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无序无人机影像的并行化SfM三维重建方法

测绘学报 2024年第5期53卷 946-958页

作者：姜三马一尘李清泉江万寿郭丙轩王力哲中国地质大学(武汉)计算机学院湖北武汉430074 人工智能与数字经济广东省实验室(深圳) 广东深圳518060 湖北珞珈实验室湖北武汉430072 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

增量式运动恢复结构(ISfM)已成为无人机影像三维重建的关键技术。然而,大数据量、大重叠度和高分辨率的无序无人机影像导致的匹配对检索代价大、迭代优化误差累积和效率低的问题,使其难以满足大场景ISfM处理需求。本文提出联合全局描述... 详细信息

增量式运动恢复结构(ISfM)已成为无人机影像三维重建的关键技术。然而,大数据量、大重叠度和高分辨率的无序无人机影像导致的匹配对检索代价大、迭代优化误差累积和效率低的问题,使其难以满足大场景ISfM处理需求。本文提出联合全局描述子和图索引的无人机影像并行化SfM方法。针对影像特征数量大、影像检索编码本尺寸增加导致的匹配对检索效率低的问题,设计了联合全局描述子和图索引的高效影像检索方法,从而加速影像匹配。针对分块并行化SfM子场景合并存在同名点搜索效率低、内存消耗大、合并解算精度低的问题,设计了基于按需匹配图和双向重投影误差的子场景合并方法,实现无人机影像的并行化SfM重建。利用不同场景、不同采集方式获取的真实无人机影像进行试验,结果表明本文方法能够实现36~108倍加速比的匹配对检索,ISfM重建效率达到30倍加速,且相对定向和绝对定向精度与传统方法相当。

关键词：数字摄影测量无人机遥感运动恢复结构影像检索

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融合车载影像与点云的道路边界提取与矢量化

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第4期49卷 631-639页

作者：李庞胤米晓新丁鹏辉孙为晨张华祖刘翀董震杨必胜武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 时空数据智能获取技术与应用教育部工程研究中心湖北武汉430079 青岛市勘察测绘研究院青岛市海陆地理信息集成与应用重点实验室山东青岛266034

车载激光点云的数据不完整和影像连续帧之间的地物重影现象给提取连续、完整的道路边界带来了巨大挑战。提出了一种融合点云与全景影像的道路边界提取与矢量化方法。首先,分别从点云和全景影像中提取初始道路边界点,然后基于非闭合Snak... 详细信息

车载激光点云的数据不完整和影像连续帧之间的地物重影现象给提取连续、完整的道路边界带来了巨大挑战。提出了一种融合点云与全景影像的道路边界提取与矢量化方法。首先,分别从点云和全景影像中提取初始道路边界点,然后基于非闭合Snake模型融合两种数据源中的道路边界点,实现结构化和非结构化道路边界的准确提取与矢量化。该融合过程首先基于点云中的道路边界构建特征图,并以车载影像中的道路边界提取结果为初始轮廓,然后基于道路边界的几何特性构建非闭合Snake模型,最后通过求解该模型实现多源道路边界点的融合,并完成道路边界线的矢量化。将该方法应用于2个城市场景数据集,结果表明:该方法可有效提取形状多样的结构化和非结构化道路边界,对由于遮挡导致的数据不完整和多帧影像中的地物重影具有较强的鲁棒性,对城区道路边界提取的精度、召回率、F1值分别优于95.43%、89.27%、93.38%。

关键词：道路边界提取移动激光扫描(MLS) 多模态数据融合

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皂角豆象成虫触角转录组及嗅觉相关基因分析

昆虫学报 2024年 2-12页

作者：彭启艳潘秀奎张苏芳武承旭杨茂发贵州大学林学院中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林保护学重点实验室贵州大学昆虫研究所贵州省山地农业病虫害重点实验室贵州大学烟草学院

[目的]本研究旨在建立皂角豆象Megabruchidius dorsalis雌雄成虫触角转录组数据库,挖掘皂角豆象嗅觉相关基因。[方法]采用高通量测序平台(Illumina HiSeq)对皂角豆象成虫触角进行转录组测序、序列组装、功能注释及差异表达基因分析;通过... 详细信息

[目的]本研究旨在建立皂角豆象Megabruchidius dorsalis雌雄成虫触角转录组数据库,挖掘皂角豆象嗅觉相关基因。[方法]采用高通量测序平台(Illumina HiSeq)对皂角豆象成虫触角进行转录组测序、序列组装、功能注释及差异表达基因分析;通过qRT-PCR技术测定和验证皂角豆象雌雄成虫触角中部分高丰度表达基因的表达量。[结果]皂角豆象雌雄成虫触角转录组共获得42 053条unigenes,N50长度为2 066 bp。与NR,Swiss-Prot,Pfam,eggNOG,GO和KEGG六大公共数据库比对注释到18 039条unigenes (占43.57%),其中注释到NR数据库的unigenes数目最多,为17 687条;注释到KEGG数据库的unigenes数目最少,为9 779条。依据注释信息分析,挖掘出183个候选嗅觉相关基因,包括25个气味结合蛋白(odorant binding protein,OBP)基因、3个化学感受蛋白(chemosensory protein,CSP)基因、126个气味受体(odorant receptor,OR)基因(包括125个典型OR基因和1个非典型OR基因)、8个离子型受体(ionotropic receptor,IR)、18个味觉受体(gustatory receptor,GR)和3个神经元膜蛋白基因(sensory neuron membrane protein,SNMP)。通过比较皂角豆象雌雄成虫触角转录组,共筛选出357个差异表达基因,其中包含8个OR基因和1个IR基因;357个差异表达基因中,152个基因在雌性触角中高表达,205个基因在雄性触角中高表达。此外,qRT-PCR验证结果显示,6个嗅觉相关基因(MdorCSP3,MdorIR2,MdorIR6,MdorGR10,MdorSNMP2和MdorSNMP3)在皂角豆象雌成虫触角中高表达,4个嗅觉相关基因(MdorOBP15,MdorOBP22,MdorORco和MdorGR8)在雄成虫触角中高表达。[结论]本研究获得了皂角豆象成虫触角转录组数据,并鉴定筛选出候选嗅觉相关基因,结果为进一步研究皂角豆象的基因功能及嗅觉感受机制奠定分子基础。

关键词：皂角豆象触角转录组高通量测序嗅觉相关基因 qRT-PCR

SAR数据在土壤盐渍化监测中的应用研究进展

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地球信息科学学报 2024年第8期26卷 1893-1910页

作者：刘康怡赵振宇李俐中国农业大学土地科学与技术学院北京100083 农业农村部农业灾害遥感重点实验室北京100083

土壤盐渍化不仅会造成土地荒漠化等生态问题,而且可能减低耕地数量和质量,对粮食安全构成威胁。快速、准确地获取土壤盐渍化信息对及时有效的土壤治理具有重要意义。近些年来,微波遥感的发展为大面积快速实现土壤盐渍化监测提供了新的思... 详细信息

土壤盐渍化不仅会造成土地荒漠化等生态问题,而且可能减低耕地数量和质量,对粮食安全构成威胁。快速、准确地获取土壤盐渍化信息对及时有效的土壤治理具有重要意义。近些年来,微波遥感的发展为大面积快速实现土壤盐渍化监测提供了新的思路,基于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)数据的土壤盐渍化监测成为当前遥感土壤盐渍化研究领域的热点之一。本文从盐渍化土壤微波散射机理、盐渍化土壤特征参数的构建与提取、盐渍化土壤分类、土壤含盐量反演4个方面总结国内外土壤盐渍化SAR遥感监测的主要进展与标志性成果:(1)盐渍化土壤微波散射机理的研究明确了土壤含盐量与雷达后向散射系数的相关关系;(2)盐渍化土壤特征参数的构建与提取呈现多元化、综合化变化趋势;(3)盐渍化土壤分类方法从机器学习向深度学习方法转移;(4)土壤含盐量反演从回归分析向结合散射机理的反演方法转化。同时,本文提出现有研究存在的问题和挑战:土壤含盐量与后向散射系数关系受到多种因素的影响,实现高精度的土壤盐渍化SAR遥感技术监测,还需更深入的机理解析、特征构建和多源数据的融合利用。

关键词：合成孔径雷达土壤盐渍化后向散射系数土壤介电常数监测研究进展土壤含盐量反演

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格式塔感知规律在SAR图像中的有效性初探

雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 345-358页

作者：尤瑞希钱昱彤徐丰电磁波信息科学教育部重点实验室复旦大学上海200433

合成孔径雷达(SAR)图像是当前微波视觉研究领域的重要数据源。计算机视觉以光学视觉规律为理论基础,无法有效解译SAR图像。因此,借鉴人类视觉感知规律和计算机视觉技术,并融合电磁物理规律的微波视觉成为当前微波遥感领域的一个重要研... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)图像是当前微波视觉研究领域的重要数据源。计算机视觉以光学视觉规律为理论基础,无法有效解译SAR图像。因此,借鉴人类视觉感知规律和计算机视觉技术,并融合电磁物理规律的微波视觉成为当前微波遥感领域的一个重要研究方向。探索微波视觉的认知基础对于完善微波视觉理论体系至关重要。该文旨在探讨光学感知规律在微波视觉中的有效性,作为完善微波视觉理论的基础尝试。格式塔感知规律是一类经典的视觉理论,常用于描述人类视觉系统对外部光学世界的感知规律,是计算机视觉的认知理论基础之一。在此背景下,该文以SAR图像为研究对象,借鉴认知心理学实验的设计流程,对格式塔感知规律中的感知组合律和感知不变律在SAR图像中的有效性进行初步研究,探索微波视觉的认知基础。实验结果表明,格式塔感知规律不能够直接应用到SAR图像的算法设计中,人类视觉系统从光学世界中总结出的知识概念、视觉规律在SAR图像中表现不佳,未来需要针对SAR图像等微波图像的特点总结相应的微波视觉认知规律。

关键词：合成孔径雷达(SAR) 微波视觉认知科学视觉感知格式塔感知规律

神经辐射场应用于大规模实景三维场景可视化研究进展

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遥感学报 2024年第5期28卷 1242-1261页

作者：赵强佘江峰万奇峰贺丽霞李思睿吴双品南京大学地理与海洋科学学院自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室江苏省地理信息技术重点实验室南京210023 商丘师范学院测绘与规划学院河南省农业遥感大数据发展创新实验室河南省黄河故道生态保护与治理工程技术研究中心商丘476000

地理实景三维场景是重要的国家数字基础设施,其将地理信息从传统二维平面扩展到信息更丰富更全面的三维空间,数据以显式三维模型的形式存储表达。然而,经典的显式三维模型具有数据量大、可视化效果粗糙等问题,在一定程度上限制了实景三... 详细信息

地理实景三维场景是重要的国家数字基础设施,其将地理信息从传统二维平面扩展到信息更丰富更全面的三维空间,数据以显式三维模型的形式存储表达。然而,经典的显式三维模型具有数据量大、可视化效果粗糙等问题,在一定程度上限制了实景三维模型的实际应用。神经辐射场NeRF(Neural Radiance Field)是一种基于神经隐式立体表达(Neural Implicit Volume Representing)进行可微渲染(Differentiable Rendering)以实现高质量视图合成的新方法,由Mildenhall等(2020)首次提出,以其逼真的视图合成效果与新颖的实现方式成为计算机视觉领域的热点研究方向。自NeRF提出以来,国内外爆发式涌现出大量有关神经辐射场的研究文献,主要聚集于可视化效果的生成方法研究,兼有少量将其用于大规模实景三维场景可视化研究探索。本文回顾了神经辐射场提出的背景,概述了神经辐射场及其在大规模实景三维可视化方面的研究进展,分析了目前利用神经辐射场进行大规模实景三维场景可视化研究中被关注的无边界场景、锯齿效果、瞬态遮挡、光度一致性、场景重照明与可见性场等问题,指出了目前研究在多源数据融合、视觉效果优化、虚拟环境感知等方面面临的挑战,对未来值得进一步深入探索的方向进行了展望。

关键词：遥感神经辐射场视图合成隐式立体表达计算机视觉虚拟地理环境

基于南极地影区观测的FY-3E微光通道交叉定标研究

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光学学报 2024年

作者：高宇胡秀清何玉青徐寒列微光夜视技术重点实验室许健民气象卫星创新中心北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 中国气象局遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室

微光遥感可以弥补光学遥感在夜间、晨昏等弱光条件下的信息采集能力，为了将微光通道的对地观测数据应用于定量遥感，需要进行精确的在轨辐射定标。然而，我国首颗黎明轨道卫星FY-3E卫星的中分辨率成像光谱仪-微光型(MERSI-LL)微光通道... 详细信息

微光遥感可以弥补光学遥感在夜间、晨昏等弱光条件下的信息采集能力，为了将微光通道的对地观测数据应用于定量遥感，需要进行精确的在轨辐射定标。然而，我国首颗黎明轨道卫星FY-3E卫星的中分辨率成像光谱仪-微光型(MERSI-LL)微光通道受到太阳杂散光影响，以及无星上定标手段，在轨微光通道定标存在挑战。通过分析FY-3E/MERSILL对地观测数据发现在冬季南极区域存在杂散光影响较小的地影区（极夜，无太阳照射），使用地影区观测数据与其他微光遥感器进行交叉定标，可避免杂散光在定标过程中的干扰。本文基于南极地影区内的稳定冰雪目标Dome C为研究区域，采用美国NOAA-20卫星可见光红外成像辐射计(VIIRS)的DNB通道为参考基准，对FY-3E卫星微光通道进行交叉定标，筛选VIIRS和MERSI-LL交叉观测数据，同时极夜期间不同日期的月光照射条件差异提供了微光通道亮度的较宽动态范围，利用月球辐照度模型计算多天不同月相下的月球辐射，对VIIRS数据进行光谱和角度修正，反演MERSI-LL微光通道的参考辐亮度，与MERSILL微光通道DN值进行线性回归求出交叉定标系数，并与业务定标结果进行对比分析。结果表明，该交叉定标方法能较好的订正FY-3E卫星微光通道定标偏差，提升定标精度。

关键词： FY-3E 微光通道交叉定标地影区多月相

珞珈二号01星的Ka频段合成孔径雷达水体识别KWEnet方法

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武汉大学学报(工学版) 2024年

作者：李珊琦张艳军景茂强索乐唐玉洁杨家辉顾文权刘任莉武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室中国空间技术研究院遥惑卫星总体部

地表水体的精确提取对于水资源管理、洪灾监测预警及相关决策过程至关重要。珞珈二号01星的高分辨率Ka频段合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar， SAR）为地表水体监测精确提取提供了新数据源，但其毫米波雷达在精确刻画水体的同时... 详细信息

地表水体的精确提取对于水资源管理、洪灾监测预警及相关决策过程至关重要。珞珈二号01星的高分辨率Ka频段合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar， SAR）为地表水体监测精确提取提供了新数据源，但其毫米波雷达在精确刻画水体的同时，也引入了较多的地物信息干扰，对SAR的水体识别提出了更高要求。为应对这一挑战，提出了一种适用于高分辨率Ka频段SAR影像的KWEnet水体范围提取方法（the Improved U-Net Model for Water Extraction based on Ka-band SAR Images），其在U-Net模型的上采样过程中增加了注意力机制，实现对特征图的加权，强化了水体信息的权重，减少对建筑物阴影等干扰特征的关注。将该方法应用于海河“23.7”流域性特大洪水事件，结果表明，KWEnet的F1分数（F1）、总体分类精度（OA）以及交并比（IoU）分别达到95.6%、96.2%和91.5%，且在提取连通水体、减少漏提及剔除无关地物干扰等方面表现优异，对于星载Ka SAR的水体识别、洪涝灾害的监测和地表水资源的利用等具有重要意义。

关键词：珞珈二号01星水体提取深度学习 SAR

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光谱成像技术及其在植物中的应用研究进展

电子显微学报 2024年第3期43卷 390-404页

作者：李若凡葛颜锐陈盈盈吴丁洁崔亚宁李瑞丽北京林业大学生物科学与技术学院林木遗传育种全国重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院林木育种与生态修复国家工程研究中心北京林业大学生物科学与技术学院林木、花卉遗传育种教育部重点实验室北京林业大学生物科学与技术学院树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京100083

光谱成像技术能够同时获取样品的空间与化学信息,是研究复杂生物样品的有力工具。近年来,由于具备非入侵、无损测量等优势,光谱成像技术在食品与农产品检测、生物医学与环境监测等方面引起了越来越多的关注。同时,随着成像技术的发展,... 详细信息

光谱成像技术能够同时获取样品的空间与化学信息,是研究复杂生物样品的有力工具。近年来,由于具备非入侵、无损测量等优势,光谱成像技术在食品与农产品检测、生物医学与环境监测等方面引起了越来越多的关注。同时,随着成像技术的发展,光谱成像技术在成像速度、波段数量、光谱分辨率、空间分辨率等方面的性能都得到了极大的提升,空间分辨率甚至可以打破衍射极限达到超分辨级别。本综述总结了拉曼光谱、红外光谱和近红外光谱等几种主要光谱成像技术的基本原理与性能,重点介绍了这类技术在植物细胞壁与木材研究、细胞结构与成分可视化、生物与非生物胁迫检测以及种子的无损测量等领域中的应用进展,并对这一类技术的发展潜力进行了探讨与总结,为今后光谱成像技术在植物研究领域的进一步发展与应用提供理论参考。

关键词：成像拉曼光谱红外光谱近红外光谱细胞壁细胞结构