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监控场景下基于单帧与视频数据的行人属性识别方法综述及展望

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第3期36卷 336-356页

作者：曹雨然逯伟卿于金佐周亦博胡海苗北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191 北京航空航天大学杭州创新研究院杭州310052

行人属性识别旨在判断目标行人的预定义属性标签,从而生成关于该行人的结构化描述,包括年龄、性别、衣着、配饰等多种层次的语义信息.由于行人属性识别在视频监控领域具有极大的应用潜力,该任务广受研究者关注.随着深度学习的快速发展,... 详细信息

行人属性识别旨在判断目标行人的预定义属性标签,从而生成关于该行人的结构化描述,包括年龄、性别、衣着、配饰等多种层次的语义信息.由于行人属性识别在视频监控领域具有极大的应用潜力,该任务广受研究者关注.随着深度学习的快速发展,研究者提出众多识别行人属性的方法,以获得更为精准的识别结果.针对当前复杂场景下,该任务面临的监控画面不清晰、行人状态变化、遮挡等问题,对监控场景下基于单帧与视频数据的行人属性识别方法进行综述,首先围绕行人属性识别这一任务,介绍其研究背景及任务概念,指出当前研究所面临的问题与挑战;其次根据“单帧图像”和基于视频数据的“序列图像”2种不同的样本类型,对行人属性识别方法进行分类,并依据属性识别过程中所采用的技巧和思路,归纳总结最新提出的行人属性识别方法,概述研究现状;再对当前主流使用的数据集进行分析比较,总结其特点;最后,从状态引导行人属性识别、立体属性、多任务融合、新数据集构建4个方面,思考该领域的未来发展方向并作出展望.

关键词：深度学习智能视频监控多标签分类行人属性识别数据集分析

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缓冲行走一体式月面探测器性能分析与优化

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2547-2556页

作者：何天宇董洋周士明赵军鹏王春洁北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191

针对缓冲行走一体式月面探测器将着陆缓冲与月面行走功能融为一体,导致设计优化困难的问题,提出一种综合考虑缓冲特性和行走特性的性能分析与优化方法。根据月面探测器着陆腿的功能需求,设计了构型为RUP-2RUPS的冗余自由度并联机构,并... 详细信息

针对缓冲行走一体式月面探测器将着陆缓冲与月面行走功能融为一体,导致设计优化困难的问题,提出一种综合考虑缓冲特性和行走特性的性能分析与优化方法。根据月面探测器着陆腿的功能需求,设计了构型为RUP-2RUPS的冗余自由度并联机构,并建立其参数化模型,该构型可通过运动副生效或失效实现缓冲和行走2种功能的构型切换。结合全因子实验方法分析月面探测器的两功能运动学特性与动力学特性,依据月面复杂着陆和行走工况,给出综合优化的目标函数和约束条件。在敏感度分析的基础上,利用随优化过程更新的全工况响应面模型与非劣排序遗传算法,完成月面探测器着陆腿构型参数的优化。所提方法在提高运算效率的同时,保证了每轮优化均能筛选出当前构型的最恶劣着陆工况,并计算其极限值。优化后,最大有效工作空间增加了8.7%,抗翻倒性能最小值提高了4.0%,抗底面触月性能最小值提高了0.2%,整体性能更优。

关键词：月面探测器运动学分析动力学分析响应面模型优化设计

基于XPBD的微创冠脉旁路移植手术操作实时仿真

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：李希轩豆振浩吴洪宇北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室

微创冠脉旁路移植术(MICS-CABG)是外科治疗严重冠心病的重要发展方向，但其手术难度大，风险高，初学者无法直接对实际病人进行手术技能训练. 基于虚拟现实技术的手术模拟训练能够有效地提高训练效果，避免手术风险. 针对MICS-CABG... 详细信息

微创冠脉旁路移植术(MICS-CABG)是外科治疗严重冠心病的重要发展方向，但其手术难度大，风险高，初学者无法直接对实际病人进行手术技能训练. 基于虚拟现实技术的手术模拟训练能够有效地提高训练效果，避免手术风险. 针对MICS-CABG的特点，提出一种扩展的基于位置动力学(XPBD)框架的微创冠脉旁路移植手术操作实时仿真方法. 首先使用四面体外骨骼模型实现复杂心脏的物理形变，利用圆柱几何体表示手术器械物理模型; 然后利用GPU并行加速XPBD仿真，利用冠脉中轴线建立Cosserat弹性杆模型的拉伸、剪切、弯曲、扭转约束，实现了冠脉的形变仿真; 最后基于手术器械与心脏物理模型的碰撞检测，引入不嵌入约束与附着约束，生成工具与软组织交互的反馈力. 实验结果表明，所提方法中手术器械模型与软组织交互变形实时稳定，在包含100 000个物理单元的场景中，仿真速率可达到60帧/s，力反馈仿真频率可达到1 kHz以上，视觉效果良好，有着较高的仿真效率.

关键词：虚拟手术仿真扩展的基于位置动力学手术器械交互

多关键点约束与深度估计辅助的单目3D目标检测算法

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计算机学报 2024年

作者：郑锦王森李航周裕海北京航空航天大学计算机学院虚拟现实技术与系统全国重点实验室

当前主流的单目相机3D目标检测网络采用关键点检测范式，存在关键点预测与深度估计不准确的问题，限制了单目3D检测器的性能表现.本文提出一种多关键点约束与深度估计辅助的单目3D目标检测算法MonoAux，利用3D检测框的角点投影点、上表... 详细信息

当前主流的单目相机3D目标检测网络采用关键点检测范式，存在关键点预测与深度估计不准确的问题，限制了单目3D检测器的性能表现.本文提出一种多关键点约束与深度估计辅助的单目3D目标检测算法MonoAux，利用3D检测框的角点投影点、上表面与下表面中心投影点作为3D框中心投影点的补充，通过多关键点约束提升关键点预测精度；提出一种LiDAR-Free解耦深度估计方法，在不引入激光点云数据的同时通过几何关系推导引入额外的深度估计辅助监督信号，提升深度估计的准确性.多关键点约束与深度估计辅助仅在训练阶段使用，推理阶段不引入额外的计算成本.在KITTI3D目标检测验证集和测试集上的结果显示，相较于MonoDLE基线网络，提出的MonoAux算法在目标检测精度上分别提高3.87%和4.64%，与其他SOTA方法相比，本文方法也具有显著的性能优势，甚至优于部分使用额外数据的方法.

关键词： 3D目标检测关键点预测角点投影点深度估计激光点云

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空间可展开天线铰链热变形分析与试验验证

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 243-249页

作者：杨智杰张从发赵瑞杰王春洁赵军鹏北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191

在轨热变形是影响空间可展开天线精度的关键因素之一,因此,空间可展开天线结构的在轨热变形分析具有十分重要的意义。随着空间探测任务要求的不断提高,铰链热变形对空间可展开天线指向精度的影响已经不可忽略。以某空间可展开天线的根... 详细信息

在轨热变形是影响空间可展开天线精度的关键因素之一,因此,空间可展开天线结构的在轨热变形分析具有十分重要的意义。随着空间探测任务要求的不断提高,铰链热变形对空间可展开天线指向精度的影响已经不可忽略。以某空间可展开天线的根部铰链和臂间铰链为研究对象,建立其有限元模型,计算铰链主弯方向和侧弯方向在温度每变化10℃时相对角度的变化。基于高低温箱和电子经纬仪构建铰链精度测试系统,开展铰链热变形试验。试验结果表明:根部铰链和臂间铰链在主弯方向和侧弯方向呈现纯结构热变形特性,仿真结果与试验分析结果基本一致,验证有限元模型和试验分析方法的正确性。根据铰链主弯和侧弯方向角度相对变化,评估热变形对铰链变形的影响。该建模和试验分析方法可为同类型空间可展开天线设计、分析和优化及类似可展开机构精度影响因素的分析提供参考。

关键词：可展开天线有限元分析铰链热变形高低温环境

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月基装备行走运动学分析与连续步态规划

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 308-316页

作者：何天宇董洋檀傈锰王岩赵军鹏王春洁北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191

针对缓冲行走功能一体的月面探测器构型设计困难、步态分析复杂等问题,提出了一种基于相同支链构型的四足月基装备(LBE)设计分析方法与连续步态规划方案。设计复合功能着陆腿机构及整机多状态位姿;构建LBE在行走状态下的单腿运动学模型... 详细信息

针对缓冲行走功能一体的月面探测器构型设计困难、步态分析复杂等问题,提出了一种基于相同支链构型的四足月基装备(LBE)设计分析方法与连续步态规划方案。设计复合功能着陆腿机构及整机多状态位姿;构建LBE在行走状态下的单腿运动学模型,对其进行正逆运动学求解,分析单腿与整机工作空间和运动性能;对LBE整机进行水平月面的连续步态规划,并设计单步足端轨迹,通过动力学仿真,验证LBE行走步态稳定性。仿真结果表明:LBE沿前进方向连续稳定运行,质心竖直方向浮动仅占整器高度的0.24%,俯仰角最大摆动幅度为0.34°,翻滚角最大摆动幅度为0.27°。

关键词：月基装备构型设计运动学分析可操作度步态规划

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支持场景表观差异的无人机图像视觉定位方法

空间控制技术与应用 2024年第1期50卷 56-67页

作者：王骞仟熊源姜涵周忠北京航空航天大学北京100191 虚拟现实技术与系统全国重点实验室北京100191

视觉定位是计算机视觉中的基本任务,在无人机测控、视频监控和遥感分析等领域有着广泛应用.在GNSS拒止情况下,利用图像进行视觉定位是重要的导航替代方法.然而,由于室外场景易受天气、季节和光照等变化影响,细节的表观差异方差大,无人... 详细信息

视觉定位是计算机视觉中的基本任务,在无人机测控、视频监控和遥感分析等领域有着广泛应用.在GNSS拒止情况下,利用图像进行视觉定位是重要的导航替代方法.然而,由于室外场景易受天气、季节和光照等变化影响,细节的表观差异方差大,无人机视觉定位的鲁棒性与精度在近地面时难以保证.提出一种基于虚拟图像合成的视觉定位框架.设计阴影映射和深度卷积图像填补网络来合成具有大表观差异和大视差的虚拟图像集,以提高2D-3D配准质量从而提升视觉定位的鲁棒性.实验数据表明,与国际同类方法相比,本方法合成的图像质量在视觉效果、匹配点数量、置信度和视觉定位的精度等指标上都获得了明显的提升,可以支持大表观差异下的无人机视觉定位.

关键词：视觉定位无人机图像合成三维重建

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基于相关性反馈的开源系统跨层需求追踪方法

软件学报 2024年第3期35卷 1321-1340页

作者：田家豪张莉连小利赵倩慧北京航空航天大学计算机学院软件工程研究所北京100191 软件开发环境国家重点实验室(北京航空航天大学) 北京100191 北京航空航天大学软件学院北京100191

大型复杂软件系统的需求分析与生成是一个由上而下逐层分解的过程,跨层需求间追踪关系的构建对于项目的管理、开发与演化都至关重要.开源系统的松耦合贡献方式需要每位参与者能便捷地理解需求的来龙去脉及需求状态,这依赖跨层需求间的追... 详细信息

大型复杂软件系统的需求分析与生成是一个由上而下逐层分解的过程,跨层需求间追踪关系的构建对于项目的管理、开发与演化都至关重要.开源系统的松耦合贡献方式需要每位参与者能便捷地理解需求的来龙去脉及需求状态,这依赖跨层需求间的追踪.问题描述日志是开源系统中需求的常见呈现方式,其无固定模板要求,内容多样(含文本、代码、调试信息等),术语使用自由,跨层需求间抽象层次大,给自动追踪带来极大的挑战.提出一种面向关键特征维度的相关性反馈方法,通过静态分析项目代码结构,抽取代码相关术语及其间的关联强度,构建代码词汇库,以缓解跨层需求的抽象层次差距及用语不统一的问题;通过度量词汇对需求描述的重要性并基于此筛选关键特征维度,以对查询语句进行针对性的优化,有效减少需求描述长度、内容形式等方面的噪音.通过在3个开源系统需求集上针对两个场景的实验,表明所提方法相比基线方法在跨层需求追踪方面的优越性,相比VSM、Standard Rocchio和Trace BERT,F2值的最大提升分别可达29.01%、7.45%和59.21%.

关键词：需求追踪相关性反馈开源系统问题日志

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基于飞机状态的备件动态规划技术

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 276-285页

作者：康子旭周栋李会欣郭子玥陈承璋宋子骋北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191 可靠性与环境工程技术国防科技重点实验室北京100191 河北航空有限公司石家庄050802

伴随民航业的竞争日趋激烈,航空公司迫切需要控制成本以提升效益。民机备件既是直接影响飞行安全的关键因素,备件成本又在航空公司可控成本中占比最高。因此,在保证飞行安全的前提下做好备件规划,对航空公司有至关重要的意义。根据民机... 详细信息

伴随民航业的竞争日趋激烈,航空公司迫切需要控制成本以提升效益。民机备件既是直接影响飞行安全的关键因素,备件成本又在航空公司可控成本中占比最高。因此,在保证飞行安全的前提下做好备件规划,对航空公司有至关重要的意义。根据民机备件的安全级别、故障修复时限等对备件分级设置保障率水平,采用符合备件故障特性的马尔可夫生灭过程,建立满足给定保障率水平的备件量计算模型,并在此基础上建立以保障成本最低为目标函数,满足保障率水平为约束函数的备件量动态规划模型。基于飞机状态分析历史故障数据、季节性、日利用率、机队规模对备件保障的影响,在所建模型中将故障率季节性差异、日利用率和飞机停场损失淡旺季差异进行评估以减小计算结果与实际需求的偏差。以H航空公司ERJ-190机型显示组件为例,对所建模型进行应用验证,计算结果与H航空公司运营实际相吻合,证明所建模型可为航空公司备件规划提供技术方法支持。

关键词：备件飞机状态马尔可夫生灭过程经济性动态规划