完成人简介：耿国华教授，全国优秀科技工作者，享受国家政府特殊津贴，现任全国高等院校计算机基础教育研究会副会长，教育部大学计算机教委委员，中国计算机学会理事且杰出会员。长期从事智能信息处理与模式识别等领域创新性研究，近年主持完成973前期预研、中奥合作项目、国科金面上项目5项等多个项目，合作完成国科金重点及863目标导向项目，在文化遗产数字化保护、智能信息处理方面取得多项成果，获国家科技奖1项，省部级科技奖16项。 成果内容： 针对文物形状的特殊性，结合计算机图形学技术，进行破碎文物的计算机辅助复原。本系统采用形状匹配技术，通过三维输入设备实现文物碎片的数字化，研究其空间曲面轮廓线的提取，并根据轮廓线的匹配结果实现破碎文物的拼接复原。实现了曲面模型的匹配拼接、三维曲面模型的融合和复原后曲面的三维编辑，构造了自动拼接与手工调整相结合的文物复原过程模型，为文物研究及文物保护提供了准确的科学的数据。系统主要功能包括：文物的三维数字化；破碎物体的自动拼接；友好的人机交互环境；破碎物体拼接方案的输出；修复后三维模型的三维展示。 成果用途：本项目研究为考古文物及古生物学遗物的复原、修复、仿制提供依据，填补国内空白，开辟计算机辅助复原的新领域，另外还可应用于工业检测过程中的工业件识别及医学领域的外科手术导航。 成果成熟度：市场化产品阶段（技术完全成熟，缺乏资金进行产业化） 投资方式：企业出资采购，学校为主体和企业共同实施转化；学校以该科技成果作价投资，与其他单位共同实施转化。 预期成果收益： 平台进一步优化推广后，预计每年新增产值5亿元以上。 成果知识产权情况： 专利号 专利名称 专利状态 知识产权权属 ZL201510072633.8 一种压缩感知矢量几何模型的压缩及恢复方法 授权 自有 2013SR090796 兵马俑文物数字化管理系统 获批 自有

项目成果/简介:完成人简介：耿国华教授，全国优秀科技工作者，享受国家政府特殊津贴，现任全国高等院校计算机基础教育研究会副会长，教育部大学计算机教委委员，中国计算机学会理事且杰出会员。长期从事智能信息处理与模式识别等领域创新性研究，近年主持完成973前期预研、中奥合作项目、国科金面上项目5项等多个项目，合作完成国科金重点及863目标导向项目，在文化遗产数字化保护、智能信息

1、肝癌肿瘤预测2014 年，世界卫生组织发布的《世界癌症报告 2014》指出，2012 年中国新 增肝癌病例数和死亡病例数均占全球新增病例数和死亡病例数的一半以上。2012 年我国新增肝癌病例 394770 例，占到了全球肝癌新增病例的 50%。我国肝癌死 亡病例也居高不下，死亡率仅次于肺癌。目前研究基于 CT 图片进行人工智能机器视觉肝癌转移预测。 2、肺结节预测 主要成果包含基于胸片的早期肺癌的计算机辅助诊断系统;虚拟软组织胸片系统;基于 X 光早期乳腺癌计算机辅助

虚拟牙齿矫正系统是为隐形牙套制造系统输出模拟矫正数据的软件。通过对患者牙齿的 CT、MRI 等图像进行三维重构，患者只需按牙科医生指示，不同时期佩戴不同的牙套就可以达到预期矫正效果。 隐形牙齿矫正具有美观、易摘取、无刺激、易控制、可以预先看到虚拟的治疗过程等优点，虚拟牙齿矫正系统的开发具有很高的商业价值和应用前景。 计算机辅助牙齿矫正分析软件系统项目获得陕西省自然科学基金资助，已获发明专利1项，发表高水平学术论文20余篇。

本成果提出了一种基于工作流的结构化装配工艺设计和装配过程管控技术方案，以及基于数字孪生的复杂产品装配过程同步建模与仿真技术方案，可用于航天、航空、船舶、兵器等复杂产品装配车间的电子化数据采集与管理、运行状态的同步建模和实时监控、现场需求的快速响应与处理、完整准确的产品质量数据包输出以及物料的动态跟踪管理。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 本成果针对复杂产品装配车间存在的数据全面实时采集和管理困难、生产调度困难、装配现场需求响应不及时、完整准确的产品装配数据包的输出难以实现等问题，提出了一种基于工作流的结构化装配工艺设计和装配过程管控技术方案，以及基于数字孪生的复杂产品装配过程同步建模与仿真技术方案，可用于航天、航空、船舶、兵器等复杂产品装配车间的电子化数据采集与管理、运行状态的同步建模和实时监控、现场需求的快速响应与处理、完整准确的产品质量数据包输出以及物料的动态跟踪管理。 一、主要技术优势     有效利用工作流和数字孪生技术，为复杂产品装配车间数字化和智能化管控提供新的方法，并取得良好的应用效果。 二、主要性能指标    （一）支持多种装配数据的电子化采集、管理与质量数据包生成，包括完工数据、工时数据、质量数据、物料数据、多媒体数据、实测表格数据、工艺数据等，电子化的数据采集覆盖率可达90%以上；    （二）支持装配车间运行状态多层次多维度的同步映射，包括车间布局、人员状态、环境状态、物料状态、产品工艺状态、设备状态等。根据实际应用场景，数字孪生模型覆盖率可达95%以上，虚实状态映射一致率达100%，时间延迟在3s以内。

成果与项目的背景及主要用途：工业造型计算机辅助设计系统（IMDS1.0） 是在天津市应用基础重点基金的资助下，根据工业设计领域的需求，将虚拟现实 技术、虚拟人技术、IBMR 技术和全局光照技术、协同工作等多项计算机图形新 技术应用于工业造型设计领域。在对这些新技术进行创新性研究的基础上，开发 了支持工业造型设计的新型工具软件系统。作为支持工业造型设计的计算机辅助 软件和工具，目前在国际上尚无专门的用于工业造型设计的软件产品，大多借助 于机械、建筑、影视动画等 CAD 软件来完成设计。因此该项成果具有一定的创 新性和先进性，该项目所研究的技术不仅对提升我国的工业设计水平具有积极的 意义，并且在动画、虚拟现实等其他领域有着广泛的应用前景。 技术原理与工艺流程简介：本项目面向工业造型设计领域的需求，对多项计 62天津大学科技成果选编 算机图形学新技术进行了创新性研究。提出了适应工业设计特点的分布式虚拟现 实协同设计环境；通过对基于图像的造型和绘制技术（IBMR）的关键环节研究， 实现了基于图像的新型建模方法及全景图拼接功能，并消除了纹理变形；提出了 逆向运动学和关键帧相结合的虚拟人底层运动控制手段，以及基于包容式结构和 专家系统技术的虚拟人高层运动控制手段，为人机工程仿真测试提供有效的人体 运动模拟手段。并利用整体光照算法，以实现几何形体的真实显示效果。 技术水平及专利与获奖情况：目前正在申请软件著作权。 应用前景分析及效益预测：目前，在国内外尚无专门为工业造型设计开发的 工具软件系统,用户多采用建筑、机械等 CAD 软件作为支持工具，如 Pro/Engineer、 EDS Unigraphics、EUCLID、AutoCAD、SolidWorks 或直接应用它们的造型和绘制功 能或使用在这些软件系统中含有的支持工业造型设计的模块。这类软件一般均具 有很强的造型能力，尤其是复杂曲面的造型。但在图形生成的质量上，很难满足 工业造型设计的要求。一些影视制作、动画生成或图象处理软件系统也常被用来 进行工业造型设计，如 Alice Wavefront、MAYA、3DS Max、Photoshop 等。它们 虽在图象效果和动画生成上各有独到之处，但在模型表示和数据结构上均未考虑 与造型设计相关的结构和功能设计以及之后的人机工程测试环节。 随着改革开放的日益深入，尤其是面临着加入 WTO，人们已开始逐步认识 到工业造型设计对产品的市场竞争力、企业形象的重要性，都将会把产品造型设 计放在非常重要的位置上来，相应的对工业造型设计工具的需求就会升高，将会 有很大的用户群，因而将会有非常好的市场前景。 应用领域：工业产品造型设计、人机工程仿真测试、计算机动画等领域。 

在棒、线、型、管材等轧制工艺制度制定中，首要任务之一是进行科学的孔型设计。孔型设计合理与否直接影响到轧制效率、产品质量和实际操作条件等。型材轧机的经济效益可以通过提高孔型设计质量和优化轧制工艺制度（包括速度制度等）来实现。传统孔型设计主要是依据经验试（凑）错法（Trial & Error），往往需要经过多次试轧和修正才能轧出合格产品，研发周期长、成本大。 本项目《计算机辅助孔型设计、模拟和优化技术》以现代计算机辅助工程（CAE）技术为核心进行孔型设计，采用反映轧制过程多阶段、多影响因素的精确数学模型，在满足咬入及变形条件、孔型中稳定条件以及设备能力和电机负荷等限制条件下，进行孔型优化设计，既获得满足要求的轧材几何形状、尺寸精度、表面质量和组织性能等，又达到高效率生产的目的。其设计系统的核心是应用计算机优化获得最佳孔型系统、轧辊及孔型配置以及最优工艺控制方案和工艺控制模型，还可以对孔型设计结果进行计算机模拟，根据模拟结果再对设计方案进行必要的修改，用计算机模拟和优化加速孔型设计进程、提高孔型设计质量（包括安全性、可靠性、共用性等），减少或代替试轧过程。 可应用于下列各类棒、线、型、管材等轧制过程的孔型设计： 简单断面、复杂或异形断面型材等。 棒、线、型材及管材等孔型设计，包括：螺纹钢筋、圆钢、方钢、角钢、槽钢、工字钢、轻轨、重轨、扁钢、球扁钢、H型钢、T型钢等各类型材；热弯或冷弯型材等；管材孔型设计等。 连续式轧机、半连轧、万能轧制法以及横列式轧机等。 钢种：各类碳素钢、碳结、优质碳结、各类合金钢和特殊钢等。

成果简介国内回转支承企业经过多年的发展， 企业一般都具有相对稳定的产品种类，其基型产品的工艺过程也相对不变， 变化较多的则是同一品种的系列变化。 工艺人员日常工艺设计的主要形式是基于基型产品的修改型设计。 在这种方式下， 工艺规程的编制和工艺信息管理就成为最主要和劳动量最大的工作。 为此， 我们开发了一个高效实用的回转支承计算机辅助工艺设计 CAPP 软件， 所生成的工艺路线合理， 工艺图表格式统一、 规范。成熟程度和所需建设条件本项目已经成功应用于马鞍山方

针对图计算在传统控制流体系结构上并行效率低和存储效率差的问题，本成果研发了面向图计算的硬件加速器及其软件环境，提出基于数据流的图计算加速器多级流水线架构，构建多流水线间的同步策略与异步通信机制，设计图计算编程框架和支撑库，解决多加速器分布式计算等关键技术，研制的图计算加速器芯片原型和单机系统取得了国际上单节点效率最好结果。 图1 计算加速器实物图

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