图位克隆-李金伟.
图位克隆的原理及应用
图位克隆的原理及应用引言图位克隆技术是一种基于图像处理和计算机视觉的方法,用于从给定的源图像中提取目标物体,并将其精确地复制到另一个图像中的指定位置。
该技术可以广泛应用于虚拟现实、计算机游戏、视频编辑等领域。
本文将介绍图位克隆的原理以及其应用。
一、图位克隆的原理图位克隆的原理基于像素级的操作,主要包括以下几个步骤:1. 源图像选择首先,需要选择一个源图像作为克隆的参考。
源图像应包含要复制的目标物体,并尽量与目标图像的背景相似。
2. 目标物体的提取接下来,需要使用图像分割算法从源图像中提取出目标物体。
图像分割算法可以基于阈值、边缘检测、颜色空间等进行,其目的是将目标物体与背景分离。
3. 特征点匹配在目标物体提取后,需要对源图像和目标图像进行特征点检测,并进行匹配。
特征点可以是角点、边缘点或其他具有唯一性的点,用于确定两个图像之间的对应关系。
4. 变换参数计算通过特征点匹配,可以得到源图像和目标图像之间的变换关系。
根据这些对应关系,可以计算得到变换矩阵,用于将源图像中的目标物体变换到目标图像中。
5. 图像融合最后,将变换后的目标物体与目标图像进行融合。
图像融合可以通过像素级别的操作,如颜色插值、像素加权平均等方法实现。
二、图位克隆的应用图位克隆技术具有广泛的应用前景,在以下领域得到了广泛的应用:1. 虚拟现实图位克隆可以用于虚拟现实中的互动体验。
通过将用户的身体动作与克隆的虚拟物体进行匹配,可以实现与虚拟物体的互动效果,提供更加逼真的虚拟现实体验。
2. 计算机游戏在计算机游戏中,图位克隆可以用于创建更加真实的游戏场景。
通过克隆和复制游戏中的物体,可以提高游戏的真实感和交互性,增强玩家的沉浸感。
3. 视频编辑图位克隆可以用于视频编辑中的特效制作。
通过将克隆的对象嵌入到不同的视频场景中,可以创造出令人惊艳的特效效果,提高视频的观赏性和吸引力。
4. 图像修复对于损坏或缺失的图像部分,可以使用图位克隆技术进行修复。
基因克隆技术的研究进展
在基因的 3′端有比较短的一段序列 ,这部分序列 往往是在基因 3′UTR 区 ,所提供的信息比较少 ,为差异表达基因分离 技术注入了新的活力. 如在差式筛选技术中引入 了 PCR[3] ,不仅提高了效率 ,还降低了假阳性. Li2 sitsy[4] 等将 PCR 引入扣除杂交 ,发展了扣除扩增 方案 ,同时用特异性引物结合技术在 PCR 中选择 性地扩增差异 cDNA , 形成了代表差示分析法 ; Straus 等[5] 受扣除杂交的启发 ,提出了基因组扣除 方案 ,若目的基因存在该基因缺失的突变体 ,就可 以用变性的野生型基因组 DNA 与 缺 失 基 因 组 DNA 进行扣除杂交 ,纯化出“多余的 DNA 片段”, 然后设计引物进行扩增 、富集 用 , 如 Kang 等[6] 利用扣除杂交后的 RNA 或 DNA 样品进行差异显示 PCR ,发展了交互 式差减差异 RNA 显示技术 ,成为一种高效 、快速 克隆差异表达基因的方法.
图位克隆技术图位克隆技术是近几年随着各种植物的分子标记图谱的相继建立而发展起来的一种新的基因克隆技术是根据功能基因组中都有相对稳定的基因座在利用分子标记技术对目的基因进行精确定位的基础上基因区域的物理图谱再利用此物理图谱通过染色体步查逐步逼近目的基因或通过染色体登陆的方法最终找到包含该目的基因的克隆并通过遗传转化试验证实目的基因的功能随着各种植物的高密度遗传图谱和物理图谱的建立图位克隆技术在植物的基因克隆中有着广阔的应用前景
( Life Science Research ,2002 ,6 (Suppl) :148~152)
克隆基因的途径有两种 ,正向遗传学和反向 遗传学途径. 前者是依据目标基因所表现的功能 为基础 ,通过鉴定其产物或某种表型突变而进行 的 ;后者则着眼于基因本身 ,通过特定的序列或在 基因组中的位置进行. 近几十年来 ,许多重点实验 室致力于植物基因的克隆 ,到 1992 年取得了突破 性进展. 基因的克隆一般采用下列技术 :差异表达 基因分离技术 、转座子标签技术 、表达序列标签技 术 、图位克隆技术和同源序列技术等.
基于数字孪生技术的大型煤矿远程智能监控研究
!计算机测量与控制!"#"$!$%!%%"!!"#$%&'()'*+%('#',&-!",&(".!#"#,!#收稿日期 "#"$#*%*$!修回日期"#"$#)%"%基金项目 国家自然科学基金项目!)%*#%"&*"%作者简介 李!伟!%'&)"&男&大学本科&高级工程师%引用格式 李!伟&叶!鸥&刘!辉&等!基于数字孪生技术的大型煤矿远程智能监控研究'((!计算机测量与控制&"#"$&$%!%%")"#,"%%!文章编号 %)+%,*'& "#"$ %%#"#,#&!!-./ %#!%)*") 0!1234!%%5,+)" 67!"#"$!%%!#$%!!中图分类号 []$'$!!文献标识码 9基于数字孪生技术的大型煤矿远程智能监控研究李!伟% 叶!鸥" 刘!辉$ 黄天尘$!%`陕西陕煤尔林兔一号煤矿有限公司&陕西榆林!+%'###$"`西安科技大学计算机科学与技术学院&西安!+%####$$`陕西涌鑫矿业有限责任公司&陕西榆林!+%'###"摘要 为了保证大型煤矿开采工作的安全性与质量&利用数字孪生技术优化设计大型煤矿远程智能监控方法$利用数字孪生技术构建大型煤矿虚拟模型&在该模型下确定测点位置&远程采集大型煤矿实时运行数据$通过对数据特征的提取与匹配&从煤矿开挖设备和施工环境两个方面&监测大型煤矿运行状态$改装大型煤矿远程智能控制器&以运行状态的监测结果作为控制程序的启动条件&实现对大型煤矿的远程智能监控任务$通过与传统监控方法的对比得出结论)优化设计方法对煤矿开挖设备的监控性能明显升高&对环境中瓦斯浓度和温度的监测误差分别降低了#`$,a 和#`%'o &控制误差分别降低#`#'a 和#`%,*o &同时监控范围扩大"+`,a %关键词 数字孪生技术$大型煤矿$远程智能监控J '+'*(1G",J '#"&'L ,&'..07',&)",0&"(0,7"5P *(7'!"*.)0,'+K *+'3",6070&*.M ;0,M '1G ,"."78:/_D 4%&E ?.B "&:/F >B 4$&>F 9;<[4J 21I D 2$!%`H I J J 2V 4?K A 42\J X X 46;L `%C L J AN 42DC L `&:6P `&E B A 42!+%'###&C I 42J $"`g 4f J 2F 24R D K O 46U L 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6等方式&与需被控制的计算机或终端设备进行连通&利用本地计算机对远方设备进行配置*软件安装程序*修改等工作%而智能监控主要是对远距离场景中的事物和它们的状态展开识别和判断&并在合适的条件下&产生报警&并提醒用户%在大型煤矿场景中&远程智能监控的目的就是判断煤矿是否存在设备运行故障以及环境异常等现象&并控制施工设备按照规定程序执行煤矿的开采工作%现阶段发展较为成熟的远程智能监控方法主要包括)文献'%(提出的基于无线传感器的煤矿监控方法*文献'"(提出的基于控制安全的煤矿监控方法以及文献'$(提出的基于机器视觉的煤矿监控方法&其中文献'%(提出方法主要利用煤矿中的无线传感器设备对环境相关参数进行采集&并根据传感数据的分析结果生成相应的控制指令%文献'"(提出方法是将控制逻辑分级分层管理&将不同的权利分配给操作命令&并执行函数锁定&更加侧重控制指令的安全性%而文献'$(提出方法通过监控设备采集煤矿视频图像&通过对图像内容的分析&判断输送带是否出现偏移故障&从而生成针对设备的控制指令%将上述监控方法应用到大型煤矿的远程监控工作中&存在明显的监测与控制误差大*监控范围小等问题&为此引入数字孪生技术%数字孪生技术指的是将物理模型*传感器更新*运行历史等数据进行充分利用&将多学科*多物理量*多尺度*多概率的仿真过程集成起来&在虚拟空间中完成映射&从而反映出与之相对应的实体装备的全生命周期过程%数字孪生是一种超乎实际的概念&它可以看作是一组相互依存的重要设备之间的数字化映射%利用数字孪生技术优化设计大型煤矿远程智能监控方法&以期能够在扩大监控范围的同时&提高对大型煤矿的监控精度%=!大型煤矿远程智能监控方法设计优化设计大型煤矿远程智能监控方法的基本工作原理为)利用数字孪生技术构建与监控大型煤矿对象结构相同*功能相同的虚拟模型&通过对模型的模拟与分析确定真实大型煤矿下容易发生安全事故的位置&以此作为远程智能监控点位置'"(%在硬件设备和远程通信网络的支持下&收集大型煤矿的实时运行数据&通过对数据的分析判断当前煤矿的安全状态&以此作为远程控制程序的启动条件&最终从煤矿开采设备和煤矿开采环境两个方面&实现对大型煤矿的远程智能监控任务%=@=!利用数字孪生技术构建大型煤矿虚拟模型在大型煤矿开挖施工过程中&数字孪生模型主要由开挖设备*环境以及施工人员等部分组成&为实现数字空间对实体空间的同步映射&首先要对相应的物理装置进行建模&再利用虚拟服务来实现数据驱动下的多个空间同时操作&因此确定数字孪生技术下&构建的大型煤矿虚拟模型架构如图%所示%图%!数字孪生技术下煤矿模型架构从图%中可以看出&构建的大型煤矿虚拟模型由服务*孪生数据*物理实体以及虚拟实体,个部分组成&其中物理实体就是真实环境中大型煤矿物体&它是一个多个子系统相互配合*相互协调的系统%并利用部署在物理实体上的传感器&实时驱动虚拟体的运行&从而对该物理对象的实时状态进行监控&物理实体也是虚拟模型的对标对象&虚拟实体也就是模型构建目标&在虚拟空间中反映出物理实体的属性*运动规律'$(%而孪生数据反映的是物理实体和虚拟实体之间的映射关系&服务是虚拟模型相关功能的有机连接与运行需要虚拟服务的支撑%实体对象和虚拟对象之间以虚拟连接作为桥梁&将基于规范协议的实体和虚拟主体间的数据链接起来&在保持真实的基础上&实现,虚实交互-&确保两个主体间的时间和空间上的一致性%大型煤矿虚拟场景的构建流程如图"所示%图"!大型煤矿虚拟模型构建流程图在大型煤矿虚拟模型构建过程中&首先利用传感器设备获取煤矿中所有实体对象的位置信息和几何结构信息&将其标记为E 7I U O 41O &那么对应的虚拟模型构建结果可以表示为)!投稿网址 W W W!0O 01A U3Z !1L Q!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#"#)!#@"0F 7I U O 41O &F R 4K 6B J A A U &>&Q &<1!%"!!公式!%"中参数F 7I U O 41O *F R 4K 6B J A A U *>*Q 和<分别表示物理实体*虚拟实体*服务*孪生数据以及各部分之间的连接&其中F 7I U O 41O 和F R 4K 6B J A A U 之间的关系可以表示为)F R 4K 6B J A A U "/Q J 7742GF 7I U O 41O !""!!其中)参数/Q J 7742G 代表大型煤矿物理空间与虚拟空间之间的映射系数&另外孪生数据Q 的具体取值为)Q "E 7I U O 41O #/Q J 7742GE 7I U O 41O !$"!!孪生数据包括煤矿环境数据*设备结构与运行数据等&能够反映煤矿开挖运行过程中的所有动态过程%同理可以得出虚拟模型中服务与连接的量化表示结果&将其代入到公式!%"中&即可得出大型煤矿中各个组成对象的虚拟模型构建结果&最终考虑组成对象在实体空间中的分布情况以及几何结构&按照一定的缩放比例&将其布设到虚拟环境中',(%为满足大型煤矿的开挖功能&需要设备各个虚拟实体的属性&刚体是具备物理属性的物体&在引力的作用下会发生自由落体&在虚拟环境中&它可以与其他物质产生互动%选中需要设置的对象&弹出刚性元件&为对象添加组件即可获得刚体属性%在刚性参数的设定上&尽可能少地设定与要求不相关的参数&从而降低了模型的运算量'*(%在给了一个刚性的属性之后&再给相关联的物体加一个碰撞体的属性&同时具有刚体和碰撞体属性的物体能触发碰撞效果&在进行煤矿开挖模拟时&与场景中的组成元件能够产生相应的碰撞效果&而不会穿透模型%最后&可以添加控制器充当用户的漫游体验视角&并编写出相应的控制脚本&利用鼠标控制方向*键盘控制移动方式&从而实现$-机房的用户视角巡视功能&并在虚拟世界中与模型产生各种交互')(%除此之外&还需要在构建的虚拟模型中加设远程通信接口&保证虚拟环境中的实时数据能够成功传输到监控终端%综合几何结构*运动机理*远程通信等方面得出大型煤矿虚拟模型的构建结果%=@>!远程采集大型煤矿实时运行数据在构建的大型煤矿数字孪生虚拟模型下&确定实际大型煤矿监测点的设置位置&具体包括开挖设备实体*安全调度实体等&在监测点位置上安装传感器设备&用于收集大型煤矿实时运行数据'+(%需要采集的运行数据可以分为设备运行数据和环境数据两个部分&其中设备运行数据的采集对象具体包括开挖设备主轴转速*设备实际工作位置*给进速度*负载电流等&以大型煤矿中的开挖设备为例&其运行转速数据的采集结果为)15""2#6#')#!,"式中&6和'分别表示开挖设备内部发电机转子转动的磁极对数和转数&同理可以得出大型煤矿中所有工作设备的实时运行数据采集结果'&(%而大型煤矿环境数据的采集对象包括)瓦斯气体含量*风量*温度等&将上述数据采集结果记为1G J O *194K R L A B Q D 和1%%为保证大型煤矿实时运行数据的采集质量&需要对异构数据进行归一化处理&处理结果为)1"+Q J V !1"/1+Q J V !1"/+Q 42!1"!*"式中&+Q J V !"和+Q 42!"分别为最大值和最小值的求解函数''(%将处理完成的异构数据通过远程通信网络传输给监控终端&监控终端实际接收到的远程采集数据结果为)1K D 1D 4R D "1#/Q L P B A J 64L 2M P D Q L P B A J 64L 2#/6K J 2O Q 4O O 4L 2!)"!!其中)1为大型煤矿虚拟模型空间下运行数据的初始采集与处理结果&/Q L P B A J 64L 2M P D Q L P B A J 64L 2和/6K J 2O Q 4O O 4L 2分别对应的是远程传输信道的调制解调系数和传输系数'%#(%通过上述流程完成大型煤矿实时运行数据的远程采集工作%=@?!监测大型煤矿运行状态采用特征提取与匹配的方式&在构建的大型煤矿虚拟模型中&以远程采集的煤矿实时运行数据为研究对象&得出大型煤矿运行状态的监测结果%%`$`%!施工设备运行状态大型煤矿环境中施工设备的运行状态可以分为停机状态*生产状态*故障状态$种&停机状态表示施工设备未执行任何操作指令&生产状态证明设备正执行施工操作&且设备运行参数正常&而故障状态则表示设备启动&但无法正常执行相应操作&或设备运行参数存在异常'%%(%在优化设计的大型煤矿远程智能监控过程中&首先需要判断设备的基本运行状态&以开挖设备为例&在故障状态下其运行特征为)+W 46I 42"%"15%#A 41L O !"'@+L B 6O 4P D"%"15%/A 41LO !"'@+S K J Q D W L K 3"%"15%/A!"4"1L O !"9:;'!+"式中&A 和4分别表示开挖设备内部直径和节径&'为接触角&@为开挖设备中包含的内部元件数量&计算结果+W 46I 42*+L B 6O 4P D 和+S K J Q D W L K 3分别对应的是开挖设备内圈*外圈和架构在故障状态下的工作频率'%"(%同理可以得出故障状态下开挖设备其他参数的运行特征&以此作为施工设备运行状态监测的比对标准%在此基础上&利用公式!&"提取大型煤矿中开挖设备的运行特征%4Q D J 2R J A B D "$H ("%1"(H 143B K 6L O 4O "$H ("%!1(/4Q D J 2R J A B D",!H 1/%"4J R G4O 3D 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!改装大型煤矿远程智能控制器大型煤矿远程智能控制器是煤矿控制程序的执行单元&要求优化设计的智能控制器能够实现对煤矿中所有开挖设备的控制&同时还能控制煤矿环境%优化设计方法中改装的智能控制器结构如图$所示%图$!大型煤矿远程智能控制器结构图从图$中可以看出&改装的大型煤矿远程智能控制器内部包含两个事件管理器&分别为89和?8^&该元件由两个%)比特的通用计时器*&个%)比特的脉宽调制信道*$个采集单元和%)比特的模数变换器组成%可扩充的外存容量是%'"d &包含),d 的程序存储容量*数据存储容量和输入输出容量'%)(%具备H C /接口&H ]/接口和C 9;接口%大型煤矿远程智能控制器采用多总线结构&置入多处理单元和硬件乘法器元件&使得智能控制器不仅具备了高速的数据处理能力&而且还具备了逻辑控制功能&可以很好地实现比较复杂的控制算法%智能控制器芯片本身的Y :9H >*\9N 无法满足四向伺服控制系统的需求&因此&必须从外部进行数据存储*程序存储等外部扩充'%+(%图,表示智能控制器中的-H ]元件&主要用来完成每个位置伺服周期内的位置速度控制*每个插补周期的直线插补*圆弧插补以及加减速控制的算法&并对外部&路限位开关信号及,路原点信号进行中断处理&并读取外部编码器的计时器值&获得编码器反馈的位置增量&从而确定开挖设备电机的旋转方向*角位置和转速%另外&在大型煤矿远程智能控制器中内置一个驱动器&其工作原理如图,所示%图,!大型煤矿远程智能控制器驱动电路图驱动器以大型煤矿开挖设备以及环境的状态监测结果为驱动指令&若发现设备或环境出现异常&闭合驱动器开关&产生驱动信号&将大型煤矿远程智能控制器调整至启动状态'%&(%最终连接驱动元件与控制核心元件&完成大型煤矿远程智能控制器的改装%=@B !实现大型煤矿远程智能监控在数学孪生技术的支持下&大型煤矿的远程智能监控原理如图*所示%在开挖设备远程控制过程中&确定大型煤矿的期望挖煤量与施工时间&得出开挖设备工作速度的期望值为)M V 1J R J 64L 25?V 7D 16J 64L 2O "H 1L J A,2-L W 2A L J P 42G!%""!投稿网址 W W W!0O 01A U3Z !1L Q!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#"#&!#图*!数字孪生技术下大型煤矿远程智能监控原理图!!其中)H 1L J A 表示挖煤量&,2-L W 2A L J P 42G 对应的是挖煤时间&结合当前开挖设备工作速度的监测结果&可以得出开挖设备工作速度的控制量为),M V 1J R J 64L 2"M ?V 1J R J 64L 25?V 7D 16J 64L 2O /M ?V 1J R J 64L 2!2"!%$"!!其中)M V 1J R J 64L 2!2"为2时刻开挖设备工作速度的监测结果%按照上述方式可以实现对开挖设备加速与减速控制操作&同理能够实现对煤矿中其他工作设备的控制'%'(%而在大型煤矿环境的控制主要是通过空调和通风机设备的启停实现的&当煤矿中的瓦斯含量高于正常值时&利用控制器启动通风机&通风机转速可以表示为)>R D 264A J 6D ";!&O D 1B K D /&GJ O "#$!%,"!!公式!%,"中变量&O D 1B K D 表示煤矿瓦斯浓度的安全值&也就是设置的极限值&$为通风效率&用来表示通风机在单位时间内能够通过的空间量&同理可以实现对煤矿中其他环境参数的控制%在实际大型煤矿的远程智能监控过程中&需要利用数学孪生技术对煤矿设备以及环境的实时状态进行反馈与更新&确定煤矿最新的运行状态监测结果&判断远程控制程序是否终止%>!监控性能测试实验分析以测试优化设计基于数字孪生技术的大型煤矿远程智能监控方法的监测与控制性能为目的&采用对比测试的方式设计监控性能测试实验&此次实验分别从煤矿开挖设备监控和煤矿环境监控两个方面进行&煤矿开挖设备监控就是判断在优化设计方法作用下&是否能够精准判断设备的运行状态&并控制该设备按照指令完成相应任务&而煤矿环境监控性能测试就是判断优化设计输出的环境监测结果是否与真实煤矿环境一致&且能够在短时间内将煤矿环境恢复至安全状态%此次实验设置的传统煤矿远程智能监控方法为)基于无线传感器的煤矿监控方法和基于控制安全的煤矿监控方法&为保证监控性能之间的可比性&要求对比方法与优化设计方法的监控对象相同&最大程度的保证实验变量的唯一性&最终通过与对比方法的比对&体现出优化设计方法在监控性能方面的优势%>@=!大型煤矿实验环境此次实验选择了一个具有单斜结构的大型煤田矿井为试验环境%岩层方向为北东5南西&向西北方向倾斜&一般为%"度&部分地区低于$度&最高达到"%度%断层构造发育良好&并受岩浆岩的侵染%该地区的地质情况属于中度%大型煤矿矿山以山西组5上石炭纪太原群为主&共有%)个煤层&其中可开采层为,层&平均可开采层厚%%`"米&对煤炭资源的利用具有重要意义%主控煤层的平均厚度在"&#米左右&可开采的煤层含煤率在*`"a 左右%该矿区煤质较稳定&属于中等变质的烟煤&主要有瓦斯煤*焦煤和肥煤'"#(%根据前期钻孔取样得到的数据&以及矿井历年瓦斯鉴定结果&可以看出&所选择的大型煤矿都具有一定的瓦斯含量&属于中沼气煤矿&各个煤层都存在着爆炸危险性和自燃发火倾向%针对大型矿井的地质特征&提出了竖井分块*集中下落的开采方法&并提出了综合放顶煤开采方法%>@>!配置大型煤矿远程智能监控方法运行环境为了满足数字孪生技术对建模的要求&必须要有一个适当的数字空间建模环境&此次试验使用的是84O B J A C L Q M 7L 2D 26O 工具&该工具可以让自动化设备制造商*系统集成商以一种快速且高效的方式&对工厂内部的整体可视化制造流程进行构建&同时还具备了快速设计$-机械设备的支撑及组件库%84O B J A C L Q 7L 2D 26O 工具是一款全面的数字规划工具&能够模拟离散物流*机器人离线编程和]:C 虚拟调试三大功能%同时&它还提供了.]C F 9通信接口&实现了虚拟调试*数字孪生的在线监测等功能%可视化组件可以提供一个标准的.]C F 9通信界面&以支持大量数据通信&同时保证数据的安全性%84O B J A C L Q 7L 2D 26O 工具的运行需要硬件设备的支持&大型煤矿远程智能监控方法的硬件运行环境有显示层和功能层两部分组成&显示层装设的实:?-显示屏&用来现实数字孪生虚拟环境以及大型煤矿的实时监测与控制结果&功能层包括煤矿现场计算机*设备数据采集器等%大型煤矿远程智能监控方法运行环境配置完成后&需要对其进行简单调试&判断硬件设备连接与通电是否正常*软件程序是否能够成功调度&保证优化设计的监控方法能够在配置的实验环境中正常运行%>@?!设定大型煤矿初始状态与控制目标设置大型煤矿中开挖设备的初始值&便可实现对设备初始状态的控制&而煤矿初始环境的设置&需要控制通风设备和空调设备的工作参数%在大型煤矿环境中设置多个监测点&各测点的初始状态和控制目标设定结果如表%所示%表%中设定的大型煤矿初始状态即为大型煤矿的监测真实值&将监控方法输出结果与表%数据进行比对&得出反映方法监测与控制性能的测试结果%>@A !描述监控性能测试实验过程在配置需要的实验环境下&开发并运行优化设计的大型煤矿远程智能监控方法&由于优化设计方法应用了数字孪生技术&因此实验采取虚拟与现实相结合的操作方式&即根据虚拟空间的反馈结果生成控制指令&控制指令作用在!投稿网址 W W W!0O 01A U3Z !1L Q。
保留格式加密技术研究
154
Journal of Software 软件学报 Vol.23, No.1, January 2012
成,即对于每个明文 xcharsn,其将被映射成密文 ycharsn.然而随着 2005 年 5 月 FIPS 74 标准[3]的停止使用,该 方法也被废弃. Table 1
时间 1981 1997 2002 2004 2008 2008 2009 2009 2009 2010 2010 2010
(20100031110030); 网络安全与密码技术福建省高校重点实验室开放课题 (2011004); 中央高校基本科研业务费专项资金
刘哲理 等:保留格式加密技术研究
153
如何对密文进行范围查询、 算术运算将是进一步需要解决的问题.这些研究工作将对保留格式加密的研究起到一定 的促进作用. 关键词: 保留格式加密;排序后加密;Feistel 网络;安全目标;保序加密;秘密同态 中图法分类号: TP309 文献标识码: A
Liu ZL, Jia CF, Li JW. Research on the format-preserving encryption techniques. Journal of Software, 2012, 23(1):152170. /1000-9825/4096.htm Abstract: The paper reviews the current research situation of FPE (format-preserving encryption) including basic
LIU Zhe-Li1,2,
1
JIA Chun-Fu1,2,
LI Jቤተ መጻሕፍቲ ባይዱng-Wei1,2+
植物基因分离的图位克隆技术
植物基因分离的图位克隆技术毛健民 李俐俐(周口师范高等专科学院生物系河南周口466000) DN A是遗传的物质基础。
遗传的基本单元是以基因的形式包含在DN A序列内。
要想从分子基础上来理解遗传的本质,基因的分离是最基本的前提。
现在分离和克隆植物基因的方法很多,如传统的功能克隆及近年来发展十分迅速的表型克隆。
但大多数情况下,我们并不知道基因的表达产物,在未知基因的功能信息又无适宜的相对表型用于表型克隆时,最常用的基因克隆技术有转座子示踪法、随机实变体筛选法和图位克隆法。
其中,转座子示踪法中的转座子受其种类、活性和数量的制约,随机突变体筛选法随机性较大且不能控制其失活基因的种类和数量,也限制了其应用。
比较而言,图位克隆技术随着相关配套技术的日渐成熟,已成为分离基因的常规方法,并在分离不同的植物发育基因中得到了广泛的应用。
本文对图位克隆技术的原理、基本技术环节及应用作一介绍。
1 图位克隆技术的原理图位克隆技术又称为定位克隆技术,是近几年来随着各种植物的分子标记图谱相继建立而发展起来的1种新的基因克隆技术。
它是根据目的基因在染色体上的位置进行基因克隆的1种方法,在利用分子标记技术对目的基因进行精确定位的基础上,使用与目的基因紧密连锁的分子标记筛选DN A文库,从而构建目的基因区域的物理图谱,再利用此物理图谱通过染色体步行逼近目的基因或通过染色体登陆的方法最终找到包含该目的基因的克隆,最后通过遗传转化和功能互补验证最终确定目的基因的碱基序列。
2 图位克隆的技术环节2.1 筛选与目的基因紧密连锁的分子标记 筛选与目的基因连锁的分子标记是图位克隆技术的关键,常用的分子标记有RF L P标记、R APD标记、微卫星标记和A FL P标记等。
现在已有几十种技术可用于分子标记的筛选,随着分子标记技术的发展,一些植物的遗传图谱构建和比较基因组的研究也为分子标记的筛选提供了有益的借鉴。
利用这些分子标记技术结合使用近等基因系(N ILs)或分离群体分组分析法(BSA)就可以快速地从数量繁多的分子标记中筛选出与目的基因紧密连锁的分子标记。
基于局部不变特征及离群检测的图像区域克隆认证算法
基于局部不变特征及离群检测的图像区域克隆认证算法
乐德广;姜楠;郑力新;李晓潮
【期刊名称】《计算机科学》
【年(卷),期】2014(041)012
【摘要】针对数字图像出现的区域克隆安全问题,提出基于局部不变特征及离群检测技术的数字图像区域克隆认证算法.该算法首先通过高斯差分算子检测图像尺度空间中具有局部不变特征的特征点;接着,基于欧氏距离相似性度量和最近邻距离比率匹配策略,通过局部不变特征匹配检测图像区域克隆;最后,通过离群检测验证匹配结果.实验表明,该算法不但对图像区域克隆具有很好的检测效果,而且能有效抵御各种后处理篡改攻击.此外,与现有算法相比,本算法具有较高的计算效率.
【总页数】7页(P118-124)
【作者】乐德广;姜楠;郑力新;李晓潮
【作者单位】华侨大学工学院泉州362021;华侨大学工学院泉州362021;华侨大学工学院泉州362021;厦门大学信息科学与技术学院厦门361005
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.基于旋转不变性特征的图像被动认证算法 [J], 刘潘梅;吴建源
2.基于固定尺度椭圆与稳定相对不变点机制的图像局部不变区域检测算法 [J], 于军
3.基于几何不变性和局部相似特征的异源遥感图像配准算法 [J], 周微硕;安博文;赵明;潘胜达
4.基于局部特征多轴旋转不变特性的纹理图像分类算法 [J], 黄庆宇;章登义
5.基于尺度不变特征变换的快速图像特征区域检测 [J], 丁永胜
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基于克隆技术的航图制图系统
基于克隆技术的航图制图系统
吴勃;施法中;杨京;李文志
【期刊名称】《航空学报》
【年(卷),期】2004(025)001
【摘要】航图制图系统是航行情报自动化的重要组成部分.如何将变更的航行情报服务信息及时、准确地反映到航图上,一直是世界同行业十分关注的焦点之一.提出的全新图元克隆技术,实现了图元内在属性和外在表现的历史继承以及与航行情报数据库的同步更新,为最终达到航图制图全程自动化开辟了更广阔的发展空间;航行情报数据库中导航数据采用ARINC 424工业标准,通过配置管理与数据驱动方式,不仅可以根据需求高效准确地克隆出不同用途的航图,同时也为今后提供机载导航数据奠定了坚实的基础.
【总页数】5页(P88-92)
【作者】吴勃;施法中;杨京;李文志
【作者单位】北京航空航天大学,机械工程及自动化学院,北京,100083;北京航空航天大学,机械工程及自动化学院,北京,100083;民航总局空中交通管理局航行情报处,北京,100021;北京天宇维信息工程技术有限公司,北京,100029
【正文语种】中文
【中图分类】V355;TP302.4
【相关文献】
1.基于异常信息导航图的集控站监屏系统开发与应用 [J], 薛向阳;朱德宝
2.基于VB和MapX组件的地面电子航图显示系统 [J], 冯新;夏靖波
3.基于组件式GIS的机载航图辅助导航系统 [J], 刘艳;顾春艳
4.基于达芬奇技术的收割机视觉导航图像处理算法试验系统 [J], 张成涛;谭彧;吴刚;王书茂
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李金伟
2012215423
无论头上是怎样的天空,我准备承受任何风暴。
内容简要
1
图位克隆技术的基本原理 图位克隆的一般步骤(考研)
图位克隆在植物基因分离中的应用 图位克隆的现状和前景
2
3
4
图位克隆技术的基本原理
图位克隆(Map - based cloning) 又称定位克隆(positional cloning) , 1986 年 首先由剑桥大学的Alancoulson 提出,是近几年 来随着各种植物的分子标记图谱相继建立而发展 起来的一种行的基因克隆的一种方法
图位克隆的一般步骤
最为常用的分子 标记
SSLPs
SSLP是基于PCR的分 子标记,检测比较直接 ,只需要通过设计引物 便可检测鉴定的SSLP标 记
SNPs
SNPs标记的检测也比 较直接,它是不同生态 型之间基因组中的单个 核苷酸的差别,这些差 别的核苷酸通常位于不 编码区域,常见的检测 SNPs标记的方法主要是 剪切扩增多态性序பைடு நூலகம்( CAPS),它是基于PCR的
侧翼分子 标记
混合样 品作图
指在准确鉴定目的基因表型(单基因控制的隐性突变 )的基础上,把大群体中单株突变体分成若干组,以 组为单位提取DNA,形成一个混合的DNA池进行分析, 根据所有池中分子标记与目的基因发生的重组数来确 定与目的基因连锁最紧密的分子标记及目的基因附近 所有分子标记的顺序
图位克隆的一般步骤
图位克隆的一般步骤
2.4目的基因的筛选和鉴定 2.4.1目的基因的筛选
筛选和鉴定目的基因是图位克隆技术的最后一个关键环 节。当一旦找到与目的基因紧密连锁的分子标记并鉴定出分 子标记所在的大片段克隆后,就可以利用该克隆为探针进行 染色体步移,逐渐靠近目的基因。
图位克隆的一般步骤
染色体步移是指利用已的阳性克隆称为“二次克隆”,如此反 复即可取到所需的克隆,获得目的基因。染色体步移的主要 局限在于当必须经过一个无法克隆的片段时,步移的过程会 被打断;当克隆的一端是重复序列时,步移的方向会发生偏 差。 为克服这些弊端,Tanksley等(1995)又发展了染色体 登陆的方法。
图位克隆技术的基本原理
基本原理: 功能基 因在基因组中都有相对较稳定的基因座, 再利用分子标记技术对目的基因精细定位的基础上, id等),从而构建基 因区域的物理图谱,再利用此物理图谱通过染色体 步(chromosome walking)逼近目的基因或通过染 色体登陆(chromosome landing)方法最后找到包 含有该目的基因的克隆,最后经过遗传转化试验证 实目的基因功能。
图位克隆的一般步骤
图位克隆的主要步骤
(复旦大学2003细胞生物学考研试题)
图位克隆的一般步骤
2.1
筛选与目的基因紧密连锁的分子标记
2.2
目的基因的定位
2.3
构建高质量、容易操作的大片段基因组2.4目的基因的筛选和鉴定
图位克隆的一般步骤
2.1筛选与目的基因连锁的分子标记 筛选与目标基因连锁的分子标记(molecular markers) 是实现基因图位克隆的关键。实质上,分子标记是一个特异 的DNA片段或能够检出的等位基因,精确的分子标记能够极 大地提高图位克隆的效率。 迄今为止,已有几十种技术可用于分子标记的筛选,包括 有:RFLP标记、RAPD标记、AFLP标记、SSLP标记、SSR标记 、SNP标记等。其中最为常用的是简单序列长度多态性( SSLPs)和单核苷酸多态性(SNPs)
一旦把目的基因定位在某染色体的特定区域后,接下来就 要对其进行精细的作图。目前,作图的类型可分为2类,分 别是遗传图谱和物理图谱。遗传图谱对图位克隆非常重要, 尤其是精细的遗传图谱。增加遗传图谱上的分子标记数目是 精细作图的基础,可以通过整合已有的遗传图谱,或者是寻 找新的分子标记来实现。
图位克隆的一般步骤
图位克隆的一般步骤
图位克隆的分子标记示意图
图位克隆的一般步骤
2.2目的基因的定位
目的基因的定位分为初定位和精细定位
图位克隆的一般步骤
2.2.1初定位 目的基因初定位是利用分子标记在一个目标性状的分离 群体中把目的基因定位于染色体的一定区域内。 初定位通常使用近等基因系法或群组分离分析法。近等 基因系是指只有目标性状基因有差异其他性状基因相同的2 个群体,可以通过连续回交的途径获得。群组分离分析法, 将分离群体中的研究的目标性状根据其类型分成2组,将每 组内一定数量的植株DNA等量混合,形成2个池,这2个池仅 在目标性状上有差异。利用分子标记技术寻找2个池的扩增 谱带的差异,这种多态性极可能与目标基因连锁。用所有的 分离后代单株,验证该多态性是否真正与目标基因连锁及连 锁距离的确定。如果分离群体不易获得,可采取混合样品法
噬菌体的 Cos位点的质粒载体,大小在5—7kb左右,可高效的地克隆 25—35kb的DNA片段。人工染色体的插入片段最长可达2Mb左 右,能够覆盖完整的真核基因,最早发展的人工染色体是 YAC。所以当要克隆大片段DNA时,需要YAC作载体。以YAC为 载体,可将300—1000kb的DNA片段克隆。因此以Y2.2精细定位(最艰难、最耗时的限速步骤) 在初步定位的基础上,接下来就要利用高密度的分子标记 连锁图对目的基因区域进行区域高密度分子标记连锁分析以 便精细定位目的基因。 精细定位通常采用的方法是侧翼分子标记或者混合样品作 图。
图位克隆的一般步骤
指利用初步定位的目的基因两侧的分子标记,鉴定更 大群体的单株来确定与目的基因紧密连锁的分子标记 ,Dixon等(1995)利用该方法已成功的将番茄的叶 霉病基因Cf2精细定位到40kb的区间。侧翼分子标记 需要对单个植株进行分析,工作效率低