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關(guān)鍵詞:機(jī)械制造;計算機(jī)圖形技術(shù);應(yīng)用
早在上世紀(jì)80年代便出現(xiàn)了較為完善的繪圖軟件,有效解決了繪圖機(jī)在繪圖效率方面較慢的問題,通過計算機(jī)圖形技術(shù)的應(yīng)用極大程度上提升了繪圖的效率,同時也打破了人們對于自動化繪圖技術(shù)所產(chǎn)生的懷疑。這項技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在一共突破了四個瓶頸期,其中有計算機(jī)繪圖系統(tǒng)和交互二維以及幾何造型這項中繪圖,還有基于數(shù)據(jù)庫存在的分布式圖形設(shè)計。下面本文對接卸制造中計算機(jī)圖形技術(shù)的應(yīng)用展開進(jìn)一步的研究與論述。
一、應(yīng)用在仿真領(lǐng)域
其實仿真的主要目的就在于是以色調(diào)圖的方式對加工過程進(jìn)行模擬,而不是過于要求圖形真實感的效果。因此,通過忽略廣找模型,能夠進(jìn)一步簡化顏色值的計算,而忽略能夠促進(jìn)產(chǎn)生真實的效果,并且對于圖形的效果并沒有造成很大的影響。為了能夠?qū)Ψ抡娴男ЧM(jìn)行更加仔細(xì)的觀察,對于刀具和夾具以及毛坯等分別定義成不同的顏色。由于刀具有時可能會存在切削夾具的情況,所以也需要對其定義不同的顏色。并且,要求每一種顏色必須要擁有一定數(shù)量的灰度級。由于仿真的主要目的就是要挖掘加工流程中存在的錯誤以及干涉的現(xiàn)象,因此,必須要將存在干涉的情況首先標(biāo)記出來嗎,這樣才能確保其能夠不被忽略。同時在加工毛坯切削表面的過程也要十分注意,因為這是也是用戶重點關(guān)注的地方。必須要將其優(yōu)先的現(xiàn)實出來。通常刀具尺寸和毛坯的尺寸相比都相對較小,所以應(yīng)該再毛坯之前將其顯示出來。以上所述的是以圖像空間離散法作為基礎(chǔ)的仿真方法,在進(jìn)行仿真時,能夠獲得每一步切削的具體真實描述。并且可以讓用戶從另一個方向?qū)τ诿鞯那闆r以及切削的整個過程進(jìn)行觀察?;蛘呤情_始用戶便可能采取多個窗口進(jìn)行觀察的方式。并且也可以采取迫切以及觀察這兩種方式。而其最大的優(yōu)勢就是其就有超高的實時性,其顯示處理所花費(fèi)的時間僅僅會受到硬件還有驅(qū)動程序等約束。同時,通過對算法進(jìn)行改善,時期能夠較為準(zhǔn)確的確定毛坯上面的某一個點的值,這樣給用戶驗證加工容差方面的能力得以實現(xiàn)。
二、真實感圖技術(shù)
計算機(jī)圖形這項技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為真實干圖形技術(shù),同時這也是今后圖形技術(shù)整體發(fā)展的趨勢,并且目前大部分CAD與CAM設(shè)計軟件均能夠?qū)崿F(xiàn)很多功能。例如UC和PROE這些軟件,通過計算機(jī)將實際的團(tuán)繪制出來,同時把這些立體感較強(qiáng)的圖形能夠直接的輸入到打印機(jī)當(dāng)中去,可以通過打印機(jī)將真實的物體打印出來。而這項技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛起來。雖然所打印出物體比較簡單,但是這些技術(shù)也足以現(xiàn)實出真實感圖形技術(shù)所存在的種種優(yōu)勢。利用真實干圖形技術(shù)所繪制出來的圖形,可以替代之前所制作的模型,能夠在計算機(jī)上面對其進(jìn)行各個角度的觀察,一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在任何問題,可以利用屏幕便使交互修改得以實現(xiàn),進(jìn)而體改了整個模型設(shè)計的速度。而想要實現(xiàn)真實感圖形技術(shù)必須要柵掃描顯示器作為急促條件,當(dāng)前柵掃描顯示器已經(jīng)由以往傳統(tǒng)的電子槍變成到如今的液晶顯示器,同時加入了較為專業(yè)的圖形顯卡以及OPENGL圖形驅(qū)動系統(tǒng),這樣使可以對物體試試貼才和趙光以及文理,還有視角方面的問題進(jìn)行處理,這樣能夠讓三位物體看起來更加的逼真。當(dāng)前很多好萊塢電影中機(jī)器人的特別效果都是利用機(jī)械設(shè)計當(dāng)中真實感圖形這項技術(shù)所實現(xiàn)的。
三、CAD與CAM中應(yīng)用計算機(jī)圖形技術(shù)
由于機(jī)械制造行業(yè)不斷的擴(kuò)大,同時對于精度方面也提出了更高的要求,若缺少CAD與CAM作為支撐,那么將無法實現(xiàn)大型機(jī)械設(shè)備大批量的生產(chǎn)?,F(xiàn)在飛機(jī)和建筑施工以及電子電力等均無法脫離CAD和CAM。而圖形設(shè)計技術(shù)不只是在這些領(lǐng)域當(dāng)中參加設(shè)計,同時設(shè)計圖形時,若存在錯誤,能夠得到及時的體型,這樣能夠有效避免生產(chǎn)一些劣質(zhì)的零件出來。由于技術(shù)及圖形設(shè)計軟件其能夠?qū)崿F(xiàn)的功能逐漸增多,可以利用計算機(jī)圖形處理技術(shù)對別的圖形設(shè)計模塊實施自動的更新,這其中包含算式和圖形當(dāng)中的各種數(shù)據(jù),還有圖形整體的一個形態(tài)。光差圖形動態(tài)模塊可以發(fā)現(xiàn),其設(shè)計結(jié)果在實際使用過程當(dāng)中有沒有產(chǎn)生干涉或者是碰撞,這樣能夠有效防止機(jī)械設(shè)計可能會出的一些問題。通過本文對機(jī)械制造中應(yīng)用計算機(jī)圖形技術(shù)的進(jìn)一步闡述,使我們了解到通過計算機(jī)圖形技術(shù)的應(yīng)用極大程度上提升了繪圖的效率,使其更加精準(zhǔn)。希望通過本文對機(jī)械制造中應(yīng)用計算機(jī)圖形技術(shù)的闡述,能夠給其今后應(yīng)用方面提供一定的幫助。
作者:奕銳陸 單位:廣東省南華技工學(xué)校
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】圖形學(xué) 圖形圖像 處理技術(shù)
計算機(jī)技術(shù)在近年來的發(fā)展速度極為迅速,如今在各個領(lǐng)域中都應(yīng)用了計算機(jī)技術(shù)。從20世紀(jì)50年代開始,人們開始利用計算機(jī)技術(shù)處理圖形,而隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟,人們開始利用計算機(jī)技術(shù)處理圖形與圖像信息,隨著這種圖形與圖像處理技術(shù)的不斷成熟與完善,最終形成了備受人們重視的新型學(xué)科。這種計算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)的應(yīng)用,對于各個領(lǐng)域的發(fā)展有很重要的意義,因此對計算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)進(jìn)行研究分析,對各領(lǐng)域的發(fā)展非常重要。
1 計算機(jī)圖形學(xué)概述
1.1 計算機(jī)圖形學(xué)的主要內(nèi)容
計算機(jī)圖形學(xué)中的研究內(nèi)容包含了許多方面,其中包含了圖形硬件、圖形交互技術(shù)、曲面曲線建模、虛擬實現(xiàn)以及實物造型等。這是一種利用數(shù)學(xué)算法將相應(yīng)二維與三維圖形轉(zhuǎn)化到計算機(jī)中顯示出來。計算機(jī)圖形學(xué)學(xué)科成立的主要目的是為了讓計算機(jī)轉(zhuǎn)換出來的圖像更加的真實,而要讓計算機(jī)轉(zhuǎn)化的圖形具備更強(qiáng)的真實感,就必須要建立圖形描述場景的幾何表示,從中計算出虛擬的光源、紋理以及材質(zhì)屬性產(chǎn)生的效果。因此計算機(jī)圖形學(xué)與幾何設(shè)計學(xué)的聯(lián)系非常緊密。在計算機(jī)圖形學(xué)中,主要的研究內(nèi)容包括幾何場景中的曲線曲面造型技術(shù)以及實體造型技術(shù)。而由計算機(jī)轉(zhuǎn)化出的圖形,通常都需要對圖形進(jìn)行再一次的處理,因此計算機(jī)圖形學(xué)與相應(yīng)的圖形圖像處理技術(shù)需要緊密聯(lián)系起來,這樣才能夠產(chǎn)生更好的圖形真實感。
1.2 圖形圖像處理技術(shù)的基本概念
圖形圖像處理技術(shù)主要是將數(shù)學(xué)描述中的幾何數(shù)據(jù)與幾何模型,用計算機(jī)技術(shù)將其進(jìn)行相應(yīng)的修改、存儲以及完善。其主要處理技術(shù)包括幾何變換、圖像數(shù)字化、建模造型設(shè)計、隱線與隱面的消除以及各種色彩設(shè)計等。在圖形與圖像處理技術(shù)中,通常需要用的計算機(jī)軟件包括一般的輔助設(shè)計軟件CAD、制造軟件CAM、輔助教育軟件CAI等,同時還需要應(yīng)用相應(yīng)的計算機(jī)藝術(shù)設(shè)計、模擬、動畫以及虛擬實現(xiàn)等知識技術(shù)領(lǐng)域。
1.3 計算機(jī)圖形系統(tǒng)與功能
計算機(jī)圖形系統(tǒng)主要由相應(yīng)的硬件設(shè)備以圖形圖像軟件組成,計算機(jī)圖形系統(tǒng)中的硬件設(shè)備主要有圖形輸入、輸出設(shè)備以及相應(yīng)的圖形處理設(shè)備。其中圖形處理設(shè)備是硬件設(shè)備中的核心,圖形處理設(shè)備的主要功能是存儲于處理圖形,同時也能夠完成圖形處理過程中復(fù)雜的函數(shù)計算,因此圖形處理設(shè)備也能夠減輕系統(tǒng)CPU的負(fù)擔(dān),最終能夠?qū)D形系統(tǒng)的顯示速度與質(zhì)量進(jìn)行提升。圖形系統(tǒng)中的硬件輸入設(shè)備主要是鍵盤與鼠標(biāo),通過鼠標(biāo)與鍵盤執(zhí)行相應(yīng)的命令來完成各種圖形的繪制,比如在輔助設(shè)計軟件CAD中就主要依靠這兩種硬件設(shè)備。而隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,如今的硬件設(shè)備還有空間球、數(shù)據(jù)手套、光筆以及觸摸屏等。圖形系統(tǒng)硬件設(shè)備中的圖形輸出設(shè)備主要是指系統(tǒng)中的顯示系統(tǒng)、繪圖系統(tǒng)等,顯示系統(tǒng)是為了讓圖形可以快速的生成與處理,而匯通系統(tǒng)則是為了讓圖形能夠永久的保存,如顯示器、繪圖儀以及打印機(jī)等。
圖形系統(tǒng)在設(shè)計與繪制各種圖形的過程中,必須具備輸入、輸出、存儲、對話以及計算等能力,因此圖形系統(tǒng)的功能主要包括:能夠輸入各種命令與幾何參數(shù)的輸入功能、能夠讓圖形保持顯示狀態(tài)且可永久保存的輸出功能、能夠存放所有幾何數(shù)據(jù)并能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)與檢測的存儲功能、能夠進(jìn)行人機(jī)通信的對話功能以及設(shè)計過程中需要的各種計算分析功能。
2 計算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)的應(yīng)用
隨著計算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)不斷發(fā)展與成熟,這種技術(shù)應(yīng)用開始在許多領(lǐng)域中進(jìn)行了應(yīng)用,其中主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)領(lǐng)域、商業(yè)領(lǐng)域、藝術(shù)領(lǐng)域等。
2.1 工業(yè)領(lǐng)域
工業(yè)領(lǐng)域是計算機(jī)圖像學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一,隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展,人們在制造各種精密的儀器以及設(shè)計各種機(jī)械產(chǎn)品的過程中,都需要應(yīng)用計算機(jī)中的圖像學(xué)以及相應(yīng)的圖形圖像處理技術(shù),其中計算機(jī)輔助設(shè)計制造軟件CAD與CAM,已經(jīng)在如今的工業(yè)領(lǐng)域中進(jìn)行了廣泛應(yīng)用,比如各種汽車、船舶以及飛機(jī)的設(shè)計制造,各種廠房的建造布局等,都需要應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)以及圖形圖像處理技術(shù)。如法國的空客飛機(jī)公司就是因為應(yīng)用了CAD系統(tǒng),對空客A300飛機(jī)的外形設(shè)計、內(nèi)部組裝等進(jìn)行了模擬,從而使得制造成本降低了30%以上。
2.2 商業(yè)領(lǐng)域
計算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包括各種廣告設(shè)計、游戲開發(fā)設(shè)計、動畫制作以及各種影視中的特技制作。人們可以利用計算機(jī)的圖形圖像處理技術(shù)將書法中的藝術(shù)添加到各種廣告設(shè)計中,比如在各種包裝中添加的廣告字體,通過計算機(jī)技術(shù)能夠?qū)⒏鞣N廣告字體變得新云流水,將字體的藝術(shù)性添加進(jìn)去,可在很大程度上提升這種宣傳效果,在顧客心中留下深刻印象。還比如在影視行業(yè)中,同樣可以應(yīng)用計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù),來制作各種特寫鏡頭,像各種驚險的特技效果以及各種大型建筑物的倒坍效果等。
2.3 藝術(shù)領(lǐng)域
計算機(jī)在藝術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用,是一種新興的學(xué)科,同時也是一種具有時代氣息的新型領(lǐng)域。計算機(jī)圖形學(xué)在藝術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用,正是計算機(jī)與藝術(shù)學(xué)結(jié)合的一種代表,這種結(jié)合可讓兩者皆得到發(fā)展與進(jìn)步。通過計算機(jī)技術(shù)在藝術(shù)領(lǐng)域中完成各種藝術(shù)品的制造與設(shè)計,可以讓藝術(shù)品表現(xiàn)的更加完美,比如在在繪制二維與三維圖形時,可利用各種計算機(jī)軟件讓圖形變得更加完美精確,而在設(shè)計空間結(jié)構(gòu)、體操舞蹈等藝術(shù)設(shè)計過程中,人們可以利用計算機(jī)的圖形圖像處理技術(shù),在虛擬空間中讓其變得更加細(xì)膩、生動與自然,如計算機(jī)中的三維軟件3DMAX、Maya等。通過計算機(jī)圖形學(xué)來完成藝術(shù)設(shè)計,一般需要設(shè)計人員具備較高的藝術(shù)功底,同時也需要配置高端的硬件與軟件設(shè)備。
2.4 科學(xué)計算領(lǐng)域
人類在進(jìn)行各種科學(xué)研究與計算分析的過程中,往往需要轉(zhuǎn)換大量的數(shù)據(jù)才能夠?qū)⑾鄳?yīng)的圖形與圖像轉(zhuǎn)換過來,并且對最后得到的圖像還有非常高的要求。通過計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù),能夠?qū)⒆尭鞣N虛擬的圖像更直觀的展現(xiàn)出來,同時也能夠幫助人們處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,因此這種圖形圖像處理技術(shù)已經(jīng)成功在各個科學(xué)研究領(lǐng)域中進(jìn)行了應(yīng)用。如在環(huán)境保護(hù)、生物分析等領(lǐng)域,人們通過計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù),可讓其中的各種圖像以及模型分析更加的生動,對科學(xué)研究有很重要的意義。
3 圖形與圖像的關(guān)系
圖形圖像處理技術(shù)中,圖形與圖像之間存在著一定的區(qū)別,但同時也存在一定的聯(lián)系。它們之間的區(qū)別包括數(shù)據(jù)來源、處理方法、理論基礎(chǔ)以及用途四個方面。數(shù)據(jù)來源中:圖像是來自客觀世界,而圖形來自主觀世界。處理方法中:圖像的處理方法是幾何修正以及圖像的各種變換、識別以及理解等。而圖形的處理方法是幾何變換以及圖形的各種修剪、消除以及隱藏等。在理論基礎(chǔ)上:圖像的主要理論基礎(chǔ)是以概率統(tǒng)計、模糊數(shù)學(xué)等相關(guān)理論作為理論基礎(chǔ)。而圖形時以計算幾何、樣條幾何等相關(guān)的理論做為理論基礎(chǔ)。最后的在用途上:圖像的處理用途主要是應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)等方面,而圖形處理則主要應(yīng)用于動畫、藝術(shù)等方面。
隨著圖形圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展,圖形與圖像之間在各個方面也開始出現(xiàn)了一些聯(lián)系,并且兩者在一定條件下還能夠相互轉(zhuǎn)換,如圖1所示。圖形與圖像的模型轉(zhuǎn)換一般需要用到計算機(jī)的輔助幾何設(shè)計技術(shù),如CAGD技術(shù),利用這種計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù),能夠更加靈活的分析各種幾何形體,并且能夠?qū)⑶媾c曲線中的各種數(shù)據(jù)擬合。
4 結(jié)語
伴隨著計算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)逐漸成熟,如今已應(yīng)用到了我們的日常生活工作中,并且在多個領(lǐng)域中都需要應(yīng)用這種先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)。同時計算機(jī)圖形圖像的處理技術(shù)對各領(lǐng)域的發(fā)展也產(chǎn)生了很大的作用,這種技術(shù)能給創(chuàng)造出一個新奇的視覺效果,能給讓人們的設(shè)計能力以及創(chuàng)造力全面發(fā)揮出來。因此將讓計算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)融入到各個領(lǐng)域中,促進(jìn)計算機(jī)圖形學(xué)與圖形圖像處理技術(shù)的發(fā)展有很重要的意義。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:計算機(jī)技術(shù);圖形圖像處理;圖像數(shù)字化;計算機(jī)現(xiàn)代化應(yīng)用;數(shù)字模式 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
中圖分類號:TP391 文章編號:1009-2374(2015)15-0061-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.15.031
改革開放以來,隨著計算機(jī)的飛速發(fā)展,從以前計算機(jī)寥寥無幾已發(fā)展到現(xiàn)在的幾乎家家戶戶都有。在進(jìn)入信息化時代的今天,快速有效率地獲取信息將直接影響到人們的思維和決策。我們感知事物的主要途徑就是圖畫,計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)不僅可以使人們所看到的圖形圖像更加清楚,也可以使圖像變得更加生動具體。舉個日常生活中的例子,比如我們看到的3D電影、多媒體課件、photoshop圖像處理軟件等。計算機(jī)圖形圖像處理可以用于生活中很多方面,比如平面設(shè)計、網(wǎng)站設(shè)計、圖像處理等。計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)因為其處理圖形效果好、準(zhǔn)確性高、處理速度快等特點,使得計算機(jī)圖形圖像技術(shù)存在于許多領(lǐng)域,并且發(fā)揮著重要的作用。
1 計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的含義
所謂計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù),就是利用電腦來把概念或數(shù)學(xué)模型所描繪的幾何圖形或者立體幾何圖形通過計算機(jī)進(jìn)行顯示、修改、儲存、壓縮來達(dá)到使圖像質(zhì)量得到增強(qiáng)的效果,并且可以用如幾何校正、灰度變換、去除噪聲等方法進(jìn)行圖像的改善,來使抽象、模糊、不真實的圖片變得更加生動具體,來達(dá)到增加人們視覺效果的目的。簡而言之,就是利用計算機(jī)把圖片進(jìn)行加工處理,使圖像變得更加生動。計算機(jī)圖像處理包括對數(shù)字圖像的處理、對數(shù)字圖像的分析與理解、結(jié)合傳感設(shè)備對實際事物的數(shù)字化圖像采集以及對圖像處理結(jié)果的數(shù)字化表達(dá)等。通過計算機(jī)可以把圖片從二維轉(zhuǎn)化成三維,增強(qiáng)圖片的真實感,使人身臨其境。
2 計算機(jī)圖形圖像設(shè)計的內(nèi)容
(1)計算機(jī)可以使圖像數(shù)字化,計算機(jī)可以把需要修改的圖片轉(zhuǎn)化成數(shù)字模式,便于計算機(jī)處理和識別,使計算機(jī)對圖片的處理更加準(zhǔn)確;(2)計算機(jī)可以把原有的照片增強(qiáng)或復(fù)原,照片的增強(qiáng)或復(fù)原是使照片增強(qiáng)著色的重要途徑,可以減少干擾和噪聲使圖像更加清晰;(3)計算機(jī)圖形圖像設(shè)計可以利用代數(shù)法、反投影法來進(jìn)行圖片的保真,達(dá)到重建圖像的目的。計算機(jī)可以利用采集到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行圖像的還原;(4)計算機(jī)圖形圖像設(shè)計可以壓縮圖片,把圖像進(jìn)行編碼處理,來達(dá)到簡化圖片信息,方便圖片的運(yùn)輸?shù)哪康?;?)色彩的設(shè)計對計算機(jī)圖形圖像設(shè)計是十分重要的,要知道,我們評判圖像是否真實,最先觀察的就是圖像的色彩是否貼近生活,所以計算機(jī)圖形圖像設(shè)計可以把色彩變得更加逼真,讓人們感受到或真實或立體的圖片。
3 計算機(jī)圖形圖像設(shè)計在生活中的應(yīng)用
計算機(jī)圖形圖像由于有著操作方便靈活、效果好、準(zhǔn)確性高的處理特點,所以計算機(jī)圖形圖像設(shè)計在生活中的應(yīng)用有很多,比如網(wǎng)頁設(shè)計、平面設(shè)計、包裝設(shè)計、室內(nèi)設(shè)計、軟件設(shè)計等。例如生活中常見的photoshop軟件,通過這個軟件我們可以用來處理照片,包括添加文字、剪裁或者對照片進(jìn)行局部處理;還有計算機(jī)圖形圖像在工程制圖中的應(yīng)用,通過CAD軟件可以實現(xiàn),它可以把事物變得具體,把平面的圖形用立體的形式表達(dá)出來由點到線、線到面、面到體,逐步擴(kuò)充,來達(dá)到實驗?zāi)P偷恼w構(gòu)造;計算機(jī)圖形圖像設(shè)計也可以在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用,計算機(jī)圖形圖像設(shè)計可以把醫(yī)學(xué)中的影像信息轉(zhuǎn)變?yōu)槿S視圖,使醫(yī)生對病情的診斷得到大幅度提高。計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)可以在包裝設(shè)計得以應(yīng)用,計算機(jī)圖形圖像技術(shù)可以進(jìn)行排版、縮印、調(diào)整色調(diào)等工作,使包裝更加貼近人們生活;計算機(jī)圖形圖像設(shè)計應(yīng)用在動畫設(shè)計中,動畫是由一張張圖片拼接起來的,計算機(jī)圖形圖像技術(shù)可以使圖片變成動畫,從而使動態(tài)的圖片變得更加逼真,同時也能減少工作量,使動畫表現(xiàn)出更加真實的規(guī)律,更容易讓人們接受……現(xiàn)如今計算機(jī)圖形圖像處理已經(jīng)分布在我們生產(chǎn)、生活的各個方面,這種技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮了巨大的作用,給人們以全新的視角和多維的空間看世界,讓我們的生活變得更豐富多彩。
4 計算機(jī)圖形圖像技術(shù)的發(fā)展前景
從進(jìn)入21世紀(jì)以來,計算機(jī)開始飛速發(fā)展,計算機(jī)圖形圖像發(fā)展技術(shù)已經(jīng)歷了30多年的發(fā)展,成為現(xiàn)在最活躍的技術(shù)之一。計算機(jī)圖形圖像技術(shù)也廣泛應(yīng)用到我們生活的各個方面,小到包裝設(shè)計、圖片處理,大到醫(yī)療制圖、工程設(shè)計。這些應(yīng)用不僅使我們的生活更加豐富多彩,而且使我們的視野變得更開闊。計算機(jī)圖形圖像設(shè)計豐富了我們的生活,比如3D電影,使我們在看電影時身臨其境;用于醫(yī)療中,可以使醫(yī)療科技變得更發(fā)達(dá),使我們的健康進(jìn)一步得到保證;用于繪制自然景物,計算機(jī)圖形圖像技術(shù)可以把自然景觀設(shè)計得十分真實,給人們帶來視覺上的強(qiáng)烈沖擊……根據(jù)計算機(jī)的圖形圖像技術(shù)所研究出的硬件軟件在日常生產(chǎn)、生活中就擁有著巨大的發(fā)展前景。這就需要我們建立較為完善的科學(xué)管理體系以及規(guī)范化的制度,讓計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)造福人類,使人們的生活變得豐富多彩。
5 結(jié)語
計算機(jī)圖形圖像的處理技術(shù)使計算機(jī)技術(shù)得到延伸與推廣,使計算機(jī)技術(shù)深入人們生活的方方面面,計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)開始發(fā)展于20世紀(jì)80年代,到現(xiàn)在有30多年的歷史,由于計算機(jī)圖形圖像的設(shè)計在人們生活生產(chǎn)中有巨大的適用空間,并且在日后的發(fā)展過程中對人們有著深遠(yuǎn)的影響和重要的意義,計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)顯然已成為計算機(jī)現(xiàn)代化應(yīng)用的重要方面之一,對人們的生活起到非常重要的促進(jìn)作用。計算機(jī)圖形圖像處理可以在醫(yī)療保健、航天航空、室內(nèi)設(shè)計、工程制圖等方面得到應(yīng)用,計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)創(chuàng)造了巨大的社會生產(chǎn)力,其自身也在不斷發(fā)展與進(jìn)步中越來越適應(yīng)人們的生產(chǎn)、生活。相信隨著計算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展,我們的生活將會越來越好。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵字:計算機(jī) CAD 繪圖 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
中圖分類號:G623文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
Abstract: with the rapid development of computer, the continuous development of CAD graphics technology, and widely applied in many fields of design architectural design, mechanical design, mold design, industrial product design, etc.. CAD data transfer gradually from the initial development of the 2D drawing 3D model establishment, maturation of UG 3D software. However, two-dimensional image conversion in the three-dimensional image is still exist some problems, converting the data on computer CAD drawing basis, establish the three-dimensional and two-dimensional CAD operating mechanism, the formation of complementary system software, improve the quality of product design.Key words: computer graphics CAD data conversion
中圖分類號:TP391.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
一、計算機(jī)CAD繪圖概述
CAD制圖軟件廣泛應(yīng)用于計算機(jī)輔助設(shè)計領(lǐng)域,其軟件功能十分強(qiáng)大,在建筑領(lǐng)域、機(jī)械領(lǐng)域、家居領(lǐng)域、模具領(lǐng)域等眾多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。計算機(jī)CAD制圖軟件,其用戶操作界面簡單、清晰、便于操作,通過鍵入命令行,能夠?qū)崿F(xiàn)對圖紙及圖形的各種操作。CAD制圖軟件的多文檔設(shè)計環(huán)境,便于未經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的工作人員進(jìn)行熟悉與操作。雖然計算機(jī)CAD繪圖功能強(qiáng)大,然而其在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中仍存在著一定缺陷,如實體模型設(shè)計及生成需要依靠三維創(chuàng)造,如將模型轉(zhuǎn)換為二維平面圖時,則會在制圖標(biāo)準(zhǔn)等方面存在著一定誤差,從而需要進(jìn)行三維模型修改并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,過程繁瑣;部分零件在三維中簡化造型或調(diào)換模型部分零件時,都需要對成型三維模型進(jìn)行編輯與更改,從而加大了設(shè)計重復(fù)性。為此,多要求在設(shè)計工作中,實現(xiàn)經(jīng)典二維CAD繪圖軟件與三維CAD繪圖軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,提高設(shè)計效果及設(shè)計效率。
二、計算機(jī)二維CAD軟件的應(yīng)用
AutoCAD是由美國公司為計算機(jī)應(yīng)用CAD技術(shù)所研發(fā)的繪圖程序軟件包,屬于自動計算機(jī)輔助軟件。AutoCAD作為交互式繪圖軟件,在二維工程圖繪圖中發(fā)揮著巨大優(yōu)勢,軟件支持繪圖、編輯、圖案繪制、尺寸標(biāo)注、剖面圖等。用戶應(yīng)用CAD軟件可以實現(xiàn)創(chuàng)建、瀏覽、管理、打印、共享設(shè)計圖形等功能。AutoCAD在應(yīng)用中,其主要優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面:擁有完善二維圖形繪制及圖形編輯功能,用戶定制方式多樣,支持多種圖形格式的轉(zhuǎn)換,其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能較強(qiáng),AutoCAD文件格式標(biāo)準(zhǔn)格式[.dwg];軟件適用性較強(qiáng),可以在多種操作系統(tǒng)平臺下運(yùn)行,服務(wù)于不同類型軟件客戶;經(jīng)濟(jì)效益突出。通過AutoCAD工程圖,可以明確表達(dá)設(shè)計意圖,提高設(shè)計創(chuàng)新能力及設(shè)計效率。
三、計算機(jī)三維CAD軟件應(yīng)用
針對CAD、CAE、CAM一體化,開發(fā)Unigraphics軟件,Unigraphics軟件屬于交互式計算機(jī)輔助設(shè)計制造系統(tǒng),UG模型文件存在著全局相關(guān)性等特點,能夠通過零件之間的相互參照實現(xiàn)模型文件相關(guān)性研究,計算機(jī)三維CAD中UG軟件,具備著以下優(yōu)勢:產(chǎn)品三維模型屬于三維CAD系統(tǒng)核心,通過三維模型,其對產(chǎn)品的幾何信息表達(dá)越來越完整準(zhǔn)確,通過投影技術(shù),可以將三維模型速生成二維工程圖,在三維CAD系統(tǒng)模型中存在著較多的實際結(jié)構(gòu)特征,通過結(jié)構(gòu)特性研究,可以為模塊設(shè)計與制造提供支持;三維CAD系統(tǒng)相對二維CAD系統(tǒng),其造型工具更為高級,可以實現(xiàn)各種復(fù)雜形狀產(chǎn)品的構(gòu)造,允許進(jìn)行產(chǎn)品裝配設(shè)計工作,其設(shè)計方法可以選擇自底部向頂部或自頂部向底板的設(shè)計;在三維CAD系統(tǒng)中,應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計,更加符合設(shè)計人員設(shè)計習(xí)慣,方便設(shè)計意圖表達(dá);三維實體設(shè)計允許直觀干涉檢查,支持設(shè)計模型運(yùn)動干涉分析;UG平臺界面直觀,操作便捷;應(yīng)用三維CAD系統(tǒng),其三維建模是通過空間想象來進(jìn)行實體構(gòu)建,由此可以看出,三維UG系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢十分明顯,在將來產(chǎn)品設(shè)計工作中,將會優(yōu)先從三維設(shè)計入手,實現(xiàn)快速建模。
然而當(dāng)前,計算機(jī)三維CAD系統(tǒng)并不能取代計算機(jī)二維CAD系統(tǒng),而是在設(shè)計工作中,將三維系統(tǒng)與二維系統(tǒng)相結(jié)合進(jìn)行應(yīng)用。三維設(shè)計屬于數(shù)字化設(shè)計發(fā)展的趨勢,然而在產(chǎn)品加工制造及企業(yè)協(xié)調(diào)作業(yè)時,仍需要二維工程圖。雖然大部分三維CAD系統(tǒng)設(shè)置有二維工程圖功能,然而這些工程圖功能相對專業(yè)二維軟件而言,仍存在著一定不足。為此,在實際設(shè)計中,多要求將三維軟件與二維軟件相結(jié)合并進(jìn)行協(xié)調(diào)作業(yè),通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換提高設(shè)計效率。如在模型設(shè)計工作中,可以首先應(yīng)用UG軟件進(jìn)行三維造型設(shè)計,通過接口轉(zhuǎn)換,應(yīng)用二維AutoCAD軟件進(jìn)行制圖及圖片編輯等,當(dāng)前,計算機(jī)CAD繪圖基礎(chǔ)上數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換主要是通過數(shù)據(jù)接口來實現(xiàn)。
四、計算機(jī)CAD繪圖軟件數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換
在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計中,多采取標(biāo)準(zhǔn)中性模式文件作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。CAD繪圖軟件三維系統(tǒng)與二維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換,從本質(zhì)上來看,則是通過將已有模型處理,將特殊軟件文件自定義轉(zhuǎn)換為其他軟件可以辨識及接受的中性模式文件。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程則是對將要輸出的模型中所有的基本對象通過中性標(biāo)準(zhǔn)形式進(jìn)行表示,并按照對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輸出。主要的標(biāo)準(zhǔn)格式包括CGM、STEP、IGES、DXF等,讀入中性模型軟件需要配置一定輸入接口。在計算機(jī)三維CAD繪圖軟件與二維CAD軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時,只需要做到將設(shè)計好的模型提供給其他軟件進(jìn)行分析與應(yīng)用即可,為此,通過設(shè)計輸出接口,可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。如UG系統(tǒng)中,打開一個已有模型文件或建立新模型文件,點擊選擇File菜單中輸入或輸出欄,可以選擇需要輸入或需要輸出的文件類型,通過選擇一定標(biāo)準(zhǔn)格式文件實現(xiàn)導(dǎo)入及導(dǎo)出。這種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式具有簡單性及通用性。UG系統(tǒng)三維繪圖軟件及AutoCAD軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換多采取以下兩種格式:其一,DXF格式文件,AutoCAD軟件圖文文件屬于一種圖形數(shù)據(jù)文件,應(yīng)壓縮二進(jìn)制碼存儲兼容性較差,為此,開發(fā)出DXF格式文件,為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換提供方便,DXF格式文件屬于ASCⅡ碼文件,在應(yīng)用中逐漸成為了一種事實上的標(biāo)準(zhǔn),DXF格式文件擴(kuò)展名定義為DXF;其二,CGM格式文件。CGM格式文件屬于ANSI標(biāo)準(zhǔn)格式二維圖像文件,屬于ISO標(biāo)準(zhǔn),與多種CAD系統(tǒng)兼容性突出,CGM格式文件擴(kuò)展名定義為CGM。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,可以有效保證軟件文件完整傳輸給AutoCAD軟件系統(tǒng),保證文件傳輸完整性及準(zhǔn)確性,在輸出基礎(chǔ)上,實現(xiàn)二維工程圖編輯與修改,提高工程模型設(shè)計效率及質(zhì)量,實現(xiàn)準(zhǔn)確高效出圖的目的。在實際應(yīng)用中,軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換尤為重要,通過無縫轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)設(shè)計工作的綜合效益。
五、結(jié)語
CAD繪圖軟件具有著強(qiáng)大圖片繪制及編輯功能,在建筑設(shè)計、機(jī)械設(shè)計、模具設(shè)計、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計等領(lǐng)域及行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。在概述計算機(jī)CAD繪圖的基礎(chǔ)上,對計算機(jī)二維CAD軟件的應(yīng)用與計算機(jī)三維CAD軟件的應(yīng)用進(jìn)行研究,重點對計算機(jī)CAD繪圖軟件數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析。三維CAD軟件是數(shù)字化設(shè)計的發(fā)展趨勢,然而為滿足工程施工及協(xié)作要求,需要應(yīng)用到二維工程圖,在設(shè)計中,需要實現(xiàn)三維CAD軟件與二維CAD軟件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,提高工程模型設(shè)計效率及質(zhì)量,最終實現(xiàn)準(zhǔn)確高效出圖的目的。
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關(guān)鍵詞:CPU;GPU;CUDA;圖形圖像處理
中圖分類號:TP391.41
雖然CPU的處理能力與運(yùn)算速率一直在翻倍的增長,但是人們對圖像的質(zhì)量與用途提出了更多的要求,圖像處理也變得更復(fù)雜??梢姡珻PU難以勝任圖像處理任務(wù)。而GPU的運(yùn)算能力遠(yuǎn)大于CPU,同時伴隨著CUDA的出現(xiàn),使得基于GPU的圖形圖像處理進(jìn)入了一個全新的發(fā)展階段。
1 相關(guān)技術(shù)介紹
1.1 GPU技術(shù)
在計算機(jī)技術(shù)的萌芽階段,圖像處理相對比較簡單,CPU完成能夠勝任。而隨著科技的快速發(fā)展,人們對圖像的質(zhì)量與用途提出了更多的要求,圖像處理相應(yīng)地變得越來越復(fù)雜,而CPU的處理能力的增長難以跟上需求的步伐。為解決這一矛盾,1999年,NVIDIA公司制造了第一塊GPU。
1.2 CUDA方案
以前,程序員通過OpenGL等所提供的相關(guān)接口來實現(xiàn)對GPU的操作,這種方式不僅要求程序員具備較高的專業(yè)技能,而且程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜、缺乏靈活性。針對這一問題,NVIDIA公司給出了CUDA方案。該方案以一種類似于C語言的編程方法和開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)對GPU的操作,使得程序員能夠較快地掌握GPU編程。
2 基于GPU的圖形圖像處理的實現(xiàn)
本文利用編程工具Visual Studio 2010,在NVIDIA公司的Quadro 2000顯卡(CUDA版本為5.0,顯存為1G)上實現(xiàn)了高斯模糊、Alpha透明以及彩色負(fù)片處理。下面將分別對三種實現(xiàn)進(jìn)行介紹。
2.1 基于GPU的高斯模糊處理的實現(xiàn)
在高斯模糊處理中,水平方向與垂直方向上的一維變換矩陣是不相關(guān)的,因此就可以把處理任務(wù)分解成多個相互獨立的子任務(wù),然后把這些子任務(wù)同時交由GPU進(jìn)行并行處理。處理流程為:首先讀取原始圖像,接著利用CUDA所提供的函數(shù)從水平與垂直兩個方向?qū)υ紙D像的像素進(jìn)行分割,然后把所得到的兩個子集交由GPU進(jìn)行并行高斯模糊處理,最后把處理結(jié)果進(jìn)行合并,從而完成圖像的高斯模糊處理。
2.2 基于GPU的Alpha透明混合處理
3 結(jié)束語
本文把CUDA與GPU相結(jié)合,對圖像處理中的高斯模糊處理、透明合并處理以及彩色負(fù)片處理進(jìn)行了實現(xiàn)。
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作為中國高性能計算領(lǐng)導(dǎo)者和云計算領(lǐng)先企業(yè),曙光公司與NVIDIA公司和思杰共同召開“凌云?圖遠(yuǎn)”最新云計算產(chǎn)品聯(lián)合會。曙光與NVIDIA公司和思杰共同合作推出的基于GRID和Citrix XenDesktop技術(shù)的圖形云計算產(chǎn)品――“云圖”(W760-G10), 完美解決了GPU硬件虛擬化的技術(shù)難題,這也是國內(nèi)第一款真正意義上的專用圖形云計算產(chǎn)品。曙光公司首席運(yùn)營官王正福、曙光公司產(chǎn)品中心總經(jīng)理沙超群、NVIDIA公司全球副總裁Shanker Trivedi、NVIDIA公司全球副總裁、PSG&云計算業(yè)務(wù)總經(jīng)理潘迪等共同出席了云圖產(chǎn)品會,思杰公司大中華區(qū)總裁曹衡康通過遠(yuǎn)程視頻對此合作發(fā)來了祝賀。
【曙光公司首席運(yùn)營官王正福(右)與NVIDIA公司全球副總裁Shanker Trivedi(左)共同為圖形云計算產(chǎn)品――“云圖”(W760-G10)揭幕】
近年來,云計算應(yīng)用已經(jīng)普及并影響到了我們生活的方方面面,但在圖形計算領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用進(jìn)展卻比較緩慢。過去,進(jìn)行圖形計算的GPU處理器一直無法很好的工作在硬件虛擬化層面,無法更好的調(diào)度GPU資源分配。NVIDIA公司的Kepler架構(gòu)系列GPU突破了GPU硬件虛擬化的技術(shù)上瓶頸,從而將硬件虛擬化擴(kuò)展到GPU上,將云計算架構(gòu)優(yōu)勢在圖形上也可得到很好發(fā)揮。
“鑒于圖形計算領(lǐng)域亟待突破的技術(shù)難題,一直致力于云計算和高性能計算機(jī)的研發(fā)與應(yīng)用推廣的曙光公司,聯(lián)合NVIDIA公司和思杰兩大技術(shù)領(lǐng)先企業(yè),在云計算、圖形計算和虛擬化應(yīng)用三者之間,打通了一條共聚技術(shù)優(yōu)勢之路,完美解決了GPU硬件虛擬化的技術(shù)難題?!笔锕馐紫\(yùn)營官王正福先生表示。
曙光公司產(chǎn)品經(jīng)理宋迪表示:“云圖可以靈活的為客戶提供直通GPU、虛擬GPU、共享GPU等多種云計算平臺GPU使用模式,并可以對中央處理器、圖形處理器‘按需分配’,對內(nèi)存和存儲池資源進(jìn)行切割,這滿足了用戶在各種應(yīng)用場景中的應(yīng)用。其次,云圖W760-G10最大虛擬化能力可以達(dá)到32臺虛擬桌面,在大幅降低運(yùn)維壓力的前提下,提升了2D、3D設(shè)計工作的效率。另外,由于云圖產(chǎn)品采用了遠(yuǎn)端高安全性設(shè)計,完全可以滿足科研、設(shè)計、制造等行業(yè)用戶實際工作中的數(shù)據(jù)防泄漏需求,在國際竊密技術(shù)水平的日益提高的大環(huán)境下,可大力加強(qiáng)我國先進(jìn)技術(shù)和企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)能力?!?/p>
會現(xiàn)場, 為了讓廣大圖形計算用戶對云圖產(chǎn)品和技術(shù)特點有更直觀的體驗,曙光公司還推出了“云圖”體驗中心。無論在何處,只要對曙光的云圖產(chǎn)品感興趣的客戶都可以遠(yuǎn)程登錄曙光”云圖”體驗中心,通過實際操作來感受云圖帶來的巨大便利和性能魅力。同時,用戶也可以通過體驗中心,按照自己的實際業(yè)務(wù)需求,分配不同規(guī)格的虛擬桌面,通過全程測試來選擇“個性化”和云圖產(chǎn)品配置。
曙光信息產(chǎn)業(yè)(北京)有限公司:
曙光公司是一家在中國科學(xué)院大力推動下,以國家“863”計劃重大科研成果為基礎(chǔ)組建的國家高新技術(shù)企業(yè)。
自成立以來,曙光公司始終倡導(dǎo)“自主創(chuàng)新 服務(wù)中國”的品牌理念,以全面、專業(yè)、增值的服務(wù)為廣大中國用戶提供良好的應(yīng)用體驗。2010年,由曙光公司研發(fā)的“星云”高性能計算機(jī)在第35屆全球超級計算機(jī)“TOP500”中以每秒系統(tǒng)峰值達(dá)三千萬億次(3PFlops),每秒實測Linpack值達(dá)1.271千萬億次的速度,取得了全球第二的成績,成為了世界上第3臺實測性能超千萬億次的超級計算機(jī),再次向國人力證了“中國速度”。
關(guān)鍵詞:三維數(shù)字化設(shè)計;先天性脊柱側(cè)凸;個性化手術(shù)半椎體是最常見的先天性脊柱畸形,其臨床表現(xiàn)復(fù)雜多樣,既往通過CT、X線片等二維圖像資料評估半椎體部位、結(jié)構(gòu)、畸形程度和設(shè)計手術(shù)方案[1],常規(guī)手術(shù)方法存在缺陷,容易發(fā)生椎體畸形判斷不準(zhǔn)確、切除范圍不精確、內(nèi)固定置入耗時長、置釘錯誤、矯形效果欠佳等問題[2]?,F(xiàn)在計算機(jī)輔助技術(shù)如導(dǎo)航技術(shù)[3]、虛擬現(xiàn)實、三維數(shù)字化和無紙化設(shè)計的新時代已經(jīng)來臨[4],近10年來我們采用醫(yī)學(xué)影像成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)和計算機(jī)輔助技術(shù)等相結(jié)合而建立了我們自己獨特的計算機(jī)輔助骨科手術(shù)新方法[5-6]。
1資料與方法
1.1一般資料 2007年1月以來收治10例半椎體先天性脊柱側(cè)彎患者,男6例,女4例,年齡在12~33歲,平均年齡20.3歲,冠狀面Cobb's角平均54.5°,矢狀面Cobb's角平均31.9°,4例為側(cè)凸畸形,6例為側(cè)后凸畸形,均伴有明顯的椎體旋轉(zhuǎn)畸形。
1.2方法 患者首先行全脊柱CT掃描、三維重建,而后采用計算機(jī)輔助進(jìn)行半椎體切除、矯形手術(shù)的三維數(shù)字化與無紙化設(shè)計,包括:計算機(jī)仿真模擬半椎體切除矯形手術(shù)、計算機(jī)輔助測量椎弓根釘直徑及長度等。
1.2.1全脊柱CT掃描、三維重建 將CT掃描獲得的二維圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics軟件,重建脊柱三維解剖模型。將CT掃描獲得的二維圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mimics軟件,采用閾值分割、區(qū)域增加等建立各個椎體的三維數(shù)字化模型。
1.2.2計算機(jī)仿真模擬半椎體切除、矯形、內(nèi)固定過程 將各椎體三維解剖模型輸入CAD軟件,在計算機(jī)上仿真模擬半椎體切除、矯形、椎弓根釘置入和內(nèi)固定棒置入等操作,驗證設(shè)計方案的可行性和進(jìn)一步完善手術(shù)方案。
1.2.3測量椎弓根釘部位、直徑及長度 計算機(jī)輔助分析、測量各椎體三維模型的外形輪廓、解剖參數(shù),確定每一個椎弓根螺釘?shù)娜朦c、方向,測量每一個椎弓根螺釘?shù)闹睆胶烷L度。
1.3統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件( SPSS公司,美國) 對計量資料進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。對手術(shù)前后畸形度數(shù)的測量結(jié)果采用配對t檢驗進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。檢驗水準(zhǔn)α=0.05。
2結(jié)果
10例先天性脊柱側(cè)凸患者術(shù)前冠狀面Cobb's角平均54.5°,矢狀面Cobb's角平均31.9°。術(shù)前均進(jìn)行三維數(shù)字化設(shè)計手術(shù)方案;術(shù)中椎弓根螺釘置入準(zhǔn)確;手術(shù)時間平均3.1 h,平均失血量563.6 mL;有1例患者在術(shù)后9個月出現(xiàn)螺釘松動,胸背部疼痛,其余無失血性休克及其他臟器損傷、脊髓神經(jīng)損傷、腸系膜上動脈綜合征、胸膜破裂發(fā)生?;颊呔@隨訪,隨訪時間8~57個月,平均27.6個月?;颊哂谛g(shù)后4 w佩戴腰圍下地行走。術(shù)后1 w復(fù)查X線片證實術(shù)后畸形矯正均非常滿意,矢狀面與冠狀面矯形均良好,椎弓根螺釘位置好。術(shù)后冠狀面Cobb's角平均11.0°(矯正率79.82%,P
3典型病例
黃XX,男,16歲,因發(fā)現(xiàn)脊柱畸形3年余就診。體查:脊柱"S"形,腰段脊柱左側(cè)凸畸形,后枕部中點與臀中溝不在同一垂直線上,骨盆稍傾斜。X線拍片檢查:脊柱側(cè)彎畸形,L1半椎體畸形,見圖A、B。Marks分型為半分節(jié)半椎體。
3.1 CT掃描獲取數(shù)據(jù)、三維重建及計算機(jī)輔助分析 行脊柱CT掃描,三維重建建立脊柱解剖模型。計算機(jī)輔助分析L1左側(cè)半椎體,L1與T12椎體分節(jié)不全,局部左側(cè)凸畸形,見圖C。同時相應(yīng)階段存在后凸畸形,三維測量冠狀面Cobb's角43.5051°,矢狀面Cobb's角為25.4567°,見圖D、E。
3.2計算機(jī)輔助三維測量椎弓根釘直徑及長度 按計劃切除L1半椎體,其上下分別于T11、T12、L2、L3固定兩枚椎弓根螺釘,根據(jù)椎體及椎弓根的形狀結(jié)構(gòu),計算機(jī)輔助確定椎弓根螺釘?shù)闹睆胶烷L度。T11椎體椎體參數(shù):椎體向左旋轉(zhuǎn),椎弓根螺釘?shù)篱L度,左:Φ6.0 mm×39.9 mm,右:Φ6.0 mm×40.9 mm,見圖F。T12椎體參數(shù):椎體前方向左旋轉(zhuǎn);椎弓根螺釘?shù)篱L度,左:Φ7.0 mm×41.7 mm,右:Φ5.5 mm×41.7 mm;L2椎弓根螺釘?shù)篱L度,左:Φ6.5 mm×45 mm,右Φ6.5 mm×47.8 mm;L3椎弓根螺釘?shù)篱L度Φ7.0 mm×53.6 mm,右Φ7.0 mm×53.1 mm。
3.4仿真模擬手術(shù) 計算機(jī)模擬L1半椎體切除、椎弓根釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定過程:①L3椎體前后左右對齊,模擬置入Φ7.0 mm×50 mm椎弓根螺釘。②L2椎體對齊,模擬置入Φ6.5 mm×45 mm椎弓根螺釘。③L1半椎體切除。④T12椎體對齊,T12椎弓根螺釘模擬置入:左:Φ7.0 mm×40 mm,右:Φ5.5 mm×40 mm。⑤矯正后凸畸形,見圖G。⑥T11椎體對齊,模擬置入Φ6.0 mm×40 mm椎弓根螺釘。⑦內(nèi)固定棒模擬內(nèi)固定,見圖H,I。
3.5手術(shù)過程 麻醉成功后,患者取俯臥位,常規(guī)術(shù)野消毒、鋪巾。取腰部T10-L3棘凸連線切口總長約15 cm,逐層顯露T10-L3雙側(cè)的椎板、小關(guān)節(jié)凸和橫凸。T11、T12、L2、L3上關(guān)節(jié)凸處開路、鉆孔;按計算機(jī)輔助確定的參數(shù)選擇相適應(yīng)的椎弓根釘擰入,見圖J。根據(jù)術(shù)前計算機(jī)模擬切除過程進(jìn)行L1半椎體楔形切除,截除骨塊形狀呈左寬右窄,后寬前窄。按照術(shù)前計算機(jī)模擬矯形復(fù)位進(jìn)行矯正畸形。
3.6術(shù)后情況 患者術(shù)中出血量約800 mL,自體血回輸200 mL,術(shù)后第2d引流量400 mL,第3 d引流量20 mL,予以拔除引流管。術(shù)后復(fù)查X片:腰椎生理曲度恢復(fù)正常,冠狀面Cobb's角6°,矢狀面Cobb's角19°,T11、T12、L2、L3椎弓根螺釘位置好,見圖K、圖L,2013年5月來我院復(fù)查X片,冠狀面及矢狀面Cobb's角基本一致,無并發(fā)癥出現(xiàn)。
4討論
張永剛[7]等報告采用蛋殼樣掏空半椎體內(nèi)松質(zhì)骨、保留纖維軟骨后采用凸側(cè)釘棒系統(tǒng)壓縮的方法矯正畸形,劉祖德[8]等報告采用半椎體截骨+釘棒系統(tǒng)凸側(cè)壓縮的方法矯正畸形,以上兩種方法部分克服了半椎體切除術(shù)式的不足;但仍存在截骨部位和截骨角度術(shù)中評經(jīng)驗決定,缺少精確性,因為在三維空間上評借感覺進(jìn)行外寬內(nèi)窄、前窄后寬的截骨很難合符實際需要。肖聯(lián)平 等[9]報道在紙樣上模擬截骨,觀察矯形效果,最終確定截骨部位和截骨角度,測出各截骨節(jié)段在棘凸和椎體后緣水平的截骨寬度,指導(dǎo)術(shù)中截骨量有一定指導(dǎo)意義;但是這種方法只是在二維圖像上設(shè)計手術(shù),對復(fù)雜的半椎體畸形矯正同樣不精確。
在計算機(jī)上模擬半椎體截骨、內(nèi)固定手術(shù)等過程具有以下優(yōu)點:①通過仿真模擬手術(shù)了解術(shù)中可能遇到的問題,事先考慮補(bǔ)救方法和預(yù)防措施;②通過手術(shù)模擬比較各方案的優(yōu)劣,找出較好的手術(shù)方案,并不斷完善;③術(shù)前手術(shù)組人員在計算機(jī)上反復(fù)預(yù)演、交流,能夠加深對手術(shù)方案的熟練掌握、提高術(shù)中默契配合能力;④術(shù)前給患者及其家屬進(jìn)行模擬展示,可以直觀顯示手術(shù)過程、三維顯示手術(shù)效果,加深患者對手術(shù)過程的了解,提高康復(fù)信心。
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隨著人們的需要和社會大環(huán)境的改變,計算機(jī)在圖書館中投入的數(shù)量越來越多,許多的圖書館管理人員都配備的專用的電腦,但是這些圖書館工作人員對計算機(jī)接觸的程度有高有低,甚至有些嚴(yán)重的缺少計算機(jī)相關(guān)知識,導(dǎo)致其安全意識淡薄、粗心莽撞,常常在日常的使用中就讓自己的專用的電腦遭到病毒或是程序的破壞,但是有些破壞不是立刻就會在電腦的使用中表現(xiàn)出來,這就導(dǎo)致使用者失去了及早發(fā)現(xiàn)電腦安全問題的時機(jī),只有當(dāng)電腦出現(xiàn)嚴(yán)重的系統(tǒng)崩潰或是死機(jī)、數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象時,才會聯(lián)系相關(guān)的檢修人員。如今的圖書館電腦都是通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起的,如果一臺計算機(jī)出現(xiàn)病毒感染癥狀,就有可能造成和這臺計算機(jī)同屬一個網(wǎng)絡(luò)的其它計算機(jī)也感染病毒,造成大范圍的計算機(jī)停工、癱瘓,形成巨大的損失和負(fù)面影響。因為計算機(jī)使用者的操作技術(shù)有限,這些問題每時每刻都有可能會發(fā)現(xiàn),單純的依靠圖書館計算機(jī)檢修人員進(jìn)行處理,顯然不是長久之計,不僅浪費(fèi)人力、物力、財力,就怕是控制不及時造成大范圍的計算機(jī)事故,計算機(jī)故障連環(huán)式的出現(xiàn),會導(dǎo)致計算機(jī)事故一波未平一波又起的發(fā)生,新舊問題的摻雜導(dǎo)致檢修難度的增加,同時圖書館工作人員每天在使用計算機(jī)時都有可能引發(fā)新的計算機(jī)風(fēng)險。如果想徹底控制圖書館的安全事故發(fā)生率,“解鈴還須系鈴人”告訴我們就要從引發(fā)問題的根源入手,我們需要切實加強(qiáng)圖書館工作人員的計算機(jī)水平。圖書館的專業(yè)技術(shù)人員不能有種“事不關(guān)己高高掛起”的工作心態(tài),要多和其它的圖書館工作人員溝通、交流,積極的向他們傳授經(jīng)驗和計算機(jī)知識,定期的開設(shè)圖書館全員的安全培訓(xùn)課程或是講座,不用太拘泥于形式,只要能夠講清楚計算機(jī)的日常使用注意事項和安全防護(hù)措施就可以,這樣可以從根本上降低圖書館計算機(jī)安全事故出現(xiàn)的概率,即使出現(xiàn)也可以大大降低危害。例如告訴工作人員發(fā)現(xiàn)一些陌生的或是可疑的文件不要打開,當(dāng)頁面中出現(xiàn)一些特殊的彈出窗口時不要慌張,應(yīng)及時的報告,當(dāng)想查詢資料瀏覽網(wǎng)站時,盡量去自己熟悉的網(wǎng)站或是安全性能有保障的網(wǎng)站,通過以上途徑能夠及時發(fā)現(xiàn)問題、及時處理問題,使圖書館的計算機(jī)管理走上新的安全之路。
2、選擇合適的安全防護(hù)軟件
計算機(jī)的安全防護(hù)軟件,是保護(hù)計算機(jī)能夠安全運(yùn)行的重要保障,他可以替計算機(jī)主動阻擋一部分病毒的攻擊和惡意程序的篡改,使計算機(jī)始終保持健康的工作狀態(tài)。在當(dāng)今人們的需求下,各種各樣的安全軟件讓人們在選擇時眼花繚亂,我們在選擇時一定要根據(jù)各個軟件的特點找出最適合圖書館工作的安全軟件??傮w來說,市面上的一些常用殺毒軟件,多數(shù)都是適合個人用戶的,一般情況下只能安裝在一臺計算機(jī)中,而且需要序列號等信息才能獲得正常使用的權(quán)利,圖書館的計算機(jī)數(shù)量在幾年之間已經(jīng)有了很大的提升,圖書館技術(shù)人員不可能一個個進(jìn)行軟件的安裝工作,這工作量太大,在今后的管理中也是頗為費(fèi)勁的。所以我們需要找尋一些專為企業(yè)定制的殺毒防火墻軟件,這些企業(yè)軟件支持多用戶遠(yuǎn)程安裝管理,在進(jìn)行軟件的安裝時,只需要在一臺主服務(wù)器上安裝選定的安全軟件的主機(jī)端程序,然后根據(jù)軟件的安裝指示進(jìn)行調(diào)試,調(diào)試完畢后就能夠使許多用戶遠(yuǎn)程訪問殺毒服務(wù)器,自動下載之后并且安裝安全區(qū)軟件。若是主服務(wù)器上的病毒數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新升級之后,只要客戶端一連接上網(wǎng)絡(luò),就會收到服務(wù)器發(fā)送的病毒更新數(shù)據(jù)包,在這樣的操作之下,可以使眾多的電腦輕松完成病毒更新升級程序,此外,服務(wù)器端軟件還擁有實時檢測功能,可以在檢測到其它電腦出現(xiàn)危險或是收到病毒攻擊之后,進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測和處理,這樣完善的操作功能,有效地降低了圖書館工作人員和圖書館技術(shù)人員的工作負(fù)擔(dān),既提高了工作效率和工作質(zhì)量的同時,又減少了工作量和勞動力,所以這樣的安全軟件在當(dāng)今的圖書館安全管理中備受青睞。病毒雖然對計算機(jī)的正常運(yùn)作危險較大,但是惡意軟件和便于攜帶的U盤病毒也是計算機(jī)面臨的重大問題之一。惡意軟件不斷的推陳出現(xiàn),輕的擅自篡改網(wǎng)頁,重的致使計算機(jī)運(yùn)行變慢,甚至?xí)褂嬎銠C(jī)中的數(shù)據(jù)丟失和計算機(jī)死機(jī),而且我們很難將其卸載清理干凈,常常是我們刪除沒多久又再次出現(xiàn),令人大為頭疼。U盤病毒通過在不斷的在各個計算機(jī)之間拷貝文件進(jìn)行傳播,使用者只注意本身機(jī)器的安全防護(hù),忽略了這種外接設(shè)備的安全問題,導(dǎo)致出現(xiàn)問題很難判斷來源和原因,為計算機(jī)的維護(hù)增加了難度。所以,要為每臺計算機(jī)都安裝特定的病毒檢測與專殺工具,及時清理出現(xiàn)的問題軟件。我們需要及時為圖書館所有工作者進(jìn)行培訓(xùn),令每個人都能掌握正確安裝軟件的使用方法,并且持續(xù)監(jiān)控,定時查殺,定期升級,這樣才能使安全軟件發(fā)揮最大的效能。
3、圖書館計算機(jī)管理者應(yīng)時常更新相關(guān)知識
關(guān)鍵詞:計算機(jī)智能化、圖像識別技術(shù)、理論研究
計算機(jī)智能化圖像識別技術(shù)主要是通過使用計算機(jī)對圖像進(jìn)行處理。隨著計算機(jī)的不斷發(fā)展,計算機(jī)智能化處理技術(shù)被應(yīng)用的越來越廣泛。在信息技術(shù)不斷發(fā)展的今天,人們對圖像的感知以及識別已經(jīng)不僅僅只是通過身體去感受,計算機(jī)智能化處理技術(shù)能夠獲得更加全面的信息,進(jìn)而幫助人們更好的去決策。雖然計算機(jī)技術(shù)在我國已經(jīng)有了很大的進(jìn)步,但是想要趕上國際的步伐就必須在理論上對計算機(jī)智能化技術(shù)進(jìn)行突破。本文就是講重點放在如何創(chuàng)新與發(fā)展計算機(jī)圖像處理技術(shù)。
一、 計算機(jī)智能化圖像識別技術(shù)的理論概述
計算機(jī)智能化圖像識別技術(shù)一般是由5個部分組成的,也就是將需要識別的圖像通過某種特定的方式輸入到計算機(jī)內(nèi),經(jīng)過對計算機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及再識別進(jìn)行匹配。計算機(jī)識別圖像的第一步就是將圖像輸入到計算機(jī)內(nèi)進(jìn)行圖像的預(yù)處理。所謂的預(yù)處理就是將圖像與背景進(jìn)行分離,并且將圖像的細(xì)節(jié)進(jìn)行細(xì)化,增強(qiáng)圖像的二值化發(fā)展,計算機(jī)智能化圖像識別的速度還需要進(jìn)行大大的提高。圖像的真實性能夠大大的增加,虛假性大大的降低。圖像特征值的表現(xiàn)形式也是可以計算出來的。在計算機(jī)智能化圖像識別系統(tǒng)中,需要將圖像進(jìn)行匹配,通過精確的方法將圖像分配到不同的數(shù)據(jù)庫內(nèi),進(jìn)而減少計算機(jī)搜索圖像的時間。將圖像和之前的圖像進(jìn)行分析就需要將智能化識別系統(tǒng)進(jìn)行對比,準(zhǔn)確判斷輸入的圖像的性質(zhì)。
二、 計算機(jī)智能化圖像識別技術(shù)的常用方法
1.統(tǒng)計識別法
實際圖像中的背景與圖像存在線性關(guān)系【1】,是不可分割的,需要統(tǒng)一進(jìn)行劃分。所以需要使用誤差較小的方法。統(tǒng)計識別法就是分類誤差最小的方法,也是最常用的一種方法。統(tǒng)計識別法指的就是將數(shù)學(xué)決策作為理論基礎(chǔ),建立起統(tǒng)計學(xué)的基本知識,通過建立模型對圖像進(jìn)行統(tǒng)計,進(jìn)而找出圖像中的規(guī)律,利用整體圖像的特點對圖像的本質(zhì)進(jìn)行識別。通過這種方法識別出來的圖像誤差是極其小的,圖像特點的本質(zhì)也是十分明顯的。
2.句法識別法
這種方法是作為一種補(bǔ)充法【2】,用來補(bǔ)充統(tǒng)計識別法。他的圖像的特性主要就是依靠描述符號來進(jìn)行識別的。因為句法識別的主要語言就是內(nèi)部句法的層次性,并對這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合排列。分層表述的主要方式就是將復(fù)雜的圖像簡化為多層次的圖像或者將負(fù)責(zé)的圖像簡化單層的圖像。有效的突出被識別圖像的基本機(jī)構(gòu)的信息。這種方法也是十分有效的。
3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別法
我們所研究的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別方法,主要指的就是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的方法對圖像做出識別,這是一種網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)識別的主要方式。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的存在能夠?qū)崿F(xiàn)分布式的模式處理,大規(guī)模的進(jìn)行處理,通過適應(yīng)進(jìn)行重新組合,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別具有自組織的能力【3】。所以,這類方式在進(jìn)行處理的時候?qū)⒛:磺宓臈l件全都清晰化,將不確定的條件確定下來,這對處理對象有著十分重要的作用,效果也是十分顯著的。
三、 計算機(jī)智能化圖像識別技術(shù)的特點
1.智能化圖像識別技術(shù)存儲的信息量大
在使用算機(jī)處理圖像的時候應(yīng)該采用二維信息進(jìn)行處理,這就無形之中要求了計算機(jī)的配置。需要高配置以及運(yùn)行速度快的計算機(jī)進(jìn)行存儲,而且要求是十分嚴(yán)格的【4】。相對于語言信息來說,圖像信息需要的頻率帶要寬一些,不管是在計算機(jī)使用過程中還是圖像形成的過程中,都需要對圖像的傳輸進(jìn)行處理。處理完了以后進(jìn)行實時存儲,這對圖像識別技術(shù)有一定的要求,需要一定的科學(xué)技術(shù)來實現(xiàn)。
2.智能化圖像識別技術(shù)的相關(guān)性大
計算機(jī)系統(tǒng)中的各個數(shù)據(jù)對像素都是有一定要求的,也是具有一定關(guān)聯(lián)性的。因此,計算機(jī)在智能化圖像識別的時候【5】,需要將輸入的信息進(jìn)行處理,通過對圖像進(jìn)行識別而對數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行有效的匹配以及分類。在對三位景物進(jìn)行選取的時候,輸入圖像的時候應(yīng)該呈現(xiàn)出三位景物的基本特點,幾何的基本信息的處理更加智能化。所以,在對三維立體景物進(jìn)行處理的時候必須要進(jìn)行適當(dāng)?shù)募僭O(shè),也需要對其進(jìn)行重新測量。計算機(jī)在智能處理數(shù)據(jù)的時候應(yīng)該適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)圖像進(jìn)行自動化處理,以便于解決在圖像識別過程中產(chǎn)生的一系列的問題。
3.智能化圖像識別技術(shù)存在人為因素
在計算機(jī)識別圖像并對圖像進(jìn)行處理以后【6】,需要人來對其進(jìn)行評價。所以,計算機(jī)在進(jìn)行智能化處理圖像的時候受到一定認(rèn)為因素的影響,并且受影響的程度還挺大。但是,人類的眼睛會受到周圍情況的改變,甚至于情緒的改變也會影響眼睛識別的程度。所以,為了能夠提高計算機(jī)在處理圖像時候的準(zhǔn)確度,應(yīng)該盡量避免使用人的眼睛進(jìn)行,可以讓機(jī)器模仿人的視覺進(jìn)行處理,計算機(jī)能夠充分模擬人們對圖像的觀察和評價,也能夠充分模仿觀察以及評價時的狀態(tài)。
結(jié)語:在信息技術(shù)不斷發(fā)展的今天,人們對圖像的感知以及識別已經(jīng)不僅僅只是通過身體去感受,計算機(jī)智能化處理技術(shù)能夠獲得更加全面的信息,進(jìn)而幫助人們更好的去決策。
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