基于改进SGM的森林场景视差图生成方法

生成精确的视差图是采用双目视觉对森林冠层下进行三维重建、资源调查的基础。由于森林环境内结构复杂,视差不连续处较多,现有的算法应用于森林场景中会出现误匹配率较大、树干边缘轮廓不清晰的现象。针对上述问题,提出一种改进的Semi-Global Matching(SGM)算法。首先在立体匹配的初始代价计算阶段,为避免由中心像素值突变造成的匹配错误,将Census中心像素值替换为四邻域像素点的平均值。然后对双目相机图像进行k-means聚类分割,将像素点分为几个不同的簇,在代价聚合过程中,融合聚类分割信息、像素颜色信息和像素梯度信息,分析像素点间的差异性,自适应调整能量函数中的惩罚项,使视差突变处依然能保持特征。最后使用亚像素细化、左右一致性检查、中值滤波优化视差值,获得更精确的视差图。实验结果表明,改进的SGM算法生成的视差图相较于传统的SGM算法精确度更高,对不同森林场景的鲁棒性更好。

一种基于Hough变换直线检测的城区影像SGM改进算法

在众多双目影像密集匹配算法中,半全局匹配(Semi-Global Matching,SGM)算法相比局部匹配算法和全局匹配算法在精度和效率方面具有较高优势。相较于一般影像,城市场景影像往往存在大量人造建筑物。针对城市区域立体影像的这一特点,本文提出一种基于Hough变换直线检测的城区影像SGM改进算法,将Hough变换获得的直线信息融入SGM的匹配框架,提高密集匹配算法的精确度和准确度。

基于改进SGM的工件高度定位研究

针对工业环境中光照条件不稳定、图像纹理信息缺乏等因素导致目标视差图获取困难的问题,提出一种基于改进半全局立体匹配(semi-global matching,SGM)算法的工件高度定位方法。采用Census变换窗口内像素的平均值代替原变换的中心像素值,使算法对噪声更具鲁棒性,减少了原算法对中心像素的依赖。引入Sobel算子对图像边缘进行检测,依据左右视图的梯度差值划分像素点类别,对路径聚合中的惩罚系数进行自适应调整,通过后续优化处理,得到了最终视差图。为验证本文所述工件高度定位系统的可行性和有效性,搭建机器人实验平台,对所提算法进行实验验证。实验结果表明,本文的改进算法与传统SGM算法相比,误匹配率下降约为8.76%,匹配精确度显著提高,工件高度的平均定位误差约为0.708 mm,满足系统抓取要求。该研究为机械臂精确定位工件高度提供了思路。

基于改进SGM算法的双目立体匹配

SGM算法在立体匹配中对遮挡区域及视差不连续区域匹配能力较弱,容易产生较多空洞。针对此问题,提出一种SGM算法结合泛洪填充和中值平滑的视差优化算法,该算法是根据空洞边缘的视差值对缺失的视差值进行填充,即可实现对视差图中缺失视差的修复,并把所提算法在Middlebury立体匹配数据集上利用均方根误差(RMSE)、峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(MSSIM)三个评价指标进行定量分析。实验结果表明对SGM算法的改进和优化能够有效地填充视差图中的空洞,减少图像的噪声,且视差图的匹配精度比SGM平均提高9.00%。

“符号—凝视—镜像”视域下名山景观探赜:以浙江乍浦九山为例

当前名山风景区得到普遍开发,本应先于规划设计的名山形象认知却鲜有提及,这难免会出现脱离景观认知本质的人为景观涌现的现象。故引入镜像理论、凝视理论以及符号学等相关哲学理论,建构一套主体对于山水景观审美的SGM认知方法论体系。其步骤共分为符号收集、凝视、符号再生产、形象塑造以及镜像功能,旨在对景观现象的本质进行解构与再认知,为名山景观的规划与设计打下理论基础。选取最能体现名山形象建构的山水诗文作为数据源,以描述浙江省内乍浦9座山体的《乍浦九山补志》作为具体分析对象,利用文本分析软件ROST CM6进行词频分析、社会网络与语义网络分析,发现乍浦九山景观以自然资源为基底,辅以龙祠祷雨以及天妃妈祖的在地文化特质;并通过该方法论体系得到乍浦九山“风景名胜”“祷雨胜地”“文学胜地”“隐居处所”的名山形象。总结得出主体山水景观审美的SGM认知方法论的可行性与可验性,为名山形象乃至景观本质的研究提供了全新的视角与可验的方法,为后续名山景观的认知研究打下基础。

PTFE/SGM复合材料非等温结晶动力学

通过冷压烧结工艺制备了聚四氟乙烯/实心玻璃微珠(PTFE/SGM)复合材料。采用差示扫描量热法(DSC)研究了PTFE/SGM复合材料的非等温结晶行为,并利用Jeziorny模型对所得DSC数据进行处理。结果表明:Jeziorny模型处理PTFE/SGM复合材料的非等温结晶动力学过程是合理可行的;随着冷却速率的增加,结晶峰向低温方向移动,结晶温度范围增大,结晶度下降;SGM有一定的成核作用,提高了PTFE的结晶峰温和结晶速率,降低了结晶活化能,使PTFE更易结晶。

Matlab与VB混合编程在弧齿锥齿轮SGM调整卡计算中的应用

综述几种Matlab与VB混和编程的方法,比较各自的优缺点,为使系统能脱离matlab环境,实现调整卡分析计算的程序化,采用一种基于组件对象的混合编程方法,研制成功SGM(spiral genetated modified roll)调整卡的计算软件,将计算得到的调整卡数据与商用软件计算得到的数据进行对比,说明所研制的软件得到的调整卡计算结果正确。

多基线立体影像的GC^3-P-SGM匹配方法

以"几何约束互相关"模型为基础,将迭代高程等效成"半全局影像匹配"方法中的左右视差,通过匹配代价的聚合分析,提出了一种多基线立体影像匹配方法 GC^3-P-SGM,并给出了其具体匹配步骤和处理流程。利用天绘一号卫星影像数据进行了实验和分析,结果表明,该方法具有较高的匹配性能和匹配精度。

基于SGM的用电需求自动响应方法仿真

为满足电力用户需求、减少不必要的资源浪费,基于Stackelberg博弈过程设计了一种用电需求自动响应方法。根据电网不同参与方的功能设计需求响应系统的结构,包括感知层、网络层及应用层;将供应商与电力用户作为需求响应的主要参与者,结合用户缴费、边际成本与供需不平衡成本等效用,建立供应商层博弈模型;综合电费和用电满意度构建用户层博弈模型;全面考虑供应商与电力用户的利益,分析用电量和电价之间的约束条件,将多目标问题转换为单目标问题,从而确定需求响应目标函数,使供应商与用户层效益最大化;按照标准交互、智能决策、自动执行等特征,确定需求自动响应业务流程。仿真结果表明:该方法能够促进电网供需平衡,同时扩大了电网企业与电力用户的利益。

热环境下功能梯度圆柱壳振动特性分析

应用谱几何法研究了热环境下功能梯度圆柱壳自由振动和瞬态振动特性。采用边界弹簧技术模拟圆柱壳结构的任意经典或者弹性边界约束条件,并结合一阶剪切变形理论建立了考虑温度场作用的功能梯度圆柱壳结构能量泛函。采用谱几何法与周向傅里叶谐波函数乘积和的形式描述圆柱壳的位移容许函数,以克服不同边界条件下壳体位移函数微分在边界上存在的不连续问题。在此基础上,将位移容许函数代入至结构能量泛函,并采用Ritz法获得结构振动分析模型。数值分析结果表明,所构建分析模型能够快速准确预测功能梯度圆柱壳结构的振动特性。研究了幂律指数、温度、载荷等参数对功能梯度圆柱壳振动特性的影响规律,为其他数值分析方法研究提供参考。

复杂边界条件下功能梯度圆环板平稳随机振动响应特性分析

提出一种可用于分析复杂边界条件下功能梯度圆环板平稳随机振动响应特性的谱几何法‑虚拟激励法(spectro geometric method‑pseudo excitation method,SGM‑PEM)。采用沿圆环板边界均匀分布的边界约束弹簧来模拟复杂边界条件,通过虚拟激励法将平稳随机载荷转化为虚拟简谐载荷。在一阶剪切变形理论框架下,采用以简洁三角函数为内核的谱几何法来描述圆环板结构的位移容许函数。基于Rayleigh‑Ritz法推导了平稳随机激励作用下功能梯度圆环板的动力学分析模型。通过与有限元法结果对比分析,验证了文中构建的分析模型的有效性和准确性。分析了梯度指数、厚度参数、边界条件等因素对功能梯度圆环板平稳随机振动响应特性的影响规律。

基于多角度卫星遥感的胡杨林结构参数获取

【目的】基于多角度卫星遥感(MISR)和无人机(UAV)摄影测量技术,采用简单几何光学模型(SGM)和广义简约梯度(GRG)优化方法,反演获取塔里木河下游胡杨林主要结构参数(树高、冠幅、林分密度和覆盖度)。【方法】以塔里木河下游典型河岸林为研究对象,基于野外调查、UAV倾斜摄影测量和MISR数据,构建训练集,采用SGM对场景反射进行分解模拟,获取Walthall背景反射模型参数,评价参数敏感性,建立参数回归方程,运用GRG优化算法反演得到测试集结构参数,利用无人机测量数据进行精度验证和评价。【结果】从UAV倾斜摄影测量数据中提取的树高、冠幅、林分密度数据与实测数据相比,UAV获取的树高、冠幅、林分密度与实测数据的R^(2)分别为0.90、0.84、0.94,均方根误差(RMSE)分别为0.45 m、0.68 m、4.25株·hm^(-2)。SGM对训练集样地红光模拟反射值与卫星观测反射值的R^(2)最大值为0.99、最小值为0.72、平均值为0.92;反演获取的训练样地树高和覆盖度与参考值相比,覆盖度R^(2)达0.99,RMSE为0.73%,树高R^(2)为0.66,RMSE为0.61 m。对反演获取的Walthall模型参数进行敏感性分析发现,c_(1)对覆盖度和树高影响最大,其次是c_(4),c_(2)和c_(3)影响最小,c_(1)~c_(4)对林分密度变化影响很小。建立AN多光谱反射率和AMBRALS模型fiso、fvol、fgeo系数与c_(1)~c_(4)的多元线性回归方程,预测训练集样地c_(1)~c_(4)参数值与反演值相比,调整R^(2)分别为0.78、0.98、0.59和0.75。MISR反演获取的胡杨覆盖度、树高、密度和冠幅与无人机数据在275 m^(2)尺度上相比,线性模型R^(2)分别为0.54、0.47、0.41和0.24,RMSE分别为3%、0.76 m、112株和0.64 m;平均相对误差(MRE)分别为24.7%、8.9%、22.5%和10%;使用幂函数模型时,覆盖度、树高、林分密度、冠幅的R^(2)分别为0.80、0.53、0.55和0.30,RMSE分别为1%、0.4 m、33株和0.32 m,MRE分别为10%、5%、6%和6%。【结论】无人机获取的胡杨林结构数据可代替地面调查数据,作为SGM的定标参数以及最终精度验证;SGM能较好模拟MISR观测样地的各向异性反射特征;SGM反演获取的Walthall背景反射模型参数精度以及由此建立的参数回归方程精度对最终结构参数反演结果存在较大影响。多角度卫星遥感和无人机摄影测量技术结合可在区域尺度上获取较为准确的森林结构信息。

近景摄影测量在目标监测中的应用

本文主要介绍近景摄影测量技术中一种基于单应性矩阵进行的核线影像重采样过程,以及利用半全局匹配(SGM)算法进行核线影像匹配,在得到高精度的、密集的同名点后,通过前方交会的方法获取目标三维点云数据,然后对两期监测数据及全站仪测量数据进行对比分析,进而实现目标位移的监测研究,通过结果可知近景摄影测量能够满足目标监测的要求。希望本实验方法为今后的生产任务贡献一份微薄的力量。

基于INPHO软件的真正射影像生产研究

针对传统数字真正射影像(True Digital Orthophoto Map,TDOM)生产存在处理流程复杂、效率低、质量差、精度低的问题,基于无人机航空倾斜摄影测量的影像数据,通过INPHO全数字航空遥感摄影测量软件,制定了从空三加密处理、到高精度数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)创建,再到数字真正射影像成果生成的全新真正射影像生产流程。通过实际项目数据验证可知,此方法所生产的数字真正射影像精度高、质量好,且较传统方法流程简单、高自动化处理、效率高,为数字真正射影像生产提供了有效的应用方案。

真正射影像制作技术的新发展及生产实践

因真数字正射影像(TDOM)制作自动化程度低,工序复杂,价格昂贵,且质量难以保障,所以普遍使用普通数字正射影像(DOM)。为推动TDOM在国民生产建设方面的应用,本文通过对比分析近年来出现的不同TDOM制作技术与软件平台的优、劣势,找到适合不同航摄数据集的最佳处理方式;通过TDOM的生产制作实践证实了2.5维半全局匹配(SGM-2.5 D)算法在高分辨率TDOM生产上的优越性,并指出该算法应用于实际生产中的注意事项。

利用网络图进行高分辨率航空多视影像密集匹配

提出了一种基于网络图的高分辨率航空多视影像密集匹配算法。首先利用影像间的重叠关系和方向确定候选立体像对并构建网络图;在立体像对密集匹配阶段,引入导向中值滤波采用由粗到精的改进半全局匹配(SGM)算法进行双向视差图生成;最后基于所有立体像对构建的网络图完成多视影像间的密集点云生成及融合。试验选取了ISPRS的Vaihingen航空影像和ISPRS/EuroSDR项目的苏黎世倾斜下视影像进行试验,结果表明:本文算法对高分辨率多视影像密集匹配是有效可行的,无论在匹配完整性、效率、精度上都能获取较好的结果,重建的密集点云平均反投影误差的中误差可以达到亚像素级精度,实际精度可以达到1.5倍GSD,并且在建筑物、植被、水体等视差不连续、弱纹理或重复纹理区域也取得了较好的匹配结果。

鱼群启发的三维Ad hoc网络节点随机移动优化模型

为有效指导三维环境中的移动自组织无线网络(MAWN)的部署,并提高网络感知能力,受鱼群启发,构建了一种新型三维节点半随机移动模型(3D_NMM)。本文在三维高斯半马尔科夫移动模型(3D-SGM)上增加节点排斥运动状态,设计了新的节点状态转换方式;在随机路点移动模型上构建虚拟边界,提出了一种新的边界处理方法。仿真实验表明,3D_NMM较3D-SGM在空间探测率、实时覆盖率及初始探测花费上具有优势,其中实时覆盖率提高了62.2%,初始探测95%区域的时间花费降低了77%,有效提升了移动无线自组织网络的应用效能。

弹性边界条件下圆板横向自由振动特性分析

采用谱几何法(spectro-geometric method,简称SGM)分析了弹性边界条件下圆板横向自由振动特性。首先,将圆板的振动位移容许函数描述为一种谱形式的改进三角级数,并采用沿边界均匀分布的约束弹簧来模拟弹性边界条件;然后,将未知级数展开系数看作广义变量,应用瑞利-里兹法从能量的角度推导弹性边界条件下圆板结构横向自由振动系统特征矩阵方程;最后,设计搭建了相关实验台架,对圆板结构横向自由振动模态参数进行测试。将文中方法计算结果与文献解、有限元计算结果和实验结果进行对比,验证了谱几何法求解圆板横向自由振动问题的正确性和计算精度。

环板结构面内自由振动特性分析

采用谱几何法(Spectro-Geometric Method,SGM)对弹性边界条件下环板结构的面内自由振动特性进行计算分析,弹性边界条件采用沿各边界均匀分布的法向和切向线性弹簧来模拟。板结构的位移容许函数被不变地描述为一种谱形式的改进三角级数,正弦三角级数项的引入能够有效地克服弹性边界处潜在的不连续或跳跃现象。将位移容许函数的级数展开系数看作广义坐标,并采用瑞利-里兹法对其进行求解,得到一个关于级数展开系数的标准特征值问题。通过求解标准特征值问题而简便地求解环板结构面内自由振动固有频率及其振型。通过不同数值算例,并与现有文献解及有限元法计算结果进行对比,验证了文中方法的正确性。

玻璃微珠表面处理对PTFE密封材料性能的影响

采用硅烷偶联剂KH550对实心玻璃微珠(SGM)进行了表面活化处理,并制备了SGM/PTFE密封材料,分析了活化处理前后SGM的表面形貌,考查了SGM含量对密封材料力学性能的影响。结果表明,KH550提高了SGM颗粒与PTFE树脂的相容性;随着SGM含量的增加,密封材料的拉伸性能与结晶度下降,邵氏D硬度、压缩回复性能提高。