面向脑血管物联网电子健康平台的分割及重构关键技术研究

在物联网应用中,脑血管诊疗的电子健康平台可以很好地实现脑血管健康异地保健和远程医疗的要求.设计实现了脑血管诊疗的物联网e-health平台层次结构.面对物联网平台网络的普及化应用要求,提出并实现了基于统计模型的脑血管无人工干预分割算法;面向物联网平台组件之间的快速和高可靠性数据传输特点,提出并实现了基于球B样条三维重构模型.基于双高斯模型的脑血管统计分割模型融合改进的SEM算法,无需人工设定初始轮廓、高维进化函数和进化终止条件.脑血管在脑组织中所占比例较低(<5%),成像灰度不均匀,形态复杂且个体差异性大,该方法可获得良好的分割效果.球B样条模型具有严格的数学基础、较小的数据规模、平稳的光滑连续性和良好的交互性,非常适宜在物联网平台上传输.在上述关键技术的基础上,研究实现了光线投射法的GPUCUDA的并行加速体绘制及三维虚拟环境下脑血管的交互漫游和自主漫游.系统可实现脑血管疾病的诊断、医疗方案的制定和治疗过程中的监测以及脑血管疾病的教学和培训.相关研究为物联网平台下精细组织电子健康发展作出了有益的尝试.

云计算环境下基于社区聚集的绿色消息系统

云计算环境下,消息系统的客户端点部署方式对系统的性能和能耗有着重大的影响.不合理的部署会使消息系统内的路由节点承受较大的负载,增加系统的能耗.现有的部署方法往往只考虑负载均衡或者基于兴趣的部署,忽略了客户端点之间存在的复杂通信关联对系统造成的影响.文中提出一种基于社区聚集的部署方法,能根据客户端点之间的消息通信强度划分社区,并通过社区聚集的方法,提高系统性能,同时有效地降低路由节点CPU以及通信链路的能耗.实验证明该方法能有效提高消息系统的消息转发效率,并能降低路由节点的消息处理负载和通信链路中的消息量,减小系统能耗.这为绿色消息系统的研究提供了一个新思路.

Agent-Based群体模拟中的朝向计算方法

基于智能体(agent-based)的群体模拟中,已有的朝向计算方法易产生个体的朝向突变或僵硬的转弯行为,导致高密度群体的三维运动效果失真.为此提出一种适用于agent-based模型的双层朝向处理方法.在理论层上,依据角动量约束构建出朝向旋转方程,在计算路径过程中综合考虑个体期望方向、角速度约束、外部干扰转动等因素,计算个体朝向的初值;在数据层上,采用朝向过滤技术对初值进行处理,并在四元素空间内进行球面插值,最终生成群体的运动朝向.实验结果证明,该方法能实时地计算出自然平滑的高密度群体朝向数据.

基于语义分割的密封圈缺陷检测方法研究

密封圈的缺陷区域过小、缺陷特征与背景相似度较高和密封圈上杂质过多,导致密封圈表面缺陷检测难度很大。对此,本文提出一种基于编解码结构的语义分割缺陷检测算法。首先,通过向编码器端的各个卷积模块注入不同尺度的图像特征,以此增加模型的多尺度信息和冗余信息,同时使用膨胀卷积层替换常规卷积层,有效地增加网络的感受野,使得模型不易漏掉小的缺陷;其次,结合注意力机制将编码器的信息与解码器端的信息进行级联,加强模型对目标区域信息的捕获;最后,将解码器端输出的不同尺度信息进行融合,提高网络对小缺陷的分割精度。实验结果表明,本文所提出的方法能够对较小的、边缘不清晰的密封圈缺陷进行有效分割,能够满足密封圈缺陷的检测需求。

行人运动建模研究综述

行人运动建模是近年来虚拟现实领域的热门研究方向,在游戏娱乐、公共安全以及智慧交通等领域有着重要的应用价值.文中按照规则驱动-数据驱动和宏观-微观2个维度将现有的行人运动建模方法划分为4大类.首先简述各类方法的典型模型,重点介绍各类方法的最新研究进展,分析了各类方法的特点;其次介绍行人运动建模工作中常用的数据集和评价指标,并从碰撞避免、运动多样性、场景迁移能力以及仿真精度等角度对各类方法进行评价;最后分析在数字孪生、元宇宙等新技术兴起背景下行人运动建模方法面临的挑战,指出该领域未来发展方向.

以教学基本功比赛促课堂教学能力提高的研究与实践

教学基本功比赛在青年教师成长过程中发挥着十分重要的作用,对于提高教师课堂教学能力、改进教育教学方法有着十分重要的意义。文章总结了青年教师教学基本功比赛的相关经验,结合日常教学工作,对青年教师丰富课堂内容、提升课堂效率、提高自身教学能力等问题展开讨论,并对如何提升教师课堂教学能力进行了分析。

知识创新视角下的大学学科交叉研究

加强学科交叉研究是创新型国家建设和大学"双一流"建设的重要内容,是大学拓展学科发展新增长点的重要途径,是推动社会发展、增强国家竞争力的重要力量。当前,我国大学存在学科架构不尽合理、课程设置不科学、评价体系过于单一等问题,应从理论构建、观念转变、课程改革、强化实践教学等方面推进学科交叉融合发展,培养创新型、高层次、复合型人才,促进大学学科交叉融合创新,推动知识创新,助力经济社会发展。

基于Level-Set的火焰动画生成方法研究

火焰动画在影视、动漫、游戏等领域有着广泛的应用,而逼真模拟细节丰富的多形态火焰动画一直是图形学研究领域的难点.以Level-Set曲面变形为基础,提出了将目标形态、路径约束和燃烧传播相结合的火焰蓝芯曲面演化模型,以此模拟沿路径的火焰蔓延、移动燃烧物等现象.并针对目前模拟中火焰细节不足的问题,引入修正的MacCormack高阶对流求解器;同时,采用烟密度演化曲线模拟燃烧过程中的烟雾生成,进一步提高火焰真实感.实验结果表明该方法能逼真模拟沿路径的火焰蔓延、移动燃烧物以及其他多形态且细节丰富的火焰动画.

基于二阶锥规划的运动控制相机轨迹跟踪研究

提出了一种运动控制相机轨迹跟踪方法,以解决传统基于图像特征匹配方法难以处理的存在稀疏纹理和动态物体视频图像的问题。针对运动控制中现有无特定参照物手眼标定算法精度较低的问题,对螺旋运动理论进行扩展,用于降低输入相机参数中的噪声水平,并提出了一种矩阵张量乘积的手眼标定方程表现形式,运用二阶锥规划和松弛变量约束对其优化。模拟实验和真实场景实验表明,与现有方法相比,这种方法有效提高了无特定参照物模式的手眼标定精度及其对应的运动控制相机轨迹跟踪精度。视频图像虚实融合效果的对比验证了该方法的有效性。

高性能处理系统的软硬件协同设计研究

x86是目前应用最广泛的复杂指令(CISC)系统,对大量非典型特性进行支持,从而花费大量硬件资源。而非典型特性的支持往往会影响典型功能的效率,不利于硬件资源的优化配置,限制处理系统性能的提升。本文首先分析了x86指令集及x86程序的固有特性,进而提出了一种基于RISC超标量处理系统核心的软硬件协同设计的实现方案。新处理系统的面积仅为采用硬件译码设计的x86处理系统的78.3%,性能达到采用硬件译码设计的x86处理系统的90.6%以上,并有较大的提升空间。

面向多媒体系统的负载均衡策略研究

随着多媒体应用的普及,面向多媒体应用的并行文件系统负载均衡策略的研究具有现实意义。本文根据视频点播等多媒体应用的特点,提出了面向多媒体应用的并行文件系统动态负载均衡策略,构建了该策略的均衡模型,提出了适于多媒体服务系统的动态调度算法,并对该算法进行了性能分析。最后建立了NFS文件系统负载均衡实验环境,测试了该策略的高效性,充分证明了所提出的面向多媒体应用的并行文件系统负载均衡策略的优势。

高性能处理系统中自修改代码的高效检测技术

在主流通用处理系统中,超标量机制及高速缓存使得自修改代码(SMC)成为一种需要特殊处理的情况,为了继续支持使用自修改代码的程序并兼容原有程序,在处理系统设计中需要对SMC的情况进行支持。本文分析并对比了多种程序的SMC行为及解决方案,设计了一种利用FIFO队列在流水线外检测SMC的方案,避免了对主流水线的干扰;并通过复用访存通路来检测SMC导致的缓存一致性问题,由于优化后的设计不需要额外的端口,避免了在数据缓存使用多端口设计,使得整体面积下降了1.16%。同零开销的理想方案相比,该方案对性能的影响小于0.1%。

一种带高光处理的无缝纹理映射方法

纹理映射作为三维重建的重要步骤,直接关系到生成模型的视觉效果。传统的纹理映射方法通常使用简单的混合方法来获取表面纹理。通过将模型表面投影到每个纹理图像上来获取相应的纹理区域,然后将它们混合在一起以获取表面纹理。然而,由于相机位姿的不准确性,纹理映射结果存在明显的模糊和鬼影等问题。此外,在高光环境下获取的纹理图像很容易包含高光区域,最终导致纹理颜色的丢失,降低纹理的真实性。为了解决这些问题,提出了一种无缝纹理映射方法,可以有效消除高光反射。通过衡量纹理图像的质量,为每个模型表面选择最佳的纹理图像,并利用色度一致性约束优化的相机位姿以消除明显的纹理错位。针对高光问题,提出了一个高光处理模块,使用多视图图像信息并基于双色反射模型定位和处理高光纹理。最后,对纹理图进行纹理颜色一致性调整,以处理纹理之间的颜色差异。实验结果表明,与现有方法相比,提出的算法可以有效消除高光反射的影响,从而获得更好的纹理映射结果。

适用于不同款式的无监督服装动画预测

虚拟角色着装动画生成是三维动画的关键技术,着装变形作为其核心一直是该领域的研究热点。现有着装变形方法大多基于单一服装款式进行研究,一旦款式变化则需要重新训练,耗费时间和增加计算成本。同时现有方法大多基于有监督的方法进行网络训练,需要大量的数据准备和训练成本。基于此,提出一种适用于不同款式的无监督着装动画生成方法。首先,提出一个可学习的款式特征表示方式,学习款式约束的运动隐空间概率分布模型;其次,基于编解码结构搭建款式约束的无监督服装变形预测网络,进一步引入Transformer编解码层对时序运动特征进行提取;最后,进行多款式动画生成实验,并与现有方法基于视觉效果和定量指标进行对比分析。实验结果表明,相较于现有方法,本文方法可以生成款式可调的、视觉合理的着装动画,在预测精度以及穿透损失等方面具有明显的优越性。

故事启发大语言模型的时序知识图谱预测

时序知识图谱海量稀疏,实体的长尾分布导致对分布外实体的推理泛化性较差,历史交互低频导致对未来事件的预测偏差较大.为此,文中提出故事启发大语言模型的时序知识图谱预测方法,利用大语言模型的世界知识储备和复杂语义推理能力,增强对分布外实体的理解和交互稀疏事件的关联.首先,根据时序知识图谱中时间和结构的特性筛选“关键事件树”,通过历史事件筛选策略提炼最具代表性的事件,并摘要当前查询相关的历史信息,减少数据输入量并保留最重要的信息.然后,微调大语言模型生成器,生成时序语义关联且符合逻辑的“关键事件树”叙事故事,作为非结构化输入.在生成过程中,特别关注事件之间的因果关系和时间顺序,确保生成的故事具有连贯性和合理性.最后,利用大语言模型推理器推理缺失的时序实体.在3个公开数据集上的实验表明,文中方法可充分发挥大模型的能力,完成精准的时序实体推理.

开放性公共场所人员疏散行为倾向分析

开放性公共场所人群聚集风险突出,常规的疏散措施不能有效缓解场所内外的人群聚集风险态势,需要掌握突发情况人员疏散行为特征。选择深圳东门步行街为研究区,开展人员疏散行为问卷调查,根据人群聚集状态拟定人员疏导服从性、聚集拥堵应对和应急疏散响应3类疏散行为倾向场景,并采用SPSS 25.0卡方检验分析性别、年龄段、群组等基本特征与人员疏散行为倾向之间的相关性。研究结果表明:步行街存在老幼群体、携带包裹、环境熟悉度低等影响疏散效率的因素;小部分人在面对疏导、遭遇聚集拥堵情形后可能采取继续停留拍照、长时间等候、围观等聚集行为,以及在被疏散至安全地带后围观甚至返回,这些行为可能导致场所内部聚集得不到有效缓解,并在外围形成新的人群聚集风险点;“男性、大群组、短期游客”三类群体的疏散行为表现不佳,聚集围观、停留以及返回的比例更高,尤其是同行人数4人及以上的大群组更可能采取往前挤这种危害行为。

人群疏散虚拟现实模拟系统——Guarder

人群疏散的虚拟现实模拟就是利用虚拟现实技术,在计算机生成空间中建立公共设施和人群的三维模型,设定各种可能发生的安全危机和相应的疏散预案,模拟并三维地展示人群疏散场景;通过对模拟结果进行统计分析,可以验证人群疏散应急预案的合理性和有效性.介绍了人群疏散模拟虚拟现实系统Guarder设计的核心思想,提出了技术框架,详细阐述了其中的复杂环境语义表示、群体运动仿真等关键技术,并给出了应用实例,最后列举了几个前沿研究问题.

人体运动仿真综述

人体运动仿真是生物力学、机器人学和计算机科学交叉产生的研究领域,其目的是建立计算模型模拟人体在给定约束下自然真实的物理运动.与一般的人体动画相比,人体运动仿真要求合成的人体运动满足牛顿定律.因此,人体运动仿真除了可用于特效制作,还可用于物理任务的操作培训和学习等方面.首先介绍人体运动仿真的起源与典型应用,然后阐述人体运动仿真研究的关键技术.在关键技术介绍中,引入人体运动仿真研究中使用的人体简化几何模型和物理模型,然后将人体运动仿真方法分成两类:基于前向动力学方法与基于逆向动力学方法,并详细介绍它们的发展历程和最新研究进展.最后从交互动作的仿真、仿真结果验证等几方面讨论人体运动仿真未来可能的发展方向.

一种基于混合模型的实时虚拟人服装动画方法

实时服装动画生成技术能够为三维虚拟角色实时地生成逼真的服装动态效果,在游戏娱乐、虚拟服装设计展示等领域有着广泛的应用前景.其难点在于如何建立服装动画计算模型,在实时计算的前提下获得最佳的服装动画生成效果.在对服装模型与人体模型在运动过程中发生的位置冲突(collision,也称碰撞)进行分析的基础上,研究并提出了一种基于混合模型的实时虚拟人服装动画计算模型.首先,根据服装动画样本数据中服装与人体发生位置冲突的信息,对服装与人体的运动相关性进行分析;在此基础上,提出并实现一种新的混合策略,将具有较好服装动态模拟效果的动力学计算模型与具有较高计算效率的几何变形方法进行混合,建立支持实时计算且效率可动态控制的服装动画计算模型.实验结果表明,该计算模型能够实时地生成具有较好视觉逼真性的服装动画.

人体运动的函数数据分析与合成

在许多虚拟现实的应用中,虚拟人作为人在计算机中的表示,是提高其交互能力和沉浸感的重要因素之一.然而,对于虚拟人建模而言,合成逼真、可控的虚拟人运动仍然是具有挑战性的课题.为此,提出了一种基于函数数据分析的人体运动合成方法.通过对一组样本运动进行函数主成分分析,构建出一个由特征运动构成的低维函数子空间.该低维子空间不仅能够有效地刻画样本序列内在的变化规律,而且也为有目的的运动合成提供了方法.在该空间中,通过控制各特征运动的系数即可合成出逼真、平滑的运动序列.该合成过程没有耗时的计算,因此能够满足各种实时应用的需求.相关的实验结果证明了该算法的有效性.