联合时空SIFT特征的同源视频检测

通过对视频帧序列时空特性的分析,采用"局部趋同,全局异化"的策略,提出了一种联合时域和空域SIFT点特征的特征提取方法。实验表明,基于该特征的同源视频检测方法对于一定的视频变化具有较好的鲁棒性和检测精度。

利用SIFT特征联合匹配的非刚体目标跟踪算法

为了解决非刚体目标跟踪过程中由目标形状快速变化带来的困难,提出了利用SIFT特征联合匹配的非刚体目标跟踪算法。首先分别提取目标模板和当前搜索区域的SIFT特征点;然后利用改进的联合匹配策略在目标模板和当前搜索区域之间进行特征匹配;最后根据匹配结果确定目标在当前帧的位置和尺度。改进的联合匹配策略在构建相似度矩阵时,不但利用了具有旋转和尺度不变性的SIFT特征向量,并且充分考虑了特征点的空间位置信息,有效提高了特征匹配的准确性。将这种改进的联合匹配策略成功地引入到SIFT匹配跟踪中,克服了传统SIFT匹配算法用于非刚体目标跟踪时的缺陷。实验结果表明,该算法对目标的非刚性形变、尺度变化以及背景干扰都具有较强的鲁棒性。

基于联合SIFT和SURF特征的三维表面重建

一般提取二维图像特征点的方法用到SIFT特征提取,因为SIFT特征有几个特性:对噪声和光线容忍度高、区分性、多量性、可扩展性等,但对于边缘光滑目标的特征点提取能力较弱。SURF特征也是提取图像的尺度不变特征,SURF方法使用Hessian矩阵的行列式值作特征点检测,在对于光滑边缘的目标特征点检测效果要优于SIFT特征。采用同时提取图像中SIFT和SURF特征的方法用于关键点的确定,能够在SIFT特征稳定性好、尺度不变性基础上,提高边缘光滑目标的特征点检测能力。实验结果表明,使用SIFT特征和SURF特征联合的方法能够重建出更多的顶点数和面片数,包括利用SIFT特征提取后存在空缺的部分。重建出的三维表面有更完整更准确的顶点和三角形面片,能提高重建表面的完整度与真实性。

HBase中基于时空特征的监测视频大数据关联查询研究

针对传统的时空索引构建、维护困难且实时查询效率低等问题,提出基于HBase的时空索引构造方法。该方法采用HBase作为监测视频大数据时空特征索引结构,通过Z填充曲线对空间特征进行降维存储,并利用时间、空间与属性特征之间的关联及依赖规则来安排rowkey索引键,可有效解决传统的时空索引构建、维护困难的缺陷。针对传统的时空索引实时查询效率低的问题,提出了基于Z曲线的时空关联查询算法。该算法对查询空间计算Z值范围和建立空间划分子集,利用划分后的时空特征进行列索引查询得到候选数据集并反查HBase索引表完成关联查询。实验结果表明,与传统的R树索引算法相比,提出的基于HBase的时空索引构造方法索引插入效率更高,提出的基于Z曲线的时空关联查询算法能够快速高效地处理时空关联查询。

基于超图卷积的跨交通方式客流联合预测模型

大城市多种交通方式交织形成了彼此互通的客流网络,而跨交通方式客流之间的时空关联关系错综复杂,需要客流联合预测来解析整体出行规律,这对实现跨交通方式客流无缝衔接出行至关重要。针对跨交通方式客流网络,引入跨交通方式超图关联矩阵刻画公交和地铁的客流超图网络之间关联关系,提出一种基于双模时空超图卷积网络(BSTHCN)的跨交通方式客流联合预测模型。具体来说,模型由3部分组成:输入模块、时空卷积模块(包括时间卷积和空间卷积)和输出模块,可同时捕捉公交、地铁站点和线路的客流特征,以及两种客流网络之间换乘客流特征。最终,模型可识别提取重要信息特征,并进行特征聚合和分配。实证分析结果表明,相对于经典预测模型而言,BSTHCN具有更优的预测精度,以预测1h后的客流为例,在公交和地铁数据集上的平均绝对误差(MAE)指标至少分别减小了8.93%和8.10%,均方根误差(RMSE)指标至少分别降低了10.64%、7.47%。且BSTHCN的参数量和模型运行时间均在合理范围内,相比于时空卷积网络(S-TGCN)和扩散卷积递归神经网络(DCRNN),BSTHCN在实现更精准预测的同时,运行时间仅增加了4.82%。综合来看,BSTHCN显示出较强的竞争力。消融实验结果则进一步表明,BSTHCN在引入超图并考虑跨交通方式关联后,可更好地反映客流网络中的局部与整体特征,提升客流预测的精度。

一种时空特征聚合的水下珊瑚礁鱼检测方法

水下监控视频中的珊瑚礁鱼检测面临着视频成像质量不高、水下环境复杂、珊瑚礁鱼视觉多样性高等困难,是一个极具挑战的视觉目标检测问题,如何提取高辨识度的特征成为制约检测精度提升的关键。提出了一种时空特征聚合的水下珊瑚礁鱼检测方法,通过设计视觉特征聚合和时序特征聚合2个模块,融合多个维度的特征以实现这一目标。前者设计了自顶向下的切分和自底向上的归并方案,可实现不同分辨率多层卷积特征图的有效聚合;后者给出了一种帧差引导的相邻帧特征图融合方案,可通过融合多帧特征图强化运动目标及其周边区域的特征表示。公开数据集上的实验表明:基于以上2个模块设计的时空特征聚合网络可以实现对水下珊瑚礁鱼的有效检测,相比于多个主流方法和模型取得了更高的检测精度。

近距离保护层开采瓦斯涌出规律及时空联合抽采措施研究

为解决近距离保护层开采过程中工作面瓦斯涌出超限问题,研究了采动过程中不同阶段底板煤岩体裂隙发育规律,分析了卸压瓦斯运移储集规律,探讨了工作面瓦斯涌出构成,并基于采场走向方向瓦斯涌出区域特征,有针对性地提出了井上下时空联合抽采措施,即“通防巷下行钻孔+低位定向钻孔+高位定向钻孔+地面钻井”,并进行了现场工程试验。结果表明:井上下联合抽采措施可从根本上解决工作面瓦斯超限问题,尤其表现在施工定向钻孔后,瓦斯抽排总量呈指数上升;针对卸压瓦斯运移路径及高瓦斯富集区域进行专项钻孔设计,工作面上隅角瓦斯浓度迅速降低至0.7%以下,抽排瓦斯总量中风排瓦斯含量占比降低至30%~38%,整体应用效果良好。

基于时空经济属性的多矿体露天矿山联合排产研究

鉴于矿体品位空间分布与不同开采时段的效益差异,通过在矿块模型中引入吨价值属性,利用LG图论法,搜寻各梯度标高矿块价值和最大的闭包,创造性地构建多矿体露天矿山的矿体矿量-价值特征函数,以充分反映并量化矿块价值的时空属性;利用编程对矿体矿量-价值特征函数在时间维度开展离散比较,探讨了多矿体露天矿山经济最优的联合排产方案,并应用于刚果(金)某多矿体多金属露天矿山中。研究结果表明,基于时空经济属性的多矿体露天矿山联合排产较传统的基于静态矿体价值的排产方案,可以有效地增加项目初期收益,缩短项目回收期,提升整体净现值,对海外高风险矿山意义重大。

联合作战仿真态势数据模型研究

态势数据是实现联合作战仿真态势显示的基础。基于对态势数据时空特征的分析,认为态势数据本质上是一种时空数据,态势数据模型是对态势数据的属性和时空特征及其存储组织方法的研究。在详细讨论态势数据实体类型和时空关系的基础上,提出了一种面向仿真对象的态势数据时空模型,并详细阐述了构建该模型的基本思想和实现方法,这种模型适合于态势数据交换和显示。

联合加权重构轨迹与直方图熵的异常行为检测

为解决多目标打斗、抢劫等异常行为检测精度不高的问题,提出一种联合加权重构轨迹与直方图熵的异常行为检测算法。首先,采用背景相减法结合宽高比提取行人目标;然后将卡尔曼滤波器及HOG特征融入时空上下文算法中,实现短时间内被完全遮挡行人的鲁棒跟踪;最后对跟踪轨迹进行训练,构造正常行为字典并稀疏重构待检测轨迹,通过联合加权最小重构残差和直方图熵,实现对异常行为的有效检测。通过对比实验,表明该算法对于打斗和抢劫等异常行为具有较好的检测效果,在静态背景且无遮挡的情况下,检测率可达92%以上。

近地面臭氧污染特征及防控措施研究

近地面臭氧是目前我国最严重的大气污染物之一。本文在归纳和总结近年来我国各地区臭氧浓度和气象因素变化趋势的基础上,梳理了疫情(COVID-19)期间,各个国家和地区的封闭政策对臭氧污染的影响。最后,阐述了臭氧污染的相关防控措施,探讨了PM2.5和臭氧联合防控,为“十四五”期间我国臭氧污染治理提供理论支持。

2020年全球鱿钓捕捞的时空特征分析

了解全球鱿钓捕捞的时空特征可为鱿鱼资源的评估与管理提供参考。本文选取2020年全球鱿钓船AIS轨迹数据与VIIRS夜间灯光影像,以FAO major Fishing Areas的19个海洋主要捕鱼区为捕捞分区依据,结合GIS空间分析方法开展了全球鱿钓捕捞的时空特征分析。结果表明:(1)鱿钓捕捞主要分布在西南大西洋阿根廷专属经济区周边、西北太平洋日本东北部远海、东南太平洋秘鲁西部远海、西北印度洋阿拉伯海以及中西太平洋阿拉弗拉海,集中在中、低纬度离陆地100 km以内和400~700 km范围内,呈现以条带式为主的分布模式;(2)全球鱿钓捕捞的时间规律表现出“两峰两谷”的变化态势,分别于1—4月、6—8月呈上升趋势,而在4—6月、8—12月呈下降趋势。中纬度的鱿钓捕捞于夏秋呈上升趋势,而在冬春呈下降趋势;低纬度的鱿钓捕捞在秋冬季节呈增加态势,而在春季呈减少态势;(3)鱿钓捕捞的时空特征受洋流、鱿鱼繁殖特性及各国远洋鱿钓政策影响,其空间分布走向与主要洋流流向一致,捕捞强度在鱿鱼产卵高峰期、休渔期时减弱;(4)AIS轨迹密度与夜间灯光亮度在鱿钓捕捞信号上有良好的时空相关性,AIS轨迹密度与夜间灯光亮度的空间相关性越大,则时间变化规律也越相似。研究工作证明了夜间灯光遥感具备良好的鱿钓捕捞度量能力,能与船舶轨迹互补,实现高精度的鱿钓捕捞评估。

多摄像机跨区域目标跟踪

面对众多摄像头形成的庞大而又复杂的监控网络,单目摄像机下的视频分析已经不能满足人们的需求,如何从海量监控数据中查找有用的信息,完成不同摄像机间目标一致性的判定成为当前亟需解决的问题。提取多场景图像的SIFT特征计算视场分界线(FOV);再将目标图像坐标点转换为地理坐标并结合多概率联合的方法进行跨区域跟踪。通过实验结果表明,以上算法为感兴趣目标的长期稳定跟踪提供很好的解决办法。

浙江省2005—2014年肾综合征出血热时空分析

目的分析浙江省肾综合征出血热疫情的流行病学时空特征,探讨其时空变化特点,识别疾病高发地区,为肾综合征出血热的防控提供参考。方法收集2005—2014年浙江省肾综合征出血热病例,采用时间、空间和时空联合分析方法,分析浙江省肾综合征出血热分布特征。结果 2005—2014年,浙江省累计报告肾综合征出血热5 712例,年平均报告发病率为1.34/10万。发病呈明显季节性特征,每年5—7月和11月至下年1月是发病的2个高峰期。除2010年外,其余年份各县(区)年发病率均存在空间相关性,空间自相关呈逐年下降趋势。2005—2014年时空扫描共发现2个时空聚集区,聚集时间分别为2005年1月持续至2009年6月,2011年9月持续至2013年8月,聚集区均位于浙江东中部地区,2次聚集区空间分布上呈现扩大趋势。结论浙江省肾综合征出血热发病存在时空聚集性,在高发地区应继续做好周边扩散的控制,防止出现疫情聚集。对已有聚集区应加大联防联控,采取必要的防控措施。