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BIM技术在装配式建筑施工阶段的应用研究——以菏泽市某商住项目为例

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安徽建筑 2023年第10期30卷 103-104,124页

作者：高明杰郓城县环境卫生服务中心山东菏泽274000

BIM技术作为建筑信息化、智能化的实现方式,与装配式建筑结合将极大地推动建筑智能建造的创新与实践。文章以菏泽市某装配式商住楼项目一期为研究对象,构建了建筑三维BIM模型,基于模型对构建生产的工业化以建筑装配的信息化进行施工控制... 详细信息

BIM技术作为建筑信息化、智能化的实现方式,与装配式建筑结合将极大地推动建筑智能建造的创新与实践。文章以菏泽市某装配式商住楼项目一期为研究对象,构建了建筑三维BIM模型,基于模型对构建生产的工业化以建筑装配的信息化进行施工控制,并对管理效果进行分析。结果表明,BIM技术融合了计算机技术与空间虚拟图形图像技术,可以实现建造过程的直观形象展示和多源数据的采集与集成;基于BIM模型可实现构件的定位与追踪、装配式建筑安装全流程的高度机械化;基于BIM技术对施工阶段的管控效果分析表明,在380d之内,项目实际的工期进度能够满足计划的工期进度要求,而在380~720d,施工进度超前。

关键词： BIM技术建筑施工施工模拟四维可视化碰撞检测施工进度优化

拟南芥子叶发育过程中叶绿体特征的量化及分布分析

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电子显微学报 2021年第3期40卷 270-278页

作者：马灵玉王广超张曦胡子建沈微微林金星北京林业大学林木分子设计育种高精尖创新中心北京100083 北京林业大学生物科学与技术学院林木育种国家工程实验室北京100083

拟南芥子叶发育过程中叶绿体的体积、面积和形状及分布等特征对于植株生长具有重要影响,但如何对萌发过程中细胞内叶绿体的体积、面积和形状等特征进行定量和分布的相关性分析仍然存在一定空白。本研究首先使用荧光显微镜获取不同萌发... 详细信息

拟南芥子叶发育过程中叶绿体的体积、面积和形状及分布等特征对于植株生长具有重要影响,但如何对萌发过程中细胞内叶绿体的体积、面积和形状等特征进行定量和分布的相关性分析仍然存在一定空白。本研究首先使用荧光显微镜获取不同萌发时期的子叶叶绿体的二维层扫图集,然后对图集进行优化及三维重构和叶绿体分割,并对叶绿体的体积、面积、及形状等特征进行量化分析,不仅获得不同尺寸、形状的叶绿体分布比例,而且将特征和分布进行四维可视化展示。此外,研究中还使用泰森多边形算法对不同属性的叶绿体进行聚类分析,进而得到不同类别的叶绿体在组织中的连接和分布信息。另外,本文通过电子显微镜成像方法,进一步确认了随着拟南芥子叶的生长,叶绿体的超微结构发生了显著变化,逐渐变大。该图像处理方法不仅能够快速识别细胞中叶绿体的不同特征及参数,还能够根据细胞中叶绿体的密度、面积、距离等特征参数对叶绿体的连接度和分布进行特异性分析,是一种功能强大且高效灵活的多细胞分析方法。

关键词：叶绿体成像细胞参数四维可视化泰森多边形图像处理

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一种快速的四维水体Web展示算法

软件工程 2020年第7期23卷 13-16页

作者：王梦珂黄少捷任富彬东华大学计算机科学与技术学院上海201620 浙江理工大学信息学院浙江杭州310018

水质管理信息化的需求日益增加,但水体数据的繁杂多样为高效管理水质数据带来了不便。针对这种情况,设计了一种可以快速将水体的各类复杂数据及其间的数据关系进行可视化表达的算法。根据水质仪采集少量的样本点,分别生成水体水平面、... 详细信息

水质管理信息化的需求日益增加,但水体数据的繁杂多样为高效管理水质数据带来了不便。针对这种情况,设计了一种可以快速将水体的各类复杂数据及其间的数据关系进行可视化表达的算法。根据水质仪采集少量的样本点,分别生成水体水平面、底面和中间部分的大量散点,描绘出水体的形状。然后计算每一个散点对应的水质数据,按照水质数据对散点进行颜色渲染,通过不同的颜色表现出水质状况。最后借助ECharts在Web页面上进行水体数据可视化展示。实验结果表明,该算法可以直观、快速地表现水体的各类数据,帮助对水体的水质进行网络化、科学、直观的分析。

关键词：水质数据四维可视化 Web

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基于GIS的堤防隐患探测分析系统及其应用

长江科学院院报 2019年第10期36卷 141-145页

作者：杨俊杰徐志敏马瑞马圣敏张力长江勘测规划设计研究有限责任公司武汉430010 长江空间信息技术工程有限公司(武汉) 武汉430010 湖北省水利信息感知与大数据工程技术研究中心武汉430010 长江工程地球物理勘测武汉有限公司武汉430010

为了解决堤防隐患探测过程中存在的测线布置工作效率低、二维图像解译结果无法有效表达隐患或异常等问题,基于三维地理信息服务平台建立了堤段三维模型及堤防周边的三维地形模型,并建设了堤防隐患工程地球物理探测数据库,研发了一套堤... 详细信息

为了解决堤防隐患探测过程中存在的测线布置工作效率低、二维图像解译结果无法有效表达隐患或异常等问题,基于三维地理信息服务平台建立了堤段三维模型及堤防周边的三维地形模型,并建设了堤防隐患工程地球物理探测数据库,研发了一套堤防隐患探测分析系统,并开发了地球物理多方法与平台的数据接口、数据库存储及物探成果四维可视化表达方法。结果表明:该模型可实现地球物理野外工作路线和观测系统的快速布置和设计;该模型和数据库可实现堤防时移探测成果的四维可视化表达、动态分析及管理。研究成果可供从事堤防隐患治理的管理人员及设计人员参考。

关键词：堤防隐患物理探测 GIS 四维可视化险情预警

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面向肺癌的呼吸运动下精准穿刺关键技术研究

面向肺癌的呼吸运动下精准穿刺关键技术研究

作者：韦麟天津大学

学位级别：硕士

肺癌是当今世界对人类生存健康威胁最大的恶性肿瘤,可以使用经皮穿刺介入的方法进行诊断和治疗。人体的呼吸运动是该手术流程中的一大难题和挑战。本文分别从呼吸运动建模、四维运动可视化以及机器人穿刺置针三个方面探索了肺癌经皮穿... 详细信息

肺癌是当今世界对人类生存健康威胁最大的恶性肿瘤,可以使用经皮穿刺介入的方法进行诊断和治疗。人体的呼吸运动是该手术流程中的一大难题和挑战。本文分别从呼吸运动建模、四维运动可视化以及机器人穿刺置针三个方面探索了肺癌经皮穿刺介入中的呼吸运动控制和管理技术。主要的研究内容与成果如下:首先,针对无标记实时呼吸运动跟踪的具体应用,将机器学习算法应用于全局呼吸运动模型的构建。提出涵盖特征提取、特征选择、数据增强以及模型拟合的完整建模流程。分别使用4DCT图像数据和胸腹部皮肤表面数据描述人体内外部的呼吸运动,输入支持向量机进行回归训练。该方法有效提高模型的准确性与鲁棒性,并且面对极端呼吸状态时表现出优异的性能。其次,针对术前路径规划和术中穿刺引导,基于光线投射算法实现多样化的呼吸运动实时四维可视化方法。使用4DCT图像作为基础数据,提出离线与在线渲染技术方案,对呼吸运动进行高真实性的重现。提出动态可视化的同步方案,通过改进传统的静态光线投射算法,并结合图形硬件的高速计算能力,同时保证了渲染图像的视觉效果与实时性能。最后,面向最终的机器人穿刺执行环节,以呼吸运动规律为先验指导,提出自由呼吸状态下的自动穿刺策略。通过实时的呼吸监测信号捕获呼吸运动中的复杂变化,进而指导机器人完成自适应校正的进针速度迭代调节,保证穿刺置针的时空准确性。该过程无需对患者呼吸加以限制,凭借对机器人系统的控制完成对运动肿瘤的精准捕捉穿刺。

关键词：精准穿刺运动模型四维可视化机器人辅助手术呼吸运动管理

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基于GPU的医学影像实时体绘制技术研究

基于GPU的医学影像实时体绘制技术研究

作者：张传亭内蒙古科技大学

学位级别：硕士

自上世纪八十年代提出科学计算可视化之后，三维数据可视化应用越来越广，最终发展成了体绘制技术领域。体绘制是可视化的一个重要方向，它是根据体数据分布将体细节显示在二维屏幕上的一种技术。通过体绘制以及相关不透明度的控制，能... 详细信息

自上世纪八十年代提出科学计算可视化之后，三维数据可视化应用越来越广，最终发展成了体绘制技术领域。体绘制是可视化的一个重要方向，它是根据体数据分布将体细节显示在二维屏幕上的一种技术。通过体绘制以及相关不透明度的控制，能够在单张图像中表达不同种物质的综合分布。医学图像处理中经常要用到体绘制这一技术，有关医学影像的体绘制技术研究也是逐年增加。由于计算机技术的发展以及医疗成像设备的改进，扫描出切片的间距越来越薄，分辨率越来越高，所以数据量也越来越大。特别是随着四维计算机断层扫描的出现，每次扫描的数据是三维数据的十倍甚至数十倍。传统的利用CPU进行所有计算的方式不能满足实时绘制以及交互的要求。近十年，GPU有了长足的发展，并且朝着通用计算的方向迈进，GPU的数据处理能力远远超越CPU，这使得在普通计算机上实现实时体绘制变成了可能。现阶段，虽然对三维重建算法研究较多，但是大多数算法设计的传输函数都是针对特定数据集绘制出特定效果，很少有一种算法能对不同的数据绘制出不同的结果。另外，由于三维重建不具备时变信息，无法动态地比较病灶随时间的变化，医生只能通过手动方式比较不同时刻采集的数据，这种方式费时费力，如何对一组不同时刻的采集数据进行四维可视化显得非常重要。然而针对四维可视化的研究国内还处于起步阶段，已有的算法在普通计算机上进行四维可视化还不能达到实时绘制并流畅交互。因此，本文针对以上两个问题开展了相关研究。为克服传统算法实现医学影像体绘制重建耗时长、达不到实时交互、绘制效果单一的不足，本文实现了一种基于GPU的光线投射算法并用于医学影像实时体绘制，通过研究人体CT值的分布，设计了多种不同的颜色传输函数及不透明度传输函数，能快速切换不同组织器官的绘制效果。实验结果表明，本文实现的GPU加速光线投射算法即便是在绘制900张切片时，其用时也能控制在2s左右，交互速度在20fps以上，能够满足临床诊疗需求。并且进行了CPU端光线投射绘制与GPU端光线投射绘制时间与质量的对比，时间加速比最高能达到9倍左右，GPU端绘制的质量也更高。为解决通用计算机不能实时进行医学影像四维可视化并流畅交互这一问题，实现了一种基于GPU的医学影像及病灶提取的四维可视化解决方案。借助开放图形类库，编程实现了序列体数据的读取、显示。依据不同组织器官灰度值的不同，设置颜色查找表中灰度值上下限来控制显示不同的组织，并在确定病灶区域位置的情况下，实现了病灶区域的提取及局部四维可视化。本算法对肺部十个时相的数据绘制速度能达到20fps左右，对提取后的病灶区域的绘制速度达到31fps，即便是在交互过程中也能维持在22fps左右，实现了流畅播放，能够满足医师临床需求。

关键词：体绘制四维可视化传输函数 GPU 光线投射算法

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多模态虚拟心脏可视化方法研究

多模态虚拟心脏可视化方法研究

作者：神方舟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

心脏的收缩和舒张为人体的血液循环提供动力，是人体的动力之源，然而心血管疾病一直威胁着人类的健康。由于临床医学对人体心脏的研究成本高、效率低，虚拟心脏的研究得以迅速发展。当前虚拟心脏的研究主要集中于心脏解剖数据的可视化... 详细信息

心脏的收缩和舒张为人体的血液循环提供动力，是人体的动力之源，然而心血管疾病一直威胁着人类的健康。由于临床医学对人体心脏的研究成本高、效率低，虚拟心脏的研究得以迅速发展。当前虚拟心脏的研究主要集中于心脏解剖数据的可视化和心脏电生理原理的建模仿真两个方面。用体绘制技术对心脏解剖数据进行可视化，由于心脏解剖数据的数据量大，基于CPU的体绘制可视化绘制速度慢，无法实现用户的实时交互。GPU相对于CPU具有更多的ALU且实现图形图像基本操作，使GPU在图形图像处理上比CPU更快。本文实现了基于GPU的光线投射算法进行心脏解剖数据的体绘制可视化，绘制速度快且可实现实时交互。为了使心脏解剖数据的可视化渲染结果中心脏组织分明，本文提出了基于一维直方图的传递函数设计，并在基于一维直方图的传递函数基础上进行不透明度的调节以观察到心脏内部的微小组织。为了清晰的观察到心脏的组织边界及心脏轮廓，本文提出了基于灰度值和梯度值的二维直方图传递函数设计。为了提取心脏各个组织的边界，本文提出了基于均值和标准差的传递函数设计。四维可视化是当前科学计算可视化领域的研究难点，本文针对心脏电生理四维数据的特点，首先使用基于时间直方图的划分将心脏电生理四维数据划分到不同的时间段，然后为每个时间段设计自适应的传递函数，并改进基于GPU的光线投射算法用于四维可视化，可视化渲染结果证明本文提出的方法可以在各个时间段内都显示出心脏电生理变化的更多细节。为了更全面、客观的观察和认识心脏，本文从光线投射算法的数据流变化出发，将多模态可视化融合划分为物质属性融合、光学属性融合和图像融合，将划分后的融合框架应用到心脏解剖数据及其边界的融合可视化、心脏解剖数据和心脏电生理数据的融合可视化之中，通过多模态融合可视化，可以更加客观、全面的了解和认识心脏的组织结构和电生理原理。

关键词：体绘制 GPU 光线投射传递函数四维可视化多模态可视化

局部心血管计算机断层扫描提取算法在病灶辅助诊断中的研究与实现

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激光与光电子学进展 2018年第5期55卷 342-349页

作者：任国印吕晓琪杨楠喻大华内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010 包头医学院外语系内蒙古包头014010

为了在影像学检查中实时交互地提取病灶血管的四维计算机断层扫描(CT)影像,提出了一种思维进化算法(MEA)优化的并行区域生长算法;MEA优化的基于三级线程处理队列的并行区域生长算法能够通过自我进化避免局部最优,提高了收敛速度和血管... 详细信息

为了在影像学检查中实时交互地提取病灶血管的四维计算机断层扫描(CT)影像,提出了一种思维进化算法(MEA)优化的并行区域生长算法;MEA优化的基于三级线程处理队列的并行区域生长算法能够通过自我进化避免局部最优,提高了收敛速度和血管分割精度,借助可视化工具包(VTK)和计算机图形图像类库,实现交互式心脏CT局部任意血管病灶的提取和四维可视化。结果表明:局部感兴趣血管10个时相的提取时间大大缩短,体绘制速度大幅提升,局部血管提取数据的每秒帧数(FPS)可达到30左右,如果在显示过程中有旋转、缩小、放大等交互操作,会使数据的FPS减至21左右,但仍能满足心血管的实时显示;借助优化算法实现心肌局部血管区域的提取,能辅助医生观察病人心血管疾病的病灶区域,可为诊断心血管疾病提供直观、有效的可视化依据。

关键词：图像处理并行区域生长算法思维进化算法心血管系统感兴趣区域提取四维可视化

心脏体素化三维模型感兴趣血管交互式显示方法研究

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液晶与显示 2018年第5期33卷 433-442页

作者：任国印吕晓琪杨楠喻大华内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010 包头医学院内蒙古包头014010

通过应用线性八叉树将心脏三维模型离散成体素以快速提取并显示局部任意感兴趣血管,把三维模型离散成体素后,利用多边形交互区域选择感兴趣体积内部体素。根据26-邻接体素的拓扑关系和体素互信息相似度比较结果,最终确定最佳深度和最佳... 详细信息

通过应用线性八叉树将心脏三维模型离散成体素以快速提取并显示局部任意感兴趣血管,把三维模型离散成体素后,利用多边形交互区域选择感兴趣体积内部体素。根据26-邻接体素的拓扑关系和体素互信息相似度比较结果,最终确定最佳深度和最佳互信息阈值分别为14和-1.375,以此来寻找感兴趣体积中同一组织的体素集合。最终实现了三维医学影像中任意感兴趣血管的精确显示,该技术可被视为用一个提取工具将任意局部三维模型进行提取并进行四维动态显示的过程。实验结果表明:与C-V三维分割算法精度90.1%相比,本分割算法平均精确度达到96.02%;运行时间从13.8s缩短为10.7s;四维播放帧数最大40FPS,基本满足了血管三维分割的临床需求。该算法不仅可以快速地分析局部病灶的生理学特点和病理特征,而且让医生更加直观、便利地观察病人心脏任意局部血管的实际运动状况,以便做出临床决策。

关键词：感兴趣体积线性八叉树体素化四维可视化