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A survey on indoor 3D modeling and applications via RGB-D devices

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Frontiers of information Technology & Electronic engineering 2021年第6期22卷 815-826页

作者： Zhilu yuan You LI Shengjun TANG Ming LI Renzhong GUO Weixi WANG school of Architecture and Urban Planning Research Institute for Smart CitiesShenzhen University&China Guangdong–Hong Kong–Macao Joint Laboratory for Smart Cities&Key Laboratory of Urban Land Resources Monitoring and SimulationMinistry of Natural ResourcesShenzhen 518060China State Key Laboratory of information engineering in Surveying Mapping and remote sensing Wuhan UniversityWuhan 430079China

With the fast development of consumer-level RGB-D cameras, real-world indoor three-dimensional(3 D) scene modeling and robotic applications are gaining more attention. However, indoor 3 D scene modeling is still challenging because the structure of interior objects may be complex and the RGB-D data acquired by consumer-level sensors may have poor quality. There is a lot of research in this area. In this survey, we provide an overview of recent advances in indoor scene modeling methods, public indoor datasets and libraries which can facilitate experiments and evaluations, and some typical applications using RGB-D devices including indoor localization and emergency evacuation.

关键词： 3D indoor mapping RGB-D Indoor localization Construction monitoring Emergency evacuation

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数据驱动的定量遥感研究进展与挑战

遥感学报 2022年第2期26卷 268-285页

作者：杨倩倩靳才溢李同文袁强强沈焕锋张良培武汉大学测绘学院武汉430079 中山大学测绘科学与技术学院珠海519082 武汉大学资源与环境科学学院武汉430079 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

定量遥感是从原始遥感观测信息中定量推算或反演出地学参量的理论与方法。传统定量遥感主要基于模型驱动,强调通过数学或物理模型完成推算和反演。随着人工智能技术的发展和普及,数据驱动的方式也逐渐受到广泛关注,其强调的是通过机器... 详细信息

定量遥感是从原始遥感观测信息中定量推算或反演出地学参量的理论与方法。传统定量遥感主要基于模型驱动,强调通过数学或物理模型完成推算和反演。随着人工智能技术的发展和普及,数据驱动的方式也逐渐受到广泛关注,其强调的是通过机器学习等方式挖掘遥感观测数据中所包含的信息,完成地学参量的定量反演。在强大计算能力的支持下,数据驱动的方法在定量遥感的多个领域都取得了可喜的成就,但其也具有弱化物理规律及因果关系的缺点。在此背景下,耦合物理规律和机器学习,发展模型和数据共同驱动的反演框架,开始成为新的研究热点。以机器学习辅助物理模型,或以物理规律约束机器学习的研究逐步展开,并初见成效。然而,仍面临着较大的挑战,联合模型的不确定性、泛化性、可迁移性,以及小样本情况下的联合建模等都是急需解决的问题。未来,数据驱动和模型驱动的深度耦合将是待突破的难点和重点。

关键词：遥感定量遥感模型驱动数据驱动深度学习融合

衍射光学系统激光雷达接收波束展宽及作用距离分析

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中国激光 2023年第5期50卷 149-158页

作者：高敬涵李道京周凯崔岸婧吴疆王烨菲刘凯谭淞年高阳姚园中国科学院空天信息创新研究院微波成像技术国家级重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

对基于衍射光学系统的激光雷达的波束展宽方法和作用距离进行了分析,介绍了实验样机的研制情况。根据实际激光雷达的成像特点并结合宽幅成像的需求,提出了离焦扩束、加柱面镜扩束以及基于衍射镜的波长变化扩束3种接收波束展宽方法,进行... 详细信息

对基于衍射光学系统的激光雷达的波束展宽方法和作用距离进行了分析,介绍了实验样机的研制情况。根据实际激光雷达的成像特点并结合宽幅成像的需求,提出了离焦扩束、加柱面镜扩束以及基于衍射镜的波长变化扩束3种接收波束展宽方法,进行了仿真计算并给出了实验样机的部分测试结果。给出了扩束情况下激光雷达的作用距离表达式,同时讨论了模数转换(AD)采样量化对接收信号采样的影响,明确了接收扩束产生的增益下降可由电子学放大器来弥补的观点,并结合实际数据给出了验证结果和分析结果。

关键词：遥感激光雷达衍射光学系统激光扩束宽视场接收雷达方程

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顾及空间异质性的自适应IDW插值算法

武汉大学学报（信息科学版） 2020年第1期45卷 97-104页

作者：颜金彪段晓旗郑文武刘媛邓运员胡最江西师范大学地理与环境学院江西南昌330022 衡阳师范学院传统村镇文化数字化保护与创意利用技术国家地方联合工程实验室湖南衡阳421002 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 衡阳师范学院古村古镇文化遗产数字化传承湖南省协同创新中心湖南衡阳421002

传统的反距离加权(inverse distance weighted,IDW)插值法存在以假设空间过程平稳为前提,且插值过程需要用户提供初始化参数如分区数目、参考样点个数等的问题,因此提出一种顾及空间异质性的自适应IDW插值算法。该算法首先根据样点待插... 详细信息

传统的反距离加权(inverse distance weighted,IDW)插值法存在以假设空间过程平稳为前提,且插值过程需要用户提供初始化参数如分区数目、参考样点个数等的问题,因此提出一种顾及空间异质性的自适应IDW插值算法。该算法首先根据样点待插值属性数据的数理统计特征自适应设定分类阈值,将全部样点按照属性值大小分成高、中、低三类,其次利用机器学习算法k近邻法(k-nearest neighbor,k-NN)判定待插值点所属类别,然后根据分类结果自适应为待插值点一阶邻近样点,并设置相应的权重调和因子,最后构造出一个集空间相关与空间异质性于一体的IDW插值算法模型。实验结果表明,顾及空间异质性算法无需用户提供任何经验参数,其抗粗差的能力较另3种经典IDW插值算法更强,能够有效提高IDW插值算法的精准度。

关键词：空间异质性自适应反距离加权插值法 k近邻法调和因子

基于日光诱导叶绿素荧光的陆地总初级生产力估算

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农业机械学报 2022年第4期53卷 183-191页

作者：袁艳斌张城芳黄鹏董恒杨敬豪武汉理工大学资源与环境工程学院武汉430070 武汉华夏理工学院土木建筑工程学院武汉430223

陆地总初级生产力(GPP)是全球碳循环和全球变化研究的关键参数,基于遥感方式是目前陆地生态系统GPP估算的主流方法。为了准确估算全球和区域尺度的陆地GPP,本文通过分析叶绿素荧光与光合作用关系的理论,在GPP-SIF经验线性估算模型的基础... 详细信息

陆地总初级生产力(GPP)是全球碳循环和全球变化研究的关键参数,基于遥感方式是目前陆地生态系统GPP估算的主流方法。为了准确估算全球和区域尺度的陆地GPP,本文通过分析叶绿素荧光与光合作用关系的理论,在GPP-SIF经验线性估算模型的基础上,引入影响植被光合能力和影响冠层SIF发射的因素,构建了适用于未出现严重长期外界胁迫的基于近红外荧光的GPP估算理论模型。结合GOME-2 SIF产品、FLUXNET2015数据集中实测GPP和MODIS相关产品,在不同类型植被进行了验证分析。结果表明:该模型在所有植被类型上的估算精度较经验线性估算模型都有很大的提高,同时本文模型能较好地体现出不同植被类型GPP的季节性变化特征,在全球尺度上的应用也取得了较好的效果。

关键词：日光诱导叶绿素荧光总初级生产力遥感

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时序InSAR郑州地铁沿线地面沉降分析

遥感学报 2022年第7期26卷 1342-1353页

作者：叶勇超闫超德罗先学张瑞峰袁观杰郑州大学水利科学与工程学院郑州450001 郑州大学黄河生态保护与区域协调发展研究院郑州450001 郑州市规划勘测设计研究院郑州450052

针对郑州市地铁网络缺少长时间序列的地面沉降研究,本文基于永久散射体合成孔径雷达干涉测量PS-InSAR(Persistent Scatterers Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术生成的长周期地面沉降数据分析了郑州市地铁沿线地面沉降的... 详细信息

针对郑州市地铁网络缺少长时间序列的地面沉降研究,本文基于永久散射体合成孔径雷达干涉测量PS-InSAR(Persistent Scatterers Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术生成的长周期地面沉降数据分析了郑州市地铁沿线地面沉降的时空特征,并通过反距离内插等距化处理,基于长短期记忆网络LSTM(Long Short-Term Memory)模型对典型地铁站点地面沉降进行了预测与分析。研究结果表明:空间上,沉降路段主要集中在1号线和5号线的东段,最大沉降速率超过20 mm/a,且1号线沿线不均匀形变较为突出;时间上,不同区域PS点在时间序列上的变化有较大不同,沉降槽中心处沉降呈逐年扩大趋势。实验表明LSTM模型具有较高的预测精度,预测发现1号线市体育中心站南边河南省档案馆新馆北侧未来两年里仍将以大约0.5 mm/月的速率继续沉降,有必要对该站及其附近继续监测。

关键词：郑州地铁地面沉降 PS-InSAR LSTM 预测分析

基于改进LinkNet的寒旱区遥感图像河流识别方法

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农业机械学报 2022年第7期53卷 217-225页

作者：沈瑜王海龙苑玉彬梁丽张泓国王霖兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070 南京航空航天大学电子与信息工程学院南京211106

为解决遥感图像河流精细化提取问题,提出一种改进LinkNet模型的分割网络(AFRLinkNet)。AFRLinkNet在LinkNet基础上引入了残差通道注意力结构、非对称卷积模块以及密集跳跃连接结构,并用视觉激活函数FReLU替换ReLU激活函数。残差通道注... 详细信息

为解决遥感图像河流精细化提取问题,提出一种改进LinkNet模型的分割网络(AFRLinkNet)。AFRLinkNet在LinkNet基础上引入了残差通道注意力结构、非对称卷积模块以及密集跳跃连接结构,并用视觉激活函数FReLU替换ReLU激活函数。残差通道注意力结构可以强化对分割任务有效的特征,以提高模型的分类能力,得到更多的细节信息。利用非对称卷积模块进行模型压缩和加速。使用FReLU激活函数提升网络提取遥感图像河流的精细空间布局。在寒旱区河流数据集上的实验结果表明,AFRLinkNet网络相较于FCN、UNet、ResNet50、LinkNet、DeepLabv3+网络交并比分别提高了26.4、22.7、17.6、12.0、9.7个百分点,像素准确率分别提高了25.9、22.5、13.2、10.5、7.3个百分点;引入非对称卷积模块后,交并比提高了5.1个百分点,像素准确率提高了2.9个百分点,在此基础上引入残差通道注意力结构之后,交并比又提高了2.2个百分点,像素准确率提高了2.3个百分点,证明了其对河流细节识别效果更好。

关键词：遥感图像河流识别残差通道注意力结构非对称卷积 LinkNet

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星载高光谱分辨率激光雷达大气气溶胶和云探测研究

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光学学报 2023年第18期43卷 1-10页

作者：胡建波王雄赵少华王中挺杨巨鑫戴光耀谢缘竹孝鹏刘东侯霞刘继桥陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 生态环境部卫星环境应用中心北京100094 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800 中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院山东青岛266100 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027 崂山实验室山东青岛266237

为实现对全球气溶胶光学参数剖面的高精度测量,采用基于碘分子滤波器的高光谱分辨率探测技术。结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的大气再分析数据集(ERA5)的温度和压强数据,选取在轨期间途经撒哈拉沙漠和加拿大山火区域的星载高光谱分... 详细信息

为实现对全球气溶胶光学参数剖面的高精度测量,采用基于碘分子滤波器的高光谱分辨率探测技术。结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的大气再分析数据集(ERA5)的温度和压强数据,选取在轨期间途经撒哈拉沙漠和加拿大山火区域的星载高光谱分辨率激光雷达(HSRL)的观测数据,对沙尘类气溶胶和烟尘类气溶胶的光学特性进行分析,包括气溶胶的后向散射系数、消光系数、退偏振比和雷达比。结果表明:撒哈拉沙漠地区近地面5km以内的气溶胶分布主要以沙尘类气溶胶为主,其退偏振比集中在0.2~0.4,雷达比数值集中在40~60sr;加拿大山火地区的气溶胶主要以烟尘类气溶胶为主,其退偏振比集中在0.02~0.15,雷达比在50~70sr范围。激光雷达特有的高光谱探测技术,在气溶胶和云的精细化探测和分类方面具有重要应用,将在环境监测中发挥重要作用。

关键词：大气气溶胶云气溶胶光学参数星载激光雷达高光谱分辨率探测技术

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双向特征融合与特征选择的遥感影像目标检测

电子学报 2022年第2期50卷 267-272页

作者：肖进胜张舒豪陈云华王元方杨力衡武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 广东工业大学计算机学院广东广州510006

遥感影像中复杂的背景占据图像的大部分区域,严重影响了目标检测效果.本文提出一种可以对特征图进行多特征选择的目标检测网络.设计了双向多尺度特征融合网络,融合深浅层信息,提高复杂背景下小目标的检测效果,在保留常规特征金字塔自上... 详细信息

遥感影像中复杂的背景占据图像的大部分区域,严重影响了目标检测效果.本文提出一种可以对特征图进行多特征选择的目标检测网络.设计了双向多尺度特征融合网络,融合深浅层信息,提高复杂背景下小目标的检测效果,在保留常规特征金字塔自上而下路径的同时,增加一条自下而上的路径,减少浅层特征传递到顶层经历的网络层数,从而控制浅层特征损失.为了降低多尺度特征图中无用信息对后续检测网络的干扰,设计了基于注意力机制的多特征选择模块,网络自适应地专注于有用特征,忽略无用特征.针对传统五参数回归法在预测角度时存在严重的边界不连续问题,不能精确预测长宽比值比较大的目标,将角度预测当作分类任务处理.在DOTA数据集和自制数据集DOTA-GF上进行实验,6类典型目标的mAP分别达到0.651和0.641,与主流目标检测算法的对比实验结果表明提出的方法的有效性.

关键词：遥感影像目标检测特征融合网络多特征选择角度预测