结合超体素与颜色信息的区域生长点云分割方法

为解决传统区域生长点云分割算法存在的欠分割和过分割现象,提出一种结合超体素与颜色信息的区域生长点云分割方法。在分割过程中加入超体素过分割步骤,避免直接从点云中分割数据,有效消除噪声和异常值对分割的影响,利用一种几何和颜色信息的联合准则合并超体素并进行区域生长。与深度学习方法和其它3种传统分割算法相比,分割效率和精度都得到了较大提升,解决了欠分割和过分割的问题。

低功耗硅基OLED微显示器的区域梯度调光策略

针对近眼显示设备存在显示功耗较大的问题,通过研究人眼视觉的特性提出一种人眼凝视点自适应的区域梯度调光算法。首先进行中心凹-亮度掩蔽实验以获取人眼的恰可觉差(Just Noticeable Difference,JND),并在此基础上改进了传统人眼凝视点的几何光路模型,得到更符合人眼自适应特性的几何光路模型,引入最大视角判别法有效提高了视角计算效率。随后,对图像进行预处理时采用改进的对比度增强算法,以在保持图像平均显示亮度基本不变的情况下增强显示效果。根据实验得到的JND阈值和凝视点信息,对图像实施了区域和全局功耗限制,从而在降低功耗的同时保持了视觉主观感受。在FPGA硬件平台上完成了算法的验证。实验结果表明,该算法在柯达标准测试集下使硅基有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)微显示器的显示功耗降低23.05%,基本满足硅基OLED微显示器的低功耗显示的要求,可为其性能提升提供指导。

改进的区域生长算法在三维激光点云识别岩体结构面中的应用

交错分布的结构面构成了岩体中的薄弱部位,准确高效的岩体结构面识别和特征信息提取可为岩体稳定性评价提供重要依据。三维激光扫描技术可以极大地提高结构面勘测效率和精度,但目前主流的点云分析算法存在结构面边缘识别模糊、点云分割准确性不能满足结构面特征信息提取精度等问题。因此,考虑岩体结构面点云位置与其邻域的空间关系,利用KD-tree数据结构进行最邻近搜索的体素下采样,在稳健随机Hough变换的基础上改进了区域生长算法,通过多特征值对区域生长分割参数进行修正,依据点云法向量差值和特征终值进行结构面分割,实现了结构面产状、间距、延展度信息的提取。研究结果表明:与传统的主成分分析法和随机抽样一致法相比,在室内块体模型组成的24个结构面中,该方法在相同区域具有更高的识别率和准确率,既能在复杂变化的平面区域保证数据的完整识别,也能在平面的尖锐位置较好地分割边缘点云。利用该方法可以将24个结构面分为6组,并在识别数据中获取对应的结构面特征信息,与实际测量结果相比,角度信息误差约为1°,距离信息误差1cm以内。利用该方法在长江干流蟒蛇寨斜坡岩体中成功识别出3组结构面同时计算各组结构面间距与延展度信息,并采用赤平投影图分析不同结构面组对斜坡稳定性的影响。所提出的方法在室内模型及现场斜坡验证效果良好,可以为岩体结构面识别分割提供稳定且有效的技术支撑。

远距离和遮挡下三维目标检测算法研究

针对现有三维目标检测算法对存在遮挡及距离较远目标检测效果差的问题,以基于点云的三维目标检测算法(3D object proposal generation and detection from point cloud,PointRCNN)为基础,对网络进行改进,提高三维目标检测精度。对区域生成网络(region proposal network,RPN)获取的提议区域(region of interest,ROI)体素化处理,同时构建不同尺度的区域金字塔来捕获更加广泛的兴趣点;加入点云Transformer模块来增强对网格中心点局部特征的学习;在网络中加入球查询半径预测模块,使得模型可以根据点云密度自适应调整球查询的范围。最后,对所提算法的有效性进行了试验验证,在KITTI数据集下对模型的性能进行评估测试,同时设计相应的消融试验验证模型中各模块的有效性。

基于区域生长的非结构巷道点云去噪方法

目前针对地下巷道点云去噪研究未完全满足巷道点云的特殊去噪需求,尤其是在狭长、密闭且复杂的地下巷道环境中,未能充分应对管壁附属物、粉尘和人为噪声等因素造成的挑战。通过分析井下非结构场景和传感器误差,考虑行人、移动设备和管网带来的噪声,提出一种基于区域生长的非结构巷道点云去噪方法。利用三维激光扫描技术获得井下巷道场景的3D点云信息,并分析其中由于井下非结构场景和传感器误差造成的异常点,以及行人、移动设备和风/水管网形成的噪声特点;利用k维树(kd-tree)构建点云的拓扑关系,选取适当的种子节点和生长准则,设定合适的曲率和角度阈值,通过区域生长算法实现巷道点云的有效分割,去除未加入分割区域的离群点云;根据噪声特点,基于巷道点云区域分割结果进一步去噪优化。试验结果表明:对于巷道中存在行人、设备等特征的情况,建议将区域生长算法的角度阈值设定为10°左右,曲率阈值设定为3左右;在实际应用中,应平衡数据量的减少与去噪效果,以确保数据处理的有效性,同时提高数据质量;采用基于区域生长的非结构巷道点云去噪方法进行去噪时,点云数量减少幅度介于SOR滤波器和低通滤波器之间,能有效移除行人、设备等噪声。

基于动态振荡剪切的砒砂岩浆体流变行为研究

[目的]随着全球变暖及强降水极端事件频发,砒砂岩区滑塌泥流灾害可能将不断增加。为探明水-土互馈作用如何导致脆弱岩土松动变形进而发展为泥流,系统认识其演化过程的关键科学问题。[方法]以4种典型砒砂岩为研究对象,采用流变学方法,开展动态振荡剪切下砒砂岩浆体的流变特性研究,探索砒砂岩浆体的液化过程及流变特性。[结果](1)随着剪切应变增加,4种砒砂岩浆体储能模量和损耗模量减小,表现出应变变稀特点。(2)在含水率较低(w<50%)的样品中,紫、棕色砒砂岩浆体与红、白色砒砂岩浆体相比,线性黏弹区的应力和应变更大。在含水率较高(w≥50%)的样品中,红、白色砒砂岩浆体与紫、棕色砒砂岩浆体相比,流动点的应力和应变更大。(3)随含水率增加,4种砒砂岩浆体的储能模量和损耗模量降低,线性黏弹区的应力和应变降低。[结论]细颗粒物质可增加浆体在线性黏弹区的抗剪强度和弹性,但细颗粒浆体受含水率影响较大,水分加入后,浆体结构破坏、抵抗变形的能力立即减弱,同时,更容易发生相态转变。粗颗粒的存在使浆体非线性黏弹区弹性主导的范围增大,阻碍浆体的相态转变。该研究结果为砒砂岩区泥流灾害的认识和防治提供一定的科学基础。

基于局部区域对应点匹配的MRI图像层间插值方法

目的医学影像层间插值对提高图像分辨率十分重要。基于灰度插值的传统算法在处理结构复杂,层间灰度变化大的区域时常会造成组织细节丢失或边缘模糊。本研究旨在建立一种局部区域对应点匹配插值算法,从而有效改善插值图像质量。方法构建一种局部区域对应点匹配算法。通过将线性插值图像与同位置原始扫描图像之间的对比构建误差图像并确定出高误差区域。对非高误差区域使用线性插值。对于各高误差区分别采用对应点匹配方法处理:首先根据每个区域的局部信息确定其对应于点对匹配度误差函数最小误差的最优参数组,然后为区域内每个插值点找到两侧图像上的最佳匹配点对用于该插值点灰度计算。将此方法应用于轴、矢、冠状位方向系列扫描图像的层间插值,将插值图像与同位置原始扫描图像的均方差作为评价插值质量的标准。结果与其他算法插值结果相比,局部区域对应点匹配算法可显著降低插值误差,矢状位图像插值结果的改善尤为突出。与整体对应点匹配算法插值结果相比,其误差平均值降低达19%,有效改善了原高误差区域的插值质量。结论本研究建立的局部区域对应点匹配插值算法可以有效地解决以往算法在处理复杂组织边界区域插值时的不足,显著提高图像层间插值的精度和质量。

基于V1区种子点应用静息态功能磁共振的功能连接技术分析正常眼压性青光眼患者脑部功能连接的变化

目的基于V1区种子点(ROI)应用静息态功能磁共振的功能连接技术研究正常眼压性青光眼(NTG)患者和健康志愿者的脑部功能连接变化,旨在探究NTG患者的发病机制及早期诊断方法。方法收集符合纳入标准的NTG患者14例(NTG组)及健康对照者14例(HCs组),收集受试者的临床数据信息后对两组受试者行静息态功能性磁共振成像扫描。通过软件对磁共振数据进行预处理,以双侧V1区作为ROI,分别计算其与全脑体素时间序列的相关性并比较组间静息态功能连接的差异得到V1区ROI和全脑的功能连接值。采用Pearson相关分析探讨NTG组患者与V1区功能连接显著差异脑区功能连接值与临床变量之间的相关性。结果与HCs组受试者相比,NTG组患者年龄、性别、体重、杯盘比、24 h平均眼压差异均无统计学意义(均为P>0.05),两组患者间左、右眼最佳矫正视力(BCVA)及视盘周围视网膜神经纤维层厚度(RNFLT)差异均有统计学意义(均为P<0.05)。Pearson相关性分析结果显示,NTG组患者与V1区异常功能连接脑区功能连接值均与RNFLT具有相关性(P<0.05)。ROI1-左侧额上回、ROI1-右侧额上回、ROI2-左侧扣带回和ROI2-右侧额中回与RNFLT均呈显著正相关(均为P<0.05)。与HCs组受试者相比,NTG组患者与右侧ROI功能连接减低的脑区为左侧额上回及右侧额上回;与左侧ROI功能连接减低的脑区为左侧扣带回和右侧额中回。结论相较于健康人,NTG患者某些特定大脑区域与V1区的功能连接有显著改变,包括双侧额上回、左侧扣带回、右侧额中回。大脑功能活动的变化区域可能由NTG引起的视觉功能障碍导致视觉和认知情绪处理脑区的功能损伤,这可能是NTG患者潜在神经病理机制之一。

面向实时环境的车机协同包裹配送路径规划

针对借助中转点进行跨区域包裹配送的路径规划问题,现有规划方法大多忽略了中转点处实时环境变化对配送效率的影响,本文提出了一种面向中转点实时环境的车机协同配送路径规划方法。该方法考虑了中转点之间的车辆和无人机的流量与简单环境参数,并将这些参数结合各自到中转点的路段距离来分别计算车辆与无人机的配送成本。考虑到无人机能量与配送截止时间等约束,该方法建立了以最小化配送成本为目标的数学模型,并在两阶段求解,在第一阶段使用遗传算法求解包裹由车辆配送的路径,在第二阶段搜索出包裹由无人机配送的路径。仿真实验表明,所提出的方法能够有效地降低包裹配送成本,提高配送成功率。

基于三维重建的静爆场破片检测方法

针对靶场静爆试验中破片统计分析工作效率低的问题,提出一种基于多视图三维重建的破片检测方法。引入点云分割中的自适应阈值,有效保留三维点云的细节信息,增强了算法对靶场不同场景应用的泛化能力。针对大数量点云处理效率不佳的问题,采用点云法向量预先验证的方法,再结合颜色的区域生长分割算法,有效降低了检测误差和漏检概率,提升了破片检测的精度。实验结果表明:文中提出的检测方法检测准确率达到95%,破片弹着点误差小于4%,可以有效地分割出破片的着靶参数,为后续破片的统计分析工作提供了实验依据。

一种基于机载激光雷达点云的建筑物识别方法

以三维激光雷达数据为基础进行目标自动检测识别具有重要现实意义。针对传统的以人工判读识别目标的方法已经远不能满足从海量数据中确定目标的要求,文中提出一种基于机载激光雷达点云的建筑物识别方法。通过使用改进后的金字塔方法构建三维激光雷达点云,鉴于三维激光点云具有地物本身的语义信息,可根据点云的多尺度复杂地物特征实现三维激光点云数据的自动分类,对分类后的非地面点进行区域生长分割,通过点云与建筑物平面特征的匹配,确定建筑物的识别结果。整个方案实现过程清晰、简单,而且该方法的实现对计算机硬件配置要求不高,能够从海量三维激光雷达数据中快速、准确地识别类建筑物,正确率高达81.25%,在目标识别领域具有较高的应用价值。

Region Manager在等高线绘制中的应用

介绍了应用R egion m anager软件绘制等高线的方法:测出所要绘制等高线的区域内各高程控制点的高程值,将处理后的数据输入软件,建立空间数据库,生成数字高程图并创建三角网,根据需要由软件提取出相应等高距的区域等高线.该方法简便、精度高、节省工期、节约人力资源,还可根据系统中生成的数字高程图,进行土方量、面积、周长和距离的量算.

基于信赖域策略寻优的后退虚源法面源氡扩散模型

在使用面源高斯扩散模型模拟铀尾矿库核素氡扩散浓度时,面源积分模型计算复杂,后退虚源模型模拟结果不准确且不具备保守性。针对上述问题,提出了基于信赖域算法的函数与参数寻优方法。通过构建近似后退虚源模型的非线性函数集,将面源积分模型与函数库中每个函数模拟值之间的误差作为目标函数,在信赖域策略下调用函数库并迭代寻优,输出函数库中最优函数与其最优参数值。通过浓度分布对比与拟合测验得出:优化函数在近源处的模拟值略大于面源积分模型,表明优化函数具备一定的保守性;模拟值与面源积分模型的拟合决定系数在近源处高于0.91,大部分区域高于0.98,说明其模拟结果可靠;同时,优化函数保留了后退虚源模型计算简便的特点。此外,根据误差的影响因素分析,优化函数对于面源面积和大气稳定度不变时,能适应其他参数的变化,大大简化了实际氡浓度评估时的计算过程。

环境规制对中国绿色全要素生产率区域不平衡的影响

基于环境规制实际强度与拐点强度距离视角解读了中国绿色全要素生产率区域不平衡的形成机理,并依据2001—2019年中国省(区、市)工业部门数据进行了实证检验。结果显示:环境规制实际强度与绿色全要素生产率之间呈“U”形关系,中国环境规制因实际强度整体较弱而对绿色全要素生产率的作用是负向的,但样本期末环境规制的实际强度已迈过拐点强度,继续严格实施环境规制有助于绿色全要素生产率提升;由于企业技术创新能力较强和行业结构绿色化程度较高,东部地区的环境规制拐点强度较低,其与中西部地区的差距在逐步拉大;在中国区域间环境规制政策非均衡实施的背景下,东部地区环境规制实际强度相对于中西部地区明显较高,而环境规制拐点强度又较低,即环境规制实际强度与拐点强度的距离较大,导致东部地区原本领先于中西部地区的绿色全要素生产率优势进一步彰显,中国绿色全要素生产率区域不平衡问题不断加剧。

一种针对大规模场景的点云匹配算法

针对大规模点云匹配时传统算法速度慢和匹配结果不一致的问题,提出一种新的点云匹配方法。该方法首先利用KD树找到点云中深度最小的点并以该点作为种子点,然后通过在深度信息和曲率两个方面做以改进的区域生长分割算法提取出点云上表面区域,并在该区域提取点云边界。最后使用改进的点对特征完成点云匹配算法验证。实验结果表明,相比传统算法,该方法在匹配速度以及匹配结果的一致性方面得到了显著的提升,在处理大规模点云匹配上具有实际应用价值。

区域增长与RANSAC模型结合的机载点云平面分割方法

针对现有的建筑物点云分割数据效率低、抗噪性弱等问题,提出了一种区域增长与RANSAC模型结合的点云平面分割方法,该方法以种子点的曲率、法向量及其邻域点到法平面的欧氏距离为生长约束条件,通过不断扩展种子面提取符合平面模型的初始样本点集,然后采用基于RANSAC平面拟合的稳健参数估计方法估计出高精度的平面参数。试验证明该方法具有可行性。

激痛点火针疗法对腰背肌筋膜炎患者疼痛的影响

目的观察激痛点火针疗法对腰背肌筋膜炎患者疼痛的影响。方法选取2021年3月—2023年3月在福建中医药大学附属三明市中西医结合医院康复科就诊的腰背肌筋膜炎患者65例,按随机数字表法分为对照组(n=32)与观察组(n=33)。对照组采用常规针刺治疗,观察组采用针刺联合激痛点火针疗法。6周后评估2组患者疼痛评分、腰椎功能评分,观察腰背部红外成像结果。结果观察组患者视觉模拟评分法(visual analog scale,VAS)评分[(3.76±1.08)分vs.(5.28±1.55)分],Oswestry功能障碍指数问卷(Oswestry disability index,ODI)评分[(13.76±3.42)分vs.(11.50±4.58)分]及腰背部红外成像的平均温度[(30.21±3.03)℃vs.(33.31±3.16)℃]均显著低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论针刺联合激痛点火针疗法可以有效缓解腰背肌筋膜炎患者疼痛,改善腰椎功能障碍。

一种快速点特征直方图及重叠区计算的点云配准方法

地面三维激光点云配准是点云分析、三维重建以及其他工程应用的基础和关键技术。针对现有配准算法精度和效率上的不足,提出了一种基于快速点特征直方图及相邻两站间重叠区计算的配准方法。粗配准阶段,在经典的点特征直方图采样一致性(SAC-IA)算法基础上,通过加入同名点点对距离约束、几何形状约束,以及快速点特征直方图误差评定的改进,以此提高粗配准精度;精配准阶段,提出一种基于相邻站间大致重叠区域快速估算的最近点迭代(ICP)方法,该方法迭代收敛快、配准精度高。实验结果分析表明,该方法提高了配准精度和配准效率。

复合材料长桁结构件变形修正技术研究

针对复合材料长桁结构件的变形修正问题,分别提出了离散布点与变角度修正的外形面修正方法、基于修正外形面的多区域等厚度偏置算法以及过渡区域自动分段桥接方法。基于CATIA/CAA开发了复合材料零件变形修正系统,并以典型长桁零件数模为例进行验证,分别记录手动修正及自动修正所需时间,对比结果表明:提出的变形修正方法及开发的长桁变形修正系统能有效地提升回弹变形修正工艺数模的生成效率。

基于质心−凸包−自适应聚类法的浮选泡沫动态特征提取

面对复杂的浮选现场环境及浮选泡沫自身相互粘连导致的边界不清等情况,现有泡沫动态特征(流动速度和崩塌率)提取方法往往无法准确划定属于每个泡沫的动态特征采样区域、不能全面匹配相邻帧间的特征点对且难以有效识别崩塌区域。针对上述问题,提出了一种基于质心−凸包−自适应聚类法的浮选泡沫动态特征提取方法。该方法采用集成Swin−Transformer多尺度特征提取能力的改进型Mask2Former,实现对泡沫质心的精准定位和崩塌区域的有效识别;通过最优凸包评价函数搜寻目标泡沫周围相邻一圈泡沫质心构建的凸包,拟合出接近实际泡沫轮廓的动态特征采样区域;运用基于Transformer的局部图像特征匹配(LoFTR)算法匹配相邻帧图像间的特征点对;针对动态特征采样区域内部的所有特征点对,通过基于OPTICS算法的主特征自适应聚类法提取每个泡沫的主要流动速度。实验结果表明,在普通泡沫质心定位和崩塌区域识别任务中,该方法分别取得了88.83%,97.92%的准确率及77.90%,96.52%的交并比;以2.69%的平均剔除率实现了99.93%的特征点对匹配正确率;在多种工况下均能有效划定与实际泡沫边界相近的特征采样区域,进而定量提取每个泡沫的动态特征。