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连续框架下二维标量场Morse-Smale复形分割

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计算机辅助设计与图形学学报 2016年第12期28卷 2075-2081页

作者：刘梦婷方美娥张楠计忠平杭州电子科技大学计算机学院杭州310018

挖掘拓扑结构是获取数据场关键信息的有效途径,Morse-Smale(MS)复形是二维标量场重要拓扑结构,传统方法均采用分片线性模型,利用离散Morse理论进行MS复形分割,精度较低,积分曲线呈锯齿状,特征冗余信息多,需经过烦琐的删减过程才能得到... 详细信息

挖掘拓扑结构是获取数据场关键信息的有效途径,Morse-Smale(MS)复形是二维标量场重要拓扑结构,传统方法均采用分片线性模型,利用离散Morse理论进行MS复形分割,精度较低,积分曲线呈锯齿状,特征冗余信息多,需经过烦琐的删减过程才能得到可用结果.为此提出连续框架下的二维标量场数据MS复形分割的方法.首先为二维标量场数据建立double ZP样条拟插值连续模型;然后利用连续Morse理论,在连续模型上提取临界点、精确计算Hessian矩阵对临界点分类;最后通过精确计算梯度信息构建积分曲线完成MS复形分割.本文采用的double ZP样条具有高阶连续性,满足连续Morse理论至少C2连续的条件,具有数学完备性,其上的各阶微分运算都是精确的,因此能保证提取高精度的特征点、有严格的分类标准和光滑的积分曲线,不需要大量的后处理过程.实验结果表明,与离散框架下的方法相比,该方法流程简单,能得到高精度、平滑性好的MS复形分割结果,能更清晰地呈现数据场蕴含的关键特征结构.

关键词：标量场数据连续框架 doubleZP样条 Morse-Smale复形

插值问题的统一求解算法及复杂曲面B样条重建

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插值问题的统一求解算法及复杂曲面B样条重建

作者：方美娥湖南师范大学

学位级别：硕士

本文提出了复杂曲线曲面插值问题中反求控制顶点的统一求解算法以及复杂曲面B样条重建的虚拟型值点方法。在以参数三次B样条曲线P(t)=sum from j to (N(t)P)和三次B样条曲面P(u,w)=sum from i=0 to m+3 sum from j=0 to n+3 (N(u)N... 详细信息

本文提出了复杂曲线曲面插值问题中反求控制顶点的统一求解算法以及复杂曲面B样条重建的虚拟型值点方法。在以参数三次B样条曲线P(t)=sum from j to (N(t)P)和三次B样条曲面P(u,w)=sum from i=0 to m+3 sum from j=0 to n+3 (N(u)N(w)P)作为基本数学模型构造自由型曲线曲面时，工程上常常首先遇到由型值点反求控制顶点问题。对于简单曲线曲面(不含重节点)，常用节点插值法导出反求控制顶点的方程组，该方程组的系数距阵呈三对角阵，用追赶法即可求解;但对于复杂曲线曲面(含重节点)，用同样的方法得到的方程组奇异，无法求解。1984年徐佩军、司徒学军提出了分段反解算法，它把重节点全部看成了分段之后的端点，成功地避开了重节点，但它一遇到重节点就必须分段，对不同重数节点的处理也较繁琐，分段求出控制顶点之后还需进行一系列的处理，而且应用于复杂曲面插值问题时，只适用于含一整排或连续两排重节点的情形。本文提出的统一求解算法无须分段，对不同重数的节点作一次性处理，由一个统一的方程组反求出所有控制顶点，它适用于复杂曲线曲面的各种情形，文中都有实例为证。为了更灵活地调节插值重节点处曲线曲面的光滑性，文中引入了光滑因子;该算法同样适用于各种端点条件(自由端、夹持端、抛物端)，文中给出了相应系数的计算公式。曲面重建是当今曲面造型技术的国际热点之一，它在轿车车身设计、人脸类雕塑曲面的动画制作、医学图象三维重建等领域发挥了重大作用，代表性的曲面重建方法主要有分片线形方法、细分曲面方法、隐式曲面方法、参数曲面方法等，其中以B样条为工具的曲面重建方法还不够成熟，Eck和Halstead在这方面做了一些开创性的工作，Halstead于1996年提出利用B样条曲面构造逼近需要重建的曲面法向的方法，可这种方法还是不能重建有尖点和棱角的曲面。本文提出的虚拟型值点方法突破了这一局限，能成功重建夹棱线、直纹面、尖点、棱角或平面片的复杂B样条曲面，文中的实例验证了这一方法的可行性。

关键词：控制顶点统一求解算法虚拟型值点曲面重建

血管周围间隙扩散张量成像指数在评估帕金森病患者脑类淋巴系统功能中的价值

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放射学实践 2022年第8期37卷 954-959页

作者：陈阿梅温金玉黄俊祥成小芳阮秀杭方美娥魏新华广州市第一人民医院/华南理工大学第二附属医院放射科广州510180 广州大学计算机科学与网络工程学院广州511400 广州市妇女儿童医疗中心麻醉科广州510620 广州医科大学附属脑科医院放射科广州510370

目的:探讨血管周围间隙扩散张量成像(DTI-ALPS)指数在评价帕金森病(PD)患者脑类淋巴系统功能中的价值。方法:自帕金森病进展标记物研究项目(PPMI)基线数据库中选取诊断为PD的153例患者及59例健康志愿者(HC组)纳入本研究,212例被试的临... 详细信息

目的:探讨血管周围间隙扩散张量成像(DTI-ALPS)指数在评价帕金森病(PD)患者脑类淋巴系统功能中的价值。方法:自帕金森病进展标记物研究项目(PPMI)基线数据库中选取诊断为PD的153例患者及59例健康志愿者(HC组)纳入本研究,212例被试的临床资料(包括多种认知和运动测试量表评分和脑脊液检查资料)和MRI资料完整。本研究中分析了以下认知和运动测试量表的评估结果:霍普金斯语言学习测试(HVLT;其中包括即刻/总回忆测试、辨别记忆测试和维持记忆测试)、蒙特利尔认知功能评估量表(MoCA)、状态-特质焦虑问卷(STAI)、老年抑郁量表(GDS)、宾夕法尼亚大学嗅觉识别测试(UPSIT)、运动障碍协会统一帕金森病分级量表(MDS-UPDRS)第1~3部分及全部(total)及H-Y分级量表(Hoehn and Yahr stages)。脑脊液生物标记物包括Aβ42、a-syn、t-tau、p-tau、t-tau/Aβ42和p-tau/Aβ42。所有MR图像在Siemens 3.0T磁共振仪上完成采集。利用FSL及Image-J软件在每例被试的各向异性分数(FA)图上,分别在左侧大脑半球侧脑室体部水平的投射纤维区域、联合纤维区域及皮层下纤维区域勾画绘直径5.0 mm的球形感兴趣区,测量每种纤维在X、Y和Z轴方向的扩散率,并根据公式计算DTI-ALPS指数。比较PD组与HC组之间ALPS指数值的差异,并分析PD患者ALPS指数与临床指标及脑脊液生物标记物之间的相关性。结果:与HC组比较,PD组DTI-ALPS指数值显著减低(Z=3.769,P<0.001)。PD组ALPS指数与年龄呈负相关(r=-0.256,P=0.001);在控制年龄、性别及受教育年限三个因素后,PD组ALPS指数与MDS-URDRS-Ⅲ评分呈负相关(r=-0.245,P=0.002),与脑脊液p-tau浓度呈负相关(r=-0.357,P<0.001)。结论:DTI-APLS指数可用于评估PD患者类淋巴系统功能受损情况,在探索PD相关发病机制方面具有较好的应用前景。

关键词：帕金森病类淋巴系统扩散张量成像血管周围间隙

基于拟插值理论的三维体数据场高精度重建算法

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计算机辅助设计与图形学学报 2013年第8期25卷 1107-1113页

作者：鲁佳王瑞方美娥彭群生浙江大学CAD8LCG国家重点实验室杭州310027 杭州电子科技大学图形图像研究所杭州310018

三维体数据场重建是体数据建模与分析的一个非常基础和重要的步骤,重建算法的精度直接决定了数据重采样和后续分析的准确性.文中发展了基于拟插值方法的三维体数据场重建理论,首次提出一种充分利用体数据自身信息与核函数优化相结合的... 详细信息

三维体数据场重建是体数据建模与分析的一个非常基础和重要的步骤,重建算法的精度直接决定了数据重采样和后续分析的准确性.文中发展了基于拟插值方法的三维体数据场重建理论,首次提出一种充分利用体数据自身信息与核函数优化相结合的预处理算法.在合理假设的前提下得到重建误差的表述式;然后充分利用三维体数据自身的信息全局优化该误差,使得重建误差在L2意义下达到最小.最后通过丰富的重建实例,显示了文中算法能有效地提高重建精度,并能够更好地保持三维体数据的高频信息.

关键词：体数据重建拟插值体数据可视化

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保持三维模型内在属性特征的水墨绘制

计算机辅助设计与图形学学报 2012年第9期24卷 1151-1155页

作者：计忠平王毅刚方美娥高诚杭州电子科技大学计算机学院图形图像研究所杭州310018

为了解决非真实感渲染方法中三维模型的细节特征保持不足的问题,提出一种基于三维模型内在属性特征绘制图的带水墨画效果的非真实感渲染方法.将模型曲面的平均曲率转化为表面材质,使用帧缓冲对象渲染到纹理,经过像素变换、高斯模糊等处... 详细信息

为了解决非真实感渲染方法中三维模型的细节特征保持不足的问题,提出一种基于三维模型内在属性特征绘制图的带水墨画效果的非真实感渲染方法.将模型曲面的平均曲率转化为表面材质,使用帧缓冲对象渲染到纹理,经过像素变换、高斯模糊等处理得到水墨效果;再经过非线性映射得到黑白分明的内在属性特征绘制图,然后在图像空间通过GPU进行图像处理;通过调节光源位置可以实时地调整水墨笔画的分布,调整阈值以改变特征细节的展示层次.大量实例结果表明,文中方法是高效、可靠的.

关键词：非真实感渲染内在属性特征水墨绘制

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改进的MMLT全局照明渲染算法

计算机辅助设计与图形学学报 2016年第9期28卷 1459-1464页

作者：曾笮方美娥马利庄林晓上海交通大学计算机科学与工程系上海200240 杭州电子科技大学图形图像研究所杭州310081 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

针对多通路Metropolis光能传递算法(MMLT)不能很好地保证路径样本在路径空间中的连贯性,对子路径的重用率也较低的问题,提出了一种改进算法.通过先采样路径样本再从中选择的方式提高子路径重用率;然后对路径样本进行空间排序,以提高路... 详细信息

针对多通路Metropolis光能传递算法(MMLT)不能很好地保证路径样本在路径空间中的连贯性,对子路径的重用率也较低的问题,提出了一种改进算法.通过先采样路径样本再从中选择的方式提高子路径重用率;然后对路径样本进行空间排序,以提高路径空间中的连贯性;最后设计了一套权值策略来决定不同采样方式所占比重.实验结果显示,该算法能够在相同条件下产生噪声更小的结果.

关键词：全局照明马尔可夫链蒙特卡洛法多重重要性采样路径重用

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基于推广B样条细分方法的曲面混合

图学学报 2016年第2期37卷 172-177页

作者：沈永超方美娥杭州电子科技大学图形图像研究所浙江杭州310027

提出用推广B样条细分曲面来混合多张曲面的方法,既适用于一般网格曲面,又适用于推广B样条参数曲面混合。根据需要选择阶数和张力参数,可全局调整整张混合曲面的形状。中心点和谷点的计算都设置了形状参数,可局部调整混合部分形状。推导... 详细信息

提出用推广B样条细分曲面来混合多张曲面的方法,既适用于一般网格曲面,又适用于推广B样条参数曲面混合。根据需要选择阶数和张力参数,可全局调整整张混合曲面的形状。中心点和谷点的计算都设置了形状参数,可局部调整混合部分形状。推导出二次曲面细分初始网格计算公式,并将3阶推广B样条细分曲面混合方法用于多张二次曲面混合,与已有的二次曲面混合方法相比具有明显的优势。

关键词：曲面混合推广B样条细分控制网格二次曲面

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求解特征值问题的遗传算法

计算机应用与软件 2004年第5期21卷 18-19页

作者：方美娥全惠云贺志民湖南师范大学数学与计算机学院长沙410081 湖南环境生物技术学院衡阳421008

特征值问题是一个在诸多科学与技术领域中有关键应用的重要问题 ,而已有的传统的方法只能对不同类别情形有不同程度的实现 ,本文基于遗传算法设计的新算法具有通用性 ,算法的稳定性也大大提高。

关键词：计算机面貌识别遗传算法随机搜索算法特征值问题

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空间代数曲线的参数化逼近

计算机应用与软件 2008年第9期25卷 130-132,135页

作者：贺志民方美娥浙江林学院理学院浙江杭州311300 浙江大学计算机图形图像研究所浙江杭州310027

提出一种用三次B样条曲线逼近空间代数曲线的方法。对非奇异的情况,先用随机微分方程方法采样,然后对采样点进行聚类排序,最后用三次B样条曲线逼近有序点列;而对包含奇异点的情况,则将空间曲线双有理映射成平面曲线,采用已有的含奇异点... 详细信息

提出一种用三次B样条曲线逼近空间代数曲线的方法。对非奇异的情况,先用随机微分方程方法采样,然后对采样点进行聚类排序,最后用三次B样条曲线逼近有序点列;而对包含奇异点的情况,则将空间曲线双有理映射成平面曲线,采用已有的含奇异点的平面代数曲线的采样及排序方法来实现对应空间曲线的采样及排序。两种情况都获得了优于其它方法的逼近效果。

关键词：空间代数曲线参数逼近微分方程方法采样聚类排序三次B样条