MAT文件论文

MAT文件论文（精选4篇）

MAT文件论文 篇1

众所周知，MATLAB是一套功能非常强大的商业数学软件，从信号处理，语音处理，图像处理，数据采集，数值运算，到电子仿真等等，几乎在各个工业领域，它都已经得到了广泛应用，同时也取得了巨大的成功。但是，它也存在着执行效率低、不能脱离MAT-LAB这个应用程序环境和在三维图像的处理能力方面也远没有OpenGL(Open Graphics Library)强大等不足之处，这在很大程度上限制了程序的可移植性和通用性。

基于上述考虑，为了拓展MATLAB的应用范围，增强程序的可移植性和通用性，本文介绍了一种如何利用MATLAB提供的一套可供Visual C++调用的API函数集来实现在Visual C++中访问MAT数据格式的三维扫描图像文件的方法。结合MATLAB强大的计算能力、VISUAL C++良好的用户接口与界面和OpenGL在三维图像的处理方面的优势来实现对三维图像的显示、操作与处理。作者使用的编译环境是：MS Visual C++6.0与MATLAB 7.0。

1 MAT文件格式与OpenGL简述

MAT文件是以二进制形式存储的数据文件，是MATLAB最主要的数据存储格式。MAT文件由一个128字节文件头与一个或者多个数据单元组成，每个数据单元又包含一个8字节的数据标签与一个数据(变量)块。文件头里保存着MATLAB的版本，创建平台、日期与时间的信息;数据标签中前四个字节是该数据单元中数据块的类型，后四个字节是该数据单元中数据块的长度。

OpenGL是SGI(Silicon Graphics,Inc.)公司开发的一个非常优秀的开放式、可独立于操作系统和硬件环境的三维图形软件库,早期主要应用在专业的图形工作站上。近几年随着微机硬件性能的显著提高,在微机中有广泛地应用。由于其开放性和高度可重用性目前已成为高性能图形和交互式视景处理的工业标准。

2 Visual C++编译环境的设置

Visual C++与MATLAB和Visual C++与OpenGL之间的连接都是通过动态连接库进行的，为了让Visual C++与MATLAB之间，Visual C++与OpenGL之间无缝的连接，必须对Visual C++的开发环境进行相应的设置。我们以在Visual C++中生成一个单文档工程为例进行说明。

2.1 Visual C++与MATLAB连接的编译环境设置

MATLAB提供的API函数集封装于下面两个标准DLL文件中：libmat.dll,libmx.dll。前者用于对MAT文件的操作，后者用于对MAT文件中矩阵的操作。它们的存放在MATLAT安装目录下的bin目录中，还有两个对应的导出库文件libmat.def与libmx.def,以及其导出函数的原型mat.h和matrix.h，它们都位于MATLAT安装目录下的include文件夹中。环境的设置只需一次，以后运行就不需要再进行设置了。首先在Visual C++中设置包含路径，选择菜单【Tools】→【Options】，在弹出的Options对话框中选择Directories标签，在该对话框中选择Include files选项，并在该文本框中添加D:MATLAB7EXTERNINCLUDE，接着选择Library files选项，并在该文本框中添加D:MATLAB7EXTERNLIBWIN32MICROSOFTMSVC60。我们假定MATLAB7安装在D盘的根目录下。然后在新建的工程的预编译头文件StdAfx.h包含mat.h与matrix.h两个头文件。最后设置编译器的链接选项，选择菜单【Project】→【Settings】，在弹出的Project Settings对话框中选择Link标签，在该对话框的Object/Library Modules文本框中加入libmat.lib与libmx.lib两个链接库。

2.2 Visual C++与OpenGL连接的编译环境设置

由于Visual C++6.0中已经包含了OpenGL的三个核心的动态链接库与对应的导出库文件，一般不需要设置包含路径。编译器的链接选项的设置与上面的方法相同，在Object/Library Modules文本框中加入OpenGL32.lib、gul32.lib与glaux.lib三个链接库即可。在预编译头文件StdAfx.h中加入gl/gl.h、glglu.h、glglaux.h和glglut.h四个头文件。

2.3 OpenGL图形绘制环境设置与编程步骤

OpenGL的绘图方式与Windows的一般的绘图方式是不同的，只要区别表现在以下3个方面[1]：

1)Windows采用的是GDI(Graphics Device Interface)绘图。

2)OpenGL采用的是渲染上下文RC(Render Context，又称渲染描述表)绘图。

3)OpenGL使用的是特殊的像素格式。

对于MFC AppWizard建立的单文档应用程序，进行OpenGL编程的步骤为：

1)编写创建函数(生成绘制描述表并设置当前绘制描述表)。

2)编写销毁函数，清除位图，定时器等资源及设备场景。

3)修改Cview类的样式。

4)编写OnDraw事件处理程序。

5)在OnSize方法中定义当前视区、投影模型和物体模型以及光源等。

6)编写OnTimer事件处理函数。

7)编写OpenGL绘制程序。

3 数据读取

在读取MAT数据之前，我们必须知道MAT数据中包含的变量名称，变量的类型以及变量数据块的大小。这些信息可以通过MATLAB提供的函数很容易的得到。我们以一个三维颅面扫描图像MAT文件格式的数据为例进行说明。这个MAT数据包含两个数据块，一个点坐标数据块，变量名是”Points”。另一个是三角形面片的点序数据块，变量名是“Facets”。两个数据块的数据类型都为双精度浮点型。根据这些信息，我们自定义了一个如下的结构体：

其中tVector3与tFacet也都是自定义结构体,定义分别如下:

数据读取的主要代码如下:

4 图像显示

图像的显示分为三个步骤，分别是各个三角面片法向量的计算，光照环境的设置与3D模型的绘制。法向量的计算与光照环境的设置在文献[1,2]里有详细的介绍。计算出的法向量保存在对象结构的法向量变量中。下面主要列出3D模型的绘制代码。

5 结束语

本文提出的这种方法使我们能把复杂的计算过程留给MATLAB，而用Visual C++结合OpenGL对计算结果进行分析和可视化处理。这样通过三者的紧密结合，很大程度上降低了编程的难度和工作量，缩短了软件的开发周期，提高了软件的可靠性。同时，本文的方法不仅仅只是限于3D扫描图像数据的读取，对于任何MAT数据格式的文件都是适合的，这必定能极大的拓展MATLAB的应用范围，无疑会给我们的科研和工作实践带来很大的便利和显著的经济效益。对于以上的方法，作者已经在自己的工作中成功的加以利用，实践证明该方法具有很强的可靠性与实用性。

摘要：介绍一种在VisualC++开发环境中,利用MATLAB的API函数集并结合OpenGL对MAT数据格式的三维扫描图像的读取与显示方法,并以三维扫描颅面图像为例,详细的说明了整个的实现过程。

关键词：OpenGL,Visual C++,MATLAB,三维扫描图像,MAT

参考文献

[1]和平鸽工作室.OpenGL三维图形系统开发与实用技术(基础编程篇)[M].北京:清华大学出版社,重庆:重庆大学出版社,2003.

[2]和平鸽工作室.OpenGL三维图形系统开发与实用技术(实用技术篇)[M].北京:清华大学出版社,重庆:重庆大学出版社,2003.

[3]张威.MATLAB外部接口编程[M].西安:西安电子科技出版社,2004.

[4]徐波.OpenGL超级宝典[M].北京:人民邮电出版社,2005.

MAT文件论文 篇2

MAT-271气体同位素质谱计适用于几乎所有轻同位素气体的检测[1]。20世纪90年代,国内外一些实验室对MAT-271质谱计主机控制系统进行改造[1~3]。目前该型号质谱计主机性能良好,但是进样控制系统老化,其采用的计算机软硬件环境(操作系统、开发工具、接口电路)与当前的开发条件已不相适应,并且原有进样系统操作方式繁琐,显示功能较不完善,给实验人员工作带来不便。

系统采用现有成熟的软硬件技术对MAT-271质谱计进行改造,实现进样控制系统的自动化控制。

1硬件设计

仪器工作时,在大尺寸液晶触摸屏上进行操作,设置I/O输出控制光耦隔离驱动模块,输出24V驱动电平,控制5个阀门开关;仪器在受到控制时,同时输出3路温度、压力的检测信号供外部采集,输出信号为电压信号,由A/D测定(见图1)。

选用PC/104主板Em104-s416作为硬件平台核心,该主板CPU为STPC Atlas系列486处理器,替代以前系统的8086核心[1],该主板提供包括网络和LCD等接口在内丰富的板上资源,从而减少额外接口电路设计。

系统采用HT-7431型接口板,该板卡是面向工业过程而设计的16位16路A/D、16路开关量TTL电平输入、输出接口板,符合PC104总线标准。模拟量输入通道采用单端或差分(双端)模式。输入电压范围为0~±10V,十六路TTL输出,电平输出范围为0~5V,其技术指标达到仪器检测参数的要求。硬件结构框图(见图2)。

为能够同时显示进样系统的多个参数及方便操作该系统,终端显示采用SHARP公司的5.7寸TFT(Thin Film Transistor)液晶显示屏LQ057V3DG01。

系统控制输入采用四线电阻触摸屏,由AT89S52单片机控制Burr-Brown公司的触摸屏控制芯片ADS7843,当单片机通过串口将数据发送到PC/104主板,PC/104进入中断处理程序,处理串口接收数据,从而判断是否触摸到液晶屏按键位置,模拟鼠标左键按下操作。

安装调试液晶屏和触摸屏时,须作如下修正:

式中,x,y为修正后的坐标;xt,yt为修正前触摸屏的坐标;xmin、xmax、ymin、ymax分别为触摸屏右端、左端、上端、下端的坐标值,这4个值也是修正前的值。通过对以上两个公式进行坐标修正后,触摸屏定位较准确。

2软件设计

由于Em104-s416主板CPU完全兼容于x86体系,可直接通过PC在CF上建立Linux系统[7]。在Linux操作系统下,激活系统中FrameBuffer设备驱动程序。经对MiniGUI进行裁剪和移植[8,9],完成软件平台搭建。

通过利用MiniGUI-1.6.2编写测控程序,实现数据采集、数据显示和仪器进样系统的功能控制。软件整体框图(见图3)。

数据采集部分通过对A/D控制,采集温度和压力参数。采样前,首先应对A/D进行校正,并设置A/D通道,先后读取A/D的高低8位,对数据进行处理得出各个参数值。

仪器进样系统的控制主要通过触摸屏数据的处理实现对阀门的开关及其循环开关设置(能够设置单个阀门开关,设置多个阀门自动开关),实现仪器自动进样。

数据显示主要是实时显示温度、压力等参数,阀门状态及其循环开关的次数,计算机远程登陆的情况。

3应用

系统改造前后性能对照(见表1)。将改造后的进样控制系统安装到上海化工研究院的MAT-271质谱计中,运行控制图形界面(见图4)。

试验表明,该系统在保证原有进样控制系统功能的基础上,实现进样系统的自动化控制。通过触摸屏模拟鼠标操作,实现对进样系统控制及设置,能够实时显示进样系统的多个参数,方便实验人员操作仪器。

参考文献

[1]Reber S.D,Cordes G.T.,Modifications to the Finnigan MAT-271mass spectrometer in the Inorganic Gas Analysis Lab[R]Washington USDOE,Washington,DC(United States),1995

[2]科学技术部条件财务司.科学仪器设备改造升级技术汇编(2002年度)[R],北京:科学技术文献出版社,2002

[3]闫吉昌,矫立萍.科学仪器升级改造的现状和展望[J],现代科学仪器,2003,(5):37~46

[4]IEEE-P996.1,PC/104Specification V2.5[S].2003

[5]IEEE-P996,AT96Bus Specification V1.1[S].1995

[6]江游,田地,方向等.基于MSC51单片机的8位PC104总线主板的研发与应用[J],仪器仪表学报,2007,(7):1229~1233

[7]刘志勇,吴健.基于PC/104平台嵌入式Linux系统核心定制方法[J],海洋技术,2004,(3):90~96

[8]张文,赵建.MiniGUI在基于S3C2410X-Linux的仪器开发平台上的移植研究[J],仪表技术,2007,(12):32~37

MAT文件论文 篇3

1 材料与方法

1.1 材料

弓形虫标准强毒株RH株速殖子、小鼠肉瘤细胞S180由吉林农业大学生命科学学院免疫学实验室保存, 昆明小鼠购自吉林大学实验动物中心, 雌雄不限, 体重25 g左右。

1.2 血清

市售“弓形虫间接血凝试验 (IHA) 试剂盒”的阴、阳性血清作为标准品。犬血清925份:其中山东省200份 (公犬89份, 母犬111份) ;江苏省200份 (公犬109份, 母犬91份) ;湖南省325份 (公犬170份, 母犬155份) ;湖北省200份 (公犬95份, 母犬105份) 。

1.3 抗原制备

取经传代后处于对数生长期小鼠肉瘤S180细胞, 1 500 r/min离心10 min, 弃去培养液, 加含2%胎牛血清的RPMI 1640维持液8 m L, 细胞计数约为2×104个/m L。接种弓形虫RH株速殖子, 接种量为106个/瓶, S180细胞被速殖子完全入侵后收集培养瓶内悬液, 3 500 r/min离心15 min, 弃掉上清液, 加PBS洗涤。再用PBS悬浮沉淀, 加6%甲醛溶液固定16 h。3 500 r/min离心15 min, 弃掉上清液, PBS吹打洗涤沉淀, 虫体悬浮于碱性缓冲液 (8 g Na Cl, 0.2 g KCl, 3.85 g Na2HPO4·12 H2O, 0.24 g KH2PO4, 调p H值至8.9, 定容至1 L) , 虫体浓度调整到2×107个/m L作为抗原液, 4℃保存待用。

1.4 MAT试验

待检血清用含0.2 mol/L的2-巯基乙醇的p H值为7.2磷酸盐缓冲液自1∶20起倍比稀释, 96孔“V”型血凝板, 每孔加待检血清稀释液50μL;加抗原液20μL和伊文思蓝0.5μL, 碱性缓冲液补足至75μL, 震荡混匀。设标准阳性血清、阴性血清和空白对照。将血凝板置于37℃培养箱孵育12 h。

判断标准:如孔底形成薄膜状、形态均匀的凝集物, 为阳性;如孔底形成小圆点、中间有空斑, 边缘有毛边的凝集物, 为疑似;如孔底呈清晰圆点状、周围光滑的凝集物, 为阴性。在标准阴性血清和空白对照均为阴性、标准阳性血清抗体效价不低于1∶200的条件, 待检血清抗体效价大于或等于1∶20判定为阳性。

1.5 对照试验

市售“弓形虫间接血凝试验 (IHA) 试剂盒”, 按说明书使用。

1.6 数据处理

数据用SPSS 13.0软件进行t检验。

2 结果

犬弓形虫抗体平均阳性率为8.2%, 湖北省、山东省、江苏省、湖南省犬弓形虫阳性率分别为20.0%、13.5%、2.0%、1.5%, 湖北省最高, 与山东省相比差异显著 (P<0.05) , 与其他2省相比差异极显著 (P<0.01) , 见表1;从犬的性别来看, 公犬阳性血清36份, 阳性率7.98% (36/451) ;母犬阳性血清为40例, 阳性率8.44% (40/474) , 两者之间差异不显著 (P>0.05) , 见表2。

3 讨论

改良凝集试验 (MAT) 是在直接凝集试验 (DAT) 的基础上发展而来的, 笔者采用小鼠肉瘤S180细胞培养弓形虫速殖子, 然后用福尔马林溶液固定抗原, 提高了该方法的敏感性和特异性, 被检血清用2-巯基乙醇处理后又可进一步去除非特异性抗体的干扰。吕元聪[3]在1994年对我国云南、福建、广西、四川、浙江及黑龙江6个省、自治区的部分地区的1 619头家犬进行了弓形虫感染调查, 阳性120例, 平均阳性率为7.4%;王权等[4]报道了2002年上海市3 982只有证犬的弓形虫抗体阳性率为13.0%;龚国华等[5]检测了上海市2003—2007年及2008—2009年间共975份犬血清, 阳性率分别4.03%、4.51%, 分析阳性率下降的原因与该地区自2002年起在集中办准养证和换证时, 给每只犬派发磺胺药片剂有关。在本次调查中, 山东、江苏、湖南、湖北四省区的925份犬血清的平均阳性检出率为8.2% (76/925) , 其中以湖北省阳性率最高达20% (40/200) , 与陈昌源[6]在2001年应用ELISA检测方法对湖北省检出的农村犬阳性率29.54%和城市犬阳性率11.54%相近, 说明该地区犬的弓形虫感染较为严重。山东、江苏、湖南省阳性率分别为13.5%、2.0%、1.5%, 感染率较低。公犬和母犬的感染率分别为8.0%和8.4%, 差异不显著 (P>0.05) , 说明弓形虫的感染与性别无关。

注:*为差异显著 (P<0.05) , **为差异极显著 (P<0.01) 。

参考文献

[1]LIU Q, GAO S Y, JIANG L, et al.A recombinant pseudorabies virus expressing TgSAG1 protects against challenge with the virulent Toxoplasma gondii RH strain and pseudorabies in BALB/c mice[J].Microbes Infect, 2008, 10 (12/13) :1355-1362.

[2]LUFT B J, REMINGTON J S.Toxoplasmic encephalitis in ADI S[J].Clin Infect Dis, 1992, 15 (2) :211-222.

[3]吕元聪.我国14省部分地区畜禽弓形虫感染流行病学调查[J].畜牧兽医杂志, 1995 (1) :35-38.

[4]王权, 刘桂清, 陈永军, 等.上海宠物犬弓形虫病流行情况调查[J].中国兽医寄生虫病, 2006, 14 (3) :1-3.

[5]龚国华, 周锦萍, 孙泉云, 等.上海市宠物门诊犬弓形虫病流行病学调查[J].中国动物传染病学报, 2009, 17 (4) :64-67.

MAT文件论文 篇4

关键词：AutoCAD教学,4MAT教学模式,八步教学法

引言

笔者教过多年的CAD课程, 教学方法也在不断的改进, 从最开始的黑板讲解, 学生上机练习, 到后来的多媒体教室, 教师通过多媒体演示, 学生再上机练习, 到现在的教师直接在机房演示, 学生边听讲解, 边看演示, 边操作, 达到教、学、做一体化教学。随着教学设施的改进以及教学的改革, 学生的学习效果也随之改善, 但是还有相当一部分同学, 学习效果差强人意。笔者曾对这部分学生, 进行问卷调查, 36%的学生对这门课程不感兴趣, 上课容易走神, 24%的学生认为这门课程没有用, 27%的学生觉得老师讲的过快跟不上老师的进度, 还有33%的学生认为这门课程枯燥, 在调查的中几乎所有的学生都反映边学边忘, 学了后面的忘记前面的, 印象不深刻, 记不住。

为了改善这种状况, 笔者引进4MAT教学模式, 运用八步教学法进行AutoCAD教学, 效果得到明显的改善。

一、八步教学法

八步教学法源自美国著名的学习有限公司 (About Learning Inc.) 总裁———麦卡锡博士 (Dr.Mc Carthy) 于20世纪70年代创立的4MAT教学模式。4MAT教学模式是基于教育学、心理学、脑科学、管理学等多学科领域的研究成果而提出的, 倡导循序渐进的自然学习进程, 针对学生不同学习风格类型和个体差异, 同时兼顾左、右脑优势倾向不同的学习者, 在教学中运用八个步骤, 即八步教学法。

八步教学法是一种“全脑”教学策略。具体如下:

第一步 (右脑模式) :联系生活。将学习任务与现实生活联系起来, 以激发学生的学习兴趣, 提高学生的学习热情。

第二步 (左脑模式) :分析意义。对上一步的联系结果进行分析和反思, 找到学习该任务的意义, 回答“为什么要学习这些”、“学习这些对我的生活有什么影响和帮助”等问题。

第三步 (右脑模式) :形成概念。重点在于通过多种教学手段来促进概念的形成, 回答“学什么”的问题。

第四步 (左脑模式) :发展概念。设计教学活动加深学生对新内容的理解, 注重教学内容的讲解和呈现方式的多样化与合理性。

第五步 (左脑模式) :强化练习。这一步重点在于加强练习, 巩固前面所学知识点, 回答了“怎样做”的问题。

第六步 (右脑模式) :实践拓展。将所学知识付诸实践, 达到拓展和迁移的目的。此步旨在明确“学了怎样用”的问题。

第七步 (左脑模式) :整合创新。对前面步骤所学知识的应用和拓展进行提炼、整合、调整、修改、评价等。在此基础上, 鼓励学生打破常规、创新立异。

第八步 (右脑模式) :经验交流。展现自己的学习成就, 对前面步骤的学习经历、体会、收获进行总结和交流。

二、八步教学法在AutoCAD中的应用

现以房屋平面图 (见图2) 的绘制为例, 阐述下4MAT教学模式在AutoCAD教学中的具体操作过程。

步骤一:联系生活

首先让学生回想下, 在生活中哪些场合见过房屋平面图, 先分组讨论, 然后每组选代表叙述下或者上黑板画出曾见过的房屋平面图。

步骤二:分析意义

启发学生思考“房屋平面图的用途”、“绘制房屋平面图有哪些绘制方法”等问题, 引导学生分析各种绘制方法或软件的优劣, 反思用AutoCAD绘制房屋平面图的意义之所在。

在步骤一和步骤二中, 教师是激发者, 采用提问、头脑风暴、分组讨论、角色扮演等多种教学方法来引导学生思考与分析, 激发学习兴趣, 调动学习热情, 明确学习动机。课堂上注意加强与学生的互动。

步骤三:形成概念

明确学习任务, 让学生知道要学习的内容是什么, 学习运用AutoCAD软件绘制房屋平面图的重、难点在哪里。可提一些问题, 例如:先画哪部分, 画图的步骤是哪些, 需要用到哪些CAD指令等, 让学生带着问题进行思考。等学生独立学习与思考基本完成后, 再互相讨论, 给出问题答案, 教师就答案给出评价与反馈, 对学生答错的知识点要重点解答与讲解。

步骤四:发展概念

这一步以教师讲授为主, 利用多媒体课件、运用AutoCAD实际画图过程演示等多种教学方式来呈现房屋平面图的绘制。一要注意在讲授时要层次分明, 重难点分清, 切忌主次不分、“满堂灌”和“填鸭式”教学;二要注意多种教学方式的灵活穿插运用, 注重课堂的互动和氛围, 保持学生的学习热情。

步骤五:强化练习

让学生上机练习运用AutoCAD软件来绘制房屋平面图。要注意随堂辅导, 针对学生的个别差异做出反馈与指导。

步骤六:实践拓展

将前面所学知识应用于实践。提供一幅机械零件图或其他建筑平面图, 让学生用所学的AutoCAD知识将其绘制出来。此步关键在于学生对所学知识的拓展和灵活运用。

步骤七:提炼整合

要求学生将前面所学的知识点及其具体应用进行总结、归纳、提炼与整合, 加深巩固学生所学的知识点, 真正把知识变成自己的东西。并鼓励学生进行创新, 让学生自己动手设计一套三居室平面图, 并用AutoCAD软件将其绘制出来。

步骤八:经验交流

以交流会的形式, 一方面展示学生的三居室平面图设计成果, 另一方面让学生相互交流心得、体会、经验、不足等, 并推选学生代表做报告。教师要做点评, 给予学生鼓励与期望, 最后要提出新问题, 引导学生进入下一轮学习。

四、结语

经过4个学期的教学实践, 对学生的跟踪调查发现:以前用传统教学法, 期末AutoCAD上机考试的通过率一般是80%左右, 运用八步教学法进行AutoCAD教学后, 期末考试通过率达到了98%;在国家劳动和社会保障部职业技能鉴定中心组织的全国计算机信息CAD高新技术考试中, 一次性通过率也从以前的65%左右提高到了96%。经学生反馈及学习效果证明, 4MAT模式下的八步教学法应用于AutoCAD教学取得了良好的效果。

参考文献

[1]左志宏, 等.McCarthy学习风格的分类及其4MAT教学设计系统[J].上海教育科研, 2005年10期.

[2]魏利霞.4MAT教学模式及其在英语教学中的应用[J].四川教育学院学报, 2008年7期.