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仿人眼双目图像特征点提取与匹配方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 92-100页

作者：向浩鸣夏晓华葛兆凯曹雨松道路施工技术与装备教育部重点实验室(长安大学) 西安710064

模仿人眼的视觉特性已成为机器迈向智能感知、智能认知的研究热点和难点。图像边缘蕴含着丰富的信息,因此人眼对场景中物体的边缘更加敏感。为在机器上实现这一视觉特性,提出了一种仿人眼双目图像特征点提取与匹配方法。首先选择边缘特... 详细信息

模仿人眼的视觉特性已成为机器迈向智能感知、智能认知的研究热点和难点。图像边缘蕴含着丰富的信息,因此人眼对场景中物体的边缘更加敏感。为在机器上实现这一视觉特性,提出了一种仿人眼双目图像特征点提取与匹配方法。首先选择边缘特征提取能力突出的SUSAN(small univalue segment assimilating nucleus)算子作为特征检测器;然后改进尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)描述子的采样邻域,减少远离特征点的梯度信息因视点和视角差异带来的匹配误差,保留靠近特征点的主要梯度信息;随后对输入图像建立多尺度结构,在不同尺度上计算同一特征的主要梯度信息;最后利用平方根核比较梯度信息的相似性,生成多尺度描述子,增强描述向量的独特性。实验采用多种评价指标分别对提出的多尺度描述子和整体算法进行评估,并与经典的SIFT、SURF(speeded up robust features)、Root-SIFT等算法和先进的BEBLID (boosted efficient binary local image descriptor)、SuperGlue、DFM等算法进行对比。结果表明:提出的多尺度描述子能够提高边缘特征点的匹配准确率,并对光照变化具有更强的适应能力,体现出更好的匹配稳定性;与其他算法相比,本算法具有更高的匹配准确性。

关键词：特征点提取特征点匹配仿人眼双目图像多尺度结构特征描述子

基于场景划分的智能网联汽车协同换道避障方法

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汽车工程 2024年第5期46卷 745-753页

作者：周俊宇李克强任晗啸于杰罗禹贡清华大学车辆与运载学院汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为解决传统基于V2V通信的两车协同换道对于前方交通存在未知交通情况,及周围车辆信息获知不准确情况下换道成功率低且无法保证交通效率最优的问题,本文提出了一种基于场景划分的ICV两阶段协同换道避障方法。首先,将换道过程划分为纵向... 详细信息

为解决传统基于V2V通信的两车协同换道对于前方交通存在未知交通情况,及周围车辆信息获知不准确情况下换道成功率低且无法保证交通效率最优的问题,本文提出了一种基于场景划分的ICV两阶段协同换道避障方法。首先,将换道过程划分为纵向间距调整阶段与横向换道阶段,分别使用四次多项式与五次多项式描述两个阶段ICV的轨迹;其次,根据纵向间距调整结束时刻车辆的相对位置设计了4种场景,并设计以车辆调整末速度、距离与换道时间为目标函数的换道模型,在保证换道成功率的同时减少换道行为对上游交通产生的影响;最后,为了验证算法的有效性,在4种场景下分别设计可行工况,并对间距调整过程进行速度-时间与距离-时间关系图进行分析,证明间距调整过程均满足安全约束;同时,本文通过遍历循环计算换道避障算法的边界值,说明了ICV换道避障成功率与车间距、车辆与障碍物间距之间具有相关性。

关键词：智能网联汽车换道避障轨迹规划边界分析

元地球与数字孪生:思想突破、技术变革与范式转换

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地学前缘 2024年第1期31卷 46-63页

作者：李三忠索艳慧戴黎明王亮亮姜兆霞曹现志苏国辉刘丽军周建平李玺瑶刘洁朱俊江乔璐璐王光增姜素华王秀娟刘琳管红香李晓辉胡军刘鹏刘泽董冬冬郭玲莉邹志辉董昊钟世华孙国正刘洋于胜尧吴立新邹卓延孙毅中国海洋大学深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心/海底科学与探测技术教育部重点实验室/海洋地球科学学院山东青岛266100 崂山实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266100 青岛海洋地质研究所自然资源部水合物重点实验室山东青岛266237 伊利诺伊大学香槟分校美国厄班纳618205 中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 中国海洋大学深海圈层与地球系统教育部前沿科学中心高等海洋研究所/物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 崂山实验室山东青岛266237

数字孪生在航天、工业制造领域已应用了20多年,但引入海洋科学还是首次。通过数字孪生技术,实现真实地球与虚拟地球的融合,构建一个真实地球与数字地球的虚实共同体,这里称为“元地球”。本文介绍了元地球与早期提出的数字地球、虚拟地... 详细信息

数字孪生在航天、工业制造领域已应用了20多年,但引入海洋科学还是首次。通过数字孪生技术,实现真实地球与虚拟地球的融合,构建一个真实地球与数字地球的虚实共同体,这里称为“元地球”。本文介绍了元地球与早期提出的数字地球、虚拟地球、玻璃地球、智慧地球的本质区别,进而突出元地球理念或思想上的巨大突破。基于现今元宇宙BIGANT技术体系,构架跨越地球各圈层的实时、全天候、立体观测感知系统,打通地球系统各圈层动力学模拟隔阂,实现超越现今地球,再现深时地球,实现时空穿越,从而集数字地球、虚拟地球、玻璃地球、智慧地球、现今地球、深时地球的特性于一个共同体,这个深时的虚实共同体就是元地球。这一理念必将催生新的技术范式变革,进而超越现实地球、虚拟地球,开启人类认识地球、探测地球、开发地球的全新方式。在实现研究范式转换的同时,推动元地球的多场景应用,这也必将催生未来的万亿新产业。

关键词：元地球真实地球虚拟地球数字地球数字孪生地球系统范式

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非常规油气储层智能压裂技术研究进展与展望

天然气工业 2024年第9期44卷 13-26页

作者：郭建春张宇曾凡辉胡大淦白小嵩龚高彬任文希油气藏地质与开发工程全国重点实验室·西南石油大学

非常规储层油气资源丰富，压裂是释放非常规储层油气的必要手段，但压裂优化是一个多模态、高维度、大尺度、细时空的复杂大系统问题。为实现非常规储层压裂系统开发，梳理了油气压裂人工智能3个应用场景：透明油气藏数智化构建和压裂... 详细信息

非常规储层油气资源丰富，压裂是释放非常规储层油气的必要手段，但压裂优化是一个多模态、高维度、大尺度、细时空的复杂大系统问题。为实现非常规储层压裂系统开发，梳理了油气压裂人工智能3个应用场景：透明油气藏数智化构建和压裂双甜点智能优选、机理—数据联合驱动的压裂工艺参数智能优化和压裂风险预警及在线监控智能调控，然后明确了智能压裂3个方面技术特征，并展望了智能压裂未来5个方面的技术攻关方向。研究结果表明：(1)形成了地质多源数据、建模迭代更新精准化技术，助力了优选地质工程压裂双甜点；(2)建立了机理数据驱动多目标优化压裂参数方法，促进了裂缝均衡扩展、扩大体积和提高产量；(3)开发了压裂动态监测及在线调控流程，支撑了压裂高效、可持续开发，提高压裂效率和油气采收率；(4)提出了“甜点选择数智化—压裂参数智能化—在线监测调控精准化—四维可视化”的地质—工程“动态一体化”智能压裂新理念。结论认为，强化数字孪生智能压裂可视化技术、构建生成式智能压裂大数据生态系统、融合机理数据的工艺参数优化方法、开发压裂动态智能预测监测技术、创新远程智能压裂决策控制系统，可为智能压裂革新发展提供理论指导和技术支撑，为未来压裂人机交互智能决策和闭环调控的实现指明了方向。

关键词：非常规储层智能压裂透明油气藏数智化机理数据驱动风险预警与在线调控数字孪生

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基于时空特征共享的多源交通数据修复

中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2024年第05期 167-176页

作者：王纪禹陈锐祥何兆成朱依婷武智刚许焕挺中山大学智能工程学院/广东省智能交通系统重点实验室鹏城实验室

本文提出了一种基于多维度特征共享的多层稀疏张量分解模型（MFS-MSTD）。该模型在CP(CANDECOMP/PARAFAC)分解的基础上，对时空因子矩阵施加低秩正则化；并采用共享低秩因子矩阵的机制表达多源交通数据之间的互补性，在非随机缺失或路... 详细信息

本文提出了一种基于多维度特征共享的多层稀疏张量分解模型（MFS-MSTD）。该模型在CP(CANDECOMP/PARAFAC)分解的基础上，对时空因子矩阵施加低秩正则化；并采用共享低秩因子矩阵的机制表达多源交通数据之间的互补性，在非随机缺失或路段级缺失的场景下完成了因子矩阵的梯度更新。实例验证表明：在速度数据非随机缺失场景下，MFS-MSTD在RMSE、MAE和MAPE三个误差指标上相较于基线方法平均降低17%、21%和18%；在流量数据非随机缺失场景下，RMSE、MAE和MAPE平均降低52%、54%和33%。面对更复杂的路段级缺失场景，MFS-MSTD的修复性能优于TGMC-S和MTNTF两个基线模型，能很好地拟合出未观测路段的交通流量变化。

关键词：交通数据修复多源数据共享因子矩阵 CP分解

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识印鉴章: 中国书画印章分析系统

计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：贾爱玲张玮张建伟陈为浙江大学艺术与考古图像数据实验室浙江大学CAD&CG国家重点实验室

印章在中国书画中蕴藏着深厚的文化背景和历史意义，考究印章信息可以了解书画的流传历史，分析印章形态可以辅助专家鉴定印章真伪. 为了改进传统书画印章繁琐复杂的研究过程，设计中国书画印章分析系统. 首先，针对印章识别准确率... 详细信息

印章在中国书画中蕴藏着深厚的文化背景和历史意义，考究印章信息可以了解书画的流传历史，分析印章形态可以辅助专家鉴定印章真伪. 为了改进传统书画印章繁琐复杂的研究过程，设计中国书画印章分析系统. 首先，针对印章识别准确率，基于台北故宫博物院、人物印鉴数据库等开源数据，通过YOLOX检测印章， MoCov3进行印章匹配，并针对书画场景存在的问题对算法进行改进，最终整体印章匹配准确率相对于原始算法提升14.87个百分点. 其次，引入SwinIR模型对印章进行超分辨率重建，提升印章图像清晰度; 最后设计可视分析系统. 系统支持书画印章的总体统计数据概览，进行印章匹配结果分析; 同时支持单个印章的形态分析及多个印章的横向对比. 从整体概览到局部细节进行逐步挖掘，实现对中国书画作品的印章可视分析. 此外，邀请四位专家进行系统实际操作并深入访谈，对系统进行效果评估及满意度评分. 结果显示总体满意度优于传统分析方法，且通过专家实例研究发现两例实际的疑伪印章案例，证明了该系统的有效性和实用性.

关键词：书画印章图像匹配目标检测超分辨率重建可视分析

基于脑电的快速序列视觉呈现脑-机接口系统研究进展综述

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 443-455页

作者：魏玮邱爽李叙锦毛嘉宇王妍紫何晖光中国科学院自动化研究所多模态人工智能系统全国重点实验室脑图谱与类脑智能实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

脑-机接口(BCI)系统建立大脑与外部设备之间的直接交流通路,结合快速序列视觉呈现(RSVP)范式能够实现利用人类视觉系统进行高流通量图像目标检索。近些年来,RSVP-BCI系统在范式编码、脑电(EEG)解码和系统应用方面的研究取得了长足的进... 详细信息

脑-机接口(BCI)系统建立大脑与外部设备之间的直接交流通路,结合快速序列视觉呈现(RSVP)范式能够实现利用人类视觉系统进行高流通量图像目标检索。近些年来,RSVP-BCI系统在范式编码、脑电(EEG)解码和系统应用方面的研究取得了长足的进步。对范式编码的研究揭示不同范式参数对系统性能的影响,促进提升系统性能;脑电解码的研究在提升算法分类性能的同时推动少训练、零训练样本、多模态等场景下的应用;对RSVP-BCI系统应用的研究实现推动系统走向实际应用并拓宽了应用领域。同时,系统仍面临着迈向实际时可应用领域范围窄、脑电跨域解码难题以及计算机视觉飞速进步带来的挑战。该文对RSVP-BCI近年来的相关研究进展进行了回顾与总结,并对未来的发展方向进行了展望。

关键词：脑-机接口快速序列视觉呈现脑电

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基于阵列矩形光纤的二维空间匀化器设计

光学学报 2024年第12期44卷 263-270页

作者：庄聆琳杨子江潘俏邹快盛沈为民苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006

受地表不同区域反照率的差异和大气辐射的非均匀性影响,星载成像光谱仪中的物理狭缝被非均匀照明,导致仪器光谱响应函数线性失真,表现为在获取的光谱信号中叠加随机误差,影响成像光谱仪对光谱的反演精度。为了提高大气温室气体浓度探测... 详细信息

受地表不同区域反照率的差异和大气辐射的非均匀性影响,星载成像光谱仪中的物理狭缝被非均匀照明,导致仪器光谱响应函数线性失真,表现为在获取的光谱信号中叠加随机误差,影响成像光谱仪对光谱的反演精度。为了提高大气温室气体浓度探测的时间分辨率和精度,单台温室气体成像光谱仪具有非常宽的空间视场和极高的光谱分辨率,光谱仪受辐射非均匀性的影响相对于普通成像光谱仪更明显。本文设计了针对温室气体监测成像光谱仪的二维空间匀化器,它可以在跨轨和沿轨两维对场景辐射实现匀化。二维空间匀化器由矩形光纤阵列组成,沿轨单根光纤的宽度由积分时间确定,跨轨单根光纤的尺寸表示仪器的空间采样宽度。本文研究了组成二维空间匀化器的矩形光纤的稳定性,对比了不同光纤长度、不同照明场景以及不同粗糙度等条件下光纤出射光斑的均匀度,结果表明:随着光纤长度的增加,尽管能量损耗相应增加,但是出射光斑均匀度也随之增加;非均匀照明场景下光纤出射光斑均匀度与均匀照明场景下光纤出射光斑均匀度基本一致,表明矩形光纤具有良好的匀化性能,也说明二维空间匀化器能有效地降低光谱仪对地球场景不均匀辐射的敏感性。此外,本文还研究了矩形光纤的焦比退化特性,结果表明,在输入F数为4的情况下,出射端采用F/3.5的光学系统接收时,光学效率能达到95%以上。

关键词：成像光谱仪二维空间匀化器矩形光纤匀化性焦比退化

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利用地表纹理映射实现三维辐射传输精细模拟

遥感学报 2024年第6期28卷 1515-1524页

作者：黄华国北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

三维辐射传输模拟是研究定量遥感机理,提高反演精度的重要方法。现有研究能重建厘米级的植被场景,实现分米级的星载或者机载图像模拟。然而在稀疏植被区域,模拟图像和实际数据仍然存在一定偏差。究其原因,一方面源于三维结构误差,另外... 详细信息

三维辐射传输模拟是研究定量遥感机理,提高反演精度的重要方法。现有研究能重建厘米级的植被场景,实现分米级的星载或者机载图像模拟。然而在稀疏植被区域,模拟图像和实际数据仍然存在一定偏差。究其原因,一方面源于三维结构误差,另外一方面则是平均组分光谱的局限,难以反映地表反射率的随机异质性。为克服平均组分光谱的局限问题,本文扩展RAPID模型,基于土壤端元和浓密植被端元光谱,增加了两个权重系数构成的纹理矩阵,实现地表反射光谱的精细模拟,并评估考虑异质性对图像模拟带来的改进效果。结果表明:(1)两个权重系数可以基于真实图像直接求解;(2)每个地表面元在赋值两个权重系数后,合成光谱与真实图像光谱曲线吻合度高(R^(2)优于0.98,RMSE=0.016);(3)云南天峰山和甘肃大野口两个场景的模拟吻合度显著提升(R^(2)分别提升0.096和0.041,RMSE分别下降0.015和0.01);(4)三波段RGB图像也有可能预测出NIR波段图像,纹理相近,但是光谱反射率数值上有一定的偏差(0.006—0.027)。本文提出的方法可以模拟更为精细的亚米级高分卫星图像,可为深度学习提供高质量的样本,为定量反演提供更准备的训练数据。

关键词：遥感地表纹理高分图像三维辐射传输影像模拟端元光谱训练样本