dna体外扩增技术总结

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篇一:DNA体外扩增的综述

目的的获取及体外扩增技术概述

在基因的研究及体外人工复制过程中,我们通常把需要研究的基因称为目的基因。基因工程流程的第一步就是获得目的DNA片段,如何获得目的DNA片段就成为基因工程的关键问题。一般来说,目的基因的克隆战略分为两大类:一类是构建感兴趣的生物个体的基因文库,即将某生物体的全基因组分段克隆,然后建立合适的筛选模型从基因组文库中挑出含有目的基因的重组克隆;另一类是利用pCR扩增技术甚至化学法体外直接合成目的基因,然后将之克隆表达,常用的有pCR法、cDNA法及建立基因文库等。

1.pCR法技术及原理

聚合酶链式反应(polymerase Chain Reaction),简称pCR,是一种分子生物学技术,用于放大特定的DNA片段。它是一种体外酶促合成,扩增特定 DNA片段的方法。1985年由美国Karray等学者首创了pCR技术,并由美国Cetus公司开发研制。随着科学技术的发展和突破,pCR技术已在多个领域得到广泛地应用,如微生物检测、兽医学、水产养殖等方面。

pCR技术模拟DNA的天然复制过程,基于DNA的半保留复制原理,其特异性依赖于与靶两端互补的寡核苷酸引物,该原理主要包括3个基本反应过程:变性——退火——延伸。变性主要是指双链DNA的变性,即双链DNA经加热至93℃左右,其热稳定性降低,配对碱基之间的氢键断裂,使双链DNA成为单链,以便与引物结合。退火是指单链DNA在温度降低时与引物的复性(称为退火)。在此过程中,引物与单链DNA模板仍然按照碱基互补的方式配对。延伸是指引物与DNA模板按碱基互补的原则配对后,在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTp为反应原料,进行体外的半保留复制,合成一条新的与模板DNA链互补的新链。经重复循环变性——退火——延伸3个过程,就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一次循环需2~3min,2~3h就能将目的基因扩增、放大几百万倍。一般单一拷贝的基因循环25~3O次,DNA可扩增 100万~200万倍。

由于该技术具有较强的灵敏度,由于产物的生成量是以指数方式增加的,能将皮克量级的起始待测模板扩增到微克水平。能从100万个细胞中检出一个靶细胞;在病毒的检测中,pCR的灵敏度可达3个RFU(空斑形成单位);在细菌学中最小检出率为3个细菌。同时对标本的纯度要求低,不需要分离病毒或细菌及培养细胞,DNA 粗制品及RNA均可作为扩增模板。可直接用临床标本如血液、体腔液、洗嗽液、毛发、细胞、活组织

等DNA扩增检测。加之准确度和特异性,又能快速简便进行检测,因而其应用领域也在不断延伸。但由于其复制必须有引物做模板,故只能用于复制扩增及检测已有的DNA片段,使用上具有一定的局限性。

2.cDNA文库法

cDNA为具有与某mRNA(信使RNA)链呈互补的碱基序列的单链DNA,或此DNA链与具有与之互补的碱基序列的DNA链所形成的DNA双链。与RNA链互补的单链DNA,以其RNA为模板,在适当引物的存在下,由依赖RNA的DNA聚合酶(反转录酶)的作用而合成,并且在合成单链cDNA后,在用碱处理除去与其对应的RNA以后,以单链cDNA为模板,由依赖DNA的DNA聚合酶或依赖RNA的DNA聚合酶的作用合成双链cDNA。真核生物的信使RNA或其他RNA的cDNA,在遗传工程方面广为应用。在这种情况下,mRNA的cDNA,与原来基因的DNA(基因组DNA)不同而无内含子;相反地对应于在原来基因中没有的而在mRNA存在的3′末端的多A序列等的核苷序列上,与exon序列、先导序列以及续序列等一起反映出mRNA结构。

由于真核生物基因组DNA非常庞大,而且含有大量的重复序列,很难直接分离得到靶基因片段,而cDNA则来自反转录的RNA,不含冗余序列,通过特异性探针筛选cDNA文库,可以较快的分离得到相关基因。同时由于RNA分子敏感脆弱,自然状态下难以被扩增,因此为了研究mRNA所包含的信息,一般将其反转录为稳定的双螺旋DNA分子(即cDNA)在插到自我复制的载体中即可。

此过程包含5个阶段:

(1)总RNA的提取。细胞中总RNA包含mRNA,rRNA,tRNA以及一些小RNA(sRNA),一个典型的动物细胞总RNA含量中,rRNA占80%~85%,tRNA和sRNA约占15%~20%,而mRNA只占1%~5%。同时由于mRNA为单链,容易受核酸酶攻击被破坏,因此要保证环境和实验器皿没有被RNA酶污染。从而保证被提取物良好的存活率。总RNA抽提方法有很多种,目前实验室常用的方法是用异硫氰酸胍—苯酚抽提法,使用Trizol试剂进行。除此之外还有硅胶模纯化柱法等。

(2)mRNA的纯化。真核细胞的mRNA分子最显著的结构特征是具有5’端的帽子结构和3’端的polyA尾巴,此结构为真核生物mRNA的提取提供了极为方便的选择性标志。试验中常用寡聚纤维素色谱柱法获得高纯度的mRNA,在高盐缓冲液下,mRNA被特异性结合到色谱柱上,再用低盐或蒸馏水洗脱,经两次色谱柱纯化后即可得高浓度mRNA。目前许多商业试剂盒也可以用作mRNA的纯化,并且有相当好的效果。操作简便,快捷

且灵敏度较高。

(3)cDNA的合成。cDNA的合成包括第一链和第二链的合成。第一链是一mRNA为

模版,在反转录酶的作用下反转录成cDNA.该酶和成DNA时需要引物引导,常用的引物为oligodT。第二链cDNA的合成是以第一链为模板,以DNA聚合酶催化。

(4)cDNA文库的构建。由于cDNA的长度一般在0.5~8kb,常用噬菌体类载体和

质粒做载体,将 cDNA 重组到载体上。合成的 cDNA 与载体 DNA 进行连接一般有 3 种方法:

① 借助于末端转移酶的 3' -OH 端合成均聚物的能力,双链 cDNA 和线性化载体 DNA 的 3' -OH 端分别加上均聚核苷酸链;

② 双链 cDNA 和线性化载体 DNA 分别用 KlenoRNA含量很低,很难用cDNA法克隆;同时有些基因比较短,如:生长激素释放抑制激素基因、脑啡肽基因、胰岛素基因、干扰素基因等,采用基因文库方法合成过程比较复杂而且时间成本比较高,相比采用化学的方法合成成本更低,这就需要我们采用化学的方法对其进行合成。

化学合成DNA的实质是按照序列要求将脱氧核苷酸单体一个个接上去,每接一个单体就是一个循环反应,包括:基团保护、分离、缩合、分离、去保护五大操作单元。同时DNA化学合成不同于酶促的DNA合成过程从5'→3'方向延伸,而是由3'端开始,其合成法的前提必须是已知目的基因的DNA序列,一般情况下化学合成的DNA片断一般局限在200bp以内。

从反应机理上来讲,DNA化学合成有磷酸二酯法、磷酸三酯法、亚磷酰胺三酯法;具体操作过程又有液相合成和固相合成两种形式。目前,一般DNA合成都采用固相亚磷酰胺三酯法合成DNA片段,此方法具有高效、快速偶联等优点,已在DNA化学合成中广泛使用。

其合成方式根据所合成DNA片段的大小一般分成三种:

(1) 小片段粘接法:分别合成12-15bp的单链DNA小片段。片断之间有互补区,混

合退火形成有断点的双链,再由T4 DNA ligase连接成完整双链。

(2) 补钉延长法:分别合成12-15bp的单链DNA小片段及20-30bp的单链DNA中片

段。片断之间有局部互补区,可相互作为另一个片断延长的引物,用Klenoerase Chain Reaction)即聚合酶链式反应,是指在DNA聚合酶催化下,以母链DNA为模板,以特定引物为延伸起点,通过变性、退火、延伸等步骤,体外复制出与母链模板DNA互补的子链DNA的过程。是一项DNA体外合成放大技术,能快速特异地在体外扩增任何目的DNA。可用于基因分离克隆,序列分析,基因表达调控,基因多态性研究等许多方面[2]。

聚合酶链式反应技术(pCR)自1985年问世以来,以其灵敏性、特异性和快速性在医学和分子生物等领域得到广泛的应用,由此可见核酸扩增技术的重要性。近年来随着分子生物学的飞速发展以及生物物理技术的大量应用,新的核酸扩增模式也不断涌现。已经建立起来的方法大体可分为两大类,靶核酸的直接扩增与信号放大扩增。前者包括聚合酶链式反应(pCR)、链替代扩增(SDA)、连接酶链式反应(LCR)和依赖核酸序列的扩增(NASBA)等,这些方法都具有很高的灵敏度。信号放大扩增包括技术核酸(bDNA)、杂交捕获、侵染(Invader)

和通过扩增替代分子来检测靶核酸等方法。而滚环增(RCA)是一种既能直接扩增靶核酸,又能实现信号放大扩增的方法。

二、核酸等温扩增技术

等温扩增技术(Isothermal Amplification Technology)是核酸体外扩增技术,其反应过程始终维持在恒定的温度下,通过添加不同活性的酶和各自特异性引物来达到快速核酸扩增的目的。近年新发展起来的核酸等温扩增技术,无论是在实际操作还是仪器要求方面,都比pCR技术更为简单方便,它摆脱了对精良设备的依赖,在临床和现场快速诊断中显示了其良好的应用前景。在众多等温扩增技术中,环介导等温扩增目前已在一定范围内得到了应用,其他一些新发展起来的等温扩增技术,如链替代等温扩增、滚环等温扩增、依赖解旋酶等温扩增、依赖核酸序列等温扩增、单引物等温扩增和核酸快速等温检测放大等技术,也在不断发展与完善之中[3]。

1、链替代扩增技术

链替代扩增,又叫链置换扩增,是一种基于酶促反应的DNA体外等温扩增技术,主要利用限制性内切酶剪切DNA识别位点的能力和DNA聚合酶在切口处向3’延伸并置换下游序列的能力,在等温条件下进行扩增。被替换下来的DNA单链可与引物结合并被DNA聚合酶延伸成双链。该过程不断反复进行,使靶序列被高效扩增。SDA的基本系统包括一种限制性核酸内切酶、一种具有链置换活性的DNA聚合酶、两对引物、dNTp以及钙、镁离子和缓冲系统。整个过程由准备单链DNA模板、生成两端带酶切位点的目的DNA片段、SDA循环扩增3个步骤组成。

2、滚环扩增技术

滚环核酸扩增(rolling circleamolification,RCA)是通过借鉴病原生物体滚环复制DNA的方式而提出的,可分为线性扩增与指数扩增两种形式。线性RCA是引物结合到环状DNA上后,在DNA聚合酶作用下被延伸,产物是具有大量重复序列(与环状DNA完全互补)的线状单链。线性RCA用于靶核酸扩增仅限于一些具有环状核酸的病毒、质粒和环状染色体。指数RCA原理与线性RCA 相同,采用与环状DNA序列完全一致的第二种引物,该引物与第一次线性RCA 产物结合并酶促延伸,其产物又作为第一种探针的模板,这样一来在很短的时间

内,产物呈指数递增。

3、依赖解旋酶DNA扩增

依赖解旋酶DNA等温扩增技术是美国NEB公司于2004年发明的一种新型核酸等温扩增技术。该技术模拟体内DNA复制的自然过程,利用解旋酶在恒温下解开DNA双链,再由DNA单链结合蛋白稳定已解开的单链为引物提供模板,然后在DNA聚合酶的作用下合成互补的双链,继而不断重复上述循环扩增过程,最终实现靶序列的指数式增长。

4、依赖核酸序列扩增

依赖核酸序列扩增技术是一项以核酸序列中RNA为模板,由两个引物介导的、连续均一的特异性体外等温扩增核苷酸序列的酶促过程[4]。

5、环介导等温扩增

环介导等温扩增其扩增原理是基于DNA在65℃左右处于动态平衡状态,任何一个引物向双链DNA的互补部位进行碱基配对延伸时,另一条链就会解离,变成单链,在此前提下利用4种不同的特异性引物识别靶基因的6个特定区域,在链置换型DNA聚合酶的作用下,以外侧引物区段的3’末端为起点,与模板DNA互补序列配对,启动链置换DNA合成[5-6]。

6、单引物等温扩增技术

单引物等温扩增技术的核心是一条混合引物及可以切割DNA/RNA杂合链中RNA部分的RNA酶,由由3’端DNA部分和5’端RNA部分组成。切割酶作用后暴露出模板上与引物RNA部分结合的位点,然后新引物结合上去进行链置换合成,经过RNA降解、新引物结合、链置换的循环过程,实现模板互补序列的快速扩增。

7、快速等温检测放大技术

快速等温检测放大技术最早由中科院研究人员于2005年发明。技术的核心是在待检测样品的核酸中加入含有切刻内切酶识别位点的单链检测探针及切刻内切酶,检测探针与目标基因序列杂交后形成切刻内切酶识别位点,该位点仅可使切刻内切酶在检测探针链切割,形成两小片段,小片段从目标序列脱落,另一DNA探针再与目标序列结合产生小片段,如此循环可得。

8、Qβ复制技术

Kacian等于1972年首次报道了Qβ复制酶(Q-beta replicase)催化RNA模板自我复制的功能。Qβ复制酶是Qβ噬菌体产生的一种依赖于RNA的RNA聚合酶,以单链RNA为模板,在体外大量复制单链RNA,也可以指数式扩增重组DNA分子。

三、展望

核酸分子体外扩增是生物技术研究的重要手段。随着科学的发展和研究目的不同,出现了越来越多的核酸分子体外扩增技术。目前,基于pCR技术的检测方法是转基因检测的常规方法。尽管传统pCR有着各种各样的优点,但在应用方面,还有其自身的缺点。例如,循环中需要高精度的温度循环,扩增抑制剂对灵敏度的影响等,这些在转基因检测的应用中都是至关重要的。等温扩增技术不需要高精度的热循环仪,非常适应于现场检测。其他可选择的核酸扩增方法在某些方面也弥补了传统pCR技术的不足。

参考文献

[1] 陈庆山,刘春燕,刘迎雪,等.核酸体外扩增技术[J].中国生物工程杂志,2004,24(5):10~13

[2] 吕蓓,程海荣,严庆丰,等.体外核酸快速扩增技术的发展和不断创新

[J].中国生物工程杂志,2011,31(3):91~96

[3] 马丽敏,卢亦愚.核酸等温扩增技术研究进展[J].浙江预防医学,2013,25(1):24~27

[4] 高闪电,常惠芸,丛国正,等.NASBA(依赖核酸序列的扩增)技术及其在病毒检测中的应用[J].中国生物工程杂志,2009,29(1):80~85

[5] 黄火清,郁昂.环介导等温扩增技术的研究进展[J].生物技术,2012,22(3):90~93

[6] 张建中,官小燕,张海波,等.可用于转基因产品检测中的核酸体外等温扩增技术分析[J].中国农业科技导报,2010,12(4):29~33

以上就是这篇范文的详细内容,讲的是关于合成、技术、基因、核酸、序列、方法、模板、片段等方面的内容,希望网友能有所收获。

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人工增雨总结及技术总结


《2013年人工增雨总结及技术总结》是一篇好的范文,感觉很有用处,重新编辑了一下发到工作总结之家。

2013年增雨总结及技术总结

雨季结束于6月27日,28日开始我市持续了长达16天的晴热高温天气,最高温度为37.5℃(7月12日),连续达到35℃以上有11天,达到了中等高温热害标准,部分乡镇旱迹初露。为确保一季稻和晚稻的生产用水,经请示,我市政府决定及时开展人工增雨。7月,我局车载火箭炮展开了行之有效的人工增雨作业,部分乡镇的旱情得到了有效缓解,至今,人工增雨共作业2次,为全市抗旱工作作出了积极贡献。现将工作总结如下:

一、降雨情况:

今年1-8月,全市总降水量为1132.9mm,较去年同期685.6mm偏多65%,较历年同期1079.4偏多5%,属于正常年份。我市雨季结束于6月27日,28日开始我市持续了长达16天的晴热高温天气,最高温度为37.5℃(7月12日),连续达到35℃以上有11天,达到了中等高温热害标准,部分乡镇旱迹初露,影响了人们的日常生活及农业生产。

二、增雨情况:

我局在7月份利用车载火箭炮作业2次,发射火箭增雨弹4发。14日受高空槽和地面弱冷空气影响,全市出现雷雨天气,市气象局分别在龙塘、南京乡镇开展人工增雨作业后,效果显著,作业影响区域普降中到大暴雨,局部暴雨,市部分乡镇旱情得到进一步缓解。根据全市区域雨量站统计,作业后各乡镇降雨量总计如下:清平65.2、州里62.7、长坪57.6、小水52.2、泗门洲50.4、五陵49.8、易成46.5、竹市43.8、花坪36.9、马水34.7、排山34.3、磨形26.3、沙明26.1,其他乡镇都在25毫米以下。

三、几点体会:

人工增雨是目前抗旱针对性强,见效快的科学手段之一,其经济效益是成本的300-400倍。今年人工增雨成绩显著离不开以下几个方面:

1、各级领导高度重视。我市政府领导历年来高度重视人工增雨工作,今年旱象刚露头,市委常委、主管农业的陈小平副市长就亲自询问了我市人工增雨工作的准备情况,特别是作业期间陈市长相当关注,晚上12点之后还在打电话过问作业情况。我局局长凌亮同志在人工增雨工作中身先士卒,亲自带领工作赶赴现场指导工作。由于各级政府领导的关心和支持,今年我市人工增雨工作确保了组织有方,经费到位快,后勤有保障。

2、适时开展增雨作业。人工增雨效果好坏,首先离不开较好的天气条件,但适时开炮作业是关健。今年我局上下切实把人工增雨工作当作抗旱救灾的头等大事抓,业务人员认真分析天气形势,及时互通信息;炮点人员密切注意天气变化,坚持全天候轮流守班,确保了适时开炮作业,产生了明显的效果。

3、作业人员忘我工作。今年全体作业人员发扬了不怕苦、不怕累和不怕死的精神,炮点人员克服了蚊虫叮咬和艰苦的生活环境条件,日夜守候炮点;流动作业人员不畏高温酷暑和诸多困难,保证了人工增雨工作的顺利开展。

4、安全措施有保障:今年高炮增雨工作一再强调安全工作的重要性,落实了各项安全措施,加强了作业人员的岗位责任,又通过培训保证了操作上技术娴熟,确保了作业安全。

以上就是《2013年人工增雨总结及技术总结》的范文全部内容,涉及到作业、人工、工作、我市、人员、今年、乡镇、天气等范文相关内容,希望对网友有用。

数字媒体技术总结


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篇一:媒体技术实习总结范文

《浙江大学优秀实习总结汇编》

数字媒体技术岗位实习期总结

转眼之间,两个月的实习期即将结束,回顾这两个月的实习工作,感触很深,收获颇丰。这两个月,在领导和同事们的悉心关怀和指导下,通过我自身的不懈努力,我学到了人生难得的工作经验和社会见识。我将从以下几个方面总结数字媒体技术岗位工作实习这段时间自己体会和心得:

一、努力学习,理论结合实践,不断提高自身工作能力。

在数字媒体技术岗位工作的实习过程中,我始终把学习作为获得新知识、掌握方法、提高能力、解决问题的一条重要途径和方法,切实做到用理论武装头脑、指导实践、推动工作。思想上积极进取,积极的把自己现有的知识用于社会实践中,在实践中也才能检验知识的有用性。在这两个月的实习工作中给我最大的感触就是:我们在学校学到了很多的理论知识,但很少用于社会实践中,这样理论和实践就大大的脱节了,以至于在以后的学习和生活中找不到方向,无法学以致用。同时,在工作中不断的学习也是弥补自己的不足的有效方式。信息时代,瞬息万变,社会在变化,人也在变化,所以你一天不学习,你就会落伍。通过这两个月的实习,并结合数字媒体技术岗位工作的实际情况,认真学习的数字媒体技术岗位工作各项政策制度、管理制度和工作条例,使工作中的困难有了最有力地解决武器。通过这些工作条例的学习使我进一步加深了对各项工作的理解,可以求真务实的开展各项工作。

二、围绕工作,突出重点,尽心尽力履行职责。

在数字媒体技术岗位工作中我都本着认真负责的态度去对待每项工作。虽然开始由于经验不足和认识不够,觉得在数字媒体技术岗位工作中找不到事情做,不能得到锻炼的目的,但我迅速从自身出发寻找原因,和同事交流,认识到自己的不足,以至于迅速的转变自己的角色和工作定位。为使自己尽快熟悉工作,进入角色,我一方面抓紧时间查看相关资料,熟悉自己的工作职责,另一方面我虚心向领导、同事请教使自己对数字媒体技术岗位工作的情况有了比较系统、全面的认知和了解。根据数字媒体技术岗位工作的实际情况,结合自身的优势,

把握工作的重点和难点,尽心尽力完成数字媒体技术岗位工作的任务。两个月的实习工作,我经常得到了同事的好评和领导的赞许。

三、转变角色,以极大的热情投入到工作中。

从大学校门跨入到数字媒体技术岗位工作岗位,一开始我难以适应角色的转变,不能发现问题,从而解决问题,认为没有多少事情可以做,我就有一点失望,开始的热情有点消退,完全找不到方向。但我还是尽量保持当初的那份热情,想干有用的事的态度,不断的做好一些杂事,同时也勇于协助同事做好各项工作,慢慢的就找到了自己的角色,明白自己该干什么,这就是一个热情的问题,只要我保持极大的热情,相信自己一定会得到认可,没有不会做,没有做不好,只有你愿不愿意做。转变自己的角色,从一位学生到一位工作人员的转变,不仅仅是角色的变化,更是思想观念的转变。

四、发扬团队精神,在完成本职工作的同时协同其他同事。

在工作间能得到领导的充分信任,并在按时完成上级分配给我的各项工作的同时,还能积极主动地协助其他同事处理一些内务工作。个人的能力只有融入团队,才能实现最大的价值。实习期的工作,让我充分认识到团队精神的重要性。

团队的精髓是共同进步。没有共同进步,相互合作,团队如同一盘散沙。相互合作,团队就会齐心协力,成为一个强有力的集体。很多人经常把团队和工作团体混为一谈,其实两者之间存在本质上的区别。优秀的工作团体与团队一样,具有能够一起分享信息、观点和创意,共同决策以帮助每个成员能够更好地工作,同时强化个人工作标准的特点。但工作团体主要是把工作目标分解到个人,其本质上是注重个人目标和责任,工作团体目标只是个人目标的简单总和,工作团体的成员不会为超出自己义务范围的结果负责,也不会尝试那种因为多名成员共同工作而带来的增值效应。

五、存在的问题。

几个月来,我虽然努力做了一些工作,但距离领导的要求还有不小差距,如理论水平、工作能力上还有待进一步提高,对数字媒体技术岗位工作岗位还不够熟悉等等,这些问题,我决心实习报告在今后的工作和学习中努力加以改进和解决,使自己更好地做好本职工作。

针对实习期工作存在的不足和问题,在以后的工作中我打算做好以下几点

篇二:浅谈数字媒体技术

1.检索主题:数字媒体技术

2.选择数据库: CNKI 中国重要报纸全文数据库

3.检索项:

[主题:数字媒体技术] 并且 [刊名:中国高新技术产业导报]

4.限制条件: 时间:1999~2010

范围:核心期刊

匹配:模糊

5.检索结果(列出前5条):

浅谈数字媒体技术专业

廖伟民090804006

赣南师范学院 物理与电子信息学院 09数字媒体技术

摘要:数字媒体是一个新兴的行业,数字媒体技术专业是一个技术与艺术相结合的新开专业,本文我将从一个学生的角度,对数字媒体技术专业的学习、就业、和需求四个方面来进行讨论,并发表自己的看法。

关键字:数字媒体技术;学习;就业;人才;发展;需求

中图分类号: G647 文献标识码: A

Analysis of Digital Media Technological

Liao].上海: 上海大学出版社,2007.

[3] 陈克巧,喻丽.数字艺术应用型人才的培养研究[J].计算机教育,2007(21).

[4] 田茵.数字媒体技术专业特色教育的研究与实践[J].科技信息:科学.教研,2007(3).

[5] 浅谈数字媒体技术专业人才需求的状况[J].各界:科技与教育,2008(10).

[6]、马赛,王莉莉,宋燕燕.浅谈数字媒体技术专业人才需求的状况[j].2007.中国传媒大学南广学院信息技术系.2~3.

篇三:北京化工大学数字媒体技术总结

目录

色彩空间...................................................................................................................................1

OpenCV的用途........................................................................................................................2

滤波...........................................................................................................................................3

图像特征...................................................................................................................................3

视频...........................................................................................................................................4

光线跟踪...................................................................................................................................5

游戏引擎...................................................................................................................................6

GpU...........................................................................................................................................7

色彩空间

色彩是人的眼睛对于不同频率的光线的不同感受,色彩既是客观存在的(不同频率的光)又是主观感知的,有认识差异。所以人类对于色彩的认识经历了极为漫长的过程,直到近代才逐步完善起来,但至今,人类仍不能说对色彩完全了解并准确表述了,许多概念不是那么容易理解。“色彩空间”一词源于西方的“Color Space”,又称作“色域”,色彩学中,人们建立了多种色彩模型,以一维、二维、三维甚至四维空间坐标来表示某一色彩,这种坐标系统所能定义的色彩范围即色彩空间。我们经常用到的色彩空间主要有RGB、CMYK、Lab等。

许多人都知道在绘画时可以使用红色、黄色和蓝色这三种原色生成不同的颜色,这些颜色就定义了一个色彩空间。我们将品红色的量定义为 X坐标轴、青色的量定义为 Y 坐标轴、蓝色的量定义为 Z 坐标轴,这样就得到一个三维空间,每种可能的颜色在这个三维空间中都有唯一的一个位置。

但是,这并不是唯一的一个色彩空间。例如,当在计算机监视器上显示颜色的时候,通常使用 RGB(红色、绿色、蓝色)色彩空间定义,这是另外一种生成同样颜色的方法,红色、绿色、蓝色被当作 X、Y 和 Z坐标轴。另外一个生成同样颜色的方法是使用色相(X 轴)、饱和度(Y 轴)和明度(Z 轴)表示,这种方法称为 HSB 色彩空间。另外还有许多其它的色彩空间,许多可以按照这种方法用三维(X、Y、Z)、更多或者更少维表示,但是有些根本不能用这种方法表示。RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准,是通过对红(R)、绿(G)、蓝

(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的,RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色,这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色,是目前运用最广的颜色系统之一。

YUV主要用于优化彩色视频信号的传输,使其向后相容老式黑白电视。与RGB视频信号传输相比,它最大的优点在于只需占用极少的频宽(RGB要求三个独立的视频信号同时传输)。其中“Y”表示明亮度(Luminance或Luma),也就是灰阶值;而“U”和“V” 表示的则是色度(Chrominance或Chroma),作用是描述影像色彩及饱和度,用于指定像素的颜

色。“亮度”是透过RGB输入信号来建立的,方法是将RGB信号的特定部分叠加到一起。“色度”则定义了颜色的两个方面─色调与饱和度,分别用Cr和Cb来表示。其中,Cr反映了RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异。而Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之间的差异。

HSV:1.色调H用角度度量,取值范围为0°~360°,从红色开始按逆时针方向计算,红色为0°,绿色为120°,蓝色为240°。它们的补色是:黄色为60°,青色为180°,品红为300°;2.饱和度S取值范围为0.0~1.0,值越大,颜色越饱和。3.亮度V取值范围为0(黑色)~255(白色)。RGB和CMY颜色模型都是面向硬件的,而HSV(Hue Saturation Value)颜色模型是面向用户的。HSV模型的三维表示从RGB立方体演化而来。设想从RGB沿立方体对角线的白色顶点向黑色顶点观察,就可以看到立方体的六边形外形。六边形边界表示色彩,水平轴表示纯度,明度沿垂直轴测量。

OpenCV的用途

OpenCV的全称是:Open Source Computer Vision Library。OpenCV是一个基于(开源)发行的跨平台计算机视觉库,可以运行在Linux、ance primitives)得到更快的处理速度。

应用领域:

1、人机互动

2、物体识别

3、图像分割

4、人脸识别

5、动作识别

6、运动跟踪

7、机器人

8、运动分析

9、机器视觉

10、结构分析

11、汽车安全驾驶

滤波

均值滤波:均值滤波也称为线性滤波,其采用的主要方法为邻域平均法。线性滤波的基本原理是用均值代替原图像中的各个像素值,即对待处理的当前像素点(x,y),选择一个模板,该模板由其近邻的若干像素组成,求模板中所有像素的均值,再把该均值赋予当前像素点(x,y),作为处理后图像在该点上的灰度个g(x,y),即个g(x,y)=1/m ∑f(x,y) m为该模板中包含当前像素在内的像素总个数。不足之处:均值滤波本身存在着固有的缺陷,即它不能很好地保护图像细节,在图像去噪的同时也破坏了图像的细节部分,从而使图像变得模糊,不能很好地去除噪声点。

双边滤波(Bilateral filter)是一种非线性的滤波方法,是结合图像的空间邻近度和像素值相似度的一种折衷处理,同时考虑空域信息和灰度相似性,达到保边去噪的目的。具有简单、非迭代、局部的特点。双边滤波器的好处是可以做边缘保存(edge preserving),一般过去用的维纳滤波或者高斯滤波去降噪,都会较明显地模糊边缘,对于高频细节的保护效果并不明显。双边滤波器顾名思义比高斯滤波多了一个高斯方差sigma-d,它是基于空间分布的高斯滤波函数,所以在边缘附近,离的较远的像素不会太多影响到边缘上的像素值,这样就保证了边缘附近像素值的保存。但是由于保存了过多的高频信息,对于彩色图像里的高频噪声,双边滤波器不能够干净的滤掉,只能够对于低频信息进行较好的滤波。

锐化:图像锐化(image sharpening)就是补偿图像的轮廓,增强图像的边缘及灰度跳变的部分,使图像变得清晰,亦分空域处理和频域处理两类。图像平滑往往使图像中的边界、轮廓变得模糊,为了减少这类不利效果的影响,这就需要利用图像锐化技术,使图像的边缘变的清晰。图像锐化处理的目的是为了使图像的边缘、轮廓线以及图像的细节变的清晰,经过平滑的图像变得模糊的根本原因是因为图像受到了平均或积分运算,因此可以对其进行逆运算(如微分运算)就可以使图像变的清晰。从频率域来考虑,图像模糊的实质是因为其高频分量被衰减,因此可以用高通滤波器来使图像清晰。在水下图像的增强处理中除了去噪,对比度扩展外,有时候还需要加强图像中景物的边缘和轮廓。而边缘和轮廓常常位于图像中灰度突变的地方,因而可以直观地想到用灰度的差分对边缘和轮廓进行提取。

图像特征

SIFT,即尺度不变特征转换(Scale-invariant feature transform,SIFT),是用于图像处理领域的一种描述子。这种描述具有尺度不变性,可在图像中检测出关键点,是一种局部特征描述子。

SIFT算法具有如下一些特点:

1.SIFT特征是图像的局部特征,其对旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性,对视角变化、仿射变换、噪声也保持一定程度的稳定性;

2.独特性(Distinctiveness)好,信息量丰富,适用于在海量特征数据库中进行快速、准确的匹配;

3.多量性,即使少数的几个物体也可以产生大量的SIFT特征向量;

4.高速性,经优化的SIFT匹配算法甚至可以达到实时的要求;

5.可扩展性,可以很方便的与其他形式的特征向量进行联合。

SIFT特征匹配主要包括2个阶段:[1]

第一阶段:SIFT特征的生成,即从多幅图像中提取对尺度缩放、旋转、亮度变化无关的特征向量。

第二阶段:SIFT特征向量的匹配。

SIFT特征的生成一般包括以下几个步骤:

1.构建尺度空间,检测极值点,获得尺度不变性。

2.特征点过滤并进行精确定位。

3.为特征点分配方向值。

4.生成特征描述子。

以特征点为中心取16×16的邻域作为采样窗口,将采样点与特征点的相对方向通过高斯加权后归入包含8个bin的方向直方图,最后获得4×4×8的128维特征描述子。

当两幅图像的SIFT特征向量生成以后,下一步就可以采用关键点特征向量的欧式距离来作为两幅图像中关键点的相似性判定度量。取图1的某个关键点,通过遍历找到图像2中的距离最近的两个关键点。在这两个关键点中,如果次近距离除以最近距离小于某个阙值,则判定为一对匹配点。

视频

1080p是一种视频显示格式,外语字母p意为逐行扫描(progressive scanning);

它是美国电影电视工程师协会(SMpTE)制定的最高等级高清数字电视的格式标准,有效显示格式为:1920×1080.SMpTE.。它是将数字高清信号数字电视扫描线的不同分为1080p、1080I、720p(i是interlace,隔行的意思,p是progressive,逐行的意思)是数字电影成像技术和计算机技术的完美融合。帧率通常为60Hz,可标示在p后面,如1080p30,意思是30Hz。常见的帧率还有24、25、30。并非HDMI就一定有1080p的输出,画面不一定要能支持1920×1080才能算是1080p输出,只要水平扫描线超过1080条就能称之为1080p,水平像素点并没有严格的规范,Full HD才是规范垂直与水平扫描像素的标准,1080p仅规范垂直像素点(等同水平扫描线)。

VCD光盘 VCD即 Video Compact Disc 的缩写:视频压缩盘片。VCD是一种全动态、全屏播放的视频标准。它的格式可分为:

分辨率为352x240像素,每秒29.97幅画面(适合NTSC制式电视播放);

分辨率为352x240像素,每秒23.976幅画面。

分辨率为352x288像素,每秒25幅画面(适合pAL制式电视播放)

整体来说分辨率大约是对应电视制式分辨率的四分之一。VCD的视频采用MpEG-1压缩编码,音频采用MpEG 1/2 Layer 2(Mp2)编码。码率分别为视频1150kbit/s,音频224kbit/s。整个视频质量和VHS录像带相当。由于VCD的比特率和普通音乐CD相当,因此,一张标准的74分钟的CD可以存放大约74分钟的VCD格式的视频。

VCD有三个正式标准:1.0、1.1和2.0:

1.0:原始版本。

1.1:修正版。

2.0:增加了播放菜单功能(pBC)、清晰静止画面播放功能(704x480或704x576像素)和支援352x288/25fps格式。

3.0:有不少人传说有3.0版本,但未见有成品发表。

VCD被认为会被DVD所取代,但是由于它的一些特点,还将保持一段时间的市场。VCD没有像DVD一样的区码限制,这意味着它可以在任何兼容机器上观看。有些节目因为成本问题,不会制作DVD或VHS录像带版本,购买者只能购买VCD版本。VCD比DVD廉价,制作成本也较低。当然,VCD缺乏DVD提供的很多额外特性,如多语言、多字幕、多角度,菜单、超链接及大容量等。

DVD: 数字多功能光盘,简称DVD,是一种光盘存储器,通常用来播放标准电视机清晰度的电影,高质量的音乐与作大容量存储数据用途。DVD与CD的外观极为相似,它们的直径都是120毫米左右。最常见的DVD,即单面单层DVD的资料容量约为VCD的7倍,这是因为DVD和VCD虽然是使用相同的技术来读取深藏于光盘片中的资料(光学读取技术),但是由于DVD的光学读取头所产生的光点较小(将原本0.85μm的读取光点大小缩小到0.55μm),因此在同样大小的盘片面积上(DVD和VCD的外观大小是一样的),DVD资料储存的密度便可提高.DVD Video因为源于八大影业的推动,所以其表现出来的性能都在为电影服务。它采用了MpEG2标准(ISO/IEC13818)来压缩画面,这个标准有如下两个显著的参数:画面分辨率为720×480,码率达到1M至10Mbps。MpEG2比VCD的MpEG1的320×240分辨率提高了四倍多,数据量当然也增大了很多,加之音效质量也 有所提高,达到了24bit/96kHz的标准,并支持外挂的字幕和声道,以及多角度欣赏等数码控制功能,因此在单位时间内播出的数据流量大增。原来的VCD数据流量只有150Kbytes/s,大约是1.15Mbps,现在的DVD则最高峰值达到了10Mbps。

光线跟踪

光线跟踪(Ray tracing),又称为光迹追踪或光线追迹,来自于几何光学的一项通用技术,它通过跟踪与光学表面发生交互作用的光线从而得到光线经过路径的模型。它用于光学系统设计,如照相机镜头、显微镜、望远镜以及双目镜等。这个术语也用于表示三维计算机图形学中的特殊渲染算法,跟踪从眼睛发出的光线而不是光源发出的光线,通过这样一项技术生成编排好的场景的数学模型显现出来。这样得到的结果类似于光线投射与扫描线渲染方法的结果,但是这种方法有更好的光学效果,例如对于反射与折射有更准确的模拟效果,并且效率非常高,所以当追求这样高质量结果时候经常使用这种方法。

在物理学中,光线追迹可以用来计算光束在介质中传播的情况。在介质中传播时,光束可能会被介质吸收,改变传播方向或者射出介质表面等。我们通过计算理想化的窄光束(光线)通过介质中的情形来解决这种复杂的情况。

在实际应用中,可以将各种电磁波或者微小粒子看成理想化的窄波束(即光线),基于这种假设,人们利用光线追迹来计算光线在介质中传播的情况。光线追迹方法首先计算一条光线在被介质吸收,或者改变方向前,光线在介质中传播的距离,方向以及到达的新位置,然后从这个新的位置产生出一条新的光线,使用同样的处理方法,最终计算出一个完整的光线在介质中传播的路径。

由于该算法是成像系统的完全模拟,所以可以模拟生成十分复杂的图片。业界公认此算法为Turner Whitted在1980年提出。世界主要国家的图形学学生都要实习此算法。他的一个著名的实现是开源软件。

光线追踪算法分为两种:正向追踪算法和反向追踪算法。其中,正向追踪算法是大自然的光线追踪方式,即由光源发出的光经环境景物间的多次反射、透射后投射到景物表面,最终进入人眼。反向追踪算法正好相反,它是从观察者的角度出发,只追踪那些观察者所能看见的表面投射光。就目前而言,所有3D制作软件的光线追踪算法都是采用反向追踪法,原因是这种算法能够最大程度地节省计算机的系统资源,而且不会导致渲染质量的下降。

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外科全年技术进程工作总结


今年是我党历史上关键的一年,在这一时期里,我院外科在党的政策领导下技术不断成熟,更新观念,并坚定以病人为主体,以质量为核心,团结进取,实事求是地达到每项目标,为医院的进步出力,现将外科的具体工作内容概括如下:

一.与时俱进,不断创新,促进外科进一步发展

外科在院党委书记 同志的带领下,各学科开展了许多高难度手术,全年手术例数较往年有了明显增加。胸外科肺癌、食管癌根治手术在省内处于领先地位;普外科开展的胰腺癌whipple术、肝叶切除术等重大疑难手术数量也有增加;另外,骨科、泌尿外科、肛肠科、脑外科等均开展了多项新技术。手术室、妇科、眼科、五官科等也积极开展各项工作。各科狠抓医疗质量和病历书写规范,并在各级刊物上发表了多篇论文,形成了浓厚的学术气氛和良好的发展态势。

全科室党员积极投入满意工程活动,进一步转变观念,提高服务意识,并在院刊上刊登转变工作作风的倡议书和支部整改措施,影响带动全科医务人员进一步创新服务理念,提高服务水平。针对外科特点,为了更好的为患者服务,各病区制定了切实可行的目标,开展创建温馨病房活动,主动到 区老人公寓为老人们免费体检及健康咨询。 区还被评为巾帼文明示范岗。这些工作既促进了党员与群众的关系,又增强了同志们的事业心与责任感,一年来,获得了病人表扬无数,医疗纠纷及投诉明显减少。

二.重视思想政治建设,全面提高党员的素质 。为增强党组织的战斗堡垒作用,我们支委一班人从狠抓领导班子自身建设入手,支部成员以身作则,坚持学习制度,凡是要求党员学习的文件及材料支部成员先学习一步,组织党员认真学习领会党的 大精神,学习新《医疗事故纠纷处理条例》等,结合外科工作实际进行贯彻落实。定期研究检查对照党建工作贯彻上级党组织对党建工作的要求,坚持好民主生活会制度,在民主生活会中,同志们积极交流思想,敢于开展批评与自我批评,使政治素质和自身修养不断得到提高。

结合院党委的指示,我们在纠正行业不正之风工作中,主要以药品回扣、病人红包、服务态度、医疗质量、医疗收费等作为重点内容,要求党员同志带头,注重医德医风,廉洁行医。

支部领导十分重视宣传工作,一年来组织了多次义诊及科普知识讲座,积极向院刊投稿,并在报刊上发表科普文章,为老百姓提供医学常识。外科医务人员积极参加院艺术团的演出,在院学习 大演讲比赛中,外科两位同志都取得了好成绩。

三.加强组织建设,充分发挥团员和先进群众的作用

在 年中,我支部按照党章的具体要求坚持标准,保证质量、改善结构、慎重发展积极稳妥的培养教育入党积极分子,在这方面我们主要采取了早入手,早组织,早落实并注意从临床一线中发展新党员,同时重视并吸收青年优秀知识分子和业务技术骨干入党,坚持成熟一个发展一个的原则,一年里共发展党员2名,考察2名。 名党员自动上交党费 元,从而确保了我支部党员队伍健康有序的发展,壮大了党员队伍,为党组织增添了新的血液。

四.强调党的作风建设,保持党的先进性和纯洁性

认真抓好党风廉政建设,教育强化党员干部的廉政自律意识,从严要求,自觉按照中央和省委的有关规定,过好廉洁关。及时组织传达了 、 等严重违法违纪的审查和处理情况的文件以及省政府廉政工作会议精神。积极参加卫生厅组织的揭批法轮功罪行的形势教育活动。提高党员思想素质,自觉规范医疗行为和遵守职业道德、职业纪律。

回顾 年的党支部工作,在院党委的正确领导和具体指导下,以及外科全体党员的共同努力和支持下,在广大群众的理解和信任中,取得了一定的成绩。但是我们清醒地认识到,我们的工作与上级党组织的要求及全体党员的期望还有一定的距离,与新时期面临的创新任务相比,我们的工作仍存在许多不足。如在开展思想政治工作方面做的还不够深入细致,在党员教育上缺乏灵活多样性,在党员的教育管理中还有薄弱环节,这些问题都需要引起高度重视,在今后的工作中努力加以克服。 员应该成为学习的模范,不但要刻苦学习马克思主义理论,而且要学习科学、文化和业务知识,掌握做好本职工作的知识和本领,努力创造一流的成绩。只有这样才能在新形势下更好的发挥先锋模范作用,带动周围群众更好的为人民服务。