基于记忆单元与多尺度结构相似性的异常检测

针对基于记忆单元的自编码器模型(Dynamic Prototype Unit Model,DPU)在检测视频异常时没有充分利用多层次特征、未考虑异常与正常事件间的结构性差异的问题,提出融合多尺度记忆模块和多尺度结构相似性的异常检测模型.新模型构建了多尺度记忆模块(Multi Scale Memory Module),利用不同尺度空间的记忆单元对编码层特征进行编码,并将编码结果与解码层特征拼接,既能保留网络的浅层细节信息,又能促进正常模式的多样性.为了约束对正常事件中结构信息的学习,组合多尺度结构相似性(Multi Scale Structure Similarity Index,MS-SSIM)误差与误差作为目标函数,使预测视频中的事件结构更接近正常事件,提高视频中异常事件的预测误差.在标准数据集UCSD Ped1、UCSD Ped2和Avenue数据集上的实验结果表明,提出模型的帧级AUC比原模型分别提高了0.8%、3.4%和1.0%,帧率达到142.9 fps.

基于多尺度结构自相似性的单幅图像超分辨率算法

多尺度结构自相似性是指同一幅图像中存在相同尺度或不同尺度的相似结构,这种多尺度图像结构自相似性广泛存在于遥感图像中.本文提出了一种基于多尺度结构自相似性的单幅图像超分辨率(Super resolution,SR)算法,该算法结合了压缩感知框架与图像结构自相似性,利用非局部方法和基于图像金字塔的K-SVD字典学习方法,将蕴含在相同尺度和不同尺度相似图像块中的附加信息在压缩感知的框架下加入到重构图像中.本文算法的优势在于,它仅借助于单幅低分辨率图像自身所蕴含的信息,实现了空间分辨率的提升.实验表明,与CSSS算法和ASDSAR算法相比,本文算法更有效地提升了遥感图像的空间分辨率.

基于内在生成机制的多尺度结构相似性图像质量评价

该文针对多尺度结构相似性(Multiple-scale Structural SIMilarity,MSSIM)图像质量评价算法对图像信息不确定部分度量能力的不足,结合人类视觉系统(HVS),提出基于内在生成机制(internal generative mechanism)的i MSSIM算法。首先采用基于逐段式自回归(Piecewise Auto Regressive,PAR)模型的内在生成机制将失真图像和原始图像分解成采用MSSIM算法评分的图像内容预测部分和采用PSNR评分的图像信息不确定部分;然后采用均方误差(MSE)进行加权来联合这两部分评分获得最终结果。在基准数据库上完成的对比实验表明:该算法不仅在不同失真类型上性能最好,且在6个公开数据库上的性能优于现有算法。

一种基于多尺度结构自相似性的图像超分辨率重建算法

多尺度结构自相似性是指图像中存在大量相同尺度,以及不同尺度相似结构的性质。提出一种基于多尺度结构自相似性的超分辨率重建算法;该方法通过图像旋转和金字塔分解,将输入图像的先验信息附加到训练库中;并对样本图像块聚类,分别训练针对各类的多个字典。在图像重建阶段,自适应选择最优字典;并利用相似图像块间的关系建立非局部约束项重建图像。最后利用迭代反投影算法进行图像后处理,进一步提升图像的超分辨率重建效果。实验结果表明,与SCSR、SISR和ASDS算法相比,算法能够取得边缘更为清晰的超分辨率重建效果。

基于多尺度结构自相似性的超分辨率算法

多尺度结构自相似性是指同一幅图像中存在相同尺度或不同尺度的相似结构,这种图像结构自相似性广泛存在于自然图像中。提出了一种基于多尺度结构自相似性的单幅图像超分辨率(Super Resolution,SR)算法,该算法不依赖于外界图像,仅在原始图像的多尺度图像中搜索低分辨率(Low Resolution,LR)图像块的最相似子块,并结合脊回归算法获得低分辨率图像块和相应高分辨率(High Resolution,HR)图像块的映射关系。此外,将原始图像进行旋转、翻转等操作,扩大内部图像块的样本空间。大量的对比实验表明,本文所提算法有效地提高了峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)和图像可视效果。

系列尺度岩石结构面相似表面模型制作的逆向控制技术研究

制作与原岩结构面相似表面形态的模型试样是开展结构面力学模型试验的关键。基于不同尺度岩石结构面模型试样的制作特点,研制上、下盘完全吻合的系列尺度试样模具,并设计上、下盘吻合结构面试样的制作工艺,使得原岩结构面可以多次重复利用,提高原岩结构面的使用效率,降低取样成本和试验周期,实现在同一块结构面上不同尺度结构面模型的制作。利用表面形态相似性评价技术,验证制作工艺的可行性,结果表明,按照该逆向控制技术设计制作的模型试样,能复制出和原岩结构面表面形态一样、上、下盘结构面吻合度高的模型试样,符合制作不同尺度模型结构面的要求,可克服原岩结构面上下盘吻合度差、不能多种尺度取样的缺点,为开展具有真实表面形态的结构面抗剪强度尺寸效应试验研究提供了条件。

带分布时滞的具有尺度结构的种群模型的平衡指数增长

研究一个带分布时滞的具有尺度结构的种群模型。此模型将个体分为"活跃"期和"休眠"期两个阶段研究。利用算子半群的理论证明了此模型的适定性并证明此模型的解具有平衡指数增长的性质。

基于双尺度相似性的发动机寿命预测

针对基于欧氏距离的移动相似性对不同时间序列相似度的刻画准确度不高和预测精度不高的问题,提出一种基于曼哈顿距离和斜率双尺度的改进相似性寿命预测方法。通过传感器数据变化幅度、各项参数出厂时的数值差异和下发时的数值差异这三个标准筛选传感器数据,并基于筛选结果构建一维健康指数;基于曼哈顿距离和斜率结合固定匹配和移动匹配进行初步寿命预测;利用移动匹配的特性建立筛选标准,并筛选获得最终预测结果;采用NASA的数据集对该方法进行验证。结果表明:该方法的预测精度相比当前的相似性预测方法提升30.35%,证明该改进方法对不同时间序列之间的相似度有更加精确的刻画。

结合混合卷积和多尺度注意力的视频异常检测算法

基于U-net风格的无监督视频异常检测模型有着较好的检测效果,但由于普通卷积运算使用固有的局部特性,使U-Net风格的编码器无法有效地提取全局上下文信息,并且使用简单的跳跃连接无法获得有效的特征信息,使用的L2损失函数是仅考虑了像素级别的差异而无法捕捉图像的结构特征。对此提出了结合混合卷积和多尺度注意力的视频异常检测算法,并加入结构相似性损失函数(SSIM)优化模型。具体来说,在编码器最后一层添加混合卷积模块,混合空间和位置的特征来提取全局上下文信息。在编码器和解码器之间的跳跃连接中添加多尺度注意力模块,使模型能提取更有价值的特征,实现有效的跳跃连接。使用参数约束结构相似性损失函数与L2损失函数的权重,从而更准确地优化模型。实验结果表明,所提算法在UCSD-Ped2和CUHK Avenue公开数据集上的AUC指标达到96.7%和86.1%,与改进前的模型相比提高了1.6%和1.4%,证明了所提模型的有效性。

壳模型速度结构函数标度指数随雷诺数的变化

研究了Gledzer-Ohkitani-Yamada模型中各种模型参数随外力的变化情况,计算了该模型充分发展湍流速度结构函数的相对标度指数随泰勒微尺度雷诺数的变化,计算结果既显示了与She-L啨vesque的速度结构函数标度律和实验结果的一致性,又给出了需要实验进一步检验的部分.

基于多尺度特征提取的单目图像深度估计

在目前基于深度学习的单目图像深度估计方法中,由于网络提取特征不够充分、边缘信息丢失从而导致深度图整体精度不足。因此提出了一种基于多尺度特征提取的单目图像深度估计方法。该方法首先使用Res2Net101作为编码器,通过在单个残差块中进行通道分组,使用阶梯型卷积方式来提取更细粒度的多尺度特征,加强特征提取能力;其次使用高通滤波器提取图像中的物体边缘来保留边缘信息;最后引入结构相似性损失函数,使得网络在训练过程中更加关注图像局部区域,提高网络的特征提取能力。在NYU Depth V2室内场景深度数据集上对本文方法进行验证,实验结果表明所提方法是有效的,提升了深度图的整体精度,其均方根误差(RMSE)达到0.508,并且在阈值为1.25时的准确率达到0.875。

干旱绿洲区景观格局结构的空间尺度效应——以宁夏青铜峡市为例

干旱绿洲区景观格局结构的空间尺度效应研究对于区域生态安全以及区域生态网络构建具有重要意义,本文以宁夏青铜峡为研究对象,以2015年遥感影像为基础数据源,应用"斑块—廊道—基质"模式,综合运用景观指数法、Arcgis空间分析法以及地理探测器等方法对干旱绿洲区景观格局的尺度效应进行分析研究.结果表明:(1)在研究区景观格局中,其斑块为耕地、林地、草地、水域以及建设用地;廊道为河流,而其景观基质为未利用地.(2)从景观类型水平上看,不同景观类型的景观格局指数在不同区间上的尺度效应存在较大差异,其中斑块类型和景观类型水平上的景观指数对尺度变化的依懒性较强.(3)通过研究发现在1～15 km尺度区间上,景观类型和指标类型的尺度效应差异最大;在16～30 km尺度区间内,景观类型、指标类型尺度效应的差异明显减小;而在30 km尺度区间以后,景观类型和指标类型的尺度效应逐渐消失.因此30 km×30 km的尺度是研究青铜峡市景观格局的有效幅度.而通过地理探测器诊断和提取影响研究区景观格局尺度的主导因素发现,聚合度指数是影响研究区景观格局尺度效应的主要因素.

基于能量密度相似性的多煤层冲击危险性评价方法

针对张双楼煤矿西一采区多煤层开采的冲击危险性预测问题,根据地质演化原理,提出了利用上煤层开采数据预测下煤层冲击危险性的方法。首先建立由上煤层的能量密度确定的冲击危险性评价指标,运用该指标预测下煤层的冲击危险区;然后利用结构相似性指数对该预测方法的可行性进行定量评价。研究表明:运用所建立的指标确定的下煤层强冲击危险区域和下煤层开采过程监测的强冲击危险区相似度达到0.858 1;下层煤开采产生的强矿震(大于105 J)和冲击破坏区基本位于指标所确定的强冲击危险区。实践证明所建立的冲击危险性评价指标可有效的预测下煤层强冲击危险区域,提高了多煤层开采冲击矿压预测的准确率。

中国与亚洲10个经济体的出口相似性研究

通过计算出口相似性指数(ESI)和出口相似性加权指数(WESI),度量和分析了中国与亚洲10个经济体在欧美日和世界市场的出口相似程度和竞争关系。研究发现,中国与韩国的出口结构最为相似,中国的ESI大部分呈现上升趋势,反映了当中国的生产和出口结构正在升级和优化的同时,印度和越南等新兴发展中国家也在加快发展国内工业和出口部门,即将成为中国新的竞争对手。在考虑到规模效应的影响并将其引入指数时研究发现,中国工业制品的WESI都呈现下降趋势。这说明,从中国的角度来考虑,中国与亚洲10个经济体的竞争关系越来越小,另外,中国与日本的出口结构最为相似,竞争程度为最大。

视觉传达约束下模糊人脸图像多尺度特征重建模型

模糊人脸图像细节不清,导致相关领域人脸识别过程中出现错误识别或无法识别的问题。为提高人脸识别的准确性,文中在视觉传达约束下构建模糊人脸图像多尺度特征重建模型。首先,对模糊人脸图像进行灰度处理和去噪处理,并利用高斯金字塔将人脸图像分解为三个尺度;然后分别提取三个尺度图像的人脸特征,利用自编码超分网络建立模糊图像和高分辨率图像之间的对应关系,构建重建模型;最后,将多尺度特征作为模型的输入,通过求解模型实现模糊人脸图像多尺度特征重建。结果表明,重建模型的平均峰值信噪比和平均结构相似性达到相对极大值,分别为9和0.87,说明所构建模型重建的人脸图像质量较高。

有限尺度李雅普诺夫指数与海表温度梯度相关性的初步分析

为了探究海表温度和海面高度之间的瞬时相关性,介绍了一种卫星测高数据的拉格朗日分析指数--有限尺度李雅普诺夫指数(Finite Size Lyapunov Exponent,FSLE),以黑潮延伸体区域的涡旋和南大西洋的亚南极锋为例,通过对观测、模式结果和融合产品结果的分析,探讨了该指数与海表温度梯度(Sea Surface Temperature Gradient,SSTG)之间的相关性。比较FSLE图像和SSTG图像发现,FSLE与SSTG均呈丝状结构,对海洋表层水体结构描述具有一致性,尤其在温度梯度大和地转流强的区域更为一致。二者的一致性要远好于其他常用方式,比如全流速、OW参数涡旋识别方法和Winding-Angle涡旋识别方法。不同区域FSLE与SSTG之间的相关性表现不同,黑潮延伸体区域相关系数存在显著的季节变化,而南大西洋亚南极锋区域季节内变化突出。

基于改进生成对抗网络的图像风格迁移方法研究

为了解决传统GAN(Generative Adversarial Network)进行图像风格迁移受到成对数据集的限制,以及CycleGAN学习高级特征时表现不佳和训练过慢的问题,本文采用ModileNetV2-CycleGAN模型进行图像风格迁移,并引入多尺度结构相似性指数(multi-scale structural similarity,MS-SSIM)作为惩罚项保留风格图片的特征,来提高特征学习的效果,从而提高风格化图片质量。采用客观结构相似性SSIM与峰值信噪比PSNR和主观投票作为评估指标,对迁移后的效果进行评估,实验结果表明了本文改进算法的有效性。

遥感影像空间尺度上推方法的评价

首先分析了几种常用的影像质量评价指标在遥感数据空间尺度上推方法评价中的不足,同时提出了已有的关于空间尺度上推方法在评价思路上的不妥之处。引入了空间分辨率和SSIM(structural SIMilarity)2个遥感影像质量评价指标,给出了新的评价思路,并在此基础上对5种遥感数据空间尺度转换方法进行了评价。在本实验中,空间分辨率和SSIM2个遥感影像质量评价指标一致表明,Bilinear和Bicubic方法的结果影像能够更好地接近目标空间尺度下的影像特征。实验表明,依据新的评价思路,采用空间分辨率和SSIM2个评价指标进行空间尺度上推方法表现出较强的有效性和优越性。

新疆棉花长期连作对土壤真菌群落结构组成的影响

土传性真菌病害给新疆连作棉花造成巨大损失,为了解新疆地区棉花在长期连作过程中土壤真菌群落结构演替与作物产量的增减及病虫害的发作规律。本文利用18S rRNA-PCR-DGGE法对比研究了新疆石河子棉区分别连作0 a（未开垦土壤）、1 a、3 a、5 a、10 a、15 a和20 a棉田0-40 cm范围内4个不同深度土壤中真菌群落组成的变化规律。结果表明,相同深度的土壤样品中真菌群落结构随着连作年限的延长Shannon-Weiner多样性指数、丰富度指数和均匀度指数都表现为不同程度下降后又增加并达到新的稳定状态,其中11-20 cm深度的样品下降最多、最快。聚类分析结果表明,相同深度的土壤样品随连作年限延长也表现出快速变化后并达到新的稳定状态,其中不同深度样品中真菌群落受影响最大的连作年限不同。主成分分析显示,连作年限对真菌群落结构形成直接影响,但随着连作年限延长,样品中真菌群落结构的变化趋缓,甚至有恢复迹象。部分DGGE条带回收、测序并比对后发现,100%的序列信息都属于未培养真菌。整体上连作棉田真菌群落结构变化及演替规律与棉花连作有很强的关联性。

基于多尺度非局部约束的单幅图像超分辨率算法

多尺度结构自相似性是指图像中的大量物体具有相同尺度以及不同尺度相似结构的性质.本文提出了一种基于多尺度非局部约束的单幅图像超分辨率算法,结合多尺度非局部方法和多尺度字典学习方法将蕴含在图像多尺度自相似结构中的附加信息加入到重建图像中.多尺度非局部方法在图像金字塔的不同层中搜索相似图像块,并利用多尺度相似图像块间的关系建立非局部约束项,通过正则化约束获取多尺度自相似结构中的附加信息;多尺度字典学习方法将图像金字塔作为字典学习的样本,通过字典学习使样本中的多尺度相似图像块在字典下具有稀疏表示形式,从而获取多尺度自相似结构中的附加信息.实验表明,与ScSR、SISR、NLIBP、CSSS、ASDSAR和mSSIM等算法相比,本文的算法取得了更好的超分辨率重建效果.