CN114388059A

CN114388059A - 基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法

Info

Publication number: CN114388059A
Application number: CN202210039037.XA
Authority: CN
Inventors: 成生辉
Original assignee: Westlake University
Current assignee: Westlake University
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2042-01-13
Also published as: CN114388059B

Abstract

本发明公开了一种基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法、装置、设备及计算机可读存储介质，该基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法包括：在终端中建立三维空间，并于所述三维空间中载入待观察蛋白质的三维图像；将所述三维空间实时地映射于所述终端连接的显示模块；将三维力反馈控制器与所述终端连接，并根据所述三维力反馈控制器在所述三维空间中建立基准面；根据所述三维力反馈控制器控制所述基准面在所述三维空间内移动；在收到确认指令后，以所述基准面为参考生成所述待观察蛋白质的截面图。本申请的方法具有简化蛋白质截面生成方式的优点。

Description

基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法

技术领域

本发明涉及蛋白质截面生成技术领域，尤其涉及一种基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

蛋白质由多肽链空间无序堆叠而成的空间结构体，为了了解其微观结构，蛋白质的计算机三维成像技术得到了广泛应用。

但人们只关注基本的氨基酸功能单元的排列方式，对于蛋白质内部的稠密分布以及孔隙率等情况缺乏深入的了解。

为了直观地展示蛋白质内部的稠密分布以及孔隙率等情况，常规的做法是在计算机上用一个虚拟的平面对蛋白质进行布尔减操作，从而得到相应的截面图。这种截面操作需要选取多个参照和设置多个参数，不仅操作复杂，且对用户的专业能力有较高的要求。

发明内容

本申请实施例通过提供一种基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，旨在简化蛋白质的截面生成方式。

为实现上述目的，本申请实施例提供了一种基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，包括：

在终端中建立三维空间，并于所述三维空间中载入待观察蛋白质的三维图像；

将所述三维空间实时地映射于所述终端连接的显示模块；

将三维力反馈控制器与所述终端连接，并根据所述三维力反馈控制器在所述三维空间中建立基准面；

根据所述三维力反馈控制器控制所述基准面在所述三维空间内移动；

在收到确认指令后，以所述基准面为参考生成所述待观察蛋白质的截面图。

在一实施例中，所述三维力反馈控制器包括操控笔；

根据所述三维力反馈控制器于所述三维空间中生成基准面，包括：

以所述操控笔的笔尖为平面中心，并以所述操控笔延伸方向为平面法线生成所述基准面。

在一实施例中，根据所述三维力反馈控制器控制所述基准面在所述三维空间内移动，包括：

根据所述操控笔笔尖的移动参数及所述操控笔延伸方向的变化控制所述基准面在三维空间内的移动及角度。

在一实施例中，在根据所述三维力反馈控制器于所述三维空间中生成基准面之前，所述方法还包括：

将所述操控笔的笔尖映射于所述三维空间的预设原点。

在一实施例中，以所述基准面为参考生成所述待观察蛋白质的截面图，包括：

以所述基准面与所述三维图像相交面为截面位置，对待观察蛋白质的三维图像进行布尔减操作，以生成待观察蛋白质的截面图；

通过所述显示模块显示所述截面图。

在一实施例中，所述方法还包括：

在所述基准面与待观察蛋白质的三维图像接触时，控制所述三维力反馈控制器的操控笔提供震动反馈。

在一实施例中，所述确认指令来源于预设的脚控开关或手控开关。

为实现上述目的，本申请实施例还提出一种基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成装置，包括：

终端，用于建立三维空间，并载入待观察蛋白质的三维图像；

显示模块，与所述终端连接，所述显示模块用于实时显示所述三维空间；

三维力反馈控制器，与所述终端连接，所述三维力反馈控制器用于在所述三维空间中建立基准面，并控制所述基准面在所述三维空间内移动；

确认模块，用于向所述终端发送确认指令，以使所述终端以所述基准面为参考生成所述待观察蛋白质的截面图。

为实现上述目的，本申请实施例还提出一种基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序，所述处理器执行所述基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序时实现如上述任一项所述的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法。

为实现上述目的，本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序，所述基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法。

本申请的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，通过三维力反馈控制器在三维空间中建立基准面，再基于该三维力反馈控制器控制基准面在三维空间中自由移动，最后以基准面为参考生成待观察蛋白质的截面图，如此，无需输入复杂的参数便可生成任意所需的蛋白质截面图，降低了获取蛋白质截面图的技术难度；并且，通过三维力反馈控制器移动基准面的方式直观便捷，符合用户的操作直觉，使用门槛低。可见，相较于传统的通过设置复杂参数生成蛋白质截面图的方式，本申请的方法具有操作便捷，使用门槛低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成设备一实施例的模块结构图；

图2为本发明基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法一实施例的流程示意图；

图3为本发明基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成装置一实施例的模块结构图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。文中出现的“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的数量词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。而“第一”、“第二”、以及“第三”等的使用不表示任何顺序，可将这些词解释为名称。

如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的服务器1(又叫基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成设备)结构示意图。

本发明实施例服务器，如“物联网设备”、带联网功能的AR/VR设备、PC，智能手机、平板电脑、便携计算机等具有显示功能的设备。

如图1所示，所述服务器1包括：存储器11、处理器12及网络接口13。

其中，存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器11在一些实施例中可以是服务器1的内部存储单元，例如该服务器1的硬盘。存储器11在另一些实施例中也可以是服务器1的外部存储设备，例如该服务器1上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。

进一步地，存储器11还可以包括服务器1的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器11不仅可以用于存储安装于服务器1的应用软件及各类数据，例如基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序10的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

处理器12在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器11中存储的程序代码或处理数据，例如执行基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序10等。

网络接口13可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)，通常用于在该服务器1与其他电子设备之间建立通信连接。

网络可以为互联网、云网络、无线保真(Wi-Fi)网络、个人网(PAN)、局域网(LAN)和/或城域网(MAN)。网络环境中的各种设备可以被配置为根据各种有线和无线通信协议连接到通信网络。这样的有线和无线通信协议的例子可以包括但不限于以下中的至少一个：传输控制协议和互联网协议(TCP/IP)、用户数据报协议(UDP)、超文本传输协议(HTTP)、文件传输协议(FTP)、ZigBee、EDGE、IEEE 802.11、光保真(Li-Fi)、802.16、IEEE 802.11s、IEEE 802.11g、多跳通信、无线接入点(AP)、设备对设备通信、蜂窝通信协议和/或蓝牙(Blue Tooth)通信协议或其组合。

可选地，该服务器还可以包括用户接口，用户接口可以包括显示器(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以称为显示屏或显示单元，用于显示在服务器1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。

图1仅示出了具有组件11-13以及基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序10的服务器1，本领域技术人员可以理解的是，图1示出的结构并不构成对服务器1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

在本实施例中，处理器12可以用于调用存储器11中存储的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序，并执行以下操作：

将所述三维空间实时地映射于所述终端连接的显示模块；

在一实施例中，处理器12可以用于调用存储器11中存储的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序，并执行以下操作：

将所述操控笔的笔尖映射于所述三维空间的预设原点。

通过所述显示模块显示所述截面图。

所述确认指令来源于预设的脚控开关或手控开关。

基于上述基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成设备的硬件构架，提出本发明基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法的实施例。本发明的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，旨在简化蛋白质的截面生成方式。

参照图2，图2为本发明基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法的一实施例，所述基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法包括以下步骤：

S10、在终端中建立三维空间，并于所述三维空间中载入待观察蛋白质的三维图像。

这其中，终端可以是本地计算设备，如PC、便携式计算机、平板电脑、本地服务器等，也可是云端计算设备，如云端服务器等。

具体而言，可通过在终端上启用特定的三维程序，如UG、SolidWorks、3Dmax、blender等，以建立所需的三维空间。在三维空间建立完成后，载入待观察蛋白质的数据，便可于三维空间中生成对应蛋白质的三维图像。该三维图像能够充分展示待观察蛋白质的立体形状。

S20、将所述三维空间实时地映射于所述终端连接的显示模块。

这其中，该显示模块可以是终端自身所集成的显示屏，也可是连接于终端的外部显示器、投影仪等。

具体而言，在待观察蛋白质的三维图像载入三维空间后，便可通过该显示模块实时的显示三维空间的内容，从而可便于用户更直观地观察到三维空间中待观察蛋白质的形状与结构，并且还可方便于用户直观地调整基准面在三维空间中的位置。

S30、将三维力反馈控制器与所述终端连接，并根据所述三维力反馈控制器在所述三维空间中建立基准面。

这其中，三维力反馈控制器是指可对目标进行三维控制，并具有触感反馈的控制器。

具体而言，在将三维力反馈控制器与终端连接后，可基于三维力反馈控制器在终端的三维空间中建立基准面，该基准面可在三维空间中移动。

S40、根据所述三维力反馈控制器控制所述基准面在所述三维空间内移动。

具体而言，三维力反馈控制器具有控制目标对象在三维空间内移动的功能，因此，可将基准面作为被控制对象，以通过三维力反馈控制器控制该基准面在三维空间中移动。

S50、在收到确认指令后，以所述基准面为参考生成所述待观察蛋白质的截面图。

具体而言，在三维空间中移动基准面时，若基准面移动至任一用户需求的截面位置，则可向终端发送确认指令，终端在接收到相应的确认指令后，便可以基准面与三维图像的交界面为截面，生成待观察蛋白质的截面图。

可以理解，本申请的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，通过三维力反馈控制器在三维空间中建立基准面，再基于该三维力反馈控制器控制基准面在三维空间中自由移动，最后以基准面为参考生成待观察蛋白质的截面图，如此，无需输入复杂的参数便可生成任意所需的蛋白质截面图，降低了获取蛋白质截面图的技术难度；并且，通过三维力反馈控制器移动基准面的方式直观便捷，符合用户的操作直觉，使用门槛低。可见，相较于传统的通过设置复杂参数生成蛋白质截面图的方式，本申请的方法具有操作便捷，使用门槛低的优点。

在一实施例中，本申请所使用的三维力反馈控制器包括操控笔。该操控笔用以实现基准面的移动控制，具体地，在实际使用时，用户可通过移动/摆动操控笔便可对应实现基准面在三维空间中的移动/摆动。当然，本申请的设计不限于此，在其他实施例中，三维力反馈控制器也可包括摇杆等控制主体。

在三维力反馈控制器包括操控笔的基础上，在一实施例中，根据所述三维力反馈控制器于所述三维空间中生成基准面，包括：

具体而言，以操控笔的笔尖为中心可确定基准面在三维空间中的移动方向，以操控笔的延伸方向为法线可确定基准面在三维空间中的角度，如此，便可在三维空间中生成精准的基准面，且能够精确地控制基准面的移动方向与角度。并且，由于将操控笔的延伸方向作为了基准面的法线，也可通过调整操控笔的角度，便可实现基准面在三维空间中角度的调节，这种操作方式简单直观，符合用户的操作直觉，更易上手。结合显示模块上实时显示的三维空间中状况后，便可极大地提升用户操作的便捷性，并有助于降低使用门槛。

具体而言，操控笔笔尖的移动参数包括操控笔笔尖的移动方向及移动距离。获取笔尖的移动方向及移动距离后，可对应的在三维空间中控制基准面的中心点做相应的移动，进而便可控制基准面在三维空间中移动。此外，通过获取参操控笔的延伸方向的变化，便可相应的调整基准面的角度。

将所述操控笔的笔尖映射于所述三维空间的预设原点。

具体而言，在将三维力反馈控制器与终端连接之后，便可将触控笔的笔尖映射于三维空间中的预设原点，如此，基准面向任意方向做任意距离的移动，都将以该预设原点作为参考进行。

可以理解，在生成基准面之前，将操控笔的笔尖映射于三维空间的预设原点，能够保证每次操作的统一性，进而可避免基准面位置偏移导致操作复杂性的增加，以降低用户的操作难度。此外，这样设置还可降低终端计算基准面移动方向、移动距离所需的计算量，即，有助于降低终端负载。

S110、以所述基准面与所述三维图像相交面为截面位置，对待观察蛋白质的三维图像进行布尔减操作，以生成待观察蛋白质的截面图。

这其中，布尔减操作即bool减操作。具体而言，在生成蛋白质截面时，以当前基准面与待观察蛋白质三维图像的相交面为截面位置，对待观察蛋白质的三维图像进行布尔减操作，便可获得待观察蛋白质在当前位置的截面图。

S120、通过所述显示模块显示所述截面图。

具体而言，在生成了待观察蛋白质的截面图后，便可通过显示模块显示该截面图，如此，用户便可实时地观察到所截取的蛋白质截面图。之后，用户便可基于当前的蛋白质截面图以确定是否重新获取新的蛋白质截面图。

在一实施例中，所述方法还包括：

具体而言，当基准面的边界坐标与待观察蛋白质的三维图像的边界坐标存在交集时，便可认为基准面与待观察蛋白质的三维图像接触，此时便可向三维力反馈控制器发送反馈指令，以使三维力反馈控制器的操控笔震动，进而提示用户基准面接触到待观察蛋白质。

可以理解，通过这种方式可直观地提示用户，以便于用户提高操作精度，获取所需的蛋白质截面。

可以理解，通过脚控开关以输入确认指令，可在用户移动基准面时解放用户双手，以提高操作效率。而通过手控开关输入确认指令，则可将手控开关集成于操控笔上，以方便用户操作。

此外，参照图3，本发明实施例还提出基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成装置，所述基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成装置包括：

终端110，用于建立三维空间，并载入待观察蛋白质的三维图像；

显示模块120，与所述终端连接，所述显示模块用于实时显示所述三维空间；

三维力反馈控制器130，与所述终端连接，所述三维力反馈控制器用于在所述三维空间中建立基准面，并控制所述基准面在所述三维空间内移动；

确认模块140，用于向所述终端发送确认指令，以使所述终端以所述基准面为参考生成所述待观察蛋白质的截面图。

其中，基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成装置的各个功能模块实现的步骤可参照本发明基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法的各个实施例，此处不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质可以是硬盘、多媒体卡、SD卡、闪存卡、SMC、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、便携式紧致盘只读存储器(CD-ROM)、USB存储器等中的任意一种或者几种的任意组合。计算机可读存储介质中包括基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序10，本发明之计算机可读存储介质的具体实施方式与上述基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法以及服务器1的具体实施方式大致相同，在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，其特征在于，包括：

将所述三维空间实时地映射于所述终端连接的显示模块；

2.如权利要求1所述的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，其特征在于，所述三维力反馈控制器包括操控笔；

3.如权利要求2所述的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，其特征在于，根据所述三维力反馈控制器控制所述基准面在所述三维空间内移动，包括：

4.如权利要求2所述的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，其特征在于，在根据所述三维力反馈控制器于所述三维空间中生成基准面之前，所述方法还包括：

将所述操控笔的笔尖映射于所述三维空间的预设原点。

5.如权利要求1所述的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，其特征在于，以所述基准面为参考生成所述待观察蛋白质的截面图，包括：

通过所述显示模块显示所述截面图。

6.如权利要求1所述的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.如权利要求1所述的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法，其特征在于，

所述确认指令来源于预设的脚控开关或手控开关。

8.一种基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成装置，其特征在于，包括：

9.一种基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序，所述处理器执行所述基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序，所述基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于三维力反馈控制器的蛋白截面生成方法。