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大脑作为中枢神经的主要组成部分,是生物体最复杂、最重要的器官之一,其结构和功能机制是当前脑科学研究领域的热点和难点。脑科学研究者们从高分辨生物图像中重建出神经元、血管、核团形态并进行计算和分析,由于形态学研究需要大量数据,数据共享变得尤为重要。然而,目前的数据共享方式局限于文件、文字、图片、视频等静态信息,需要用户下载或者拷贝数据并使用本地软件才可进行形态观察,浪费大量人力与物力。此外,现有的可视化平台存在可视化信息不全面、交互性能不足、数据加载缓慢、形态可视化效果差等问题,已难以满足科学家对形态学数据可视化的需求。
本文针对全脑网络可视化研究的特点,基于B/S架构设计了一个脑空间矢量化数据可视化平台,包括三维形态可视化系统和可视化数据管理模块两部分。系统使用AntDesign进行高友好度的UI设计,利用Webpack打包工具,采用ReactJS框架进行前端页面构建,使开发者能够以React组件的形式进行模块化开发,方便平台功能扩展。
对于平台三维形态可视化模块,本文以交互性能和渲染性能突出的WebGL技术为基础,采用其Three.js封装库以及射线拾取机制对其进行了实现,其中包括模型数据(核团、神经元、血管)的三维形态可视化展示、神经元操作工具、核团镜像复制、横截切片、渲染效果控制、标尺系统等,解决了现有平台的交互性能不足以及形态可视化效果差的问题。可视化数据管理模块用于给三维形态可视化系统提供其所需的各项数据文件以及对整个WEB平台的资源文件进行科学有效的管理,其中包括模型数据文件的格式转换、命名树文件定义与配置等。同时提供了神经元形态学数据库检索查询功能,并采用了浏览器缓存、页面资源压缩等方法优化平台数据存储能力并且保证数据传输安全性。
综上,本文通过构建该平台,利用WEB浏览器系统性的对脑结构形态学数据进行可视化展示,实现了丰富的、较为全面的、高交互性的可视化功能,起到形态学数据共享的作用,降低了共享成本,解决了数据共享存在的低效性问题。该平台能够帮助科研工作者更便利的在全脑范围内对神经元、血管以及核团进行形态学研究观察,并且多角度的获取形态学相关知识,进而在形态学研究领域开展更广泛的研究和实验。
本文针对全脑网络可视化研究的特点,基于B/S架构设计了一个脑空间矢量化数据可视化平台,包括三维形态可视化系统和可视化数据管理模块两部分。系统使用AntDesign进行高友好度的UI设计,利用Webpack打包工具,采用ReactJS框架进行前端页面构建,使开发者能够以React组件的形式进行模块化开发,方便平台功能扩展。
对于平台三维形态可视化模块,本文以交互性能和渲染性能突出的WebGL技术为基础,采用其Three.js封装库以及射线拾取机制对其进行了实现,其中包括模型数据(核团、神经元、血管)的三维形态可视化展示、神经元操作工具、核团镜像复制、横截切片、渲染效果控制、标尺系统等,解决了现有平台的交互性能不足以及形态可视化效果差的问题。可视化数据管理模块用于给三维形态可视化系统提供其所需的各项数据文件以及对整个WEB平台的资源文件进行科学有效的管理,其中包括模型数据文件的格式转换、命名树文件定义与配置等。同时提供了神经元形态学数据库检索查询功能,并采用了浏览器缓存、页面资源压缩等方法优化平台数据存储能力并且保证数据传输安全性。
综上,本文通过构建该平台,利用WEB浏览器系统性的对脑结构形态学数据进行可视化展示,实现了丰富的、较为全面的、高交互性的可视化功能,起到形态学数据共享的作用,降低了共享成本,解决了数据共享存在的低效性问题。该平台能够帮助科研工作者更便利的在全脑范围内对神经元、血管以及核团进行形态学研究观察,并且多角度的获取形态学相关知识,进而在形态学研究领域开展更广泛的研究和实验。