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基于多视航拍图像和机载LiDAR数据联合的目标结构提取

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基于多视航拍图像和机载LiDAR数据联合的目标结构提取

作者：段朝辉东北石油大学

学位级别：硕士

城市环境的纹理模型是许多摄影测量和计算机视觉应用所需要的。这些应用包括但不限于城市发展规划、3D场景分类、低飞自动车辆避障等,利用遥感成像数据实现大范围建筑物目标结构信息提取的相关研究一直是相关领域的研究热点。机载激光... 详细信息

城市环境的纹理模型是许多摄影测量和计算机视觉应用所需要的。这些应用包括但不限于城市发展规划、3D场景分类、低飞自动车辆避障等,利用遥感成像数据实现大范围建筑物目标结构信息提取的相关研究一直是相关领域的研究热点。机载激光雷达与航拍光学图像相结合的方法在城市环境建模中越来越受欢迎。激光雷达点云(LPC,LiDAR Point Clouds)生成过程提供的垂直表面数据很少,而且大多数航空激光雷达传感器不提供场景的颜色信息。生成逼真的城市环境三维模型需要详细的结构信息和光学信息。高分辨率的倾斜航空图像能够有效地为航空激光雷达提供光学信息和结构信息,具有较高的平面精度。因此,本文以挖掘两种数据源的优势能力为手段,以联合实现目标结构提取为目的,分别从航拍图像增强、多视航拍图像配准、联合两种数据源互补提取目标结构等方面开展如下研究工作:(1)针对传统的小波增强算法应用于航拍图像时处理效果不理想的问题,为保持良好的边缘细节信息,突出图像敏感信息,更好的重构增强图像,提出一种基于多视小波变换融合的航拍图像增强算法。该算法将原始图像的显著图与细节图通过小波变换进行融合,对图像融合准则进行了权衡,并分别对图像的低频信号加权平均和高频信号方差取大进行处理得到重构图像。实验结果表明,该方法对航拍图像具有良好的增强效果。(2)针对传统卷积神经网络对多视航拍图像进行配准训练时,未能充分利用多视图像间边缘特征之间的联系,为了提取多层图像边缘结构之间的特征信息,提出了一种基于边缘特征和卷积神经网络联合的多视航拍图像配准方法,通过窗口灰度加权算法提取图像的边缘特征图,并将边缘特征图作为卷积神经网络的输入端进行训练,在测试阶段,给出一对新的多视航拍图像,训练后的模型可以预测图像间的空间对应关系。实验结果表明,该算法实现了图像对齐变换,提高了图像配准的精度。(3)在航拍图像和LiDAR点云图像融合阶段,先详细概述了三种融合模型,基于相机标定的融合算法,根据相机成像原理将地面点云映射到航拍图像中;基于图像配准的融合算法,通过激光雷达和航拍图像衍生的三维模型深度图中提取的显著特征计算粗配准参数,利用迭代最近点(ICP,Iterative Closest Point)算法进一步细化配准参数;基于机器学习的融合算法,从图像和无纹理的三维激光雷达模型中提取二维角点,以对应于正交的三维结构角点作为特征,然后利用霍夫变换和广义m-估计样本一致性实现图像与三维模型之间的对应。然后通过实验数据利用图像配准和机器学习的融合算法进行对比融合仿真实验,计算各个算法的融合精度。

关键词：多视航拍图像增强图像配准机载LiDAR 结构提取

求解二次分配问题的改进的差异鱼群优化算法研究

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求解二次分配问题的改进的差异鱼群优化算法研究

作者：段朝辉湘潭大学

学位级别：硕士

在实际生活和工程中,二次分配问题(Quadratic assignment problem,QAP)有着非常多的应用,例如:工厂地址的位置选择、集成电路的线路布局、打字机键盘设计、作业调度等。二次分配问题是一种离散型的组合优化问题,具有NP-hard属性,很难在... 详细信息

在实际生活和工程中,二次分配问题(Quadratic assignment problem,QAP)有着非常多的应用,例如:工厂地址的位置选择、集成电路的线路布局、打字机键盘设计、作业调度等。二次分配问题是一种离散型的组合优化问题,具有NP-hard属性,很难在多项式时间内被求解。因此,自1957年Koopmans和Beckmann提出二次分配问题以来,许多学者一直关注并研究了该问题,并提出了3类有效的算法:经典的数学方法、启发式和演化方法。但前一类只适应于小规模QAP问题的求解,后两类仍然有研究的空间。如何探索高性能的求解方法一直是开放性的课题。人工鱼群算法不需要对初始参数有过多的要求,差异演化算法的收敛速度快,局部搜索能力强。因此,本文在湖南省高校科技成果产业化培育项目基金(编号2015CY010)的资助下,对求解QAP的差异与鱼群混合的演化方法进行研究,主要工作和创新点归纳如下:1.提出一种求解QAP问题的改进的鱼群优化方法。(1)给出了一种步长为1的穷举搜索觅食行为,提高了觅食效率;(2)改进的随机行为中,个体鱼的新状态继承了一部分最优鱼的状态分量,以避免随机行为的盲目性;(3)通过随机选取可视域大小,以保持鱼群的多样性。实验表明:提出的改进的鱼群算法的求解精度优于基本的人工鱼群算法。2.提出一种求解QAP问题的改进差异鱼群优化方法。定义了QAP问题中的差异演化的变异、交叉以及选择算子。与改进的鱼群算法相结合,提高整体的局部寻优能力和收敛速度。数值实验表明:改进差异鱼群优化方法的收敛速度和求解精度明显优于目前已有的其它算法。本文讨论了QAP问题的基本鱼群算法的改进,并与局部搜索能力强的差异演化算法结合。提出的改进差异鱼群优化算法具有比较强的收敛能力,且求解精度高。二次分配基准问题库(QAPLIB)中的算例验证了本文方法的良好性能。最后,希望本文算法能够推广到其他组合优化问题中,能够有助于对这些问题的求解。

关键词：二次分配问题人工鱼群算法差异演化组合优化问题

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离散货源需求下的集装箱桥吊配置优化

中国航海 2016年第2期39卷 120-124页

作者：段朝辉上海海事大学经济管理学院上海201306 上海国际港务(集团)股份有限公司上海200080

为提高合理配置集装箱码头桥吊的水平,以上海某集装箱码头为研究对象,综合考虑其月度装卸箱量的离散化特征,运用Extendsim软件建立集装箱装卸作业仿真模型,对离散货源需求下的机械配置优化问题进行研究。研究发现:码头月度箱量的离散化... 详细信息

为提高合理配置集装箱码头桥吊的水平,以上海某集装箱码头为研究对象,综合考虑其月度装卸箱量的离散化特征,运用Extendsim软件建立集装箱装卸作业仿真模型,对离散货源需求下的机械配置优化问题进行研究。研究发现:码头月度箱量的离散化程度在金融危机前后有较大差异;月度货源需求的离散化导致桥吊配置存在很大的优化空间。通过对不同离散状态货源需求的桥吊配置情况进行对比分析,发现桥吊利用效率具有差异性,其与离散程度呈反比关系。

关键词：交通运输经济学货源需求仿真桥吊机械配置

大脑更喜欢印刷书本还是电子书?——影响电子阅读效率的因素

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大脑更喜欢印刷书本还是电子书?——影响电子阅读效率的因素

作者：段朝辉华中师范大学

学位级别：硕士

随着电子媒体的兴起,文字电子化的推广与普及,电子书也逐渐走入人们的日常生活中。电子书具有易储存、轻便、环保等众多优点,并且在逐步渗透印刷书本的市场份额,但是现如今印刷书本仍然是大部分人进行长时阅读的首选。在这新旧媒体交替... 详细信息

随着电子媒体的兴起,文字电子化的推广与普及,电子书也逐渐走入人们的日常生活中。电子书具有易储存、轻便、环保等众多优点,并且在逐步渗透印刷书本的市场份额,但是现如今印刷书本仍然是大部分人进行长时阅读的首选。在这新旧媒体交替的时代,相对于印刷书本,对学习者而言,使用电子书本进行阅读时,学习者在学习效果和学习心理上会有什么差异?如果有差异,是哪些因素在阅读时对学习者的学习效果和学习心理产生了影响?现如今又有哪些理论或假说能够系统的阐述这种阅读条件与阅读效果之间是如何作用的?这种过程关系是什么?学习者又能采用什么样的措施来尽量降低不同媒体之间进行长篇阅读的差异?这些都将在本研究中向大家揭示。研究通过对前人的文献综述,发现在进行长时阅读时,使用电子书本的学习者与使用印刷书本的学习者在阅读速度、对阅读内容的识记与理解、继续阅读的心理倾向,以及生理的视觉疲劳上,都表现出明显的差异。为了揭示两种不同阅读条件影响阅读结果差异的原因,作者从前人的三个假说,线索地图说(cueing map hypothesis)、长期经验说(the long-term reading experience),以及认知负荷理论(cognitive load theory)入手,应用三个实验来对分别验证这三个假说,并分析具体的影响过程。实验1采用单因素三个水平的实验,来验证线索地图假说是否正确。即印刷书本是否是由于具有更多的背景信息标记而使得其阅读效果比阅读电子书本的效果更好。实验通过设置三个不同信息标记程度的阅读条件组,分别为具有丰富信息标记的印刷书本P-book组、低水平信息标记的Word组,以及信息标记水平居于两者之间的Ireader组,让其进行长篇阅读任务,阅读完后对其阅读效果进行测验。结果发现：印刷书本P-book阅读组的学习者的迁移测验效果最好,继续阅读倾向最高;但是Word组的保持测验得分最高,阅读努力程度、问卷内容难度、问卷努力程度、认知负荷,以及视觉疲劳程度最高;在对页码这一信息标记进行估计时,电子阅读Word组更倾向于少估,对阅读进度记忆更不准确,体现为电子阅读Word组负值页码估计和最多,页码估计和最多,而正值页码个数最少。由于不同阅读条件组的每天电子阅读时长与学习时的阅读时长存在差异,当将每天电子阅读时间作为协变量对后测成绩进行方差分析时,发现,不同阅读条件组迁移测验差异不显著,保持测验上P-book阅读组仍然高于Word组;当将学习时的阅读时长作为协变量对后测成绩进行方差分析时,发现,不同阅读条件组保持测验差异与迁移测验均边缘显著。结论：线索地图说成立。实验2采用2(阅读经验：长期印刷文本阅读组、长期电子文本阅读组)×2(阅读条件：印刷书本P-book阅读组、电子书E-book阅读组)被试间设计验证经验假设。通过让被试进行长篇阅读后,再进行测验的形式考察学习者的长期阅读经验是否影响不同阅读条件组的阅读效果。结果发现：阅读条件主效应显著,P-book组的迁移成绩和继续阅读倾向高于E-book组,但是问卷努力程度、问卷难度、认知负荷,以及视觉疲劳程度低于E-book组,在负值页码估计和与页码估计和上也低于E-book组。经验主效应显著,长期电子阅读组的保持成绩、迁移成绩都高于长期印刷书本组,但是阅读努力程度、问卷努力程度,以及认知负荷都低于长期印刷书本组,且在负值页码估计和与后测问卷答题字数上多于长期印刷书本组。在保持测验、信息标记、正值页码估计和与负值页码估计和上两者交互作用显著。在E-book阅读条件下,长期电子阅读组的保持测验成绩更好,负值页码估计和更高,而正值页码估计和更少。在P-book阅读条件下,长期印刷书本阅读人群的的信息标记得分高于长期电子阅读人群。对于长期书本阅读人群,在P-book阅读条件下保持成绩更好,信息标记得分也更高。对于长期电子阅读人群,在E-book阅读条件下保持成绩更好,负值页码估计和更多。结论：长期经验说成立。实验3采用2(干扰任务：有、无)×2(阅读条件：印刷书本P-book阅读组、电子书E-book阅读组)被试间设计来验证认知负荷理论。通过让被试进行长篇阅读后,再进行测验的形式,考察学习者由于阅读环境干扰所产生的额外认知负荷,是否会影响不同阅读条件组的阅读效果。结果发现：阅读条件主效应显著,P-book组的迁移成绩和正值页码个数上高于E-book组,但是在问卷努力程度、问卷难度、认知负荷,以及视觉疲劳程度上低于E-book组,且在负值页码估计和与页码估计和上也少于E-book组。干扰任务主效应显著,无干扰任务组的保持测验、迁移测验,以及继续阅读倾向都高于有干扰任务组,但是阅读难度和问卷努力程度低于有干扰任务组。在保持测验、继续阅读倾向、阅读努力程度,以及认知负荷上,两者存在交互作用。在无干扰任务的阅读环境下,E-book阅读条件组的保持测验得分更高,阅读努力程度和认知负荷也更高,但是继续阅读倾向更低。在

关键词：印刷书本电子书阅读记忆信息标记阅读经验认知负荷

网络视频课程中师生交互与大学生网络学习绩效的关系:学习自我效能感与学习动机的序列中介作用

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心理发展与教育 2019年第2期35卷 184-191页

作者：段朝辉洪建中华中师范大学心理学院武汉430079 人大附中深圳学校深圳518116

本研究基于建构主义学习理论,采用问卷调查法以湖北省武汉市两所大学四个年级544名参与网络课堂的大学生为被试,探讨网络师生交互与网络学习绩效之间的关系,以及网络学习自我效能感和网络学习动机在其中的序列中介作用。结果发现:(1)网... 详细信息

本研究基于建构主义学习理论,采用问卷调查法以湖北省武汉市两所大学四个年级544名参与网络课堂的大学生为被试,探讨网络师生交互与网络学习绩效之间的关系,以及网络学习自我效能感和网络学习动机在其中的序列中介作用。结果发现:(1)网络师生交互、网络学习自我效能感、网络学习动机与网络学习绩效两两之间均显著正相关;(2)网络师生交互对网络学习绩效的直接效应和间接效应均显著。间接效应包含了两条路径:通过网络学习自我效能感的部分中介作用和通过网络学习自我效能感-网络学习动机的序列中介作用。这一结论有助于理解网络师生交互对网络学习绩效的作用机制,为未来网络教育的开展提供建议。

关键词：大学生网络师生交互网络自我效能感网络学习动机网络学习绩效

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我心换你心--高中生人际交往活动设计

中小学心理健康教育 2021年第7期 38-40页

作者：段朝辉人大附中深圳学校深圳518119

【活动背景】人际交往一直都是困扰中学生日常生活的主要原因之一。校心理组在全校范围内做的调查发现,有90%的学生都具有人际交往方面的心理困惑,其中由于同伴交往而产生的矛盾又最为普遍。对于很多学生而言,同伴交往中的冲突矛盾很可... 详细信息

【活动背景】人际交往一直都是困扰中学生日常生活的主要原因之一。校心理组在全校范围内做的调查发现,有90%的学生都具有人际交往方面的心理困惑,其中由于同伴交往而产生的矛盾又最为普遍。对于很多学生而言,同伴交往中的冲突矛盾很可能就是其抑郁或厌学的根本原因。在理论上,根据埃里克森的心理发展八阶段观点,青春期(12~18岁)的发展危机是自我同一性混乱,而学校中的同伴关系对此有着重要的影响。

关键词：朋友同伴交往高中生

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集装箱码头机械配置仿真优化研究

系统仿真学报 2016年第6期28卷 1461-1468页

作者：段朝辉宋炳良上海海事大学经济管理学院上海201306 上海国际港务(集团)股份有限公司上海200080

基于Extendsim仿真软件建立了单船装卸作业模型,研究了在双目标(船舶装卸效率和机械使用效率均达到最大化)约束下的机械最优配比和离散状态下的桥吊效率配置优化问题。研究发现:通过实时记录方法研究最优机械配比问题更加直观和方便;双... 详细信息

基于Extendsim仿真软件建立了单船装卸作业模型,研究了在双目标(船舶装卸效率和机械使用效率均达到最大化)约束下的机械最优配比和离散状态下的桥吊效率配置优化问题。研究发现:通过实时记录方法研究最优机械配比问题更加直观和方便;双目标约束下的机械最优配比与单目标约束下的机械最优配比存在较大差异,前者得到结果更为合理;由于桥吊作业的离散化特征,仿真过程中对桥吊效率进行平均处理对结果影响较大,影响度随着桥吊效率离散程度的增大而增大。研究结果为集装箱码头机械配置决策提供了参考。

关键词：集装箱码头机械配置离散仿真

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正念训练,消除焦虑的躯体化症状

中小学心理健康教育 2019年第22期 44-47页

作者：段朝辉广东省深圳市人大附中深圳学校

一名高中男生由于考试焦虑引起了头晕冒汗、腿抖、腹痛等躯体化症状,咨询师运用正念训练方法,按照注意训练、开放内观和慈悲接纳的步骤,帮助其舒缓焦虑情绪,缓解躯体化症状,树立积极的考试心态。

关键词：正念训练躯体化症状考试焦虑

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农村初中美术教育在校园文化建设中的作用

农村初中美术教育在校园文化建设中的作用