记忆的片段

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇记忆的片段范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

记忆的片段范文第1篇

【关键词】 记忆；联想；创意

记忆，一个代表自我存在的重要证据。记忆描述着一个人对过去活动、感受、经验的印象累积。早在公元前四世纪，伟大的思想家柏拉图对于记忆就提出“蜡板假说”的概念，他认为，人对事物获得印象，就像有棱角的硬物放在蜡板上所留下的印记一样。记忆就是记录生命的轨迹。

我们常常同朋友聊天，讲述着自己的一个又一个经历与故事。我们通过语言描述着自己的情感与回忆。我们也常把这些内容用文字记录下来去告诉后人你曾经的存在，勾起新人对往事的回顾。关于记忆的表达还有多样的方式，而这部奥斯卡获奖作品《回忆积木小屋》，就为我们呈现了一个创造性的回忆空间。

这是一个寂寞老者的生活故事。

在这个高度假定性的空间里，某日的世界完全被包裹在海洋之中，只有一栋栋孤独的房屋堆砌在水面之上，人们在小屋中默默的生活着，彼此相连却又被海水阻隔。也许是地球变暖，或者一个不需要原因的理由，安静的海平面悄悄的上升着。时间的流逝，使得低处的建筑静静的为之淹没。为了生活下去，人们不断向上堆砌着自己的房屋，以摆脱水位的困扰。在这茫茫人群中，我们的主人公，这个寂寞的老者，独自度过着每一天。

平凡一天傍晚，老人对着电视独自饮酒，如同许许多多孤单的日子。清早起床，水面又漫涨过小屋。老人习以为常，添砖加瓦，垒高他的积木房屋。而这项工作已经伴随着他大半辈子。房屋已然垒的那么高，和他一起搭积木的人却早已不在。

一日清晨，老者照常搬运着家当，伴随数年的烟斗意外的沉入水底。老伙计始终顺心顺手，如今却丢失了。不得已，老人准备购买新的烟斗弥补内心的失落。无意中却发现了一件潜水服。老人如获至宝，决定穿着它找寻自己心爱的宝贝。偶然之中，却帮助他打开了一扇扇记忆之门。

拾起烟斗的一瞬间里，世界的颜色改变了，往事如触电般开启。

那瞬间像冰雪消融，像花苞绽放，像幼雏破壳。一扇一扇的铁门被打开，一层一层的旧房屋被探访，封存的记忆再一次释放眼帘。

沉入越来越深的冰冷海底，倒叙般迎接他的是越来越真切的温暖回忆，让他不停下潜，欲罢不能。

为他拾起烟斗的老伴儿，卧病在床弥留之际的老伴儿，与儿孙全家福的合影，从初见女婿到婚礼到刚刚及膝的爱女远游再到女儿出生的画面，一晃而过。

站在海底，他想着他青梅竹马的妻，跟他并肩一砖一瓦筑起了他们的家。饭桌上，他们碰杯，相视而笑的曾经。

不知有多少回忆题材的动画故事，影片的结尾是天使的降临，老人的离去。也曾担心这个故事中的老者沉浸回忆，愿意就此埋身海底。然而这个乐观的老者选择了继续生活的勇气，再次浮出水面。

晚饭时，他与往常一样拿出红酒，却摆上两只酒杯。温暖的灯光下，他与忆中人干杯。柔和的吉他音乐响起，少了哀伤，多了些许轻快。老人的生活继续，平和安稳。

本片表现的是饱经沧桑的老人对于人生点滴的回忆，不断浮现的生活画面体现着浓浓的温暖与亲情，诠释着幸福、孤独、乐观的人生体验以及老人对亲人的思念以及热爱生活的强烈情感。积极向上的主题，展现导演加藤久仁生对了生命意义的丰富理解。

我们常常为一部影片的创意而深感苦恼，总是徘徊于前人作品的灵感阴影，遵循着前人的步伐并且不断寻找着超越的方式。记忆的题材历来是创作者所钟情的内容，有关于记忆的动画作品在此之前出现过多样的形式。如1986年奥斯卡最佳动画短片《安娜与贝拉》，以两位老姐妹欣赏相册回忆美好生活为叙述结构，由此展开一个个生活片段，欢乐与泪水，别是一番风味。放下相册，跟随天使走出门去的她们，身后同样长着天使的翅膀，姐妹是一辈子的事，姐妹间的事可以就着红酒品味一辈子。再如加拿大动画片《摇椅》，以一张木匠打制出来的椅子为叙事线索，见证了社会变迁与一家几代人的幸福生活。类似主题的作品还有很多，每个片子都以自身独特的艺术视角阐述同样的情感。

而在这些故事之中，《回忆积木小屋》的创造力无疑是独具特色的。回忆的话题是我们生活所热衷的。它是人生旅途的宝贵财富。我们在与朋友分享过去的记忆时，也许最常用的就是语言与文字，我们可以通过对话、书本或者绘画等方式告诉周围朋友自己的故事，获取他们的情感共鸣。然而这种文字性的表达是一种抽象性的思想传递，是我们在丰富的生活背景之下才可以理解的。相对于文字，动画则是以影像的形式传递情感。是一个如何把内心中对世界抽象性的理解诠释成具象的艺术，这是动画创作的难点，同样也是它的魅力所在。《回忆积木小屋》便是一个典范，这个精彩的世界在作者加藤久仁生先生的描绘下诞生了，记忆这个抽象的话题，在影片中被赋予了具象的外壳。这个精心设计的水中积木小屋，便是记忆的完美载体，让人称绝。它因此成为了2009年奥斯卡最佳动画短片。

那么，加藤先生的艺术灵感来自哪里，这种创造力是如何挖掘出来的呢。我们认为，一个优秀的动画家应该是有深厚知识和修养的人，也许他掌握的学问因工作的偶然性常常是零散的，不完全的。在从事创作之前，应该有大量的素材积累。著名漫画家蔡志忠谈起过他寻找灵感的方法，他家有一个专门存放小纸条的五彩玻璃瓶，都是平时积累下来的点滴灵感。每次创作之前，蔡先生就从瓶子里随意拿出一两张纸条，用这个素材展开联想，完成作品。丰富的素材积淀，人生阅历的积累，更容易触景生情，产生不同事物间不自觉的联系，从而碰撞出新鲜的创意。

联想是我们从事艺术创作必不可少的能力。任何一个创意都能寻找到它的由来和出处。本片中的梦幻世界，加藤久仁生先生灵感是来自何方呢，我们采用倒推的方法尝试寻找他的创作源泉。记忆除了语言可以描述，在自然界还有很多流露的方式。通过岩石，我们可以获取地球历史的记忆，在喜马拉雅山上发现的贝壳化石，我们能得知曾经的那里是大海。浮出水面的珊瑚礁，那是珊瑚虫千百年繁衍生息的残骸堆积而成；非洲戈壁筑起白蚁冢，体现着蚂蚁自强不息的生活方式。等等这些都是记录历史的方式。伟大的创意就来自身边，如果我们接触的知识越多，便有更多的机会碰撞出灵感的火花，充分释放自己的无意识，点亮自己的作品。再联想一下积木小屋的创意，他是不是就像浮出水面的珊瑚礁，白蚁冢呢？

加藤久仁生先生是去过威尼斯的，那里的景色应该是他灵感的诞生地之一。威尼斯是一个濒危的世界名城，由于全球变暖，海平面不断上升，这个城市的古老建筑正在悄无声息的被海水浸蚀、下沉，而《回忆积木小屋》中的世界正是一个艺术放大的“威尼斯”，古老、沉默以及一丝淡淡的伤感。

相信加藤久仁生先生读过弗洛伊德的“冰山理论”，这一观点认为人的意识组成就像一座冰山，露出水面的冰山一角代表了自我意识，而隐藏水面之下更广阔的那部分则代表了自己内心深处被遗忘掉的生活经验以及各种欲望，也就是所谓的无意识，它们并没有真正的消失离开我们，只是被无限期的封存在一个最不易察觉的角落，一旦受到触发，也许会再次回复生机。

《回忆积木小屋》的灵感正是来自这些事物的相似构造。那些浮于水面之上的建筑部分代表了老者现实生活的状态，而不断消沉下去的房屋则是往事记忆的载体。虽然尘封于水下，但并没有被遗忘。也就是说，表面上看，动画片中的老者是住在这样一个特定的生活空间中。但实际上，这种房屋结构正是人们自己生活记忆的外在体现形式，是“记忆”二字的外在躯壳。而这些丰富素材的积累，以及灵活的组合与再创造，铸就了大师的作品。

记忆的片段范文第2篇

【关键词】 单片机；异常诊断；光传输设备

The Optical Transmission Equipment Abnormality Diagnosis Based on Single Chip Microcomputer

DUAN Chun-ying Anning Bureau， CSG EHV Transmission Company， Kunming

Abstract：This paper aims to discuss application of single chip microcomputer. To program every board information of communication systm and indicator information into single chip microcomputer.Using single chip microcomputer to collect single chip microcomputer and indicator information while checking communication systm.By comparing and processing the collected data to diagnose the abnormality of the device.

Key words：single chip microcomputer；abnormality diagnosis；optical transmission equipment

一、单片机定义

单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了设备等。

二、AVR单片机与51单片机区别

AVR单片机和51单片机的CPU构架以及指令集完全不同，AVR系列单片机使用的是RISC指令系统，哈佛结构的总线，每个震荡周期处理一条指令；而51系列单片机使用的是CISC指令系统，冯诺依曼结构的总线，需要12个震荡周期来完成一条指令的处理。

AVR单片机的I/O口为双向I/O口，单片机读取外部引脚电平直接通过PINX读取，而51单片机则需要先给I/O口全写1操作后才能读取外部引脚电平，相比较而言AVR单片机读取外部数据就会更容易。

三、AVR单片机优势

高速、低耗、保密：AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；AVR单片机为多累加器型，数据处理速度快，AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；AVR单片机中断响应速度快，AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断。AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8 V即可工作。AVR单片机保密性能好。它具有不可破解的位加密锁Lock Bit技术，保密位单元深藏于芯片内部，无法用电子显微镜看到。

I/O口功能强，具有A/D转换等电路：AVR单片机的I/O口是真正的I/O口，能正确反映I/O口输入/输出的真实情况。工业级产品，具有大电流（灌电流）10～40 mA，可直接驱动可控硅SCR或继电器，节省了驱动器件。AVR单片机内带模拟比较器，I/O口可用作A/D转换，可组成廉价的A/D转换器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。AVR单片机可重设启动复位，以提高单片机工作的可靠性。有看门狗定时器实行安全保护，可防止程序跑飞，提高了产品的抗干扰能力。

有功能强大的定时器/计数器及通讯接口：定时/计数器T/C有8位和16位，可用作比较器。计数器外部中断和PWM（也可用作D/A）用于控制输出，某些型号的AVR单片机有3～4个PWM，是作电机无级调速的理想器件。AVR单片机有串行异步通讯UART接口，不占用定时器和SPI同步传输功能，因其具有高速特性，故可以工作在一般标准整数频率下，而波特率可达576K。

片内EEPROM：EEPROM数据存储器。它是作为一个独立的数据空间而存在的，可以按字节读写。EEPROM的寿命至少为100，000次擦除周期。EEPROM的访问由地址寄存器、数据寄存器和控制寄存器决定。通过SPI和JTAG及并行电缆下载EEPROM数据的操作。

四、光纤通信通信传输系统概述

南方电网光纤传输网分为主干通信网、省（区）级传输网和地区（市）传输网三级，三级传输网均为传输网A、传输网B双平面结构。楚雄换流站作为云南地区的南网总调直调厂站，采用4套光传输设备、利用4条交流线路上的OPGW光缆接入南方电网主干光纤传输网和云南电网光纤传输网，即接入南网网A、南网网B、云网网A和云网网B。

五、光传输设备异常诊断系统必要性

对于通信系统来说，光传输设备是其中最重要、最核心也是最复杂的一部分，由于其重要性，每一台光传输设备都接有网管系统，通过网管系统可以查阅到每一台光设备的指示灯以及告警信息，但是网管系统也会存在不准确的情况，比如云网网A光传输设备就曾经出现过设备指示灯和网管系统指示灯不一致的情况。为了确保每一台光设备的安全稳定运行，通信人员每月都会对通信设备进行巡视，但是每一套光传输设备都至少包括了光基本卡、光放卡、预放卡、2M接口卡、以太网卡等各种板卡。以上板卡都存在板卡指示灯多并且含义不同的情况，通信人员每次巡视时都需要一一辨别其指示灯的含义，由此每次巡视都会花去很多的时间来观察板卡指示灯情况，这样既增加了作业时间，工作效率也得不到提高，光传输设备异常诊断系统便可以很好的解决这一问题。

六、光传输设备异常诊断系统实现原理之成像系统

该系统主要是由一个摄像头组成，通过该摄像头可以将板卡指示灯信息采集进来。该摄像头可以准确记录下指示灯的颜色信息，以及指示灯的闪烁频率。采集后的指示灯信息将由本系统的核心，也就是AVR单片机进行处理比较。

七、光传输设备异常诊断系统实现原理之处理系统

处理系统里会预先将各板卡信息烧进AVR单片机内，比如指示灯常亮绿色表示什么意思，快闪橙色表示什么意思。其次AVR单片机会将摄像头采集到的信息与单片机内预先烧入的板卡信息进行对比，如果采集到的信息与板卡正常信息相符，则单片机反馈一个正常信号，若采集到的信息与板卡正常信息不相符，则单片机会搜索出该异常信息的具体含义并反馈一个异常信号，并对异常做出判断。

记忆的片段范文第3篇

呆呆的坐在教室里，任凭风对自己头发的“挑衅，马上就要毕业了，就要离开这个陪伴了我六年的班级，心中便有万分的不舍。想到这里，心不禁酸了起来。几个孩子从我的窗前蹦蹦跳跳的跑过，带着无比满足的笑容，曾经何时，我也像他们那般。

望见桌上，那被我视若珍宝的同学录，顿时，所有的往事都历历在目，一幅又一幅的画面在我的脑海里快速浮现。

翻开第一页，是她，我兴奋不已。看着她那时的照片，读着她那时给我的搞笑留言，我忍不住笑了。我想就这样放纵自己一回，抛开作业，任由自己的思绪飘回到过去。

她，是我小学时最好的朋友。教室，操场，食堂……我们一起走过校园里的每个角落，互相承诺彼此是永远的朋友。我记得，我俩的成绩并不好，有时会受得到老师的批评，但不知怎的，无论分数又多么的不堪，我们每天也还是嘻嘻哈哈的。

那时，我们都恨透了同一个老师——我们的美术老师。他会经常会因为我们画得不好而指责我们。大家都说他眼睛的余光都可以杀死你，因为他的眼睛很亮，所有的小动作都别想逃过他的眼睛。在他的课上，在调皮的学生也乖得像一只小猫似的。

一次，我同朋友一起上厕所，在厕所间，和她一起表达对美术老师的不满，不巧，这时，与美术老师撞了个满怀。她一定听到了。我一时不知所措，她拉上我的手，迅速逃离了厕所。这下完了，这下完了。我不停地念叨。这时，她突然说，没关系了，美术课又不多，平时与她撞见的机会也不多。虽然她这样说，但我能感觉到她心里也有些害怕。对，没关系，我淡定地说。我们互相看着对方，不禁大笑。

“哈哈。”时隔多年我还是不能忘记这最美好的一刻。

记忆的片段范文第4篇

【关键词】 体绘制;医学图像;光线投影算法;平面簇求交;片段融合

Ray Casting Volume Rendering of Medical

Images Using Segment CompositionXU Ling，QIAN Zhiyu，TAO Ling

(Department of Biomedical Engineering， College of Automation， Nanjing University of Aeronautics & Astronautics ，Nanjing 210016，China)

Abstract：We presented an improved fast algorithm of ray casting volume rendering. Our algorithm could figure out composition segment fleetly and reduce interpolation calculation by intersection computation of the ray and a family of planes. Taken advantage of segment composition method， the composition velocity was accelerated. And utilizing boundary box technique， the algorithm avoided intersection computation with useless planes and greatly improved the efficiency of ray casting. The experiment results show that the improved acceleration algorithm can produce the required quality images， at the same time reduces the total operations remarkably， and speeds up the volume rendering.

Key words：Volume rendering;Medical image;Ray casting algorithm;Intersection computation of planes;Segment composition

1 引 言

医学影像的体绘制技术在临床上已成为辅助诊断和辅助治疗的重要手段。体绘制技术可分为间接体绘制和直接体绘制两大类，与间接体绘制相比，直接体绘制不仅能观察组织的表面，还能够透过表面观察到组织的内部细节，有助于医生对病灶部位做出正确的判断，更适合于临床应用。光线投影算法[1]是直接体绘制中效果较好的方法，具有较高的成像质量，可以显示医学影像数据场中细微的特征信息，且算法原理简单、易实现，其技术已成为近年来医学信息可视化领域研究的热点。但由于其投影光线数量巨大，严重影响了成像速度，为此，本研究在深入研究和综合分析各种加速算法的基础上[2-6]，提出了一种光线投影体绘制的综合加速算法，在保证绘制质量的基础上，有效地缩短光线投影算法的绘制时间。

2 光线投影算法原理

光线投影算法原理可简单描述为：根据设定的观察方向，从屏幕上的每一个像素点发出一条射线，见图1。射线穿过三维数据场，沿着射线选择若干个采样点，并由距离采样点最近的8个数据点的颜色值和不透明度值作三次线性插值，求出该采样点的颜色值和不透明度值，最后将每条射线上各采样点的颜色值及不透明度值按从前向后或从后向前的顺序进行合成，得到屏幕上该象素点的最终颜色值。

光线投影算法能显示出非常丰富的信息，甚至连数据场中细微的特征都不会丢失。但是光线投影算法的致命缺陷也源于此。首先，光线投影算法就是重采样点的光学属性按顺序进行融合的一个过程。假设像平面上有M个像素点，那么要发射M条射线，如果每条射线上选取N个采样点，则需要对M×N个采样点进行空间定位，为了得到较好的绘制效果，所需投射光线数量M和采样点个数N巨大，所以计算量很大，极大地影响了成像速度;其次，定位后采样点光学属性的计算采用三次线性插值的方法，该方法可取得较高的成像质量，但效率很低，用简单的插值方法又不能保证绘制质量。

鉴于传统光线投影算法的上述缺陷，我们提出了一种综合的加速算法，在保证绘制质量和不增加复杂度的前提下，有效地提高了绘制速度。

3 改进的光线投影算法

3.1 新算法的提出

在医学图像重建过程中，通常认为两两相邻平面间的采样点具有相似的光学属性，这样两两相邻平面间所截取的光线线段上的采样点组成一个片段，则一条投影光线可以被分为多个片段，并选取片段上和平面相交采样点的光学属性作为片段的光学属性，减少三次线性插值的计算量。改进后算法的主要流程见图2。

基于此，我们主要从以下几个方面对算法进行改进：(1)计算体数据立方体在像平面上的投影多边形，避免发出与三维数据场不相交的投影光线。(2)利用包围盒技术减少对无效平面的求交。(3)利用平面簇求交的方法快速确定相邻平面间采样点的个数及交点的光学属性，简化了插值算法

段的融合技术，减少了融合操作的次数和时间。(5)利用VTK库函数，简化算法的编写。前面两种技术在本课题组前期的文献[7]中有比较详细的阐述，这里主要介绍融合片段及采样点的获取技术。

3.2 融合片段的确定及采样点获取技术

两两相邻平面间所截取的光线线段上的采样点组成一个片段，显然，快速确定射线与平面簇的交点是融合片段确定的前提。对于三维规则数据场，从物空间一点(x0，y0，z0)出发，沿视线方向(l，m，n)的射线参数方程可表示为：

x=x0+l·t

y=y0+m·t

z=z0+n·t(1)

设体元编号为(i，j，k)，δx、δy、δz分别为X、Y、Z三个方向上网格点间距。不失一般性，假设Z轴方向的平面簇与射线方向垂直程度最高，其平面簇方程可表示为：

z=kδz(2)

其中k为整数(其取值范围从0到Z轴方向的最大平面数)，对于向量(l，m，n)=0，不失一般性，假设n=0，根据公式(1)和(2)可计算出射线和平面簇第k个平面交点P的坐标为：

xk=x0+l·kδz-z0n

yk=y0+mkδz-z0n

zk=kδz(3)

根据相邻平面间距离相等，可推算出其他平面上的交点坐标。

同样，如果知道射线和平面簇交点坐标，也可以推导出k的取值：

k=Zkδz(4)

设z轴方向第k个平面上各顶点处的光学属性为Mk1，Mk2，Mk3，Mk4，则P点的光学属性Mkp为：

Mkp=Mk1xkyk+Mk2(1-xk)yk+Mk3xk(1-yk)+Mk4(1-xk)(1-yk)(5)

根据公式(3)和(5)可计算出各相交平面交点处的光学属性，简化了三次线性插值计算。

当作为包围盒的封闭多边形设定后，计算射线和多边形的交点坐标，根据公式(4)确定k的取值范围，设k的取值范围为[α，β]，则射线上包含的片段个数为(β-α)。从射线和(α+1)平面交点处按采样步长确定重采样点坐标，并和射线与(α+2)平面交点坐标进行比较，记录重采样点个数n，当重采样点坐标超出射线与(α+2)平面交点坐标时，停止计数。由于射线和投影平面簇近似垂直，可以认为两两相邻平面间所截取的光线线段长度都相等，即相邻平面间采样点的个数都为n。

由于片段内的像素点具有相似的光学属性，基于对体数据的数据一致性分析，由基于像素点的绘制方程，可推导得到基于片段的绘制方程[8]。设M=(β-α)是一条光线中片段的个数;Cm和αm是片段的起始交点ti-1的光学属性，Cout和αout是片段的最后一个交点ti的光学属性，Cnow和αnow是片段两个交点之间的重采样点的光学属性，ni=n为片段的长度。用迭代的方法，依照从前向后的顺序有：

Cout=Cnow(1-αin)∑ni-1k=0(1-αnow)k+Cin

αout=αnow(1-αin)∑ni-1k=0(1-αnow)k+αin(6)

传统的由前向后的图像合成[9]如下：

Cout=Cnow(1-αin)+Cin

αout=αnow(1-αin)+αin(7)

比较式(6)和(7)，基于片段的绘制方程和原绘制方程具有相似的形式和计算过程，只是多了一个起加权作用的因子∑ni-1k=0(1-αnow)k，这是因为两种绘制方法的光学模型都是作用于像素点的，区别在于片段的光学模型融合的对象是光线片段，因此每次融合时需要加权片段中所有采样点的光学属性。随着影像学仪器能采集到的影像断层间距的减小，直接将断层间距作为融合片段，可以在提高绘制速度的同时保证绘制质量。

4 算法的实现过程

算法数据来自人体头颅横向MRI切片，数据大小为256×256×124体素，每个体素代表的人体空间的大小为0.94mm×0.94mm×0.93mm，像素灰度值范围为[0，560]，扫描厚度和采样间隔都为1mm。算法在处理器Inter(R) Celeron(R) CPU2.66G Hz，显卡VIA/S3G UniChrome Pro IGP，内存256M的微机上，利用VTK提供的库函数采用VC作为开发平台进行编程实现。主要实验步骤如下：

(1)清除图像缓冲区，建立图像空间和物体空间坐标系，通过vtkDICOMImageReader函数将数据读入内存并将体数据场形成的立方体投影到观察坐标系中，得到各可见面在像平面上的投影多边形，通过vtkRenderWindow函数设置视窗口参数。

(2)利用矩阵变换计算像平面上多边形顶点在物体空间的坐标位置，根据矩阵变换性质确定像平面上其他像素点的物体空间坐标位置。

(3) 遍历数据场，找到其中的包围盒以避免无效平面的求交。平面方程可表示为ax+by+cz+d=0，用10个这样的平面产生一个包围物体的封闭的多面体(所用平面越多，多面体越接近球形包围盒)。

(4)计算射线参数方程(1)和包围盒的交点，确定交点范围[MINs，MAXs](s=x，y，z)，根据公式(4)确定k的范围，然后计算射线参数方程(1)与k值范围内某一方向平面簇的交点，利用公式(5)插值计算交点处光学属性。

(5)计算某一相邻平面间线段上采样点的个数n，代入公式(6)中进行片段融合计算，得到像素点颜色值并写入相应的图像缓冲区。

(6)判断投影多边形内发射的投影光线是否处理完毕，如果没有则转向步骤(4)，若多边形内所有像素处理完毕，则往下执行。

(7)显示最终的重建图像。

5 算法结果及分析

为了验证本文算法的有效性，采用多组实验从图像质量和成像速度两个方面进行比较分析，本研究提出的加速算法均取得了比较好的结果。

一方面将本文算法与传统光线投影算法从不同视线方向所成的图像进行了比较。图3(a)为采用传统的光线投影体绘制算法得到的不同视线方向绘制效果，(b)为本文加速算法的绘制结果。从图中可以看出，两种算法成像的质量基本相同，成像效果较好，与传统的光线投影体绘制算法相比，本文算法重建的图像沟纹较深，变化较明显，但并不影响图像的整体效果和对细节的反映，脑中灰质、白质和耳朵的轮廓等细节都很清楚。

另一方面，将本文算法与传统光线投影算法从不同角度在绘制速度上进行了比较，表1给出了图3中不同视线方向传统光线投影算法和本文算法体绘制所需要的时间及加速比。从表中数据可得，本表1 传统光线投影算法和本文算法的绘制速度比较文算法比传统算法速度快近3倍，速度确实有了很大的提高。

从本文算法和传统算法的比较结果可知：本文算法在成像质量变化不大，效果较好的前提下，大幅度地提高了绘制速度。

6 小结

本研究针对标准光线投影算法计算量大、速度慢的特点，在原有算法的基础上，提出了一种新的光线投影体绘制综合加速算法。该算法利用光线与某一方向平面簇求交的方法快速确定融合片段，减少插值计算。采用基于片段的融合方法进行融合，提高融合速度，并利用包围盒减少光线与无效平面的求交。通过实验对比，本文算法成像效果较好，在保证成像质量的前提下，有效地提高了体绘制速度。

参考文献

[1]Tiede U， Hohne K， Bomans M， et al. Investigation of medical 3D-rendering algorithms[J]. IEEE Computer Graphics and Applications， 1990， 10(2): 41-53.

[2]NIU Cui-xia， FAN Hui， DU Hui-qiu. Accelerated algorithm of ray casting in medical volume rendering[J]. Journal of System Simulation， 2006， 18(1): 343-346.

[3]Jae Jeong Choi， Byeong-Seok Shin， Yeong Gil Shin， et al. Efficient volumetric ray casting for isosurface rendering[J]. Computers and Graphics， 2000， 24(5): 661-670.

[4]Freud N，Duvauchelle P，Le’tang J M， et al. Fast and robust ray casting algorithms for virtual X-ray imaging[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research， 2006， 248(1): 175-180.

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[6]陈欣波. 医学图像三维重建算法研究及其实现[D].电子科技大学， 2007.

记忆的片段范文第5篇

1　引言

随着半导体工艺的快速发展，在一块芯片集成上亿晶体管已经成为现实。为了更加有效地在一块芯片上使用数目众多的晶体管，芯片的体系结构开始向多核发展。多核系统就是用多个低频率IP核产生超过高频率单核的处理效能，但是如何用这些IP核互连来建立有效的片上微型网络已经成为决定当前片上系统(System on Chip,SoC)性能的关键因素。传统的SoC核间互连使用的是共享总线结构，但是随着嵌入式电子产品对芯片性能需求的日益增长，总线型结构已经不再适用。首先，总线结构是采用仲裁机制指定获得总线使用权的设备，当参加竞争的设备较多时会引起严重的阻塞；其次，当片上集成的晶体管增加时，连线延迟将可能大于时钟周期从而造成时钟偏移；最后，总线结构很难甚至不能实现系统的同步。如果继续使用总线型结构，将要增加总线的频率和带宽，并且要为总线定义更多的模式以适应不同的协议，虽然可以克服设计时的复杂性，但是并不能取得良好的系统性能。

最近几年片上系统向着更高层次、更大规模的片上网络(Network onChip，NoC)发展，片上网络的核心思想是将计算机网络技术应用到芯片设计中来，使得核与核之间的数据交换通过用路由器连接的网络实现。片上网络结构和总线结构相比不仅具有较好的可扩展性、可重用性，而且可以在支持并行通信的同时，实现全局异步局部同步(GloballyAsynchronous Locally Synchronous，GALS)的时钟控制。其中可扩展性保证了更多IP核之间的互连，从而可以实现更多的功能扩展，这是用户对未来移动通信设备的基本要求。而可重用性对于网络的设计来说是一个很重要的设计原则，可重用性设计可以节省设计成本、提高设计的可靠性、缩短产品的上市周期。对于总线结构来说每个功能块是可重用的，但是通信结构无法重用，而片上网络只需在原系统上添加路由和相应的IP核，大大地加快了设计的进度。除此之外，由于总线结构采用媒质共享的方式实现通信，因此无法进行并行通信，而且在核与核之间的连线较长时，很难实现同步时钟控制，从而使芯片的性能受限。而片上网络结构的核与核之间是通过路由器实现互连的，因此可以实现并行通信，从而大大地增加了通信的带宽和效率。而且，片上网络结构将核与核之间的长连线用路由器之间的短连线代替，可以使用全局异步局部同步的方式进行时钟控制，这就解决了总线结构中遇到的时钟同步问题，还能在一定程度上减小通信时延，从而让系统的性能得到进一步的提高。以上这些都导致总线结构逐渐被片上网络结构所取代。

随着通信技术和集成电路技术的发展，用户对产品性能的要求越来越高，因此未来的移动通信设备要向着更高性能发展，也就意味着对芯片性能的要求越来越高。早期发展起来的片上网络是通用片上网络，通用片上网络结构一般是以同质IP核为基础的。虽然使用通用片上网络结构已经可以比使用总线结构取得更好的性能，但是随着用户对通信需求的日益增长和芯片上要集成的IP核的数目不断增加，通用片上网络已经无法满足系统的要求，主要表现在下面几点。首先，产品要支持更高的数据传输速率。目前的移动通信终端提供的上行和下行速率已经不能满足用户的需要，据估计，未来的移动终端传输数据的速率要达到100Mbps，是现在的100倍以上，为了同时传输这么多的数据就要提高产品的数据传输速率，提高数据传输速率就要求产品的数据处理能力以及核与核之间的数据传输速率也要进一步提高。第二，产品要融合更多的功能。现在的移动通信终端已经实现了多功能的融合包括通话、音乐播放器、照相机等，但是未来的移动通信设备将会融合更多强大的功能，例如虚拟现实、视频会议、安全监控功能等。多功能的融合意味着片上集成的IP核数目将会迅速增加，而且为了实现不同的功能未来片上网络的IP核将向异质发展，即片上的IP核会具有不同的尺寸、功能等。第三，产品要能够支持更多的无线通信协议。如今无线通信网络的种类繁多，每种网络用的协议和技术标准也不同，如果要保证通信设备从一种网络过渡到另一种网络时不会卅现通信盲点，设备就要同时支持多种协议并且可以自动进行切换。对于上面所讨论的未来移动终端的特征来说，通用片上网络结构已经不再适用，进而出现的是针对异质IP核的面向应用的片上网络。而且面向应用的片上网络只用满足系统对于特定性能的要求，因此和通用的通信结构相比可以在一定程度上减小功耗和芯片的面积，从而在支持数目众多的IP核的同时保持良好的性能。但是由于面向应用的片上网络的设计要对限制条件进行逐一的验证，这会使产品的上市周期增长，所以面向应用的片上网络的设计必须建立在一定的设计流程上，以缩短产品的设计时间。

下面将对片上网络的设计流程进行讨论。文章的第二部分将对面向应用片上网络基本设计流程中的几个关键技术进行介绍，然后经过分析和总结，在第三部分总结了系统级的面向应用片上网络设计流程并图示，同时用一个实例来具体说明基于该设计流程设计片上网络系统的过程，最后将根据此设计流程设计的结构和一个手动设计的网络结构进行性能比较。

2　面向应用的片上网络的设计

不同的应用对系统的要求不同，面向应用的片上网络可以在设计之前对所要设计的系统进行静态的分析，从而得到系统所要满足的限制条件.这些限制条件是设计的基础，然后在满足限制条件的基础上，根据设计目标进行系统设计。具体的设计步骤为：第一步要明确设计目标和具体的限制条件，第二步就要根据限制条件设计出符合条件的拓扑结构，第三步是确定各IP核和路由器等在芯片上的位置，即进行布局设计。最后一步就是建立仿真模型，根据所得到的网络结构进行仿真环境配置，进而通过仿真得到最佳的网络结构。下面就来针对每一步进行具体的介绍。

2.1　明确限制条件和设计目标

面向应用的片上网络设计在实现设计目标的同时，需要满足相应的限制条件。一般需要确定的参数有系统的频率、链路宽度、功耗、点到点时延、端到端时延、面积等。这些参数可以作为限制系统的条件，其中有些也可以作为评价一个系统好坏的标准即设计目标。由于不同系统的要求不同，所以作为限制条件和设计目标的参数并不是固定的。一般用来作为限制条件的参数有带宽、通信时延、功耗、面积、路由器个数等，可以只使用对其中一个参数的限制作为条件，也可以同时对几个参数进行限制。设计目标则一般是低通信时延、低功耗或者二者的线性组合。

2.2　拓扑结构的设计

拓扑结构的设计也是整个设计过程中重要的部分。通用片上网络中的IP核大多是同质的，具有相同的尺寸、功能和通信要求等，所以采用规则的拓扑结构就可以完成片上网络的构建。由于现在的通信设备要支持的功能越来越多，IP核的尺寸、功能等也出现了很大的差异。对于尺寸各异的IP核，如果继续使用规则拓扑实现互连，则在芯片上要为每个IP核预留的面积必须不小于尺寸最大的IP核的面积，这样对于尺寸较小的JP核就造成了面积的浪费，从而无法得到高性能的系统。然而对于具体的应用系统，在片上网络设计之初就能够确定所采用IP核的具体功能和尺寸等特征，这些核之间的通信特征也可以提前预知。因此，在进行片上网络结构设计的时候，就可以针对这些IP核的特征，设计出满足系统要求、代价低、性能高的片上网络结构，这也是面向应用片上网络解决的主要问题之一。

针对片上网络拓扑结构的主要设计方式有两种，分别是拓扑生成和映射。拓扑生成是在给定通信任务图、系统参数限制(通信时延、功耗等)和IP核的基础上，增加路由器并确定IP核之间通过路由器的连接关系，从而获得满足系统要求的拓扑结构。而映射则是在给定上述相同条件的基础上，决定每个IP核在选定拓扑结构中的位置。利用上述两种方法可以得到满足所给限制条件的拓扑结构，对得到的每一种拓扑结构进行布局并仿真可以得到相应结构各方面的性能参数，对性能参数进行分析，并根据分析结果进一步设计拓扑结构即形成反馈，再重复仿真分析后即可筛选出相对最佳的结构。要对所得到的拓扑结构进行仿真得到性能参数，还要先确定各IP核和路由器的位置即布局。

2.3　布局问题

布局用于确定片上网络拓扑结构中每个IP核、路由器、链路和网络接口等在芯片上的位置。每个IP核和路由器的位置直接影响着系统的布线，线长越长，信号传输的时延和功耗也会越大，最终决定了系统的性能和代价。因此，布局设计要基于系统的具体要求，在一个很大的设计空间中去检测每个可能的布局情况，从而获得最优的布局。对带宽、功耗、通信时延、面积等的限制既可以作为软件的输入来对布局空间进行筛选，也可以作为评价一个布局的性能指标。这个思想也广泛应用于以前的研究中，例如在[11]中，作者用带宽和通信时延作为限制，用功耗作为性能指标提供了可以保证服务质量的设计过程。在[12]中作者用通信时延限制作为输入，获得了代价最小的布局。在[13]中作者用通信时延限制作为输入，使用一种启发式算法对IP核和路由器进行布局，然后确定满足所有限制条件的路由路径来进行设计。用不同参数作为限制条件得到的结果一般是不同的，所以其性能也有差异，例如用点到点的时延作为限制条件，或者用端到端时延作为限制条件，由于端到端时延的限制可以用“借用时间”(horrow time)的概念，这就造成后者的设计空间更大，仿真结果表明后者可以比前者节省面积和功耗。另一方而，将不同的参数作为输入也会得到不同的结果，例如分别用时延限制和功耗限制作为输入，由于时延和功耗并非相互独立，当用另外的参数作为性能指标时，就不能兼顾系统对于时延和功耗的要求。因此在设计时要根据系统要求进行输入参数和性能指标的选择，从而得到最佳的布局。

2.4　仿真

对于片上网络设计来说，如果每一种方案都用硬件来验证会使设计的成本大大增加，所以可以通过使用仿真软件对系统进行评价。仿真软件可以为片上网络的设计提供流量模型、IP核模型以及路由器等网络所需设备。用户只要手动选择设备，并根据要求配置各项参数就可以得到相应网络结构的性能参数。片上网络的复杂性在不断地增加，在仿真软件的基础上，产品从设计到推向市场的时间可以大大缩短。因此仿真在片上网络设计中也是很重要的。对于仿真来说，参数的设置是基础，下而以链路的容量为例来说明参数的设置，链路容量对于网络所需芯片的面积和功耗都会造成一定的影响。设置链路容量一般有两种情况，一种是将链路容量设置成统一的，一种是不同的链路设置不同的容量。前者由于要考虑到最差的情况所以会造成大量的资源浪费，后者可以根据具体的情况设定链路容量，因此可以得到较好的性能。在设计时应该根据需要选择设定的方式。完成仿真得到相应结构的性能参数后就可以参照系统要满足的限制条件和设计目标，对仿真结果进行分析并选择出符合所有限制条件的相对最佳的结构。

3　实例

3.1　片上网络系统级设计流程图

面向应用的片上网络设计首先要根据应用的要求确定系统的限制条件和设计目标，即设定各参数，然后根据这些参数进行拓扑结构和布局设计，其中需要通过仿真不断对拓扑和布局进行更新，最终获得满足设计要求和限制条件的最优拓扑结构及其布局。基于这一分析，我们得到而向应用的片上网络设计流程图，如图1所示。该设计流程中给出的系统输入主要有设计目标、约束条件和特定应用的通信特征，设计目标一般为低时延和低功耗，或者二者的线性组合，约束条件包括了带宽、时延、功耗、面积和路由器数目等的限制，而通信特征给出了IP核之间的通信关系及其流量大小等信息。基于这些系统输入，首先进行拓扑结构和布局的设计，其中布局的结果对拓扑结构设计具有一定的反馈作用，可以通过多次调整取得拓扑结构与布局之间的折中，这一关系如图1虚线框所示。经过上面的步骤可以得到所有可能的网络结构，为了进一步对这些结构的性能进行比较则要开始下一步的仿真。仿真是由仿真软件完成的，用仿真软件提供的流量模型、IP核模型、路由器和链路等构造片上网络模型并对参数进行设置，仿真得到各性能参数包括通信时延、功耗等，并根据仿真结果进一步更新网络的拓扑结构和布局，如图1中的性能反馈部分。如此下去直到得到最优的网络结构。此设计流程的输出则为最终设计的网络结构。

3.2　实例分析

文献[9]中给出了一个包含30个核的系统，具体包括10个有缓冲的ARM7处理器、10个私有存储器、5个流量产生器、5个共享存储器。下面用一个例子来具体说明3.1节片上网络设计流程，并分别对一个手动设计的结构和基于该设计流程设计出来

的结构进行分析和性能比较。

手动设计的结构包含15个路由器，使用5*3的mesh结构，每一个路由器连接两个IP核，所选择的拓扑结构是经过高度优化的，最终的结构如图2所示。图中M表示处理器，s表示共享的存储器，P表示私有的存储器，T表示流量产生器。该结构能支持的最高的频率是885 MHz，功耗368.08 mW。

为了进一步减小占用的面积和功耗，下面采用上述的设计流程来确定网络结构。要确定网络的结构首先应该确定所需要使用的路由器的个数，在此设计过程中对于特定的链路宽度和频率不断变换路由器的数目，从而得到该频率和链路宽度下最佳的结构。重新设置链路宽度和频率，根据算法得到新的频率和链路宽度下的最佳结构，即采用迭代的方法确定每一种可能的组合。迭代的过程图如图4，最外层是系统工作频率的变化，最里面是路由器数目的变化，中间是链路宽度的变化，对每种情况进行仿真分析进而选出最佳的拓扑结构。

在上面的迭代中，路由器的个数是从1到30变化的，即从所有的IP核连在同一个路由器上到一个IP核连到一个路由器上，而链路宽度和网络的工作频率是确定链路带宽的主要参数，在这个过程中二者可以在一些适当的值上进行变化。但是为了和手动设计的网络结构相比较，文献[9]中将工作频率同样设置成885 MHz，实验证明此结构完全可以支持手动设计结构所能支持的最大频率。经过上面的过程后，确定最佳拓扑需要8个路由器，和手动设计的结构相比减少了所需的路由器，但是由于路由器和路由器之间的连线较长，所以要通过仿真进一步进行胜能的比较。下一步就是对所得的拓扑进行片上布局设计，将对时延的限制当做限制条件，采用sA算法㈣，即将所有的IP核和路由器在片上所有的排列情况进行遍历，再对所有的情况进行仿真，检测出不符合时延限制的网络结构将其抛弃，再分析符合时延限制的网络的功耗进而得到相对优越的结果。这个过程是建立在算法之上的，可以完全自动的生成，得到的最终结果如图4所示。按照设计流程设计的网络结构只需要消耗277.08 mW，而且生成最后的结构只需要用几个小时的时间，和以前的设计方法相比效率显著提高了。