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2015年休斯顿大学实习周记（十二）

作者：

编辑：刘艳红

发布：2015-11-20

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程天舒

3D建模的尝试

上周把2D的mPb完成后一直在琢磨怎么向三维方向发展，搜了几篇论文都是非常复杂的方法一时无法理解，所以打算从最简单的尝试开始——堆叠，虽然导师说单纯的堆叠二维截面图会丧失相邻截面之间也就是深度方向上的信息，但我还是想看看效果。2D截面图堆到3D立体图的转换可以利用matlab的surface函数也可以通过一些软件实现，我借用了一个mathwork论坛上的小程序，因为这个程序的输入就是三维图片组无需过多格式转换，于是30张连续的神经纤维组织截面县分别进行mPb轮廓提取再将结果堆叠渲染就成了下图的模样。很显然这是一个极其粗糙的效果，因为没有一张mPb图都包含了太多不需要的细节（噪声），针对这一点倒是建议我先用高斯模糊处理去噪再试一试，另外，paper提出mPb的主要目的是为图像分割服务的，这些在单纯轮廓提取中被视为噪声的细节其实是为图像分割提供辅助信息的。

mPb与3D效果

Non-max suppression

在paper中有一项optional的技术叫做Non-max suppression，这一项处理引用自1986年canny的论文，目的是从用梯度模板滤波后的结果中提取局部最大值从而进一步细化轮廓，大致与案例如图所示。在paper公开的代码中，这一部分代码的编译版本只能在linux系统中运行，而且无法查看源代码，可见是paper是专利技术之一，经google发现，matlab中有类似功能的函数imregionalmax和imextendedmax，作用效果如下。

mPb经过non-maximum处理

骨头组织实验

上周四导师和Rupali从罗德岛开会回来后告诉我他找到了一个可以用到我的mPb算法的地方——骨头组织的轮廓提取，因为不知道他从哪里获取了一些珍贵的骨头组织样本。由于需要一至两周的时间用实验室的显微镜系统对样本进行拍摄，我先从网上下载了一些骨头组织图像进行试验如下图所示，由于骨头组织与周围组织有着非常大的纹理特征的区别而颜色区别不大（一般医学图像都是灰度图），所以用基于纹理特征的tPb处理的效果远强于基于色彩信息的cPb。

骨头组织与轮廓提取

参加会议

周五全体实验室去休斯顿德州医学中心参加了由Rice University举办的2015神经工程学会议。与会人士都是在脑科学/神经工程领域进行研究的大学教授或者研究人员，第一位演讲者发现小鼠在运动过程中神经元会按照一个pattern轮流激发，如果用不同光场对活体小鼠的神经按照同一pattern刺激神经（“playing the piano”）就能使小鼠重复这一运动从而达成控制小鼠的目的。导师最为感兴趣的是一位MIT教授的压轴演讲，在他的演讲中主要介绍了一种expansion的方法：受启发于尿不湿中高吸水性聚合物的吸水原理，研究人员将生物组织与该中聚合物融合并置于水中，借助聚合物吸水膨胀的作用从而同时扩大了生物组织的体积放大了细节信息，有助于在不扩大显微镜倍率的情况下变相增大分辨率。不得不佩服MIT的脑洞就是大。

与实验室的小伙伴吃会议午餐 MIT教授在讲”Brainbow”

莱斯大学

中国诺奖

没有想到会在休大的最后一周的周一早上见证这一历史时刻：中国本土科学奖屠呦呦突破诺奖零记录。希望这标志着一个瓶颈的打破，希望从此国人获诺奖成为新常态！

黄煜

这次周记算是美国实习的最后一次周记了。

这周Aaron一直在德国出差，然后我把这个plate-ball system的最后一个距离实践应用的问题给解决了，这周主要就是不停地用电脑仿真实际应用中可能出现的各种情况，看看控制算法还有没有什么漏洞。硬件仿真估计在剩下的时间里面是完成不了了。

我这周给Aaron发了几个邮件包括最重要的一个论文草稿，里面重点介绍我最后一个改进的思路，还有我准备在论文里面关于控制算法的部分介绍的内容。结果Aaron告诉我他一个星期都在忙着开会和申请grants，一直没来得及看我的草稿，所以和我下周一单独谈谈。

这周我基本都是按照自己的想法在论文里面添加关于算法和仿真的部分内容。我主要就是想方设法把自己的思路说清楚，尽管最后感觉篇幅有长，只有等着Aaron给点修改意见了。我下周三在美国考最后一次GRE，这周也花了不少时间准备，感觉应该会比上次好点。

最后还想说点感慨。总之就是美国方三月，天朝已千年。我们机械学院大群里面保研名单什么的都公示了，有好多保外的，像清华北大上交浙大什么的，还有保研中科院或者国家重点实验室的，有硕士的还有直博的等等。然而等我回去之后，我才开始申请美国研究生院，又是一段艰辛的历程，尽管在这里的一篇paper可能可以给我的简历增色。

这几个月总之就是好好锻炼了一下MATLAB编程能力，以后不会怕那种上千行的代码和让我调bug的问题了。回国之后抓紧时间学学Mathematica还有各种数学知识，尽量保证以后读硕士结束之后能留在美国再来个PhD吧。

王泽

时间过的很快，这次实习的周期接近尾声了，这也应该是我的最后一个周记。在这边的点点滴滴慢慢开始在脑中浮现。我开始回忆和整理这三个月来认识的人和做过的事，希望可以借这个周记的机会，写下自己的感受。

记得刚来休斯顿的时候，带着疲惫的身体从飞机上下来的时候。第一感觉就是热，比武汉还要热。然后就是空气真的很好，虽然休斯顿是美国大都市中空气不太好的一个，但是还是很棒。接机的学长并没有那么的热情，起初也感觉到了。之后到了振宇家，振宇人还蛮好的，东西都准备了，家里特别干净。带我去吃了炸鸡和Costco，在他家住的三天也是麻烦他了。然后见了导师，商量事情，办理了各种繁杂的手续。包括自己办理银行卡，自己去超市买东西，自己去BOA办卡，没有车的确不方便，其中的种种，自己慢慢体会。和外国人打交道的种种。包括后来办理宿舍的问题，都是我们自己去解决的。这边你需要去argue,不停地去找他，提醒他给你办事情才会去办理。多用邮件催一下，其实来了这边，邮件就像短信一样平凡。邮件的确是一个很好的东西，比短信方便很多，可以给人自由回复的空间，以及思考认真回复的时间。

直到后来实验室里面的种种，自己学习做实验，和中国人，中东人，印度人，越南人，各种人打交道的感觉也是蛮奇妙的。大家各有各的特点。导师是个很好的人，说实话，就是有的时候有些严厉，感觉不太好接近。不过他也经常要求我多和他交流，这样感觉也是蛮好的。而且感觉大家最厉害的就是科研的能力，自己设计实验，自己设计模型，自己编程处理数据，都很original。这点感觉很棒，而且我自己也在慢慢学习。开始很慢，什么都不懂。后来学习的过程中犯了很多错误，才慢慢学会各种操作。也特别谢谢富生的细心指导，虽然感觉有的时候被他嫌弃，哈哈。还有bigbend那次旅行。真的是太棒了！德州的圣安东尼奥，bigbend都去了。

说实话，这边的实验条件不一定比国家光电实验室的能力强，但是这边的学生真的很努力，而且成果很丰硕，这个大学的研究真的还是不错的。

还有很多收获，没有办法言语，但是这次经历，将会是我终生的财富。

李慧晗

这周主要做的是把温度传感器，电压电流传感器，IMU传感器的电路和程序进行setup。温度传感器用的TMP36，电压电流传感器用的Atto Pilot，IMU传感器用的SparkFun的9个自由度的传感器MPU-9150。温度传感器和电流电压传感器的输出端和Teensy的Analog引脚直接相连，IMU传感器的SCL和SDA两个引脚和Teensy的SCL, SDA引脚分别相连。在Arduino里用AnalogRead函数将引脚的电压值读出来。引脚电压值和相对应的测量值应该有一个确定的关系。对于电压传感器，其所测的最大电压值为50V，测量的引脚电压值为251，所以实际电压值为(251*50)/1024.0，电流传感器原理相同。对于温度传感器，引脚最大输入电压值为3300mV，Arduino上显示的值为225，则按照比例关系，引脚电压值为(225/1024)*3300=725mV。按照datasheet上，引脚电压值和温度的关系，可以计算出传感器所测得的室温为(725-500)/10=22.5℃。IMU传感器输出来的是各个方向的加速度，角加速度，从加速度计算出位置比较复杂，直接在Arduino里面计算会比较慢，则不对加速度原始数据进行处理，输入到电脑里再计算会比较快。下周主要做的就是写slave和master之间的通信协议了。

图对传感器和通信的setup

图搭好的电路

图传感器的程序

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图从Arduino中输出的传感器数据

叶庆莹

这一周组会我请了假，要去解决住宿费退钱的事，希望能在回国前办好。转眼我们就已经呆了两个多月，还有20天就要回国，心中也有些不舍。休大的校园总让人感觉到自由和随性，草坪上躺着晒太阳的美女，长椅上盘腿坐的亚裔小姑娘，滑板纵横来去的小黑哥，LYNN PARK时不时玩乐队的帅小伙来秀一秀。这时拿着书在阳光下坐一下午也觉得很美。

这周度过了第一个在美帝的中秋节和生日，感受还是很新奇的。之前在中国城买的月饼也算应景，中秋晚上赏月时，虽然没有看到“传言”中的超级月亮，但皎皎月光也勾起人对家乡的想念。生日那天，吃完饭回来的路上就看见有乐队在训练，我索性就地一坐，听他们疯狂的摇滚，真是自由而奔放啊！

这周工程楼的火警报警器意外响起，让我们集体出来清闲了一个下午。趁这个空档，我去了休大的BLAFFER ART MUSEUM，博物馆不大，但是很有氛围，两层小楼，布置的简洁有新意。里面大部分是当代摄影家的一些作品，还有一些学生的手工艺品。东西不多，但是安静的环境让人心静。虽然有很多看不懂的艺术，但是氛围让人感觉很舒服。

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图一摄影展

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图二信件

储晓青

本周重复了一遍用活性碳电极作为工作电极以及对电极的超级电容器三电极测试，测试的结果和上周的差不多。由于背景知识不足，问了国内做超级电容器的师兄，按他的方法做了一遍，还是没有效果。

周三组会和Dr. Yao商量后，他同意我放弃超级电容器这个自主项目，之后花一些时间参与实验室其他学生的项目比如镁空气电池的项目。这段时间还要忙着准备申请研究生院，所以实验项目暂时已经不是重点。

戴政泓

这周主要工作就是修了一台火焰气相色谱仪，上周第一次使用这台色谱仪的时候发现injector和detector的温度不受控，考虑是controller的问题。实际上，controller的温控端就是一个所谓的滑动变阻器，通过输出不同的阻值来控制加热温度，原理还是比较简单的。另外实验室正好有一台也有故障的controller，但不知道其温控端还是否完好。于是在和实验室另外一个本科生Philip的合作下，我们给我们的火焰气相色谱仪控制器换了零件，而且还成功了，颇有成就感。这周我也正式开始了我的健身计划，每天去gym器械区练一个小时，游泳一小时，雷打不动。锻炼对我的影响真的很大，无论是身体上还是精神面貌、生活习惯上，都感到了明显的变化。慢慢爱上了这种生活状态，好好珍惜剩下的三周吧！

拆开的气相色谱仪

韩聪

时间过得很快，在休斯顿已经度过了两个多月。离回去的日子也不远了。

在实验室，上周整理了数据，处理成统一的数组形式，方便以后计算调用。以前的问题是在仅仅Plate三维数据的变化上的SAR估计还是很准的。但在最复杂的问题，就是考虑钉子的问题。这的确是一个复杂的问题，因为涉及的参量有很多，钉长，钉子直径，钉距，钉子排列位置。为了保证数据充足，之前一直在仿真，但整理后排除重复数据发现也勉强到200组，而且我感觉最大的问题是数据的厚度不足，仅仅是从一维散发，所以这也是我之前不认为神经网络可以解决的原因。虽然在分离处理后，Plate和screw的数据规律可以从一定程度定性描述，但是定量的话还是实在太淡。由于电磁理论基础不足，让我一度很痛苦，不知道接下来要如何进行。在一天请教一个学长后，他指出我的不足，认为我不应该只关注SAR值，应该去观察电流趋势，虽然无法用公式去定量分析，但是通过电流观察，可以选择影响最大的主要因素去处理，所以我又对数据进行一定简化的处理，选择了我认为比较重要的点，其中我把分布规律简化为前两个Screw和top of plate的关系。另外，为了能得到一个结果，现在也要考虑一下神经网络的应用了。

这两周一直在抽空学习英语，没有出去玩，但是听说19号会有火箭的一场季前赛，还是很激动，和同学买了票，准备去一睹哈登，霍华德，浓眉哥的风采。

熊诚

这一周在实验室主要是继续完成实验，我自己做了一个实验平台