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鼠脑图像配准与映射交互式工具的构建

鼠脑图像配准与映射交互式工具的构建

作者：张勇升华中科技大学

学位级别：硕士

脑功能和脑结构高度对应,了解脑功能的关键是在大范围内分析神经解剖学的差异。然而,脑样本形态特征的差异阻碍了多个样本的神经回路数据在统一的解剖空间内的统计。为了对齐跨样本和跨模态的图像,许多研究基于图像配准算法开发了若干... 详细信息

脑功能和脑结构高度对应,了解脑功能的关键是在大范围内分析神经解剖学的差异。然而,脑样本形态特征的差异阻碍了多个样本的神经回路数据在统一的解剖空间内的统计。为了对齐跨样本和跨模态的图像,许多研究基于图像配准算法开发了若干自动或手动配准的专业工具,将鼠脑图像映射到参考图谱中。然而,基于灰度的传统配准方法只利用了低层次的局部灰度信息,容易受到样本形态特征和图像质量的影响。因此,这些自动配准工具不适用于大的不均匀变形、样品缺陷和纹理对比度低的非理想数据,而完全依赖于人工标记点的手动配准工具又过于低效。本文的研究旨在开发一种新方法和新工具,将多模态鼠脑图像,特别是非理想数据,稳健地配准和映射到图谱。主要研究内容和创新点如下:第一,提出了基于解剖上下文的配准方法。图像错误配准最显著的标志是配准结果的解剖上下文,即关键解剖结构原有的约束关系(多个面的平行或垂直)产生了紊乱。本文提出将解剖上下文的约束作为灰度特征引入配准过程,以抵抗无约束配准变换带来的解剖结构紊乱和错配。具体方案为:先通过预对齐和纹理增强,减少配准的不确定性;然后将关键的解剖结构半自动地提取出来,以灰度反转的形式融入原图并在这些位置表现出灰度突变,从而在随后的互信息配准中优先对齐,鲁棒地全局匹配;最后通过交互式标志点进一步精细矫正配准。定性比较和定量评价验证了该方案各步骤的有效性。第二,开发了一个多模态鼠脑图像的通用配准和映射框架,命名为大脑配准、识别和编码框架(简称为BRIEF)。工具提供友好的界面和交互模式,来标注、编码和管理解剖特征和标记点,并通过分模块的多页界面将其引入到配准流程中。利用定制化图谱和Imaris API,BRIEF还可以在数小时内以细胞分辨率对全脑神经细胞分布进行定量统计和可视化。本文应用BRIEF配准了多种模态的数据,并展示了细胞类型特异性神经回路研究和成像数据标准化方面的应用。本文的研究将为神经科学家高效地绘制神经回路提供新的方法和工具,促进对非理想条件获取的鼠脑图像的整合利用。BRIEF已经在特定神经回路解析的多个课题得到了使用,并实现了成果转化,在商业产品BioMapping9000得以应用。

关键词：鼠脑图像图像配准脑图谱映射神经回路标记点

LIBS结合主导因素偏差修正的燃煤氢元素定量分析

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中国电机工程学报 2020年第20期40卷 6617-6624页

作者：董美蓉韦丽萍张勇升陆继东华南理工大学电力学院广东省广州市510640

氢(H)作为煤中的主要非金属元素,与煤的热值息息相关,是评价煤质特性的重要指标。将可以实现煤质特性多指标快速分析的激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术应用到煤中H元素的定量分析中。基于H元素在煤中... 详细信息

氢(H)作为煤中的主要非金属元素,与煤的热值息息相关,是评价煤质特性的重要指标。将可以实现煤质特性多指标快速分析的激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术应用到煤中H元素的定量分析中。基于H元素在煤中赋存形态及结构特点,提出以氢原子、碳原子、碳分子光谱信息作为主导因素的燃煤H元素多元线性回归(multiple linear regression,MLR)模型。同时考虑LIBS基体效应对测量准确度的影响,进一步采用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)、支持向量机回归(support vector machine regression,SVR)对主导因素建立的MLR模型的预测偏差进行修正。结果表明,利用PLSR、SVR模型对主导因素MLR模型产生的预测偏差进行修正,可以提高煤中H含量预测准确度。其中,基于主导因素MLR结合SVR偏差修正模型有助于提高H元素定量分析的精确度和准确度。

关键词：激光诱导击穿光谱煤氢主导因素偏差修正

前背侧终纹床核中与焦虑相关的细胞类型特异性神经环路图谱的研究

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Science Bulletin 2020年第14期65卷 1203-1216,M0004页

作者：王鑫鑫张勇升王旭代家起化瑞芳曾绍群李浩洪 Britton Chance Center for Biomedical Photonics Wuhan National Laboratory for OptoelectronicsHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China Ministry of Education Key Laboratory for Biomedical Photonics Collaborative Innovation Center for Biomedical EngineeringSchool of Engineering SciencesHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China

焦虑是生物个体面临外界环境潜在威胁时的本能反应.既往研究表明终纹床核(the bed nucleus of the stria terminalis, BNST)在调节焦虑过程中起着重要作用,但其中与焦虑行为相关的神经环路构筑和功能尚未可知.本研究在前背侧终纹床核(an... 详细信息

焦虑是生物个体面临外界环境潜在威胁时的本能反应.既往研究表明终纹床核(the bed nucleus of the stria terminalis, BNST)在调节焦虑过程中起着重要作用,但其中与焦虑行为相关的神经环路构筑和功能尚未可知.本研究在前背侧终纹床核(anterior-dorsal BNST, ad BNST)中发现两类独立分布的细胞群体,分别特异性表达促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin-releasing hormone, CRH)和蛋白激酶C-δ(protein kinase C-δ, PKC-δ)分子.利用神经环路示踪、全细胞膜片钳、在体神经元钙离子成像以及化学遗传学手段,本文阐明了ad BNST的CRH与PKC-δ阳性神经元的局部和长距离的神经环路连接特点及其对小鼠焦虑行为产生的不同调控作用.研究结果表明, CRH与PKC-δ神经元接收相似的上游脑区神经投射,并在部分下游脑区的投射密度中表现出显著性差异.该结果提示,二者可能参与到不同的焦虑行为调控中.进一步的功能研究结果发现,特异性地操纵CRH和PKC-δ阳性神经元能够分别产生致焦虑和抗焦虑作用.本研究揭示了ad BNST脑区CRH与PKC-δ神经元的功能异质性,为后续调控焦虑的神经环路机制的研究提供了坚实的基础.

关键词：促肾上腺皮质激素释放激素神经环路全细胞膜片钳终纹床核阳性神经元本能反应生物个体蛋白激酶C

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带构造柱水平配筋砖砌体的有限元弹塑性分析

包头钢铁学院学报 1992年第2期11卷 81-87页

作者：赵根田张勇升包头钢铁学院建工系包头钢铁学院基建处

本文采用了弹塑性力学中的有限单元法,对带构造柱水平配筋砖砌体的应力、变形、承载能力和破坏过程等进行了弹塑性全过程分析,基本再现了墙体承载能力与裂缝分布,计算结果与试验基本吻合,表明有限元方法可以对模型试验进行模拟。

关键词：配筋砌体有限元弹塑性组合结构砖砌体

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山区引水渠道的简便定线和放样方法

浙江测绘 1986年第2期 5-6页

作者：张勇升浙江大学

山区引水渠道可以沿着山坡按照规定坡度，应用红外测距仪直接测定渠道的堤顶位置。施工时，按此开挖一条等于渠道标准断面宽度的道路；然后按照断面尺寸逐步挖成规定深度的渠道。这种方法简便易行，适宜于山区。

关键词：引水渠道放样方法山区简便定线断面尺寸红外测距仪直接测定

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对“教”和“学”的浅见

浙江测绘 1985年第1期 39-40页

作者：张勇升浙江大学

“培养德、智、体全面发展的人才”是我国的教育方针。本文仅从智能的培养阐述了一些看法。培养人才分成二方面，即“教”和“学”；前者是谆谆教导的教师，而后者是受教的学生。对于“教”众所周知除授受知识外，尚需培养学生的自学能... 详细信息

“培养德、智、体全面发展的人才”是我国的教育方针。本文仅从智能的培养阐述了一些看法。培养人才分成二方面，即“教”和“学”；前者是谆谆教导的教师，而后者是受教的学生。对于“教”众所周知除授受知识外，尚需培养学生的自学能力、实际操作能力、分析问题的能力、和解决问题的能力，

关键词：自学能力实际操作能力教育方针培养人才学生

基于便携式激光诱导击穿光谱技术的耐热钢老化等级评估

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冶金分析 2020年第12期40卷 86-93页

作者：张勇升董美蓉蔡俊斌李卫杰陆继东华南理工大学电力学院广东省能源高效低污染转化工程技术研究中心广东省能源高效清洁利用重点实验室中冶金南方(武汉)热工有限公司

长期承受高温高压耐热钢的运行状态严重影响着设备系统的安全生产,传统检验手段在时间和操作上存在一定的局限性。将开发的便携式激光诱导击穿光谱(LIBS)设备应用于耐热钢失效分析,结合化学计量学方法实现T91钢老化等级的预测评估。首... 详细信息

长期承受高温高压耐热钢的运行状态严重影响着设备系统的安全生产,传统检验手段在时间和操作上存在一定的局限性。将开发的便携式激光诱导击穿光谱(LIBS)设备应用于耐热钢失效分析,结合化学计量学方法实现T91钢老化等级的预测评估。首先对不同老化等级T91样品的光谱特性进行了分析,研究了不同表面状态样品的元素特征谱线随脉冲数变化趋势,获取各样品的典型光谱;然后采用K折叠支持向量机递归特征消除算法(K-SVM-REF)对光谱变量进行特征选择,以提高模型预测性能。结果表明基于特征选择的光谱变量较全谱变量建立的支持向量机(SVM)预测模型测试集的分类准确率从84.38%提升到90.63%。此外还研究了样品表面状态对模型性能的影响,为开发的便携式LIBS设备用于实现金属受热面失效诊断的实际测量提供了有效的依据和方法。

关键词：耐热钢便携式激光诱导击穿光谱(LIBS) 失效分析支持向量机

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息县关店乡全民学习《弟子规》

精神文明导刊 2013年第9期 37-37页

作者：张勇升

河南省息县关店乡是一个拥有七万多人口的大乡，去年以来，从政府机关到普通群众学习并践行“弟子规”，在了解《弟子规》是儒家文化的结晶，并理解它是传统文化优秀集成的基础上，将其与党的十八大精神紧密结合，把学习力转变成创造力... 详细信息

河南省息县关店乡是一个拥有七万多人口的大乡，去年以来，从政府机关到普通群众学习并践行“弟子规”，在了解《弟子规》是儒家文化的结晶，并理解它是传统文化优秀集成的基础上，将其与党的十八大精神紧密结合，把学习力转变成创造力，生动地体现在实际的工作和生活中，极大地促进了各项工作健康有序开展和社会安定和谐。

关键词：《弟子规》全民学习息县政府机关儒家文化传统文化社会安定河南省

T91金属管道表面特性对LIBS测量的影响

维普期刊数据库人大复印报刊资料评论

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应用科技 2020年第4期47卷 82-87页

作者：余移山陆继东董美蓉陆盛资黄健伟张勇升华南理工大学电力学院广东广州510640

为了将激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术应用到火电厂运行的高温承压管道的失效检测中,对来自火电厂的4个不同老化等级的T91钢管道样品表面采用打磨与未处理2种处理方法,对比光谱与其作为预测集在老化... 详细信息

为了将激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术应用到火电厂运行的高温承压管道的失效检测中,对来自火电厂的4个不同老化等级的T91钢管道样品表面采用打磨与未处理2种处理方法,对比光谱与其作为预测集在老化等级模型中的表现。分析数据表明:打磨与未处理样品的代表性元素的谱线强度变化在前100的激光脉冲段有较大的差异;而在100~200的激光脉冲段打磨与未打磨的光谱强度趋于接近。在支持向量机(support vector machines,SVM)老化等级模型中,选取未打磨样品的激光脉冲段100~200的光谱数据输入SVM老化等级模型进行预测,得到了与打磨样品同样良好的预测结果,所有预测样品的准确率均达到了0.91以上。结果表明:选取合适的激光脉冲段,可以避免实际金属管道的表面特性对LIBS测量的影响,得到良好的老化等级预测结果。

关键词：激光诱导击穿光谱表面特性火电厂金属管道失效检测光谱分析机器学习支持向量机