医学图像三维重建的体绘制技术综述 摘要：体绘制技术是目前医学图像三维重建的主要方法之一，是一种能够准确反映出数据内部信息的可视化技术，是可视化研究领域的一个重要分支，是目前最活跃的可视化技术之一。本文首先分析了医学图像三维重建的两大方法及其基本思想，并将体绘制技术与面绘制技术进行了比较；然后分别描述了射线投射法、足迹法、剪切-曲变法、基于硬件的3D纹理映射、频域体绘制法以及基于小波的体绘制等典型算法；最后通过比较分析给出了各类算法的性能评价，并在此基础上展望了体绘制技术研究的发展前景。 关键字：体绘制；三维重建；可视化；性能评价 Abstract：Volume rendering techniques is one of the main methods of 3D reconstruction of medical images currently. It's also an important branch of visual technology which can reflect the inside information of data.It is one of the most active visualization technology.This paper first introduces are the two methods of 3D reconstruction of medical image and the basic thought of them,then volume rendering technology and surface rendering technology are compared.Secondly,the author introduces some kinds of algorithm for volume rendering：Ray Casting ,Splatting,Shear-Warp,3D Texture-Mapping Hardware,Frequency Domin V olume Rendering,Wavelet .Based V olume Rendering.The differences of their performances are compared and discussed in the last. Then some results are presented and their perspective are given in the end. Key words:Volume rendering techniques;3D reconstruction of medical images;visual technology;Performance evaluation
动物医学进展,2008,29(5):64267 Progress in Veterinary Medicine 微生物原生质体融合技术研究进展3 王春平1,2,韦 强1,鲍国连13,刘 燕1,邵泽香1,2,季权安1 (1.浙江省农业科学院畜牧兽医研究所,浙江杭州310021;2.山东农业大学动物科技学院,山东泰安271018) 摘 要:原生质体融合技术在遗传学、动植物远缘杂交育种、生物学、免疫学、兽医学以及医药、食品、农业等方面都有广泛的应用价值,文章就原生质体制备、再生及其融合过程中的影响因素做了综述,另外还对原生质体融合方法和融合子的筛选方法进行了比较,为选择适宜有效的诱导融合方法和筛选方法提供依据。 关键词:原生质体融合;影响因素;融合方法;筛选方法 中图分类号:Q813.2文献标识码:A文章编号:100725038(2008)0520064204 原生质体融合也称细胞杂交、细胞融合或体细胞杂交,是指细胞通过介导和培养,在离体条件下用人工方法将不同种的细胞通过无性方式融合成一个核或多核的杂合细胞的过程[1]。原生质体融合技术起源于20世纪60年代。1960年法国的Karski研究小组在两种不同类型的动物细胞混合培养中发现了自发融合现象。1974年匈牙利的Ferenczy L 等[2]采用离心力诱导的方法,报道了白地霉营养缺陷型突变株的原生质体融合,从而使原生质体融合技术成为微生物育种的一项新技术,并从微生物种内融合扩展到界间的融合。路玲玲等[3]采用融合技术成功构建耐高温高产酒精酵母,至此,原生质体融合技术成为工业菌株改良的重要手段之一。原生质体融合技术已在农业、医药、环保等领域取得了开创性的研究成果,而且应用领域不断扩大[4]。 1 原生质体融合技术 微生物原生质体融合技术的整个过程包括:原生质体的制备,原生质体融合,原生质体再生[5]。1.1 原生质体制备与再生过程中的影响因素 制备原生质体的最大障碍就是细胞壁,现在去除细胞壁的主要方法是使用酶法,使用的酶主要为蜗牛酶或溶菌酶,具体根据所用微生物的种类而定。影响原生质体制备的因素很多,不同的微生物有其较为适当的形成条件。在菌龄选择上,多采用对数生长中后期的细菌,这主要是由于对数生长期细菌的细胞壁中肽聚糖含量最低,细胞壁对酶的作用最敏感。王燕[6]对双亲灭活米曲霉进行原生质体制备的过程中,用纤维素酶、溶壁酶、蜗牛酶混合浓度比为5∶3∶1的酶液混合使用能提高去壁效果。使用微生物产生的酶复合物或商品酶的混合液比单独使用一种酶的效果好,在一定范围内,酶作用的时间和酶作用的浓度都与原生质体的形成率成正相关,而与再生率成反相关。另外,ED TA作为螯合剂,可以避免金属离子对酶的抑制作用而提高酶脱壁效果,从而提高原生质体的形成率。据报道,对大肠埃希菌来说,用ED TA洗涤后,可以除去对酶解不利的金属离子[7]。另一方面,在原生质体制备前,用适量的青霉素对菌体进行预处理,可以抑制肽聚糖合成过程中的转肽作用,有利于原生质体的形成。根据酶反应动力学原理,酶解温度直接影响酶促反应的速度,如放线菌的最适酶解温度为28℃～37℃,真菌的最适酶解温度为30℃～35℃[8]。在高渗Tris 溶液中添加15mL/L聚乙烯吡咯烷酮(PV P)等原生质体扩张剂,有利于溶液中细菌的分散,有助于制备原生质体,添加0.02mol/L镁离子,有利于原生质体的稳定。关于原生质体的再生,吴孔兴等[9]报道在原生质体高渗再生培养基中加入0.3mol/L的蔗糖和0.2mol/L的丁二酸钠是合适的,王玉华等[10]报道在高渗再生培养基中加入0.5mol/L的蔗糖是适宜的,这可能要根据不同的微生物种类而定。 1.2 原生质体融合过程中的影响因素 1974年,匈牙利的Ferenczy报道了离心力诱导法对白地霉营养缺陷型突变株的原生质体融合。随后人们相继用NaCl、KCl和Ca(NO3)2等作为诱变剂进行融合,但融合频率都很低。聚乙二醇在适量 3收稿日期:2008202203 基金项目:浙江省重点科技攻关项目(2005C12021,2005E60014) 作者简介:王春平(1982-),男,山东淄博人,硕士研究生,主要从事动物传染病研究。3通讯作者
基于体数据分类的直接体绘制传输函数研究 摘要：直接体绘制是形成于20世纪80年代后期的一个新研究领域，本论文提出了一种基于体数据的标量值和梯度的分类方法，采用该方法可获得体数据重要的信息，从而帮助研究人员准确地设置传输函数的不透明度和颜色参数，使绘制的图像更加清晰。 关键词：直接体绘制；分类；传输函数 direct volume draw transmission function study based on volume data classification tan guozhen (zhejiang university science park administrative committee,hangzhou310013,china) abstract:visualization is a new field which forward to in the late 80s’ in the 20th century.we present a data classification method according to gradient and scalar value.it can help researcher to more accurately set the opacity and color transfer function，which can be a clear indication of the inner structure and detail information of volume object. keywords:direct volume rendering;classification;transfer function 一、前言
第六章设计图样的绘制 一、填空题 1．技术语言是一种在___________中进行信息交流的特有的语言形式。 2．_________是技术语言的一大特征，如技术产品的说明书就十分简明扼要。_________是技术语言的又一特征。 3．草图也叫方案草图或__________，草图可以分为__________和____________。 4．效果图更能真实地表现产品的式样，_____________和_____________。 5．正等轴测图是一种可以表现物体___________特征的图形。采用这种投影图可以表示最初的设计思想。 6．使用草图画圆时，第一步通常应划一个____________，然后在各边中点画一个点，再用弧线连接四个点，形成圆的形状。 7．正等轴测图是一种可以表现物体三维结构特征的图形。我们在画图形的正等轴测图时必须建立长(X)、宽(Y)、高(Z)的三维坐标系，坐标轴X、Y、Z的夹角度数为__________度。8．常用的正投影法就是假设投影光线与投影平面_________，在投影平面上求取物体的投影的方法。 9．尺寸标注有如下基本要求：_________、__________、__________、__________。10．尺寸标注时，表示直径的符号是______，表示半径的符号是_______，标注球面的直径或半径时，应在符号“Φ”或“R”前再加注符号_______。
二、判断题（对的打“√”，错的“×”） 1.常见的技术语言有：口头语言、图样、图表、模型、符号、计算机演示等。 （） 2.技术图样包括三视图、机械加工图、剖视图、线路图等。（） 3. 物体由前向后投影所得到的图形，叫物体的正面投影，也叫府视图。（） 4.技术图样是采取某种规范形式将设计用图样的形式表达出来的一种设计交流语言。（） 5. 图表也是很常见的设计交流语言，它的表现形式就是表格及相关数据。（） 6.根据所处的设计阶段的不同，草图可分为构思草图和设计草图。（） 7. 绘制草图的一般步骤是：选用合适的笔来画图，在方格纸上按照构思好的设计方案画出产品的外观比例，在透视网络画纸上，画出产品的透视稿，再描深轮廓。（） 8.与效果图相比，草图更能真实地表现产品的式样、材质和空间效果等。（） 9.三视图成图规律是：长相等，高平齐，宽对正。（） 10.尺寸标注三要素是：尺寸界线、尺寸线、尺寸数字。（） 三、单项选择题 1.下列选项中，不是三视图之一的是（） A．府视图B．主视图C．左视图D．轴测图 2．右图所示的立体图对应的主视图是（） A. B. 主视方向 C. D. 3．下列不属于技术图样的是（） A ．装潢施工图 B ．机械加工图 C ．电子电路图 D ．体育馆效果图 4．正等轴测图上表现物体长、宽、高三个方向的坐标轴之间的夹角是（） A ．60° B ．90° C ．120° D ．180° 5．技术图样的尺寸标注要求正确、完整、清晰、合理，下列尺寸标注中，符合国家标准 要求的是（） Φ15
●渲染技术 ?几何渲染技术：通过绘制几何图元（顶点、线段、面片等）来渲染数据。绘制图像 时先在空间中建立一个四边形图元，然后以纹理映射的方式将图像贴图到该图元上 进行渲染；绘制三维模型时通常会分解一系列的多边形面片进行绘制。速度快，但 是不能显示体数据内部的细节。例如渲染人的三维CT体数据时，通过几何渲染只 能在切片图像之间进行切换，而不能对体数据内部细节进行立体观察。 ?体绘制：三维重建，直接利用体数据来生成二维图像的绘制技术。与面绘制不同， 体绘制不需要提取体数据内部的等值面，它是对三维体数据进行采样和合成的过程。 能通过设置不透明度值来显示体数据内部的不同成分和细节。 两种方法的不同点主要在Mapper和Actor/Volume处。 ●vtkVolumeMapper：所有体绘制Mapper类的虚基类，提供接口函数，并由其子类实 现具体功能。
?vtkVolumeRayCastMapper：光线投射法，基于图像序列的最常用的体绘制方法。 ◆基本原理：从投影图像平面的每个像素沿着视线方向发射一条穿过体数据的射 线，然后在射线上按照一定的步长进行等距采样，对每个采样点采用插值技术 来计算其体素值，根据颜色传递函数和不透明度传递函数来获取相应的颜色值 和不透明度，最后利用光线吸收模型将颜色值进行累加直至管线穿过体数据。 ◆投影光线上的采样点步长：决定了体绘制的精度和速度，步长越小，采样点就 越多，提高体绘制效果的同时计算量也会增加。SetSampleDistance(float)。调 整采样步长主要考虑的因素有样本间距、标量数据以及标量数据映射的颜色和 不同明度变化率。 ◆图像采样间距/投影光线间隔：默认采样间距为1，每个像素对应一条投影光 线；设置为0.5，每个像素对应4条投射光线；设置为2，每4个像素对应一 条投影光线。SetImageSampleDistance(float) 先用SetAutoAdjustSampleDistance(0);关闭自动调整采样，默认情况下该函数 的功能是开启的，以保证在图像旋转等交互时，能够自动调整采样距离以保证 实时性。关闭该功能，在旋转图像等交互过程中，体绘制渲染过程会很慢。采 样自动调整图像间距时，可以设定它的范围： SetMaximunImageSampleDistance(f) / SetMinimumImageSampleDistance(f) ◆优点：比较精确的模拟原始体数据； ◆缺点：计算量较大，实时体绘制对计算机硬件的要求比较高。 SetInput(vtkImageData*)：用于设置输入图像数据 ◆SetVolumeRayCastFunction(vtkVolumeRayCastFunction*)：设置光线投射函数 ?vtkVolumeRayCastFunction：光线投射函数，计算每条光线通过体数据后的颜色。 ◆vtkVolumeRauCastCompositeFunction：通过alpha合成生成每个像素的颜
医学物理与工程学 Implement of adaptive raycasting direct volume rendering algorithm J I N Zhao 2y ang 3 ,W A N G J i an 2z hong (I nstitute of I ntelli gent I nf ormation and Cont rol Technolog y ,H angz hou Dianz i Universit y ,Hangz hou 310018,China ) [Abstract] A new method for direct volume rendering based on adaptive mesh refinement is presented.The method can speedup the volume rending with adaptive casting and terminating rays ,by computing the samples f rom tri 2linear interpola 2tion of the neighborhood voxels ,shading the images with the simplified phone illuminated modal ,and compositing images from f ront to back order.The experiment results show that this method can improve the rendering speed and can be used in the volume visualization based on internet. [K ey w ords] Adaptive mesh ;Raycasting ;Direct volume rendering ;Visualization ;Medical images 自适应光线投射直接体绘制算法及实现 金朝阳3,王建中 (杭州电子科技大学,智能信息与控制技术研究所,浙江杭州 310018) [摘 要] 提出一种基于自适应光线投射的直接体绘制方法。该方法从自适应的发出光线和终止光线两个方面来加速体 绘制的进行,通过三次线性插值空间邻近点计算采样点的值,利用简化的Phone 光照模型进行消隐,由前向后合成图像。该算法提高了绘制的速度,能满足一定的临床应用实时性要求,在基于Internet 的体数据可视化中有很好的应用前景。 [关键词] 自适应网格;光线投射;直接体绘制;可视化;医学图像 [中图分类号] TP391.4 [文献标识码] A [文章编号] 100323289(2005)0420634205 [基金项目]本研究为浙江省自然科学基金资助项目(Y204160)。[作者简介]金朝阳(1974-),女,浙江余姚人,硕士,讲师。研究方向: 科学计算可视化。 [通讯作者]金朝阳,杭州下沙高教园区杭州电子科技大学自动化学院,310018。E 2mail :jzy @https://www.doczj.com/doc/995844805.html, [收稿日期]2004211202 [修回日期]2004212217 随着医学成像设备种类的增多和空间分辨率的提高,图 像数据与日俱增,为临床提供了更全面的有助于诊断的信息,数据可视化问题成为研究的热点。医学体数据由多层CT 、MR 等二维图像数据的叠加形成,是一种基于规则网格的标量数据场。医学体数据的三维可视化就是将体数据在计算机上直观地表现为三维效果,提供传统二维表示法无法获得的结构信息,从而进一步帮助放射治疗、矫形手术等的计算机模拟及手术规划的展开。 医学体数据三维可视化方法大致可分为两大类:面绘制、直接体绘制。面绘制首先在三维空间数据场中构造出中间几何图元,然后再由传统的计算机图形学技术实现画面绘制。面绘制有多种算法,各种算法的不同点在于所采用的近似表面的几何单元不同或几何单元尺度的选择不同,典型算法有:MC 方法(Marching Cubes )[1]、M T 方法(Marching Tetrahe 2 dral )[2] 、剖分立方体法(Dividing Cubes )[3]等。面绘制适用于绘制表面特征分明的组织和器官,对数据分割要求高,且物体 内部信息无法保留,对于精细组织和器官的三维显示,常常效果不佳。 体绘制是将三维空间的离散数据直接转换为二维图像而不必生成中间几何图元,又称为直接体绘制,其实质为重新采样与图像合成。典型算法有光线投射法[4,5]、足迹表法(Foot 2 print Met hod )[6] 、错切形变法(Shear 2Warp )[7,8]等。直接体绘制算法认为体数据场中每个体素都具有一定的属性(透明度和光亮度),通过计算所有体素对光线的作用即可得到二维投影图像,有利于保留三维医学图像中的细节信息,适合于形状特征模糊不清的组织和器官,但存在计算量大,图像生成速度慢,实时性难以得到保证等缺点。近年来,随着计算机运算速度的提高和软硬件技术的发展,研究者从多个方面提出了体绘制的加速方法,如基于硬件加速[9]、并行绘制[10]、多分辨率[11] 等,从而使体绘制的速度接近实时。 随着计算机的飞速发展,直接体绘制可在PC 机上接近实时显示,为了进一步提高直接体绘制的速度,本文采用一种新的像空间序的自适应光线投射算法[12],该方法可以从两个方面来加快绘制速度,一方面利用图像相邻像素间的相关性自适应的发出光线,另一方面当光线上累积不透明度达到1时自适应的终止光线投射。实验表明该方法提高了直接体绘制的速度,适用于基于PC 机的实时体绘制的临床应用场合,在基于Internet 的体数据可视化中有良好的应用前景。1 自适应光线投射算法原理
XXXX学校XXXXXX学院毕业设计（论文）文献综述 学生姓名：学号： 专业：生物工程 班级： 设计（论文）题目： 指导教师： 二级学院： 2010年月日
题目 学生：学号：班级： 导师： 摘要：原生质体融合技术是细菌遗传育种的有效方法之一,发展迅速,应用广泛.文中综述了亲本菌株选择性遗传标记方法、影响原生质体制备与再生因素、原生质体融合方法和条件。介绍了原生质体融合技术在微生物遗传育种中的应用,并展望了原生质体融合技术的发展前景。 关键词： 引言：原生质体融合也称细胞杂交、细胞融合或体细胞杂交,是指细胞通过介导和培养,在离体条件下用人工方法将不同种的细胞通过无性方式融合成一个核或多核的杂合细胞的过程[1]。原生质体融合技术起源于20世纪60年代。1960年法国的Karski研究小组在两种不同类型的动物细胞混合培养中发现了自发融合现象。1974年匈牙利的Ferenczy L等[2]采用离心力诱导的方法,报道了白地霉营养缺陷型突变株的原生质体融合,从而使原生质体融合技术成为微生物育种的一项新技术,并从微生物种内融合扩展到界间的融合。路玲玲等[3]采用融合技术成功构建耐高温高产酒精酵母,至此,原生质体融合技术成为工业菌株改良的重要手段之一。原生质体融合技术已在农业、医药、环保等领域取得了开创性的研究成果,而且应用领域不断扩大[4]。 1 原生质体融合技术 微生物原生质体融合技术的整个过程包括:原生质体的制备、原生质体融合、原生质体再生[5]。 1.1 原生质体制备与再生过程中的影响因素 制备原生质体的最大障碍就是细胞壁,现在去除细胞壁的主要方法是使用酶法,使用的酶主要为蜗牛酶或溶菌酶,具体根据所用微生物的种类而定。影响原生质体制备的因素很多,不同的微生物有其较为适当的形成条件。在菌龄选择上,多采用对数生长中后期的细菌,这主要是由于对数生长期细菌的细胞壁中肽
体绘制技术 洪歧1,2,张树生1,王静1,刘雪梅1 (1.西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,陕西西安710072; 2.陕西理工学院数学与计算机科学系,陕西汉中723001) 摘要:可视化技术是继计算、实验两大科学研究方法之后的第三种研究方法,体绘制技术作为可视化技术的一个重要分支,已经取得长足发展。对常用体绘制技术进行了分类,并且指出、分析了各自特点及适用场合,为进一步应用、改进这些技术提供参考。 关键词:体绘制;面绘制;步进立方体;光线投射;溅射 中图法分类号:TP391.41文献标识码:A文章编号:1001-3695(2004)10-0016-03 Volum e Render ing Techniques HONG Qi1,2,ZHANG S hu-sheng1,WAN G J ing1,LIU Xue-m ei1 (1.Ministr y of E ducation Key Laboratory of Contemp orary Des ign&Integrated Manufacturing Technology,Northwestern Polytechnical Univers ity, Xi’an S hanxi710072,China;2.Dept.of Mathematics&Computer Science,Shanxi Univer sity of Technology,Hanz hong Shanxi723001,China) Abst ract:There a re three a pproa ches to scient ific research.Visua lizat ion is next to one of ca lculat ion and experim ent at ion. Volum e rendering techniques,as one im port ant area of tha t,ha ve m ade grea t prog ress during the la st deca de.In t his paper,they a re class ified and t heir characterist ics a nd applica tions a re analys ied.Results a re useful for further em ploying a nd im proving t hem. Key wo rds:Volum e Rendering;S urface Rendering;M arching C ubes;Ray Ca st ing;S pla tt ing 可视化是一个快速成长的研究领域,它是有关帮助科学家和工程师从模拟、实验或测量所得结果中抽取有意义和可视信息的各种技术。体绘制是可视化最活跃的研究子领域之一,它处理定义在三维或更高维网格上的标量和向量数据。十多年来,在广大科研人员的努力下,已经发展了一些体绘制技术来分析、理解和绘制数据场中包含的物体,并且已在医学、无损评价(N on-Dest ructive E va luat ion N DE)、天体物理、气象和地球物理测量及应力、液流等计算机模拟中得到广泛应用。由于受文章篇幅限制,本文不能对现有全部体绘制技术进行分析,只能就其主要技术的分类、特点及适用场合等问题展开讨论。 1 体绘制技术分类 根据Foley等人在文献[1]中提出的分类观点,结合体绘制技术最新发展实际,我们可以把大量的体绘制技术分为两大类:面绘制(Surface Rendering)和直接体绘制(Direct Volume Rendering)。面绘制技术是从3D数据场中抽取有意义和直观信息的一种重要手段。它实际上是把体数据转换成一种逼近面表示,从而可以进一步利用成熟的计算机图形学技术,甚至已有的硬件加速技术完成感兴趣信息的提取。由于它借助于面表示这样一个中间转换过程,而不是直接把体数据投向屏幕进行绘制,有时我们又称之为间接体绘制(Indirect Volume Rendering)。直接体绘制技术是以某种方式将整个数据场半透明地投影到2D屏幕上,并不借助中间几何图形。直接体绘制又分为三种类型:①物体空间为序算法2,3],它们按预先确定的次序扫描体素或单元,并把体素或单元投射到像素上;②图像空间为序算法[4,5],扫描各像素并从数据场单元中累加像素色彩;③混合算法[6,7,22],它是物体空间为序与图像空间为序算法的结合。图1给出了具体分类情况。 图1 体绘制技术详细分类 2面绘制技术及特点 面绘制技术利用了这样一个事实,对科学家来说,感兴趣的特征常常只包含在原始体数据的很小一部分里。通过恰当识别含有特征的单元,并用一组面片来近似表示它们,有时在计算和空间上可以得到极大节省。面绘制技术有许多应用,如在医学成像中,特殊解剖结构可以用等值面表示,也可以使用等值面产生算法抽取各种人体组织。目前,下列几种面绘制技术已经得到发展: (1)立体沟纹模型(Cuberille)。这种方法实际上把整个单元看作由同一物质构成,这样,一个不透明单元可以用该单元的同一色彩的六个面来表示(绘制)[8,9]。该方法简单、快捷,但画面粗糙,显示图像给人一种“块状”感觉,不能很好地显示对象的细节。 (2)面跟踪算法(Surface Tracking)。这种方法利用了相邻 ? 6 1 ?计算机应用研究2004 年 收稿日期:2003-12-10;修返日期:2004-01-18
原生质体融合技术的局限性 植物原生质体是指用特殊方法去细胞壁的、裸露的、有生活力的原生团。这种裸露细胞在适当的外界条件下，还可形成细胞壁，进行有丝分裂，形成愈伤组织和诱发再生植株，因而仍然具有细胞的全能性。 植物原生质体融合技术是借鉴于动物细胞融合的研究成果，在原生质体分离培养的基础上建立起来的，以植物的原生质体为材料，通过物理、化学等因素的诱导，使两个原生质体融合在一起以致形成融合细胞的技术。它不是雌雄孢子之间的结合，而是具有完整遗传物质的体细胞之间的融合，是2种原生质体间的杂交。通过原生质体融合可以把带有不同的基因组的两个细胞结合在一起，与有性杂交相比，无疑可以使“杂交”亲本组合的范围扩大，不但可以利用细胞核内基因资源，还可以利用包含在细胞质中的诸如叶绿体和线粒体DNA的遗传资源。 原生质体培养是细胞杂交的基础，但是直到目前为止，也只有360多个种的原生质体培养再生了完整的植株，大多数重要的植物尤其是木本植物如葡萄、棕榈、橡胶、茶、香蕉、椰子和芒果等的原生质体再生仍然很困难，或者还未进行深入研究。在原生质体再生的物种中，茄科占了将近1/4，并且用于育种目的的大多数体细胞杂种和细胞质杂种也比较集中于茄属、烟草属、苜蓿属、柑橘属、芸薹属和番茄属等6个属中。因此，为了有效地进行植物遗传改良，不但要使杂种细胞再生成完整植物，而且还必须提高植株再生的频率，以便有足够的群体进行有效的选择。但目前存在的一个普遍的问题使许多原生质体再生的程序似乎较低，重复性较差，并且还具有基因型的依赖性。为了将体细胞杂交技术应用于更多的植物中，还需要更加深入地研究植物细胞的分化、脱分化和再分化等发育机制。 1.技术局限性 植物细胞杂交的本质是将两种不同来源的原生质体，在人为的条件下进行诱导融合。由于植物细胞的全能性，因此融合之后的杂种细胞，可以再生出具有双亲性状的杂种植株。因此，细胞融合也叫原生质体融合或细胞杂交。其包括三个主要环节：诱导融合；选择融合体或杂种细胞；杂种植株的再生和鉴定。 1.1诱导原生质体融合 诱导原生质体融合是体细胞杂交的最基本的技术环节。融合方法的选择受到很多实验条件的限制。常用的化学方法有化学方法与电融合方法。化学方法中用的最多的是聚已二醇（PEG）融合技术。但是这种方法中PEG与高PH强加于原生质体的非常生理条件，PEG 的相对分子质量、纯度、浓度、处理时间、原生质体的状况和密度等都会影响PEG融合技术，而且其融合过程繁琐，PEG可能对细胞有毒害作用；而影响电融合的因素有电融合技术中交流电的强弱、处理时间的长短、电脉冲的大小电极的材料和间距、直流脉冲的强度、宽幅以及次数等。 而且对于不同的植物材料需要经过多次实验，才能找出这些参数的适当值。这就制约了原生质体融合技术成为常规育种方法。 1.2杂种细胞的选择 为了将杂种细胞与未融合的、同源融合的亲本细胞区分开，一般有以下选择方法： 1.2.1利用或诱导各种缺陷型或抗性细胞系，用选择培养基将互补的杂种细胞选择出来； 互补选择一般要求有相应的突变体。在体细胞杂交的研究中，虽然人们已经建立和利用了各种各样的突变体，但是在植物中要建立突变细胞系比较困难，如果要使突变细胞系保持再生能力就更难了，因此在实际应用中受到很大的限制。 1.2.2机械选择法 利用荧光素标记分离杂种细胞取得了一定的成效，但是显微镜操作费工费时，选择出异
微生物原生质体融合育种技术及其应用 摘要： 工业微生物菌种选育在发酵工业中占有重要地位。微生物原生质体融合(microbialprotoplast fusion)技术具有重组频率高、受结合型或致育型限制小以及遗传物质传递完整等优点,是微生物育种最常用的方法之一。结合相关研究进展,分析了原生质体融合技术的组成,包括制备、再生、融合的影响因素以及融合子的筛选方法,重点评述了原生质体融合技术应用在微生物育种中的最新进展,以及微生物原生质体融合技术的发展前景。 关键词：微生物原生质体融合遗传育种基因组重组 引言： 微生物菌种是发酵工业中的一个关键因素,它决定了发酵过程的成败及某一发酵产品是否具有工业化价值。自然界中的原始菌株大多不具有很高的工业化价值,因此需要对菌株进行选育和改良,以提高产品的质量,降低成本。原生质体融合技术是起源于20世纪60年代的一项重要的菌种改良技术,是将亲株细胞分别去除细胞壁后进行融合,经基因组间的交换重组,获得融合子的过程。与其他育种技术相比,原生质体融合技术具有重组频率高、受结合型或致育型限制小以及遗传物质传递完整且不需要完全了解作用机制等优点,因而被国内外微生物育种学者广泛应用。 1974年,匈牙利的Ferenczy成功将白地霉(Geotrichum candidum)营养缺陷型突变株的原生质体进行融合,使原生质体融合技术首次应用于微生物中。接下来的几十年,该技术的基本实验方法逐步完善,现已作为一项十分有用的技术广泛应用于工业微生物菌种选育中。本文就原生质体融合技术的过程及其应用于微生物育种方面的最新进展做了简要综述,并分析了目前存在的问题及未来的发展方向。 1 资料和方法： 1.1 资料来源 由第一作者在CNKI进行检索。网址：https://www.doczj.com/doc/995844805.html,/。英文资料的检索时间范围为2007/2012；中文资料的检索时间范围为2007/2012。英文检索词为“protoplast fusion、research、progressions”；中文检索词为“原生质体融合、应用、研究进展”。 1.2 入选标准 纳入标准：①原生质体融合技术过程及其影响因素。②原生质体在微生物工程中的应用③原生质体技术应用的工业实例。
上海交通大学博士学位论文目录 目录 摘要I ABSTRACT III 第一章绪论1 1.1研究背景及意义 (1) 1.2研究现状 (3) 1.3研究内容及组织结构 (5) 第二章基于GPU的两维传递函数直接体绘制方法8 2.1直接体绘制的光照模型 (8) 2.1.1发射模型 (8) 2.1.2吸收模型 (9) 2.1.3体绘制方程 (10) 2.2两维灰度-梯度幅值传递函数空间 (11) 2.2.1传递函数的研究现状 (12) 2.2.2构建两维灰度-梯度传递函数空间 (13) 2.3基于GPU的直接体绘制加速算法 (18) 2.3.1构建两维灰度-梯度直方图 (19) 2.3.2传递函数设计过程 (19) 2.3.3基于GPU的绘制过程 (21) 2.4实验结果及讨论 (25) 2.5本章小结 (27) 第三章基于电荷体密度和电场力的两维传递函数空间28 3.1问题描述 (29) 3.2基于电场理论的两维传递函数空间 (31) 3.2.1电场理论 (31) 3.2.2电场理论的两维传递函数空间 (33)
上海交通大学博士学位论文目录 3.3基于电场理论的直接体绘制方法 (36) 3.4实验结果及讨论 (39) 3.5本章小结 (44) 第四章基于IS的两维传递函数的体可视化方法45 4.1问题描述 (46) 4.2SUSAN算子的原理 (49) 4.2.1球形邻域的原理 (50) 4.2.2SUSAN算子的原理 (50) 4.3基于灰度-3D SUSAN算子的直接体绘制方法 (53) 4.3.1构建IS的两维传递函数空间 (53) 4.3.2传递函数设计过程 (55) 4.3.3利用光线投射算法的绘制过程 (56) 4.4实验结果及讨论 (56) 4.5本章小结 (64) 第五章基于分水岭算法交互识别两维直方图中重叠组织的方法66 5.1基于分水岭算法识别两维直方图中重叠组织的方法 (66) 5.1.1问题描述 (66) 5.1.2算法描述 (68) 5.1.3实验结果以及讨论 (70) 5.2基于交互操作的两维传递函数的体数据识别方法 (71) 5.2.1问题描述 (71) 5.2.2算法描述 (73) 5.2.3实验结果以及讨论 (77) 5.3本章小结 (79) 第六章自动识别两维传递函数重叠结构的体可视化方法81 6.1问题描述 (81) 6.2算法描述 (84) 6.2.1识别空间不相连的重叠结构 (84) 6.2.2识别空间相连且重叠的结构 (86)
体绘制传输函数与实现 近年来,直接体绘制技术已经成为三维数据场可视化的一种重要方法。由于它不需要借助中间几何图元,直接将体数据绘制到二维图像屏幕上,能产生 高质量的图像,能够清晰地显示物体内部结构的细节信息,因而被广泛应用到医学、气象学和地质勘探等领域。开展这方面的研究,具有重要理论意义和广阔的应用前景。直接体绘制技术涉及的面很广,研究需要多学科的知识,使这方面的 研究变得非常困难。直接体绘制中影响图像效果的关键是传输函数的设计。传 输函数将三维数据场的数据属性映射为光学成像参数,给每个要显示的体素相应的颜色和不透明度等,来显示我们关心的区域,隐藏那些我们不关心的区域。对 用户来说,传输函数设计难度大,调节的参数多,设置参数难度大且费时。目前的传输函数主要存在如下的问题:缺乏数据场的统计分类指导信息,使传输函数设 计存在盲目性。另外一个问题是缺乏直观、简洁的传输函数参数调节软件。本 论文针对以上两个问题,进行深入探索与研究。主要工作如下:(1)提出了一种梯度变化的片段采样绘制方法。该方法有效地减少了采样后融合的次数和计算量,使光线投射算法绘制的速度提高,本方法在GPU上实现,绘制速度快。本文提出 的两种传输函数设计,其绘制是采用梯度变化的片段采样绘制方法。(2)提出了 一种按体数据信息的分类方法,该方法根据体数据进行统计,然后按标量值、梯 度进行分类。采用该方法绘制的图像清晰,并可获得一些重要的体数据信息,帮 助用户更精确地设置颜色及不透明度传输函数曲线。(3)开发了一种交互式的传输函数调节软件。采用VTK、Kwwidgets可视化开发包,在Visual Studio 2008 上开发了该软件。主要包括体数据的导入、传输函数参数调节、梯度变化的片 段采样绘制、图像显示等模块。该软件方便调节传输函数标量值颜色映射、梯 度和不透明映射曲线,并且可以实现局部参数曲线的微调。 同主题文章 [1]. 胡永祥,蒋鸿. 直接体绘制中传输函数设计综述' [J]. 株洲工学院学报. 2006.(06) [2]. 韩秀苓. 管道有源消声器的传输函数分析与实现' [J]. 电声技术. 1995.(05) [3]. 吴仲乐,王遵亮,罗立民. 基于可编程图形硬件的直接体绘制方法' [J]. 生物医学工程研究. 2003.(03) [4]. 郭作玉. 首要任务、全方位推进与分类指导' [J]. 中国信息界. 2008.(02) [5]. 殷浩,戴光明,洪雄. 直接体绘制技术在地质体三维可视化中的应用研 究' [J]. 计算机应用研究. 2006.(06)
第二节常见的技术图样（一） 一、内容分析： 通用技术必修模块“技术与设计1”第六章第二节《常见的技术图样》之“正投影与三视图”（苏教版）主要描述了正投影形成三视图的方法、原理，三视图的绘制（识读）方法和规律等。技术图样是设计交流语言，在设计活动过程中，经常用以表达设计观点、呈现设计方案，是表达设计思想的一种十分有效的手段，是解析几何和立体几何的具体应用，是一种在技术活动中进行信息交流的特有形式，是整个技术产品设计过程中进行信息交流的关键，它在“发现问题、明确问题”，“方案的构思及其方法”、“模型或原型的制作”，“技术产品的使用和保养”等组成了设计过程。所讲的内容都是在空间思维层面上的，对学生的思维提出挑战，同时也为学生提供了一个表达创造力的机会。内容包括正投影与三视图、形体的尺寸标注、机械加工图、剖视图和线路图。这一节的线索是：正投影与三视图―――形体的尺寸标注―――机械加工图、线路图。 由于技术图样能准确表达物体的形状和大小，并能提供生产所需的技术资料，绘图简便，适合于交流。采用正投影法得到的正投影图，既能如实地表达物体的形状和大小，而且作图方便。三视图、机械加工图、线路图是较常见的技术图样，在日常生活中应用较多，本节对这些图样作了介绍。技术图样中都有尺寸标注，所以本节将形体的尺寸标注列入课文内容。由于机械加工图中，通常利用剖视图表现零件的内部，所以本节也介绍了剖视图的基本知识。以使学生能够掌握一般技术图样的投影方法，能绘制简单的三视图并标注尺寸，并能了解一般机械加工图、电子线路图中的符号的含义及表达方法，并能识读它们。在本节的教学要注重培养学生细致、严谨的态度，注重提高学生规范作图的能力。 二、学情分析 学生已学过立体几何，有了一定的空间想象力和形体的表达能力，通过对三视图形成的讲解，让学生能够在平面的三视图与实物的立体图之间自由的转换，并且能够表达出来。 三、三维目标： 1.知识与技能目标： 1）让学生掌握一般技术图样所采用的投影方法。 2）让学生能绘制简单的三视图并学会标注简单的尺寸。 3）让学生了解一般的机械加工图、电子线路图所用符号的意义及表达方法，能识读一般机械加工图和线路图。 2. 情感态度与价值观 1)培养形成感受设计交流中三视图的作用；养成细致、严谨的良好习惯。 2)学会运用机械加工图、电子线路图所用符号的含义及表达方法解决生活中遇到的一些问题。 3)培养形成在设计活动中用技术语言表达设计意图的能力。 3.过程与方法: 1)通过学习掌握简单的三视图的绘制与识读；学会规范作图的方法和技能。 2)通过学习逐渐掌握一般的机械加工图、电子线路图所用符号的含义及表达方法，能识读一般机械加工图和线路图。 四、重点、难点： 重点： 正投影与三视图，形体的尺寸标注，机械加工图、剖视图和线路图的识读。 难点： 三视图与轴测图相互转化。 五、教学策略：
酵母原生质体融合 ××××××××××酵母有发酵工业的灵魂之称，其发酵性能的好坏直接影响发酵产品的质量，同时也决定着发酵工艺流程和运转周期及运转费用[1]。因此，选育优良的酵母菌种在发酵工业中具有重要的意义[2]。对酿酒酵母的选育始终是酿酒工作者所要从事的重要工作之一。好的酿酒酵母能够提高酒的质量和产量，赋予酒良好的风味；能够简化工艺流程，减少设备投资；能够缩短发酵周期，降低运转费。 原生质体融合育种( protoplast fusion)是20世纪60年代发展起来的基因重组技术。通过两个遗传性状不同的亲株原生质体融合从而达到杂交目的。1960年法国的Barsi研究小组在培养两种不同动物细胞混合时发现了自发融合现象，同时日本的Dkada发现仙台病毒可诱发内艾氏腹水病细胞彼此融合，从而开始了细胞融合的探索。国内外对原生质体融合技术的研究都比较成熟, 一般认为酵母菌原生质体融合技术的关键点有原生质体的制备和再生、原生质体的融合以及融合子的筛选等。传统的对酿酒酵母的选育方法主要有自然分离、连续培养和诱变育种[3]。近年来重组技术，基因工程和原生质体融合技术迅速发展，得到了广泛应用。 两个或两个以上的细胞经过自然的或者人为的作用合并成为一个细胞叫融合细胞，这个过程就称为细胞融合过程。用微生物作材料进行细胞融合，必须消除细胞壁和细胞膜。通常采用酶解作用破除细胞壁，采用聚乙二醇促使细胞膜融合。细胞融合之后，还经过细胞质融合，细胞核重组，细胞壁再生等一系列过程才能形成具有生活能力的新菌株。融合后的细胞有两种可能：一是染色体DNA不发生重组，两种细胞的染色体共存于一个细胞内，形成异核体，这是不稳定的融合。另一类是两亲本细胞核染色体DNA真正发生重组。通过连续传代分离纯化可以区别这两类融合。应该指出，即便是真正的重组融合子，在传代中也有可能发生分离，产生回复或新的遗传重组体。因此，必须经过多次分离纯化才能够获得稳定的融合子。 本实验将通过酿酒酵母2.339与酿酒酵母2.70的融合，以期获得具有更高发酵效率的酿酒酵母新品种并应用于制酒工业，在节省酿酒粮食的投入量前提下提高发酵产量。以期获得更好的经济价值。 1.材料与方法 1.1 材料