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基于速度对结构检测的中气旋自动识别方法

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2017年第11期50卷 1176-1184页

作者：侯谨毅王萍天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

针对传统中气旋自动识别算法误报率较高的问题,提出了一种基于速度对结构检测的中气旋自动识别方法.设计树形数据结构检测不同尺度的嵌套式速度极值区域,通过空间匹配得到符合兰金条件且不受环境风影响的二维速度对结构和三维涡旋结构,... 详细信息

针对传统中气旋自动识别算法误报率较高的问题,提出了一种基于速度对结构检测的中气旋自动识别方法.设计树形数据结构检测不同尺度的嵌套式速度极值区域,通过空间匹配得到符合兰金条件且不受环境风影响的二维速度对结构和三维涡旋结构,通过跟踪算法得到三维涡旋的持续时间属性,借助训练数据集获得中气旋的诊断参数.实验结果表明:与美国灾害天气中心的中气旋自动检测算法相比,所提出的算法将误报率降低了0.24,临界成功指数提高了0.16,能够更好地预报对流性灾害大风.

关键词：中气旋自动识别多普勒雷达大风灾害

联合Self-attention与Axial-attention的机场跑道裂缝分割

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郑州大学学报（理学版） 2023年第4期55卷 30-38页

作者：李海丰范天啸黄睿侯谨毅桂仲成中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300 中国民航大学民航智慧机场理论与系统重点实验室天津300300 成都圭目机器人有限公司四川成都610100

机场跑道裂缝形态多样、方向各异、长短不一且粗细不均,通常不具有统计规律。现有的各类裂缝分割算法难以在此类复杂场景中落地。针对上述问题,提出了联合self-attention与axial-attention的机场跑道裂缝分割网络(CSA-net),通过引入自... 详细信息

机场跑道裂缝形态多样、方向各异、长短不一且粗细不均,通常不具有统计规律。现有的各类裂缝分割算法难以在此类复杂场景中落地。针对上述问题,提出了联合self-attention与axial-attention的机场跑道裂缝分割网络(CSA-net),通过引入自注意力模块、轴向注意力模块、可变形卷积模块,提取裂缝的局部特征和全局语义特征。通过transformer decoder还原特征图的原始尺寸,融合了不同尺度间的分割结果,保留尽可能多的细节信息,使得CSA-net有更好的分割精度。在机场跑道实拍的数据集上进行的测试表明,针对裂缝的像素级分割指标F1-score达到了78.91%,高于目前各类裂缝分割算法。

关键词：人工智能 CSA-net 自注意力机场跑道裂缝分割轴向注意力特征融合

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一种基于距离变换和分水岭算法的地震空区自动识别方法

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湖南大学学报（自然科学版） 2020年第4期47卷 110-117页

作者：王萍陈皓一侯谨毅天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

地震空区的识别、分析是目前中期地震预报的重要手段之一,而传统的人工绘制预报方法难以取得理想的效果,计算机视觉方法提供了解决问题的新途径.鉴于此,提出一种基于图像处理的地震空区自动识别方法,输入历史地震的文本信息,通过距离变... 详细信息

地震空区的识别、分析是目前中期地震预报的重要手段之一,而传统的人工绘制预报方法难以取得理想的效果,计算机视觉方法提供了解决问题的新途径.鉴于此,提出一种基于图像处理的地震空区自动识别方法,输入历史地震的文本信息,通过距离变换、阈值分割、分水岭算法等计算机视觉方法进行处理,通过迭代比较和特征参数筛选有效地震空区,输出地震空区的分布图像以及相应的特征参数.通过具体案例进行实验,研究表明:此方法可以获得内部连通、边缘清晰的地震空区图像;与专家标定相比较,此方法的召回率为81.25%,准确率为92.86%.本文方法为地震研究工作者进行地震预测业务及相关研究提供了有力的工具.

关键词：地震空区计算机视觉特征参数识别迭代比较

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中气旋与强对流风暴相关参数的演变关系

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2019年第3期52卷 277-284页

作者：张军闫丽飞侯谨毅天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

强对流天气对社会公众的危害极大,强对流风暴内部的中气旋通常与灾害天气相关.为了预测强对流天气的发生时间,研究了中气旋参数与强对流风暴参数的相关关系.针对强对流风暴参数与中气旋参数之间的变化规律,引入了时间序列关联规则的挖... 详细信息

强对流天气对社会公众的危害极大,强对流风暴内部的中气旋通常与灾害天气相关.为了预测强对流天气的发生时间,研究了中气旋参数与强对流风暴参数的相关关系.针对强对流风暴参数与中气旋参数之间的变化规律,引入了时间序列关联规则的挖掘方法.收集了天津塘沽雷达站的24个包含中气旋的强对流风暴案例,使用强对流风暴参数和中气旋参数的时间序列来描述案例集合,并使用典型变量分析算法将归一化的时间序列数据降维,考虑到序列间的变化趋势和局部关键点的影响,提取单调性特征和局部极值点特征对时间序列符号化表示,将同一时间段内的符号组成事务集,使用Eclat算法发现频繁项集;并且类比于学习器的性能度量,提出评估两类数据变化规律的正比率与反比率概念.实验结果显示,强对流风暴参数与中气旋参数之间存在显著的相关性,其第1对典型变量的相关系数大于0.5;在支持度为0.05~0.30下,Eclat算法的运行时间小于0.7 ms,内存占用小于121 KB,均优于Apriori算法和FP-growth算法;强对流风暴参数与中气旋参数之间的正比率大于0.7,直观地反映出强对流风暴参数与中气旋参数之间变化趋势的相似程度,且再次验证了频繁项集的正确性.该研究为利用中气旋数据预测强对流天气的变化趋势与发生时间提供了理论依据.

关键词：强对流风暴中气旋关联规则挖掘时间序列

一种描述强对流三维流场的非刚性曲面匹配方法

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2021年第2期54卷 196-204页

作者：王萍顾恺侯谨毅天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

强对流天气是由空气的剧烈垂直运动导致的,以上升气流和下沉气流为主,它突发性强、破坏力大,对国民经济与民众安全有重大危害,一直是天气预报与分析中的难点和重点.如果可以简捷地描述出包含上升气流和下沉气流的三维流场,将有助于强对... 详细信息

强对流天气是由空气的剧烈垂直运动导致的,以上升气流和下沉气流为主,它突发性强、破坏力大,对国民经济与民众安全有重大危害,一直是天气预报与分析中的难点和重点.如果可以简捷地描述出包含上升气流和下沉气流的三维流场,将有助于强对流天气的分析.本文基于多普勒天气雷达反射率因子数据,在单体分割后通过双线性插值法获得三维格点插值点云,假设相邻体扫时刻同一数据点的反射率因子基本不变,设定反射率因子阈值,对相邻体扫时刻下反射率因子大于等于阈值的点云通过Marching Cubes方法构建三维曲面.然后,对于这对曲面设计出一种非刚性的曲面匹配方法来描述强对流天气的三维流场:设计包含曲面法向量和曲率信息的曲面各点形态特征向量,进行匹配区域限制,设置附加条件解决一点对多点匹配的不确定性问题.通过该曲面匹配方法获得三维流场中各数据点的位移向量,从而近似描述出强对流天气的三维流场.最后,通过由各种三维空间变换得到的模拟曲面数据进行曲面匹配方法的效果测试,综合平均匹配正确率达到87.0%.

关键词：强对流天气多普勒天气雷达三维流场曲面匹配三维可视化

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基于自适应双阈值的地下目标自动检测算法

计算机应用 2022年第4期42卷 1275-1283页

作者：李海丰赵碧帆侯谨毅王怀超桂仲成中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300

在使用探地雷达(GPR)生成的Bscan图像进行地下目标检测时,当前基于深度学习的目标检测网络模型存在训练样本需求量高、耗时长,不能区分目标显著程度,难以识别复杂目标等问题。针对以上问题,提出一种基于直方图的双阈值分割算法。首先,... 详细信息

在使用探地雷达(GPR)生成的Bscan图像进行地下目标检测时,当前基于深度学习的目标检测网络模型存在训练样本需求量高、耗时长,不能区分目标显著程度,难以识别复杂目标等问题。针对以上问题,提出一种基于直方图的双阈值分割算法。首先,根据地下目标的GPR图像直方图分布特性,快速从直方图中计算出分割地下目标所需的两个阈值;然后,采用支持向量机(SVM)和LeNet的组合分类器模型对分割结果进行分类识别;最后,进行分类结果整合并统计精确度数值。相较于传统的最大类间方差法(Ostu)、迭代法等阈值分割算法,所提算法获得的地下目标分割结果结构更加完整,并且几乎不含噪声。在真实数据集上,所提算法的平均识别准确率达到了90%以上,比仅使用单一分类器的平均识别准确率提高40%以上。实验结果表明,所提算法能够同时有效分割显著和非显著性地下目标,且采用的组合分类器能够获得更好的分类结果,适用于小样本数据集的地下目标自动检测和识别。

关键词：探地雷达图像处理目标分割目标检测双阈值方法组合分类器

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基于弹性尺度的有向生长法的弥散型区域分割

天津大学学报 2010年第5期43卷 406-410页

作者：王萍张艳侯谨毅解以扬天津大学电气与自动化工程学院天津市过程检测与控制重点实验室天津300072 天津市气象局天津300074

从数学形态学膨胀法的基本概念出发,提出使用弹性尺度的结构元素进行有向膨胀(生长)的思想和算法,即在一次膨胀中,结构元素的尺度或为零,或为小于阈值的某个值,这取决于待膨胀处理是否处于区域边际和相离点间的欧氏距离,经这种弹性尺度... 详细信息

从数学形态学膨胀法的基本概念出发,提出使用弹性尺度的结构元素进行有向膨胀(生长)的思想和算法,即在一次膨胀中,结构元素的尺度或为零,或为小于阈值的某个值,这取决于待膨胀处理是否处于区域边际和相离点间的欧氏距离,经这种弹性尺度的有向生长算法的多次运用,弥散型的、形态多变的台风螺旋云带被成功地分割出来.

关键词：自适应分割有向生长弹性结构元素

基于形态结构特征的对流单体自动分割方法研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2021年第10期48卷 93-104页

作者：张军贺婷婷侯谨毅王萍天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

风暴单体是形成各类强对流灾害天气的基本单元,它们的雷达回波形状复杂、内部分布不一、外层相互交织,从而造成单体分割困难.提出了一种基于形态结构特征的对流单体自动迭代分割方法.以雷达图片中区域树结构单体分割结果为初始输入,在... 详细信息

风暴单体是形成各类强对流灾害天气的基本单元,它们的雷达回波形状复杂、内部分布不一、外层相互交织,从而造成单体分割困难.提出了一种基于形态结构特征的对流单体自动迭代分割方法.以雷达图片中区域树结构单体分割结果为初始输入,在每次迭代分割过程中,首先计算各个分割结果的3个形态结构特征,然后通过一个预先训练的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器判断分割结果是否为对流单体,对非单体的分割结果进行再次分割.通过3种不同类型的风暴案例进行测试,结果表明,本文方法能够有效地识别出聚集的单体和处于分裂/合并状态的单体,并且能够获得单体的完整结构.在定量评估测试中,本文算法获得了0.84的临界成功指数评分,高于传统的风暴单体识别与跟踪算法(Storm Cell Identification and Tracking,SCIT)方法(0.55)和单阈值方法(0.49).

关键词：天气雷达风暴单体形态学特征迭代分割计算机视觉

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视频图像中维语文字的提取和识别

视频图像中维语文字的提取和识别

作者：侯谨毅天津大学

学位级别：硕士

本文提出了一种视频图像中维语文字的提取及识别算法。维语文字是一种类似于阿拉伯文字的文字,与阿拉伯文文字在笔画的构成上还有许多的区别,维语文字和汉语文字在结构和书写方式等方面完全不同。于是,需要设计专门的算法来实现视频图... 详细信息

本文提出了一种视频图像中维语文字的提取及识别算法。维语文字是一种类似于阿拉伯文字的文字,与阿拉伯文文字在笔画的构成上还有许多的区别,维语文字和汉语文字在结构和书写方式等方面完全不同。于是,需要设计专门的算法来实现视频图像中维语文字的提取和识别。论文首先对维语文字的结构、书写形式以及书写习惯等做出分析和总结,统计维语文字字符的种类和变体形式,针对维语文字字符独有的特点,提出了一种基于区域聚类的方法来实现维语文字的区域定位和提取。颜色归类的预处理工作特别提高了区域分割的效率,改善了区域分割的质量。对于区域聚类得到的文字字符,通过水平投影的方法,最终精确确定维语文字的区域。论文提出了一种基于结构的维语文字识别算法。即先对维语文字区域细化,得到维语文字骨架,然后依骨架的分支点和端点将其拆分,形成基本笔画,构建基本笔画的矢量描述,用模板匹配的方式,对所有的笔画归类识别。最后,设计出一组组合规则,将笔画重新组合成字母,完成对维语文字的识别。论文设计并实现了一个维语文字提取和识别系统,列出了系统功能的详细说明。同时提出了尚存在的问题和对今后工作的展望。实验结果表明,本文算法可以有效的从视频图像中提取出维语文字的区域,能够快速实现维语文字字符的识别。算法的时间复杂度满足预期的指标。

关键词：颜色归类区域分割区域聚类区域骨架匹配组合