^(2)=6.320,P=0.012)。术后双侧RCH差值与LLD呈负相关性(r=-0.877,P<0.001);双侧FO差值及双侧RCH差值与术后LLD之间存在线性关系,且满足线性回归方程:术后LLD=0.038x-0.099y+0.257(x为术后双侧FO差值;y为术后双侧RCH差值;单位为cm),F=77.993,R2=0.808,P=0.009。结论:THA术后LLD随着FO的增大而增大,随着RCH增大而减小;重建FO更易获得下肢等长效果。THA术后双侧FO差值及双侧RCH差值与LLD之间存在线性关系,回归方程可为判断LLD提供一种理论参考。

中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之五──轧制线高度及轧辊偏移距对板坯弯曲的影响

研究了在中板轧制过程中抑制板坯弯曲的措施之一．从理论上剖析了轧制线高度和 轧辊偏移量大小与板坯弯曲的关系，给出了实用的轧制线高度的确定原则．实践已证明合理的 轧制线高度是一种抑制板坯弯曲很有效的措施．

曲面接触问题及其等距面接触特性研究

从微分几何学角度探讨了两曲面的接触问题,以及两曲面的接触状况与其等距面的接触状况之间的关系,这些内容对于讨论五坐标曲面数控加工中的刀位确定和几何残留误差的计算等将发挥重要的作用.研究发现:诱导曲率是描述两曲面间接触状况的重要几何不变量,对于点接触的两曲面,给出了二阶离差的计算公式;对于线接触的两曲面,证明了两曲面呈二阶接触的条件为两曲面在对应点处具有相同的主方向和主曲率;同时证明了两曲面若二阶密切,则其等距面也能保证二阶密切,而且原曲面的三阶离差与其等距面上的三阶离差大小也相同.

一种机载双天线InSAR干涉参数定标新方法

干涉参数定标对于机载双天线InSAR系统的大面积高精度数字高程模型获取具有重要意义。为了高效地进行干涉参数定标,从双天线InSAR获取DEM的基本原理出发,构建一种考虑干涉相位偏置、基线长度和基线水平角三个参数的定标新模型,设计该定标模型的未知参数解算方案。利用GPS实测的高程控制点对中国科学院电子学研究所自主研制的机载双天线InSAR系统进行了干涉参数定标实验,统计利用定标后干涉参数反演地面高程的误差,验证该干涉参数定标模型及解算方案。

区域与全球高程基准差异的确定

全球高程基准统一是继全球大地测量坐标系及其参考基准统一之后,大地测量学科面临和亟待解决的一个重要问题,也是全球空间信息共享与交换的基础。本文针对区域高程基准与全球高程基准间基准差异确定的理论、方法及实际问题开展研究。利用物理大地测量高程系统的经典理论方法,给出了高程基准差异的定义,并推导了计算基准差异的严密公式,该公式可将高程基准差异确定的现有3种方法统一起来。在此基础上,分析顾及了不同椭球参数对于计算基准差异的影响及量级,同时,高程异常差法还需考虑全球高程基准重力位与模型计算大地水准面位值不一致引起的零阶项改正。利用青岛原点附近152个GPS水准点数据,分别选择GRS80、WGS-84、CGCS2000参考椭球以及EGM2008、EIGEN-6C4、SGG-UGM-1模型,采用位差法和高程异常差法,确定了我国1985高程基准与全球高程基准的差异。其中,EIGEN-6C4模型计算的我国高程基准与WGS-84参考椭球正常重力位U0定义的全球高程基准之间的差异约为-23.1cm。也就是说,我国高程基准低于采用WGS-84参考椭球正常重力位U0定义的全球高程基准,当选取基于平均海面确定的Gauss-Listing大地水准面作为全球高程基准时,我国1985高程基准高于全球基准约21.0cm。从计算结果还可看出,当前重力场模型在青岛周边不同GPS/水准点的精度差别依然较大,这会导致选择不同数据对确定我国85国家高程基准与全球基准之间的差异影响较大,因此,若要实现厘米级精度区域高程基准与全球高程基准的统一,全球重力场模型的精度和可靠性还需要进一步提高。

8.2 m大采高综采工作面超前支护技术研究及应用

针对金鸡滩煤矿8.2 m大采高工作面大断面回采巷道超前支护难题,综合地质条件和推进效率等因素,确定了双列多节自移式超前支架架型。采用低初撑力、高工作阻力的支护理念和初撑力自动保证技术,开发了避锚护顶、行走调控和斜坡式连接梁等新结构,研制出回风巷和运输巷超前支架组。井下试验表明超前支架抗周期来压能力强,推进效率高,超前巷道顶板完整好,具有良好的适应性;进一步分析了超前支架整体顶梁对顶板的反复支撑作用,提出了柔性顶梁的方解决案,为超大采高工作面超前支护技术提供了示范和参考。

测船处瞬时潮位的GPS精密确定

利用GPS载波相位差分测量技术,借助时间偏差改正、姿态改正、高程转换、信号处理和吃水改正,获得了测船处精密在航潮位。该方法已在几个GPS在航潮位测量实验中得到了验证,并取得了理想的结果。

天线相位中心偏移和变化对高精度GPS数据处理的影响

介绍了GPS天线相位中心偏移、变化的校准方法和GPS天线相位中心改化的原理,并通过GAMIT软件描述了改化算法。计算了天线相位中心变化对GPS定位结果的影响,给出了高精度GPS数据处理中关于天线相位中心改化的方法和建议。

基于等残留高度的自由曲面三轴数控加工刀具轨迹规划

提出了一种新的自由曲面三轴数控加工刀具轨迹规划方法,该方法首先将自由曲面进行离散,并沿曲面的法矢方向将离散曲面偏置一个刀具半径值,得到该曲面的偏距面,在偏距面上基于等残留高度来规划刀具轨迹。该方法已经在实际中得到很好的应用。

对焊接头存在错边时焊缝余高的测量

本文从石油工业用焊接容器和管材的生产实际出发,指出了现行对焊接头存在错边时焊缝余高测量方法的缺陷和不足,并提出了一种较为合理的错边对焊接头焊缝余高测量方法.

川东大池干井构造带池55井失利因素分析

以川东大池干井构造带池55井为例,先运用实际的钻井资料对其进行了构造恢复。然后结合已有的速度资料,建立了工区合理的地质构造模型。最后利用成熟的Tesseral软件对川东大池干井构造带池55井进行了模型正演分析并与实际的地震剖面进行了比较,得出其失利的原因:由于二叠系下统底界倒转带的存在,二叠系上统底界和二叠系下统底界的地层厚度在地震剖面上发生急剧增厚的现象;二叠系下统底界在地震剖面上表现的高点位置与其地腹实际高点位置发生了较大的偏移,二叠系下统底界在地震剖面上表现的高点位置不是其地腹真实的高点位置;其地腹真实的高点位置在地震剖面上应该是二叠系上统底界和二叠系下统底界之间地层厚度开始增大的转折点位置。

逐像素偏移纹理坐标的视差映射改进方法

视差映射技术可以通过沿着视点方向平移纹理坐标来实现纹理图像的真实感绘制,然而不正确的纹理坐标偏移量将导致纹理图像的滑动现象.根据视差映射技术原理,通过定义纹理坐标值与高度值之间的映射函数得到偏移量与当前视点坐标的对应关系;利用GPU技术计算得到正确的纹理坐标偏移量,使得在视点动态变换时纹理图像的绘制不会产生滑动现象.实验结果表明,与传统视差映射方法及现有GPU技术校正纹理坐标偏移量方法相比,在没有增加算法复杂度的前提下,采用文中方法可改善纹理图像真实感绘制的效果.

基于激光扫描点云的隧道断面提取方法

传统断面测量方法存在效率低、精度差等特点,为优化断面测量方法,提出利用地面激光点云提取断面的方法。其主要包括:中轴线拟合、点云分割、断面提取三步骤。在基于点云双向投影确定初始中轴线的基础上,运用弦高偏移算法,提取骨架特征拐点,对中轴线分段再次拟合,获取二次中轴线;点云分割是基于隧道中轴线进行的,对隧道的点云数据进行连续分割,对截取的断面进行椭圆拟合。实验表明,通过此方法快速提取中轴线上任意位置的断面。

基于三维激光扫描技术的原木三维图像重构

为实时健康监测森林资源的生长状况,以原木为试验样本,利用三维激光扫描技术(3D Laser Scanning Technology)对原木进行扫描,得到原木点云数据,共计1 016 990个数据点。经扫描直接得到的点云数据存在噪点且数据量过多,给重构原木三维模型增加了困难,因此需要对点云数据进行分割、去噪和精简。本研究应用K均值(K-means)聚类算法对点云数据进行数据分割;自组织映射(Self Organization Map,SOM)神经网络对点云数据进行数据去噪;弦高偏移算法(Chord Height Offset Algorithm)对点云数据进行数据精简;最后得到564 821个数据点,根据处理后的点云数据对原木三维模型进行重构。试验结果证明,得到的原木三维重构图像清晰且不失真,保留了表面的完整特征信息,进而对树木的生长状况进行评估,此方法也可应用在遥感卫星图像处理上。

GPS天线相位中心改正及其影响分析

介绍了GPS天线相位中心改化原理,实现了天线相位中心改化算法。用GPAS软件进行实验数据解算,比较分析天线相位中心改正对静态基线解算结果的影响,实验结果表明天线高的影响必须改正,相位中心偏差(PCO)对定位结果有厘米级的影响,相位中心变化(PCV)的影响在毫米级。

近净成形叶片重构曲面刀具轨迹自适应规划

近净成形叶片作为一种高效低成本的新型工艺方法,越来越广泛地被应用在航空发动机叶片毛坯制造上。航空发动机近净成形叶片其叶型复杂且属于薄壁类零件,无法保证所有区域一次成形且满足设计精度要求,需要对进/排气边区域进行自适应加工。自适应加工中进/排气边曲面通常为重构曲面,因为测量数据、缘头形状约束、毛坯变形等因素影响,重构曲面会出现曲率变化大、边界不齐等问题。针对上述问题,本文通过分析刀心轨迹与加工曲面几何关系,以光顺偏置曲面为基础,建立光顺刀心轨迹规划线规划算法,实现了重构曲面光顺刀心轨迹的高效自动化生成。在某型精锻叶片上进行了数控加工试验,试验结果显示进/排气边曲面轮廓公差控制在(-0.02~+0.039)mm范围内,满足图纸设计公差(-0.03~+0.05)mm的要求,证明了所提算法的有效性和实用性。

低相干干涉高深宽比结构高度检测信号处理技术

低相干扫描干涉技术是微结构特征参数无损检测的有效手段。然而对高深宽比结构底部采样点需要进行大量程垂直扫描,由此引起光强漂移导致的相干信号对比度降低,以及阶跃边缘复杂衍射作用造成的相干信号混叠是高度检测过程中的两个主要难题。采用完全噪声辅助聚合经验模态分解算法分解原始信号得到一系列特征模态函数,通过提取高频特征模态函数代替原始信号滤除低频的光强漂移分量,提高相干信号对比度。高深宽比结构边缘复杂衍射作用使该位置附近的相干信号中包含两组包络,其中异常包络由相干峰位置对应上表面的附加相干信号引起并阻碍有效包络的准确判别。通过融合从相干信号中提取的对比度及强度信息并进行二值化处理,实现对高深宽比结构上下表面的识别分类,据此选择当前采样点位置对应的包络作为有效包络并最终完成结构高度的高精度检测。以校准深度为101.77μm,线宽为10.97μm的高深宽比沟槽为检测样品,10次测量的高度均值及标准差分别为101.093μm、0.316μm。

复杂三角网格模型分治加工刀具轨迹生成

为了解决复杂三角网格模型数控加工效率与精度之间的矛盾,提出包括模型分割以及子区域轨迹规划的分治加工方法.针对分治加工的需求,提出一种基于加工区域特征表述的区域生长原则,用于模型的区域生长分割;为避免在子区域中生成过多的短刀具轨迹,对分割后的子区域进行区域优化合并与边界光顺处理,子区域轨迹规划时对不同的特征子区域采用不同的刀具轨迹生成策略.在等残留高度法刀具轨迹生成中,提出初始轨迹生成方法,并改进扩展了刀具轨迹的投影偏置扩展过程,以解决边界不规则子区域的刀具轨迹生成问题.实例结果表明,基于加工区域特征表述的区域生长原则能够有效地驱动加工模型的区域生长分割,不同特征子区域以适当的刀具轨迹生成策略生成了有效的刀具轨迹.

机载LiDAR航带间高程漂移检查方法研究

机载LiDAR作业时,误差将导致相邻航带的同名特征间存在高程漂移,若偏移量超过一定的阈值,则可能造成后续激光点云数据的分类错误,进而使得用其生成的数字产品无法正确反映真实地形。鉴于此,提出了一种机载LiDAR航带重叠区高程漂移自动化检查算法。由于LiDAR数据本身具有特殊性,相邻航带间不存在真正意义上的同名点,采用提取航带同名面的方式对航带间相对高程进行检查。通过编程计算对实验区数据进行检查分析,并通过人工核查的方式验证了该方法的可靠性。

水稻种子接触静电对播种落地偏移量影响的试验与研究

在100 mm、150 mm、200 mm距地高度下,分别测量水稻种子在接触静电和未接触静电情况时,种子通过接触式静电试验装置后的落地偏移量。将三组对照试验的数据进行统计分析,试验结果表明：水稻种子接触带电后,种子落地偏移量明显减小;随种子距地高度的不断增加,种子落地偏移量也会变大;静电电压为17k V时,种子落地偏移量可比对照组平均减小5-9 mm。