基于深度学习无人机影像道路实景三维修复

针对基于无人机倾斜影像实景三维重建中,移动目标对道路实景三维重建造成几何变形和纹理失真的问题,提出一种基于深度学习的无人机影像道路实景三维修复方法。首先,通过添加注意力机制的深度学习网络模型YOLOv8对影像中目标进行检测;其次,在得到影像对应目标标记的基础上,根据已生成三维Mesh模型中各三角面在可视影像集合中的投影位置,结合影像所标记目标的对应范围,统计各三角面的类别信息以此判定移动目标;最后,利用移动目标判定结果对移动目标造成的三维模型几何变形及纹理错误进行修复,实现道路实景三维重建。结果表明:改进的网络模型较YOLOv4、YOLOv5和YOLOv8模型,平均精度(mAP)值平均提升10.82%,移动目标判定准确率达97.43%。与流行国外商业软件相比,所提方法重建修复效果更佳,自动化程度更高。

融合自注意力机制与生成对抗网络的DEM空洞填充

针对现有数字高程模型(digital elevation model, DEM)数据空洞填充算法存在修复效果不连续、适用空值范围狭小以及细节重构丢失等问题,提出了一种融合自注意力机制的生成式对抗网络的DEM空洞填充方法。首先,构造自注意力机制提取DEM数据特征信息,改善DEM空洞填充结果高程值不连续和纹理细节缺失的问题。其次,在生成器中使用对称结构的卷积与反卷积网络结构,保证生成可靠度较高的数据以实现空洞区域填充,并利用判别器实现空洞填充结果的预分类。最后,结合重构损失函数进行训练,提升DEM空洞填充结果对异常值的鲁棒性,增强模型的回归能力。采用不同分辨率DEM数据进行空洞填充并与现有方法进行对比,结果表明:所提方法能够大幅提升填充精度,有效解决原始数据中存在的空洞问题。

倾斜影像的三维纹理快速重建

针对三维城市模型重建,提出了一种利用倾斜影像实现城市模型纹理快速重建的方法。该方法基于摄影测量计算机视觉理论,在事先处理得到城市建筑物数字表面模型的基础上,利用共线方程计算物方与像方的几何投影关系,获得建筑物的三维信息与纹理信息。通过一定的最优算法选择出地物面的理想纹理,实现城市建筑物纹理的自动提取及稠密建筑物纹理的遮挡处理。真实影像纹理重建的结果表明:应用本文方法进行三维城市模型纹理重建具有自动化程度高、效果逼真、成本低的特点,为快速、大面积的城市真三维模型纹理重建提供了一种有效的实现途径。

高光谱影像光谱-空间多特征加权概率融合分类

提出了一种基于光谱-空间多特征加权概率融合的高光谱影像分类方法。首先,利用最小噪声分离(minimum noise fraction,MNF)方法对高光谱影像进行降维和特征提取,并以得到的MNF特征影像作为光谱特征,联合灰度共生矩阵(gray level co-occurrence matrix,GLCM)提取的纹理特征、基于OFC算子建立的多尺度形态学特征以及采用连续最大角凸锥(sequential maximum angle convex cone,SMACC)提取的端元组分特征,组成3组光谱-空间特征;然后利用支持向量机(support vector machine,SVM)对每一组光谱-空间特征进行分类,得到每组特征的概率输出结果;最后,建立多特征加权概率融合模型,应用该模型将不同特征的概率输出结果进行加权融合,得到最终分类结果。为了验证该方法的有效性,利用ROSIS和AVIRIS影像进行试验,总体分类精度分别达到97.65%和96.62%。结果表明本文的方法不但较好地克服了传统基于单一特征高光谱影像分类的局限性,而且其分类效果也优于常规矢量叠加(vector stacking,VS)和概率融合的多特征分类方法,有效地改善了高光谱影像的分类结果。

基于AVHRR和MODIS NDVI数据的黄土高原植被覆盖时空演变分析

黄土高原自退耕还林还草工程实施以来，区域植被覆盖发生了很大变化．为有效监测其变化程度，基于像元一元线性回归模型，利用该地区2001-2014年MODIS归一化植被指数fnormalized difference vegetation index，NDVI）数据对1982＋2006年GIMMSNDVI数据进行扩展．扩展数据通过了一致性检验，获得1982-2014年长时间序列植被NDVI数据集，分析该地区近33年植被NDVI的时空变化特征．研究结果显示：33年间黄土高原植被NDV1年际整体呈现显著的增加趋势，区域植被覆盖空间分布差异明显．其中南部和西部大部分地区植被覆盖轻微退化，中部地区植被覆盖基本不变，内蒙古边界、甘肃兰州以及陕西榆林等地区的植被覆盖均呈改善趋势．研究区各坡度等级植被覆盖良好，各坡度植被覆盖变化程度由强到弱依次为〉28°、20°-28°、14°-20°、9°-14°、4°-9°．其中黄土高原中部的坡地植被改善效果最为明显，甘肃与青海的交界处以及陕西南部、山西部分地区坡地植被覆盖呈轻微改善趋势．

数字近景摄影测量在秦始皇陵百戏坑考古中的应用研究

既要保留遗迹在不同阶段的信息资料,又不影响发掘研究工作的继续进行,一直是考古工作者探索研究的问题。为配合秦始皇陵百戏俑坑的考古发掘工作,为后续考古研究和文物遗迹的保护提供必要的基础信息资料,针对大场景考古发掘现场,通过数字全站仪对文物挖掘现场布设的一定数量控制点进行观测获取其三维点位坐标。利用非量测数码相机获取现场多航带序列影像,通过数码相机检校、自动空中三角测量、影像特征提取与影像匹配、数字微分纠正等数字近景摄影测量方法,获取反映发掘现场文物分布情况的数字高程模型(DEM)和正射影像(DOM)数据。在生成的正射影像图上进行文物轮廓线条的提取,获得发掘现场文物的正射投影矢量图。实现文物位置、形状及分布的平面量测。实验证明:该方法不仅可大面积、快速获取文物挖掘现场文物分布的正射投影平面图,实现考古数字制图,而且能保证一定的精度。具有较高的推广应用价值。

小波变换和Arnold变换的数字水印技术

讨论了离散小波变换(DWT)、Arnold变换的基础,分析了它们的特点。给出了一种基于离散小波变换的多分辨率分解的彩色数字水印方法。进行水印嵌入前,利用Arnold变换技术对水印信息进行了加密,保护水印信息,增强了保密性。随后利用一种新的Arnold反变换进行反置乱,无需计算Arnold变换周期,用与Arnold变换相同的迭代次数就可以快速无误地实现了水印信息的恢复,大大的减少了计算量。实验证明,经本算法嵌入的水印图像具有较高的鲁棒性和稳健性。

序列图像中运动目标的分割定位

针对序列图像中运动目标的分割定位,给出了在复杂环境下一种快速识别运动目标、有效去除背景噪声及运动目标准确定位的方法。该方法主要由运动目标检测和运动目标定位分割两部分组成:对运动目标检测采用简单差分方法提取运动目标,快速中值滤波与数学形态学方法结合去除噪声;对运动目标定位提出了一种改进的区域生长分割算法RGSA(RegionGrowingSegmentationAlgorithm)定位目标,并求出目标重心。实验结果表明,该方法正确有效,结果令人满意。

影像信息驱动的三角网格模型优化方法

提出一种基于影像信息驱动的三角网格优化方法,以解决现有利用三角网格实现三维重建出现的问题。根据影像信息,将影像利用物方三角面片重投影至其他可视影像上,利用梯度下降法,通过影像归一化互相关系数对物方顶点坐标进行求导,得到其梯度变化值。根据该变化值在法向量方向上调整物方三角网的顶点,使得区域的匹配代价最小,实现三角网格模型的优化,进而达到改善三维重建的目的。试验结果表明,本文方法可有效地提高物方三角网的结果精度,从而有效地改善重建三维模型的效果。

倾斜影像自适应初始物方面元优化匹配算法

采用基于物方面元的最小二乘影像匹配方法匹配倾斜影像时,常出现深度不连续或高差较大区域影像连接点度数低或空三点过少问题。针对此问题,本文提出一种基于自适应初始物方面元的倾斜影像匹配算法。算法利用倾斜影像已有的初始内外方位元素及匹配过程中产生的物点信息,采用多片前方交会和物方差分的方法自适应计算物方面元的高程及法向量方向角初值,进而解决采用物方面元最小二乘影像匹配方法匹配地物高差较大区域的倾斜影像时,因初值不准导致在像方匹配同名点困难的问题。分别采用本文算法和物方面元初始状态为水平面元的最小二乘影像匹配方法对两组倾斜影像进行对比匹配验证。试验结果证明了本文算法的有效性。

面向对象的高空间分辨率遥感影像箱线图变化检测方法

传统基于统计的高空间分辨率遥感影像变化检测需假设数据服从正态分布,如基于卡方检验的变化检测,但受困于样本数据不严格服从正态分布,检测效果并不理想。针对此问题提出一种基于箱线图的变化检测方法,不需任何假设,根据数据结构本身固有模型进行变化检测。首先,经由矢量引导的增长式分割获得对象;然后,结合纹理与光谱特征计算其余弦值;最后,采用箱线图算法获得变化对象。以高分一号融合影像为实验数据进行验证,结果表明,结合矢量夹角余弦与箱线图进行变化检测的总体精度可达88.21%,相比马氏距离与卡方检测的方法和结合马氏距离与箱线图的方法具有更好的准确性与稳定性。

城市场景结构感知的网格模型简化算法

针对二次误差测度(QEM)网格简化算法全局几何特征信息损失严重的缺点,提出一种具有结构感知功能面向城市三维模型重建的网格简化算法。该算法顾及城市影像中平面结构特征,以代理平面为全局特征约束条件,使模型在简化过程中全局结构特征更多地被保持,以利于多层次细节模型(LOD技术)、网格优化提速等模型后续操作。以倾斜摄影获取影像生成的初始三角网格模型为试验数据,采用所给算法对其进行网格简化并与QEM算法进行对比。结果表明:所给算法简化精度及简化效率均优于QEM算法。

慢性心力衰竭患者报告结局量表的信度 效度和可行性评价

目的对慢性心力衰竭患者报告结局(PRO)量表进行信度、效度和可行性的评价。方法参考国外的慢性心血管疾病评价工具,编制慢性心力衰竭PRO量表。用该量表对太原不同区的8所医院进行大规模调查,利用大规模调查的信息数据再一次进行条目筛选,形成终量表,并对终量表的信度、效度、可行性进行分析。结果慢性心力衰竭PRO量表共57个条目,对360例患者和100名健康人有效数据进行分析。结果显示:该心力衰竭PRO量表具有较好的信度、效度及临床可行性。总量表的克朗巴赫系数为0.913,生理领域0.903,心理领域0.941,社会领域0.827,治疗领域0.839;内容效度、维度相关性、构念效度、反应度结果显示该表具有良好的效度;此次调查的回收率为98.9%,有效率为98.9%。结论我们研制出的基于慢性心力衰竭患者报告的临床结局评价量表具有较好的信度、效度和可行性,可以作为慢性心力衰竭疾病临床疗效评价研究的工具。

基于CAD技术实现工业零部件图像直线特征提取

针对工业零部件序列图像量测与重建中的线特征提取问题,提出了一种以CAD设计数据为引导,高精度检测图像中直线的数学模型。以三维计算机辅助设计(CAD)数据为基础,通过求解CAD三维直角坐标系与图像坐标系间的参数转换关系,将物方线特征投影至图像上,得到图像线特征初值范围。利用自适应最小二乘模板匹配提取出边缘点序列,对生成的上述点序列采用最小二乘法进行拟合,得到图像线特征的直线方程。通过求解图像相交直线的交点,高精度地获得表达工业零部件轮廓的直线段。采用上述算法对真实工业零部件图像进行了线特征提取,重建的直线长度与游标卡尺量测的直线长度之差的中误差为0.232mm。实验结果表明,文中所给算法自动化程度高、稳定性强,可用于规则工业零部件高精度图像量测与重建。

基于摄影测量视觉方法相似模拟试验自动监测研究

为解决矿山相似模拟试验过程中测量自动化程度低、计算复杂、精度差等问题,提出了一种基于摄影测量计算机视觉方法,实现矿山相似材料模型自动监测的方法,该方法通过设计编码标志,实现对模型监测点的自动识别。鉴于矿山相似材料模型多为平面模型的事实,给出通过计算机视觉单应矩阵变换和基于物方的聚类匹配,实现对相似模拟模型自动变形观测,通过某大倾角厚煤层走向长壁综放相似模拟试验,验证了该方法的有效性。结果表明:所给方法除自动化程度高外,测量结果与全站仪所测监测点的平面精度相差0.001 m左右,所测位移场的下沉与水平移动均与实际变形情况一致,满足矿山岩层和地表移动相似模拟试验测量要求。

顾及相机响应函数的无人机影像匀光匀色

针对大范围区域内多幅无人机影像色彩不平衡的问题,提出一种基于相机响应函数的匀光匀色算法.首先根据同一静态场景下数码相机拍摄物体的影像,构建两幅影像的包含多个参数的图像亮度误差函数,运用Levenberg-Marquardt算法对参数进行最小化估算,然后将估算得到的参数应用于待处理的影像中,达到多幅影像镶嵌过程中的匀光目的.实验结果表明:与现有的匀光算法比较,所给方法能够高效高质地保证图像镶嵌过程中亮度、反差的均匀和色彩一致.

顾及曝光延迟的无人机GPS辅助光束法平差方法

现有GPS辅助光束法区域网平差方法没有顾及无人机进行摄影测量参与作业的情况。针对相机的曝光延迟误差影响不一致而导致实际平差结果较理论估值低的问题,本文探讨了曝光延迟产生的机理并分析曝光延迟对GPS辅助光束法平差的影响,提出了一种顾及曝光延迟的GPS辅助光束法平差方法。通过采用不同控制点个数及布设方案,对一套包含142张无人机影像数据进行试验分析,验证了该方法的有效性。该方法的研究意义在于可以在传统GPS辅助光束法平差方法的基础上进一步提高空三加密精度。

数字近景摄影测量在相似模拟试验中的应用研究

针对现有相似模拟实验观测方法中存在的自动化程度低、测量精度差等缺点,给出一种基于摄影测量计算机视觉方法进行相似模拟变形测量的新方法。利用普通非量测数码相机进行影像数据采集,通过在任相机平面预检校、变形监测点特征提取、影像匹配等计算步骤得出不同时期物理相似模型变形监测点的坐标。通过比较不同时期变形监测特征点坐标的变化量,计算得出物理相似模型变形情况。通过对某急倾斜煤层顶板相似材料进行模拟变形测量,试验结果表明:所应用方法与全站仪方法变形监测结果平面精度最大相差0.5mm左右,所测位移场与实际变形情况一致,满足因矿山开采引起的岩层和地表移动变形监测要求。

多尺度空洞卷积金字塔网络建筑物提取

为改善现有深度学习方法获取图像特征尺度单一、提取精度较低等问题,提出多尺度空洞卷积金字塔网络建筑物提取方法。多尺度空洞卷积金字塔网络以U-Net为基础模型,编码-解码阶段采用空洞卷积替换普通卷积扩大感受野,使得每个卷积层输出包含比普通卷积更大范围的特征信息,以利于获取遥感影像中建筑物特征的全局信息,金字塔池化模块结合U-Net跳跃连接结构整合多尺度的特征,以获取高分辨率全局整体信息及低分辨率局部细节信息。在WHU数据集上进行提取实验,交并比达到了91.876%,相比其他语义分割网络交并比提升4.547%~10.826%,在Inria数据集上进行泛化实验,泛化精度高于其他网络。结果表明所提出的空洞卷积金字塔网络提取精度高,泛化能力强,且在不同尺度建筑物提取上具有良好的适应性。

双目序列影像3维运动物体定位跟踪

将计算机视觉中立体和运动视觉相结合,通过数字摄影测量方法,对智能视觉监控中计算机系统所获得的双序列图像通过物方“图像”分析法完成对运动物体空间位置的定位、量测及其跟踪,其中包括:摄像机检校,立体-运动双匹配约束,运动参数的求解及其云台运动控制等内容。给出采用所述方法,从真实双目序列影像中获取物体以匀速直线运动和匀加速直线运动云台运动控制的实验结果。