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基于RGB-D图像的语义分割方法综述

计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：王晨杜晨曦刘瑞军齐越北京工商大学计算机与人工智能学院北京航空航天大学软件学院北京航空航天大学虚拟现实技术与系统全国重点实验室

语义分割技术致力于精确识别并分割图像中的各个物体或场景. 基于RGB图像的方法在信息利用上存在局限，导致性能受限，随着深度传感器技术的普及，深度图的引入为语义分割网络注入了丰富的几何信息，显著提升了分割精度. 文中介绍... 详细信息

语义分割技术致力于精确识别并分割图像中的各个物体或场景. 基于RGB图像的方法在信息利用上存在局限，导致性能受限，随着深度传感器技术的普及，深度图的引入为语义分割网络注入了丰富的几何信息，显著提升了分割精度. 文中介绍了近几年基于RGB-D图像的语义分割领域的显著进展和相关方法，根据对多模态融合特征处理方式的差异，将基于RGB-D图像的语义分割方法归纳为单分支、双分支、三分支网络架构3大类. 其中，单分支网络在同一分支同时处理RGB和深度特征，实现特征的有机结合; 双分支网络利用RGB和深度特征之间的互补性，优化多模态特征的校正与融合; 三分支网络在保留原始的RGB和深度特征的同时，深入挖掘融合特征，确保信息的全面性. 同时，总结注意力、模型优化等关键技术，并归纳常用的数据集和评价指标，对比分析各种方法在不同数据集上的性能，最后总结当前RGB-D图像语义分割领域在多模态数据交互与处理方面所面临的挑战，展望了语义分割技术在跨领域数据融合方向的发展前景.

关键词： RGB-D图像语义分割多模态特征融合卷积神经网络

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一种用于互惠目标检测与实例分割的深层架构

图学学报 2024年第4期45卷 745-759页

作者：宫永超沈旭昆北京航空航天大学计算机学院北京100191 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 北京航空航天大学新媒体艺术与设计学院北京100191

目标检测与实例分割是计算机视觉中2种重要且关系紧密的任务,但其间的关联在大多数工作中还未得到充分的探索。为此,提出了RDSNet,一种用于互惠目标检测与实例分割的深层架构。为了实现这2种任务之间协同优化,设计了一个双流式结构来联... 详细信息

目标检测与实例分割是计算机视觉中2种重要且关系紧密的任务,但其间的关联在大多数工作中还未得到充分的探索。为此,提出了RDSNet,一种用于互惠目标检测与实例分割的深层架构。为了实现这2种任务之间协同优化,设计了一个双流式结构来联合学习目标级别和像素级别的特征表达,分别用于编码目标级别和像素级别的信息,并在双流之间引入了3个模块来实现二者的相互作用,让目标信息辅助实例分割,像素信息辅助目标检测。通过相关模块提供一种计算目标级和像素级特征相似度的手段,以便于驱动属于同一目标的特征尽可能一致,提高实例掩码的精度。裁剪模块利用目标信息为像素级感知引入实例的概念和平移变化性,以便于更准确地区分不同实例和减少背景噪声。为了进一步提高检测框与目标的贴合程度,提出了基于掩码的边界精细化模块来对掩码和检测框做融合,利用掩码的准确性优势修正检测框的误差。在COCO数据集上的大量实验分析和对比证实了RDSNet的有效性和高效性。此外,通过在边界精细化模块引入掩码打分策略,以新的方式实现了实例分割对目标检测的辅助,使RDSNet的性能得到了进一步提升。

关键词：目标检测实例分割互惠关系特征表达边界精细化

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基于支持向量机的飞行任务识别和动作划分

北京航空航天大学学报 2024年

作者：李博雯雷小永北京航空航天大学虚拟现实技术与系统全国重点实验室北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院

民航飞行训练质量评估逐渐向定量化、智能化方向发展。为满足其对飞行任务识别提出的新需求，提出了一种基于支持向量机的民航飞行任务识别和动作划分方法。首先，对民航飞行参数进行收集与预处理，用于后续飞行任务识别与动作划分。然... 详细信息

民航飞行训练质量评估逐渐向定量化、智能化方向发展。为满足其对飞行任务识别提出的新需求，提出了一种基于支持向量机的民航飞行任务识别和动作划分方法。首先，对民航飞行参数进行收集与预处理，用于后续飞行任务识别与动作划分。然后，使用支持向量机模型对民航飞行任务进行识别。传统方法通过航迹图像进行识别，但由于缺少时序特征，起飞和降落识别准确率较低。为解决这一问题，将xyz坐标转化为RGB图像，引入时间序列特征，并加入数值通路以反映数据绝对值。对比传统航迹图像识别、RGB图像识别、RGB图像与数值通路结合识别的实验结果，发现使用RGB图像与数值通路结合的方法，识别准确率提升了40%，能够有效提高绕地标转弯和矩形航线识别准确率。此外，根据飞行任务识别结果，将各项任务划分为起飞、降落、爬升、下降、巡航、爬升转弯、下降转弯、巡航转弯、盘旋九类飞行动作，为后续的飞行训练质量评估研究提供了支持。

关键词：支持向量机飞行任务识别飞行动作划分飞行训练质量评估数据预处理

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面向单幅图像的高质量深度估计方法

计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：包永堂燕帅齐越山东科技大学计算机科学与工程学院北京航空航天大学虚拟现实技术与系统全国重点实验室北京航空航天大学青岛研究院

单幅图像的深度估计是机器人导航、场景理解等领域中的一项关键任务，也是计算机视觉领域的一个复杂问题. 针对单幅图像深度估计不准确的问题，提出一种基于Vision Transformer(ViT)的单幅图像深度估计方法. 首先用预训练的DenseNet... 详细信息

单幅图像的深度估计是机器人导航、场景理解等领域中的一项关键任务，也是计算机视觉领域的一个复杂问题. 针对单幅图像深度估计不准确的问题，提出一种基于Vision Transformer(ViT)的单幅图像深度估计方法. 首先用预训练的DenseNet对图像进行下采样，将特征编码成适用于ViT的特征序列; 然后通过稠密连接的ViT处理全局上下文信息，并将特征序列重新组装成高维度特征图; 最后将RefineNet进行上采样，得到完整的深度图像. 在NYU V2数据集上与最近的深度估计方法进行对比实验，并对网络结构进行消融实验，同时对平均相对误差、均方根误差等误差进行量化分析，结果表明，所提方法面向单幅图像可以生成具有丰富细节的高质量深度图像; 与传统的编码器解码器方法相比，该方法的PSNR值平均提高1.052 dB，平均相对误差下降7.7%～21.8%，均方根误差下降5.6%～16.9%.

关键词：深度学习深度估计 vision Transformer 注意力机制

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对互联网体系结构创新的认识与思考

电子学报 2024年第4期52卷 1411-1420页

作者：罗洪斌张珊王志远孟晴开北京航空航天大学计算机学院北京100191 北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室北京100191 数学、信息与行为学教育部重点实验室北京100191 未来区块链与隐私计算北京高精尖创新中心北京100191

互联网是促进现代社会经济发展和科技创新的重要信息基础设施;然而,支撑并规范互联网正常运行的关键核心技术——互联网的TCP/IP(Transport Control Protocol/Internet Protocol)体系结构——几十年来几乎保持不变.本文首先从技术自身... 详细信息

互联网是促进现代社会经济发展和科技创新的重要信息基础设施;然而,支撑并规范互联网正常运行的关键核心技术——互联网的TCP/IP(Transport Control Protocol/Internet Protocol)体系结构——几十年来几乎保持不变.本文首先从技术自身弊端、社会发展需求、技术转移周期、科技革命规律四个方面论述了开展互联网体系结构创新的必要性.其次,运用系统科学原理阐明了TCP/IP体系结构弊端的根源.再次,运用系统观念揭示了信息网络的功能本质和网络间的互联本质,发现了信息传递的四个自然属性(对象属性、身份属性、位置属性、手段属性).在此基础上,简要介绍了基于两个本质和四个自然属性开展创新互联网体系结构创新的实例——共生网络.最后,结合共生网络架构展望了部署新型互联网体系结构的总体路径.

关键词：互联网体系结构异构网络网间互联跨域通信

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基于波前思想的三维牙齿复杂孔洞修补

计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：李洪安彭龙张婧西安科技大学计算机科学与技术学院北京航空航天大学虚拟现实技术与系统全国重点实验室

三维牙齿模型表面的孔洞既影响美观，又干扰牙齿正畸治疗过程. 针对已有算法修补牙齿孔洞效果不佳且效率低的问题，提出基于波前思想的牙齿复杂孔洞修补算法. 首先对孔洞边界中过小内角和过短边进行坍缩，对过长边进行分段; 然后采... 详细信息

三维牙齿模型表面的孔洞既影响美观，又干扰牙齿正畸治疗过程. 针对已有算法修补牙齿孔洞效果不佳且效率低的问题，提出基于波前思想的牙齿复杂孔洞修补算法. 首先对孔洞边界中过小内角和过短边进行坍缩，对过长边进行分段; 然后采用顶点的法向信息与局部Taubin曲率结合的方法初步修补孔洞; 再利用拉普拉斯-贝尔特拉米算子降低模型表面噪点干扰; 最后将顶点高斯曲率作为约束，结合Sqrt3算法细分网格，获得形态自然的孔洞修补结果. 对含有孔洞的下牙颌模型以及不同形态的单颗牙齿模型进行修补实验，与其他算法对比修补效率，并采用网格质量评估算法评价修补结果，结果表明，所提方法修补模型中各种孔洞的效率以及效果明显优于对比方法，最大限度地保留了牙齿表面微小特征.

关键词：牙齿正畸波前法孔洞修补网格优化

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意外充分性引导的深度神经网络测试样本生成

计算机研究与发展 2024年第4期61卷 1003-1017页

作者：郭虹静陶传奇黄志球南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京210016 高安全系统的软件开发与验证技术工信部重点实验室(南京航空航天大学) 南京210016 计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学) 南京210023

由于深度神经网络(deep neural network,DNN)模型的复杂性和不确定性等属性,对模型的一般行为和边界行为进行充分的测试是保障模型质量的重要手段.当前的研究主要基于制定的覆盖准则,结合模糊测试技术生成衍生测试样本,从而提升测试充分... 详细信息

由于深度神经网络(deep neural network,DNN)模型的复杂性和不确定性等属性,对模型的一般行为和边界行为进行充分的测试是保障模型质量的重要手段.当前的研究主要基于制定的覆盖准则,结合模糊测试技术生成衍生测试样本,从而提升测试充分性,但较少综合考虑测试样本的多样性及个体揭错能力.意外充分性指标量化测试样本与训练集在神经元输出方面的差异,是测试充分性评估的重要指标,目前缺乏基于此指标的测试样本生成方法.因此,提出了一种意外充分性引导的深度神经网络测试样本生成方法,首先,筛选对于决策结果贡献较大的重要神经元,以其输出值为特征,改进意外充分性指标;其次,基于测试样本的意外充分性度量筛选具有揭错能力的种子样本;最后,利用覆盖引导的模糊测试思想,将测试样本的意外充分性值和DNN模型预测的类别概率差异作为联合优化目标,利用梯度上升算法计算扰动,迭代生成测试样本.为了验证所提方法的有效性,选取5个DNN模型作为被测对象,涵盖4种不同的图像数据集,实验结果表明,改进的意外充分性指标能够有效捕捉异常的测试样本,同时减少计算时间开销.在测试样本生成方面,与方法DeepGini和RobOT相比,基于所提的种子样本选择策略生成的衍生测试集的意外覆盖率最高提升了5.9个百分比和15.9个百分比.相比于方法DLFuzz和DeepXplore,所提方法的意外覆盖率最高提升了26.5个百分比和33.7个百分比.

关键词：软件测试测试样本生成测试覆盖深度神经网络意外充分性

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情感化社交触觉界面的交互原型开发工具设计研究

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包装工程 2024年第12期45卷 56-66页

作者：何丽雯单博学王党校王韫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 北京航空航天大学新媒体艺术与设计学院北京100191

目的触觉交互是自然人机交互中的热点方向,触觉交互界面具备支持用户之间或人机之间情感交流的潜力。本研究旨在通过开发一种流程化、低门槛、轻成本且可体验的触觉界面原型工具,帮助设计师克服在触觉交互界面设计中的挑战,包括触觉生... 详细信息

目的触觉交互是自然人机交互中的热点方向,触觉交互界面具备支持用户之间或人机之间情感交流的潜力。本研究旨在通过开发一种流程化、低门槛、轻成本且可体验的触觉界面原型工具,帮助设计师克服在触觉交互界面设计中的挑战,包括触觉生理学及触觉交互原理等知识基础、设计流程引导和技术开发支持,从而实现更有效的用户实验和设计深化。方法首先,利用参与式设计方法,确定交互设计师在触觉交互界面设计中的主要挑战和核心需求;其次,以此为基础构建触觉交互设计流程引导及情感触觉信号编码界面设计的必要元素,开发支持情感触觉交互原型迭代的硬件工具,并完成原型开发工具的系统设计;最后,通过用户实验中的场景化测试验证初步的气动微流控柔性薄膜阵列的基础情感交互效果,并建立了基础的情感-触觉映射参考效果库。结论本研究开发了触觉界面原型工具,通过系统化的设计流程和简易的操作方式,有助于触觉交互设计师更加灵活便捷地进行设计研究和实践。该工具创新性地提升了触觉界面的设计效率,为情感触觉交互体验设计提供了丰富的可能性。

关键词：情感触觉触觉交互界面交互原型设计工具

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基于改动树检索的拉取请求描述生成方法

软件学报 2024年第11期 5065-5082页

作者：蒋竞刘子豪张莉汪亮复杂关键软件环境全国重点实验室(北京航空航天大学) 计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学)

随着开源人工智能系统规模的扩大,软件的开发与维护也变得困难. GitHub是开源社区最重要的开源项目托管平台之一,通过GitHub提供的拉取请求系统,开发者可以方便地参与到开源项目的开发.拉取请求的描述可以帮助项目核心团队理解拉取请求... 详细信息

随着开源人工智能系统规模的扩大,软件的开发与维护也变得困难. GitHub是开源社区最重要的开源项目托管平台之一,通过GitHub提供的拉取请求系统,开发者可以方便地参与到开源项目的开发.拉取请求的描述可以帮助项目核心团队理解拉取请求的内容和开发者的意图,促进拉取请求被接受.当前,存在可观比例的开发者没有为拉取请求提供描述,既增加了核心团队的工作负担,也不利于项目日后的维护工作.提出一种自动为拉取请求生成描述的方法 PRSim.所提方法提取拉取请求包含的提交说明、注释更新和代码改动等特征,建立语法改动树,使用树结构自编码器编码以检索代码改动相似的其他拉取请求,参照相似拉取请求的描述,使用编码器-解码器网络概括提交说明和注释更新,生成新拉取请求的描述.实验结果表明, PRSim的生成效果在Rouge-1、Rouge-2和Rouge-L这3个指标的F1分数上分别达到36.47%、27.69%和35.37%,与现有方法 LeadCM相比分别提升了34.3%、75.2%和55.3%,与方法 Attn+PG+RL相比分别提升了16.2%、22.9%和16.8%,与方法 PRHAN相比分别提升了23.5%、72.0%和24.8%.

关键词：拉取请求语法改动树相似度计算自动摘要开源社区

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