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计算机视觉在生物力学和运动康复中的应用和研究

近几十年来,在运动生物力学和康复环境中对人体运动的研究取得了长足的进步。基于视觉的运动分析涉及从顺序图像中提取信息以描述运动,可以追溯到19世纪后期, Eadweard Muybridge首先开发了捕获屈步态图像序列的技术。此后,运动分析相关技术进步很快,与不断增长的需求相平行,这些技术可以捕获从临床步态评估到视频游戏动画在内的各种运动。在运动生物力学和康复应用中,人体运动学的定量分析是一种功能强大的工具,生物力学工具已经从使用图像的人工注释发展为基于标记的光学跟踪器,基于惯性传感器的系统以及使用复杂的人体模型,计算机视觉和机器学习算法的无标记系统,已经取得了长足的发展。

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PNAS | 将高通量结构生物学转化为预测性抑制剂设计

今天为大家介绍的是来自Alpha A. Lee团队的一篇关于蛋白质抑制剂设计的论文。寻找能增加配体对靶蛋白亲和力的化学修饰是一个常见的药物设计挑战。随着结构生物学技术的提高,现代同步辐射装置使其从手工艺发展为每月可处理数百种不同配体与蛋白质的相互作用。然而,一个将高通量晶体学数据转化为配体设计预测模型的框架是目前缺少的部分。在这里,作者设计了一种简单的机器学习方法,通过单一蛋白质与多种配体的实验结构和生化测量来预测蛋白质-配体亲和力。本文的关键是使用基于物理的能量描述符表示蛋白质-配体复合物,并采用学习排序方法推断出结合模式之间的相关差异。作者针对SARS-CoV-2主蛋白酶(M Pro)进行了高通量晶体学实验,获得了超过200种蛋白质-配体复合物及其结合活性的并行测量。这使得能够通过一步合成库来提高两种不同的微摩尔浓度击中的效力超过10倍,达到一种非共价和非肽类拟态抑制剂。关键的是,本文提出的方法成功地将配体扩展到结合口袋的未探索区域,在化学空间中进行大规模且富有成果的改进。

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用于大规模视觉定位的直接2D-3D匹配(IROS 2021)

摘要:估计图像相对于 3D 场景模型的 6 自由度相机位姿,称为视觉定位,是许多计算机视觉和机器人任务中的一个基本问题。在各种视觉定位方法中,直接 2D-3D 匹配方法由于其计算效率高,已成为许多实际应用的首选方法。在大规模场景中使用直接 2D-3D 匹配方法时,可以使用词汇树来加速匹配过程,但这也会引起量化伪像,从而导致内点率降低,进而降低了定位精度。为此,本文提出了两种简单有效的机制,即基于可见性的召回和基于空间的召回,以恢复由量化伪像引起的丢失匹配。从而可以在不增加太多的计算时间情况下,大幅提高定位精度和成功率。长期视觉定位 benchmarks 的实验结果,证明了我们的方法与SOTA相比的有效性。

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