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四足动物与昆虫成虫躯体拓扑结构在进化中的稳定性

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四足动物与昆虫成虫躯体拓扑结构在进化中的稳定性

作者：杨爽北京林业大学

学位级别：硕士

虽然在文献综述中提到了众多对生物进化问题所使用的研究方法,我们对生物进化研究也一直没有停止,但对于这个问题的认识仍然十分有限。以至于直到今天,生物进化的理论仍然是一个大假说。同时,因为木村资生的分子中性理论近年来不断被提... 详细信息

虽然在文献综述中提到了众多对生物进化问题所使用的研究方法,我们对生物进化研究也一直没有停止,但对于这个问题的认识仍然十分有限。以至于直到今天,生物进化的理论仍然是一个大假说。同时,因为木村资生的分子中性理论近年来不断被提及,研究者们充分认识到进化中的随机性以及突变的重要性。而进化中的稳定性却没有被发现,更没有得到充分的重视。正是针对这一进化研究的现状,撰写本文,希望将进化中的稳定性这一现象及概念介绍给大家。本论文采用独创的从宏观现象推倒微观机理的研究方法,查阅文献,分析了四足动物和昆虫所有已知目的躯体拓扑结构和四足动物脸的拓扑结构,发现其中没有向复杂方向进化的例证。然后将这样的缺少向复杂方向进化的实例,放在3.5亿年这样长的历史中加以考虑,并且横向与四足动物的心脏拓扑结构、胎膜拓扑结构以及昆虫成虫的口器拓扑结构进行比较,得到在四足动物与昆虫成虫躯体以及四足动物脸的拓扑结构保持不向复杂方向进化的同时,这些结构却发生了向复杂方向的进化的结果。当前学界普遍认为,遗传基因的突变是随机的,变异提供了生物进化的原始材料,而自然选择才决定了生物进化的方向。本文对这种观点提出了质疑。如果突变都是随机的,为什么在漫长的3.5亿万年之中,在经历了两次冰川期,并且,承受了来自陆地,天空,到海洋这样复杂的生境的考验,四足动物和昆虫的躯体拓扑形态完全没有变化呢?通过对四足动物与昆虫成虫躯体以及四足动物脸的拓扑结构分析,和与四足动物心脏及胎膜结构,昆虫成虫口器等的进化相比较,证明了四足动物与昆虫成虫躯体以及四足动物脸的拓扑形态在进化上具有高度稳定性。这种稳定性的具体原因尚不得而知,但可以肯定控制四足动物及昆虫成虫躯体拓扑形态以及四足动物脸的拓扑形态基因在进化上也具有高度稳定性。同时认为这种稳定性并不是来自于选择,而是出于生物基因内部的某种原因。并不是躯体拓扑形态发生了变化而被选择所淘汰,而是变化根本就没有发生,或者发生了却不稳定。

关键词：四足动物昆虫躯体拓扑稳定性形态基因进化中的稳定性

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中国北方一晚三叠世四足动物化石新地点

古脊椎动物学报（中英文） 2023年第1期61卷 17-25页

作者：石雨泰陈建业刘俊中国科学院古脊椎动物与古人类研究所中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室北京100044 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

中国北方还没有发现过确凿无疑的晚三叠世的四足动物化石。报道了河南省济源市的一个四足动物化石新地点(柿沟)。化石产自晚三叠世谭庄组。目前采集到的标本大部分可以归入离片椎类,并显示出与乳齿鲵(Mastodonsaurus)的高度相似性。之前... 详细信息

中国北方还没有发现过确凿无疑的晚三叠世的四足动物化石。报道了河南省济源市的一个四足动物化石新地点(柿沟)。化石产自晚三叠世谭庄组。目前采集到的标本大部分可以归入离片椎类,并显示出与乳齿鲵(Mastodonsaurus)的高度相似性。之前,乳齿鲵只在欧洲有记录。因此这一发现表明乳齿鲵这一支系在晚三叠世曾广泛分布于欧洲与东亚地区。一块疑似腰带化石指示还有另一类四足动物共存。这一发现填补了我国晚三叠世四足动物实体化石记录的一个空白。

关键词：河南济源晚三叠世谭庄组四足动物离片椎类乳齿鲵

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四足动物进化过程中的躯体拓扑稳定性

安徽农业科学 2008年第10期36卷 4115-4116,4118页

作者：杨爽刘家冈北京林业大学北京100083

通过对四足动物躯体拓扑结构的分析比较,结果表明,四足动物躯体的拓扑形态在进化上具有高度稳定性,这种稳定性的具体原因尚不得而知,但可以肯定,控制四足动物躯体拓扑形态的基因在进化上也具有高度稳定性。分析认为,稳定性并不是来自于... 详细信息

通过对四足动物躯体拓扑结构的分析比较,结果表明,四足动物躯体的拓扑形态在进化上具有高度稳定性,这种稳定性的具体原因尚不得而知,但可以肯定,控制四足动物躯体拓扑形态的基因在进化上也具有高度稳定性。分析认为,稳定性并不是来自于选择,而是出于生物基因内部的某种原因;并不是躯体拓扑形态发生了变化而被选择所淘汰,而是变化根本就没有发生,或者发生了却不稳定。

关键词：四足动物躯体拓扑稳定性形态基因

白垩纪四足动物足印的生物地层学、生物年代学与遗迹相

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地层学杂志 2012年第2期36卷 503-550页

作者： Martin G.LOCKLEY Spencer G. LUCAS Masaki MATSUKAWA Jerald D. HARRIS 科罗拉多丹佛大学恐龙遗迹博物馆美国科罗拉多州丹佛8021 新墨西哥州自然历史博物馆美国新墨西哥州阿尔伯克基87104 东京学艺大学环境科学学院日本东京都小金井市184-8501 迪克西州立大学物理学系美国犹他州圣乔治镇84770

从全球范围来看,白垩纪四足动物的足印多数是非鸟恐龙与鸟类留下的痕迹;少量足印来自翼龙、鳄鱼、龟、哺乳动物和其他四足动物。白垩纪的足迹化石以东亚(尤其是中国和朝鲜)和北美西部的最为人所知。南美(主要是阿根廷和巴西)也有一定数... 详细信息

从全球范围来看,白垩纪四足动物的足印多数是非鸟恐龙与鸟类留下的痕迹;少量足印来自翼龙、鳄鱼、龟、哺乳动物和其他四足动物。白垩纪的足迹化石以东亚(尤其是中国和朝鲜)和北美西部的最为人所知。南美(主要是阿根廷和巴西)也有一定数量广泛分布的足迹化石,欧洲、非洲与澳大利亚的白垩纪足迹组合则鲜为人知。以白垩纪四足动物的足印记录为基础,我们对两个全球足印生物年代重新进行了检查。早白垩世生物年代以蜥脚类与鸟脚类的足迹为特征。晚白垩世生物年代中的蜥脚类足迹较少,但是鸭嘴龙、暴龙和角龙的足迹增多了。另外,白垩纪足印化石的记录中记载了许多重要的生物地层学信息,如北美白垩纪中期蜥脚类恐龙的消失,以及白垩纪末恐龙的绝灭。越来越多来自东亚的白垩纪足印记录使我们对更精细的地方性白垩纪足印生物年代学有了初步印象。因此,以地方性四足恐龙(包括鸟类)遗迹属的地层分布为基础,可以识别出三个或四个足印生物年代。种类丰富并具有地方性特色的东亚的白垩纪鸟类动物的遗迹群,可能指示白垩纪时东亚存在着一个独特而繁盛的鸟类动物群。以足印化石为基础的这一假说有待进一步的验证。

关键词：生物地层学足印四足动物白垩纪亚洲北美洲南美洲

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基于双路径网络的四足动物运动参数提取方法

江苏农业学报 2022年第2期38卷 403-413页

作者：田泽薇张云伟陈瑶昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室云南昆明650500 昆明理工大学云南省计算机技术应用重点实验室云南昆明650500

为了实现畜牧业集约化、规模化、精准化管理中及时分析动物的运动姿态,针对不同环境中动物关节点识别准确率较低的问题,提出了一种双路径网络(Dual path net,Dpnet)特征提取方法。首先,在HRnet(High resolution net)网络输出分支后面添... 详细信息

为了实现畜牧业集约化、规模化、精准化管理中及时分析动物的运动姿态,针对不同环境中动物关节点识别准确率较低的问题,提出了一种双路径网络(Dual path net,Dpnet)特征提取方法。首先,在HRnet(High resolution net)网络输出分支后面添加混合空洞卷积层(Hybrid dilated convolution,HDC)和并行注意力模块(Parallel attention module,PAM)以识别关键点坐标。然后,利用模型生成的热力图与本研究设定的精确圈进一步精准定位关键点位置,通过斜率法区分并匹配动物四肢的关节点归属,从而获取正确的骨架结构。最后,模型通过骨架结构提取并分析了不同速度下动物的同侧步距、步频、关节角度与步态占空比4种运动参数。试验结果表明,该方法中模型识别分类动物5类关键点的精确率为91.1%,召回率为91.0%,5类关键点的平均相似度为87.0%,可有效监测农场或牧场犬类、牛群、羊群等个体的健康状况。

关键词：四足动物 Dpnet 斜率法骨架结构运动参数

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步态驱动的四足动物低维物理运动生成方法

中国图象图形学报 2017年第1期22卷 96-107页

作者：谢文军杨智为刘晓平合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009

目的为了解决四足动物运动数据难以获取的问题,建立一种快速易用的四足动物运动重建和制作途径,提出了一种面向四足动物的实时低维运动生成方法。方法首先,建立以质点、刚体和弹簧为基础的低维物理解算器,将四足动物骨架抽象为低维物理... 详细信息

目的为了解决四足动物运动数据难以获取的问题,建立一种快速易用的四足动物运动重建和制作途径,提出了一种面向四足动物的实时低维运动生成方法。方法首先,建立以质点、刚体和弹簧为基础的低维物理解算器,将四足动物骨架抽象为低维物理模型;其次,依据步态模式建立足迹约束,自脚向上分肢体求解全身物理质点的运动信息;最后,依据通用约束修正后的质点位置,反算全身动画骨骼节点,生成目标运动。结果针对不同步态、不同体型、不同风格的四足动物进行多组实验,本文方法能够达到330帧/s的生成速度,且具备良好的视觉效果和通用性。结论本文方法的输入数据易于学习和获取,计算过程实时稳定,可以快速生成符合视觉真实感的多风格运动数据。

关键词：角色动画四足动物运动生成低维物理模型步态

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基于视频标记的四足动物运动重建方法

合肥工业大学学报（自然科学版） 2019年第1期42卷 40-45页

作者：杨智为谢文军刘晓平合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009

文章针对四足动物的运动源数据获取困难的问题,引入简单易用的步态概念,提出一种基于视频标记的四足动物运动重建方法。从视频中标记原始步态信息,并对步态进行形式化描述,进而估算出当前步态的速度信息;从视频中标记原始骨架关键节点,... 详细信息

文章针对四足动物的运动源数据获取困难的问题,引入简单易用的步态概念,提出一种基于视频标记的四足动物运动重建方法。从视频中标记原始步态信息,并对步态进行形式化描述,进而估算出当前步态的速度信息;从视频中标记原始骨架关键节点,对四足动物的骨架模型进行三维重建;基于步态参数和骨架结构,恢复四足动物的足尖运动轨迹;通过反向运动学方法求解四足动物的腿部运动信息,并近似模拟躯干、头、尾运动,最终重建全身运动。实验证明,该文方法可以快速有效地辅助用户重建视频中四足动物的运动数据,且其重建结果具有一定的视觉真实感。

关键词：计算机图形学骨骼动画四足动物运动重建步态

基于AAPS模型的四足动物足迹约束生成研究

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基于AAPS模型的四足动物足迹约束生成研究

作者：杨智为合肥工业大学

学位级别：硕士

四足动物是动画角色的重要组成部分,其运动数据的采集一直是该领域的研究难点之一。现有的运动采集方法主要面向人类,但四足动物多数难以驯化,且拥有更为复杂多变的形态,因此传统采集方法仅适用于少量四足动物。四足动物运动数据的稀缺... 详细信息

四足动物是动画角色的重要组成部分,其运动数据的采集一直是该领域的研究难点之一。现有的运动采集方法主要面向人类,但四足动物多数难以驯化,且拥有更为复杂多变的形态,因此传统采集方法仅适用于少量四足动物。四足动物运动数据的稀缺,导致了相关研究的数据来源主要以运动生成为主。不论是几何驱动的生成方法,还是物理驱动的生成方法,都需要足尖运动轨迹作为初始姿态和生成策略的依据,而足尖运动轨迹的生成依赖于四足步态模式。针对以上问题,本文依据动画领域的应用需求,通过结合生物学步态的研究成果,提出了一种基于异步式的步态时序(Asynchronous Anteroposterior Sequence,简称AAPS)模型,并在此基础上实现了一种面向多种环境约束的足迹约束生成方法。用户仅需要输入速度等简单参数,即可快速生成四足动物的足尖运动轨迹,将此轨迹应用于运动生成,可以得到具有真实约束驱动的运动结果。本文工作主要包括以下内容:(1)提出了一种基于异步式的步态模型。通过建立步态、速度之间的关联模型,既可以依据用户自定义的速度信息,通过匹配生物学文献数据,生成不同速度下的步态片段,也可以为从视频中采集的步态片段估算速度。同时,依据模型的异步式特性,能够实现不同步态之间的切换,从而生成四足动物完整运动序列的步态图。(2)为了生成更为丰富的运动行为,提出了一种面向多种环境约束的足迹约束生成方法,针对地形、转向等不同约束对足尖运动轨迹进行实时规划,最终生成适应多种目标环境的足迹约束。(3)搭建了一个面向四足动物的足尖运动生成系统。该系统的输入数据来自于生物学的研究成果以及从视频中采集的数据。最后将足迹约束结果应用于动画仿真平台进行实验分析,对本文提出的理论方法加以验证与讨论。

关键词：角色动画四足动物运动生成步态模式足迹约束

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三维动画中四足动物运动规律及动作表现研究

三维动画中四足动物运动规律及动作表现研究

作者：杜莉莎四川美术学院

学位级别：硕士

动画角色的运动在动画制作中是一个至关重要的部分,要做出优秀的动画角色运动,离不开对运动规律的掌握,运动规律是角色运动的基本技巧,掌握运动规律可以基本保障角色运动的合理性和科学性。但是要塑造出生动的动画角色动作,不仅要有表... 详细信息

动画角色的运动在动画制作中是一个至关重要的部分,要做出优秀的动画角色运动,离不开对运动规律的掌握,运动规律是角色运动的基本技巧,掌握运动规律可以基本保障角色运动的合理性和科学性。但是要塑造出生动的动画角色动作,不仅要有表现自然动作的运动规律,还需要富有情感的动作表现。运动规律只是动画角色运动的基础层面,不能赋予角色个性,仅凭这种理性规律无法创作出优秀的角色动作,更加无法打动观众。一部优秀的动画作品往往离不开成功的动画角色塑造,优秀的动画总是以经典的动画形象留存在观众脑海中。动画形象的塑造除去角色造型外还离不开角色的动作表演,因此创作一个令人信服的动画角色动作,不仅要学习运动规律,还需要学习动作表现手法。动画艺术自发展以来,角色种类主要分为人物角色和动物角色,动物角色在动画艺术发展史上有着无法替代的地位。对于观众而言,动物形象更加可爱,软萌,能够轻松地使观众产生亲近感,而动物角色在动画作品中被赋予的人格特点,更能引起观众的共鸣和想象。在动物角色如此受欢迎的情况下,如何提升动物角色运动的艺术表现一直是一个长期的研究话题。在动画角色中哺乳类四足动物（以下简称四足动物）角色的运动相对来说难度更大,四足动物运动与直立动物运动有很大差别,从生物结构到运动规律再到动作的艺术表现都区别很大,需要有针对性地单独研究。本文运用案例分析法、文献参考法以及实践创作法,研究如何提升三维动画创作中四足动物运动的艺术表现,探究如何提升三维动画制作中四足动物在运动上的准确度,生动性,且快速提升效率。本文主要从四足动物的运动规律和动作表现入手,分析四足动物运动规律上的共性规律。其次从四足动物中细分爪类四足动物和蹄类四足动物,分析两者之间的特殊规律。接着通过对动画中四足动物角色的运动表现进行分析,总结出影响其运动效果的因素,并通过三维动画中不同动物形态的比较,分析不同题材动画作品中角色动作表现之间的异同,加强对于角色塑造的理解,总结出动物在动作表现上的创作思路和方法。最后结合自身的创作作品在实践中分析出现的问题,解析三维动画中四足动物运动容易出现的误区,且以四足动物运动规律为基础,从四肢的定义、脊柱的主体地位、力学生发等方面思考,归纳出以力学牵引为依据的控制器层级关系及操作路径。总结出对于自身创作作品的四足动物角色动作表现的思路,在毕业创作中进行检验。希望能为三维动画中四足动物角色的运动提供一定的参考价值。

关键词：四足动物运动规律运动表现三维动画