基于几何约束的倾斜影像特征匹配方法

针对倾斜影像视角变换较大、重复纹理导致匹配数量少、匹配精度不高的问题,提出一种适用于倾斜影像的特征点、线分级匹配方法.首先,用直线提取(检测)算法(LSD)获取影像直线特征,并将直线特征以一定约束进行直线组对,构建直线对区域与改进的SIFT(scale-invariant feature transform)特征描述符进行匹配,使用RANSAC算法剔除误匹配,获得初始匹配结果后再进行核线约束;然后,利用已获得直线对区域进行影像局部纠正,在纠正后的局部影像上采用SIFT匹配并反算回原始影像,利用得到的同名点全局纠正倾斜影像,并进行特征点匹配与采用基于方格的运动统计算法(GMS)剔除误匹配,仍将匹配结果反算回原始影像上;最后,将仿射尺度不变特征变化结果与点拓展匹配结果进行合并,得到最终匹配结果.试验结果表明:本文方法匹配正确率与经典的仿射不变匹算法(ASIFT)的正确率相差不大,但匹配数量却是ASIFT算法的1倍~3倍.

微型电动汽车正面碰撞约束系统匹配研究

目前对微型电动汽车相关研究逐渐增多,但碰撞安全性能方面的研究相对较少。基于国内某款微型电动汽车在进行49 km/h正面碰撞后车内Hybrid Ⅲ 50th男性假人伤害程度较高的问题,对该车约束系统的参数匹配进行优化处理。参考相关规范对驾乘人员的保护要求,以仿真分析结果中的头部伤害指标HIC、头部累积3 ms合成加速度、加权综合损伤数值WIC为研究指标,进行极差分析来综合选取参数及水平值;通过正交试验进行优化设计仿真,最终得出最佳约束系统的最佳参数匹配方式,使得微型电动汽车在发生碰撞事故时驾驶员头部位置的伤害得到降低,同时维持或降低胸部和下肢伤害水平,综合损伤也得到降低。结果表明优化后的该约束系统可达到对驾驶员最优的保护效果。

基于图像块匹配约束的弥散磁共振成像

目的:改善高加速倍数下弥散加权成像的图像重建质量,从而实现加速采集。方法:利用图像块匹配的方法提取弥散图像内相似的图像块,进行低秩特性约束和稀疏约束,随后将其与传统的敏感度编码(SENSE)并行重建算法相结合来改善图像重建质量,降低图像噪声。实验采集两组人体数据,分别比较3倍加速和4倍加速下传统的SENSE重建、基于总变分约束的SENSE(SENSE-TV)重建以及本文方法的重建效果,定量分析弥散图像以及各向异性分数(FA)图与全采样的参考图像的误差。结果:在3倍加速和4倍加速采集下,本文方法均比传统的SENSE、SENSE-TV方法重建的弥散图像质量更好,定量分析的参数FA值更精确,误差更低。结论:利用图像内相似性图像块的低秩特性和稀疏特性约束图像重建,有望实现高加速倍数下的高质量成像。

基于稀疏和稠密图像匹配与对极约束的树高提取改进算法

树高是监测森林状况的重要参数,摄影测量法具有低成本、灵活的特性,是树高采集的重要方法之一.作为一种被动遥感方式,传统的摄影测量方法往往需要数量较多,重叠率较高的图像数据,这与传统图像特征的稀疏性有关.为了提高图像数量受限条件下的树高提取精度,提出将稀疏特征匹配和稠密像素匹配相结合,并使用对极约束过滤外点的方法,得到稠密且精度较高的匹配结果,并通过三维重建算法得到森林场景点云.该方法在少量图像的情况下就可以较为完整地重建森林场景并提取树高,将提取的树高与机载激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)点云的结果进行对比,相关系数为0.91,最大误差为1.64 m.该算法只需要少量的重叠图像,这表明了该算法在处理高分辨率卫星图像方面具有一定潜力.

多重不确定性条件下长三角地区多行业CCUS源汇匹配模型研究与应用

随着“双碳”目标的提出,长三角地区面临一定的减排压力。合理布局规划碳捕集利用与封存(CCUS)项目对保障长三角地区能源安全,平稳实现区域“双碳”目标具有重要意义。CCUS技术的发展面临诸多不确定性因素,对CCUS未来时空部署形成巨大挑战。然而,现有CCUS源汇匹配研究多采用混合整数线性规划等方法,未充分考虑排放源、技术和政策等因素变化对CCUS减排潜力、宏观布局及成本效益的影响,导致规划结果与实际情况相比可能存在一定的偏差,给CCUS大规模部署带来较大挑战。为解决复杂不确定条件下CCUS源汇匹配问题,通过模糊可能性、随机机会约束和区间线性规划等方法,构建基于区间模糊机会约束规划方法的CCUS源汇匹配模型,应用在中国长三角地区CCUS源汇匹配的实际问题中,探究风险管理和决策支持方案。研究发现:若考虑不确定性,长三角地区CCUS项目总成本将高于确定性模型的评估结果;在违约风险为40%的情况下,长三角CCUS项目源汇匹配总成本最低,平准化减排成本低于30美元/t的排放源占筛选出排放源总数的38.5%,累计厂级碳捕集潜力56.9亿t。因此,将多重不确定性纳入模型综合考虑,探究不确定性条件下的CCUS源汇匹配部署方案,在提高项目经济性、可行性等方面具有重要的实际意义。

基于改进半径约束圆拟合方法的钢轨磨耗检测

研究目的:钢轨磨耗检测是保证轨道质量,确保轨道系统安全运行的重要手段。传统钢轨检测方法依赖于人工使用特定的测量仪器来测量钢轨的轮廓,进而得到钢轨磨耗,耗费大量人力物力。基于结构光的非接触式测量方法可以快速、高效地对钢轨轮廓进行实时测量、磨耗计算,其检测效率高,安全性强,具有十分广阔的应用前景。研究结论:(1)利用离群点去除算法可有效地去除线结构光下采样得到的钢轨轮廓噪声;(2)利用插值算法结合60 kg钢轨自身结构比例特点可对钢轨轮廓进行精确分割;(3)采用基于半径约束的圆拟合算法提取测量件圆心坐标效果良好;(4)磨耗检测试验结果表明,采用本文的钢轨磨耗检测方法后,钢轨总磨耗均方根误差为0.08 mm,可满足钢轨磨耗检测的要求;(5)本研究成果可为轨道交通的运营维护提供一定参考。

不同分布下红外主动目标特征点配准方法研究

视觉测量中经常需要用到特征匹配来计算位姿信息,但尚无针对红外主动目标设计特征匹配可用的算法,为实现对不同分布红外主动目标的匹配,本文提出了一种通用的两阶段特征点匹配方法。第一阶段为粗配准,首先检测图像特征点集的凸包,获取最外围点;通过构建三角形特征集,并使用马氏距离进行相似三角形计算搜索实现快速粗配准。第二阶段为精匹配,首先通过粗匹配特征计算欧拉角避免匹配结果的180°旋转对称;针对粗配准后的可能存在的特征点缺失问题,采用极线约束精匹配策略,充分利用已匹配特征点的几何信息,有效实现对剩余点的精确匹配。理论分析与实验表明,在13个红外发光点组成的旋转对称点集及非旋转对称点集下,该方法在绝对大小0°~40°的旋转范围内能高效匹配,实验测试极限性能能够达到50°,并对实际场景下特征点的遮挡等情况具有较好的鲁棒性,实验结果验证其适应性与稳定性,具有较高的实用价值。

一种毫米波雷达里程计自主定位技术

本文通过研究毫米波雷达的数据基本特性,提出了一种毫米波雷达里程计自主定位技术。该方法通过特征匹配的方式,对毫米波雷达图像提取AKAZE特征点,并基于雷达图像自身所具备的几何先验信息,提出了3种匹配约束条件,从而大大降低了特征点误匹配率,保证了传感器位姿和里程计解算的可靠性。在牛津雷达机器人数据集上的试验结果表明,本文方法在不引入局部建图和回环检测等优化策略的情况下,水平位移相对定位误差和航向角误差可分别降低至6.8%和0.89(°)/m,单帧的定位时间仅为0.081 s,为恶劣环境下的室内外导航定位提供了新的思路。

基于类间排名相关性的解耦知识蒸馏

知识蒸馏(KD)从提出到现在已经取得了很大的成功,不过很多蒸馏策略都是把目光放在了中间层的特征,反而忽略了logit蒸馏的可发展性。解耦知识蒸馏(DKD)的提出使得logit蒸馏重回大众视野。不论是知识蒸馏还是解耦知识蒸馏,都是使用了强一致性约束条件从而导致蒸馏效果次优,特别是在教师网络和学生网络架构悬殊时这种现象尤为突出。针对这个问题,提出了基于类间排名关系一致性的方法。该方法保留教师和学生非目标类预测间的关系,利用类间的排名相关性作为知识蒸馏模型中代理损失和评价指标之间的关系,从而进行教师网络与学生网络的关系匹配。该方法把这种较为轻松的关系匹配扩展到解耦知识蒸馏中,并在数据集CIFAR-100和ImageNet-1K进行验证。实验结果表明,该方法对于CIFAR-100的分类准确率达到了77.38%,比基准方法提高了0.93百分点,提高了解耦知识蒸馏图像分类的效果,证明了方法的有效性。同时,对比实验的结果证明该方法更具有竞争力。

基于多重约束的铁路隧道净空检测研究

为解决铁路隧道洞内无法准确获取扫描仪定位参数和高精度三维点云数据成果难题,基于激光扫描仪、惯性测量单元、里程计等传感器,提出多源数据融合处理算法,获得三维点云相对数据成果;利用隧道自身的环缝、螺栓孔洞结构形状特征,生成点云灰度及深度影像,实现管片环缝提取,结合环片固定宽度完成里程校准;根据误差传播规律引入靶标控制点联合解算,修正定位定姿误差和坐标转换,获取工程坐标系统下的三维点云数据;基于最小二乘二维ICP匹配算法进行点云模板匹配,提取轨道中心线。经实验测试,对里程及靶标控制等多重约束后,获得的三维绝对点云平均误差为3.2 cm;提取隧道断面,输入隧道设计断面线并等分处理,与轨道基准坐标系进行匹配,逐点计算断面激光点到设计轮廓线的垂直距离,完成了隧道净空检测。实验数据分析表明,基于惯性测量单元/里程计组合导航误差纠正模型,在里程及靶标控制等多重约束后,能够获得高精度的铁路隧道三维点云数据成果,实现铁路隧道的净空检测。

新型货币政策的担保品扩容对高碳企业融资约束的影响——基于绿色信贷纳入MLF担保品的准自然实验

以2018年6月我国央行接受绿色信贷作为MLF合格担保品的新型货币政策作为准自然实验,选取2015-2020年间A股上市企业作为研究样本,运用双重差分倾向得分匹配模型研究我国绿色信贷担保品扩容政策对高碳排放企业的影响效应,以及八大重点行业的异质性效果,研究发现:第一,在央行将绿色信贷作为担保品后,高碳排放企业相对于非高碳排放企业的信贷可得性显著下降,政策信号对企业节能减排有正向激励作用;第二,此次新型的结构性货币政策对不同产权性质的企业的影响具有异质性,国有企业的融资成本显著降低;第三,从行业异质性角度看,此项政策对八大重点行业的影响有着明显差异,钢铁和有色金属行业的信贷可得性、融资成本均显著下降,而石化和化工行业的融资成本显著上升,其他四个行业暂时未发现显著性的影响。基于以上实证结果,本文认为央行应加强新型货币政策的定向调控功能,继续控制绿色信贷门槛,稳定信贷市场;同时根据企业的产权性质调整其使用频率、依据不同行业的异质性不断优化绿色金融产品,制定完善的差别信贷标准和差异化考核指标,采取差异化的定价有效地引导资金流向更加环保的行业或者绿色转型的企业,进而达到经济增长与环境保护的可持续发展。

基于压缩开关候选集合的分布鲁棒配电网重构方法

在大规模多时刻配电网重构(distribution network reconfiguration,DNR)问题中,大量待优化的开关严重降低了配电网重构的求解效率。针对此问题,提出了一种压缩开关候选集合的分布鲁棒配电网重构模型,该模型分为2个阶段,第1阶段以最小化系统有功网损为目标函数,使用最优匹配回路流法压缩开关候选集合,第2阶段以最小化取电成本和开关动作成本之和为目标函数,并构建以电源点容量为限值的机会约束,采用基于Wasserstein球的分布鲁棒方法处理分布式电源的不确定性,利用对偶转换方法对目标函数中的最坏情况期望和机会约束进行确定性转换,将模型转化为一个混合整数二阶锥规划问题。最后,对33节点和辽宁盘锦45节点系统进行了数值实验,证明了所提模型能够有效提升计算效率,与鲁棒模型和随机规划模型相比,决策者可以通过改变样本数量和置信度来调整模型的经济性和保守性。

基于三分量自主意识UAV路面遥感图像拼接算法

针对在检测过程中需要高分辨率的全景图像分析路面病害特征参数的问题,提出了一种具有三分量(3c)动态自主意识的遥感路面病害图像拼接算法。基于目标识别、主动立体视觉确定UAV系统在三维结构中的自主意识;采用增量搜索策略基于几何约束将SIFT点特征三角化;结合PNP—RANSAC算法找到最佳匹配面进行误匹配剔除;利用三角函数理论对图像进行融合。实现对长线程病害路面图像数据集的快速准确拼接。特征搜索时间平均为未使用增量搜索策略的43.45%,拼接准确率在88%以上。实验数据表明,基于三分量自主意识的UAV路面遥感图像拼接系统可以有效地应对长线程路面病害图像。

几何约束下虚拟人脸重复视觉特征点匹配研究

为最大程度地减少虚拟人脸特征点的误匹配,文中研究几何约束下虚拟人脸重复视觉特征点匹配方法。首先,利用高斯滤波构造虚拟人脸图像的多尺度空间,结合形状变更指数检测虚拟人脸在多尺度空间的重复视觉特征点;然后,采用基于动态特征矩阵求解(DFMS)的特征点匹配方法,完成重复视觉特征点初始匹配后,依据匹配点对的连接线距离、斜率一致的特点,构建最佳几何约束,有效删除错误匹配点对;最后,经RANSAC算法进行二次过滤后,实现了虚拟人脸的重复视觉特征点最佳匹配。实验结果显示,所提方法可在虚拟人脸的关键位置检测到重复视觉特征点,并最大程度地删除误匹配点对,实现重复视觉特征点的精准匹配。

基于双目视觉的棒材端面中心点定位

在利用标签焊接机器人为捆装棒材焊接标签时,需要向其提供一组棒材端面中心点的三维坐标,针对从捆装棒材中选择并定位棒材端面中心点的问题,提出一种基于双目立体视觉的方法。该方法利用双目视觉系统的虚拟像平面模型,通过将平面标定板摆放在平行于捆装棒材端平面的位置进行两台相机的外参标定,根据标定结果生成目标在该标定平面上的虚拟图像;采用SVM和连通区的方法提取虚拟图像中棒材端面中心点特征;采用极线约束和中心点共面约束的方法进行特征匹配,向机器人提供一组端面中心点三维坐标。仿真实验结果显示提供给机器人的推荐点均来自正确匹配点对,说明本文提出的特征匹配算法有效;真实实验中推荐点深度位移最大误差为0.20 mm,平均误差为0.09 mm,说明本文提出的棒材中心点特征提取方法有效。

基于邻域安全压缩的动态图增量子图匹配算法

针对目前最先进的增量子图匹配算法Symbi中的索引结构DCS中存在的信息冗余问题,提出了一种新的索引结构CDCS(compressed dynamic candidate space),并提出了CDCS的更新算法INCCDCS来动态维护CDCS索引结构和匹配结果,最后提出了动态图的增量子图匹配算法CSymbi。该方法通过引入邻域信息约束,在构建和更新辅助结构的过程中过滤候选集,提高算法的求解效率。最后,在Netflow和LSBench数据集上进行验证,相较于现有方法,候选节点数量最高可以删减56%,候选边数量最高可以删减62%,有效缩减了计算空间并提高了算法的求解效率。

多时相遥感影像的深度卷积匹配算法研究

针对传统人工设计的特征描述符在面对几何差异和辐射差异较大、地物变化明显的多时相遥感影像时,容易造成大量误匹配问题,提出一种适用于遥感影像的双筛选双约束的卷积神经网络匹配算法,通过CNN提取影像深层语义特征图,在特征图中筛选同时满足优先最大原则和精确极值原则的关键点,并在对应位置提取512维描述符。在特征匹配阶段,通过由粗到精的反向匹配约束和RANSAC约束相结合的策略,保证了误匹配点有效剔除的同时保留一定数量的正确匹配点对,提高了匹配的精度。实验结果表明:该方法的匹配数量适中,正确匹配率较实验选取的其他算法相比有所提高,影像配准误差减小2个像素左右,匹配运行时间提升明显,匹配效果良好并且具有一定的适应性和鲁棒性。

非对称并行结构螺杆泵采油系统参数配置方法研究

非对称并行结构螺杆泵采油系统,可以从根本解决推力球轴承限径、承载能力过小以及寿命短的问题。但是,目前非对称反旋向并行结构螺杆泵采油系统只有概念模型结构,尚未有人对双泵的参数配置方法进行研究。为此,提出了一种新型井下非对称反旋向并行结构电机驱动螺杆泵采油系统。首先,基于“等寿命”理念开展了双螺杆泵的参数配置方法研究,给出了双泵匹配需要满足的约束条件,建立了易失效部件的受力分析模型,根据力平衡原理给出了部件之间的受力关系,分析了单螺杆泵转子所受轴向力和工作扭矩;然后,依据等寿命准则(推力球轴承与万向联轴器的疲劳使用寿命趋于相等),确定了推力球轴承所受轴向压力与联轴器所受拉力之间的比值关系,给出了上下两螺杆泵之间所受轴向力之比;最后,确定了定子橡胶寿命为一年及泵端压差12 MPa条件下,双泵参数匹配方案,对所选方案进行了寿命和排量对比分析,分析了不同泵端压差对下螺旋杆泵极限排量的影响。研究结果表明:针对特定推力球轴承和十字联轴节,下螺杆泵与上螺杆泵之间所受轴向力之比为1.41∶1;螺杆泵定子橡胶寿命一定,双泵的排量相比于单螺杆泵有了很大的提升,平均增长率在50%左右。

基于方差约束与几何不变特性的图像匹配算法

为解决较多图像匹配算法主要通过测量关键点之间的距离来实现特征匹配,忽略了图像的结构信息,使其存在较多的误匹配的问题,本文设计了方差约束耦合几何不变特性的图像匹配算法。借助于Forstner算子计算像素点的兴趣值,以检测图像的特征;计算图像的梯度信息,获取图像的方向值,并切割图像特征的圆形邻域,从而获取扇形子域;以图像的方向值为基础,通过计算扇形子域中的灰度不变矩,输出对应的特征向量;引入区域方差函数,获取图像的结构信息,将其加入至图像特征的匹配过程,以约束欧式距离的测量结果,实现图像特征匹配;最后利用匹配点间的几何不变特性,对匹配特征去伪求真,优化匹配结果。测试数据表明:相对于已有的匹配技术,在对无变换图像、缩放图像以及旋转图像匹配时,所提算法拥有更高的匹配准确度,分别达到了96.56%、95.38%和93.52%。

双目视觉下的自动驾驶车辆多类型障碍物感知

为解决视差变化率与距离变化率呈现非线性关系而导致障碍物感知误差大,本文提出基于双目视觉的多类型障碍物感知方法。利用极性几何约束双目摄像机相对位置关系,将多视极线约束与双目视觉下位置运动信息相结合,高斯滤波滤除图像噪声。采用卷积函数算子提取图像特征信号的角点,设置查找窗口,匹配左右目视觉下图像的相似程度,提高像素点集正确匹配准确率。研究表明:所提方法能够准确感知不同类型障碍物真实位置,障碍物特征匹配正确率高,实际感知误差小,该方法可为智能交通和城市交通管理提供可靠的数据支持,减少交通事故的发生率。