火星表面影像分割数据集及性能评估

随着深空探测技术的不断进步,中国火星探测任务天问一号搭载的“祝融号”火星车成功着陆火星,并开展火星表面影像采集工作。火星表面的主要障碍物是岩石,这些形状、大小不同的岩石将会影响火星车在科学探索任务中的路径规划。准确的岩石分割对于火星车避障和路径规划具有重要意义。由于目前对于天问一号所拍摄的图像数据集应用较少,且多数火星图像的分割数据集处于非公开状态,在一定程度上阻碍了火星岩石分割相关算法的研究。为此,面向“祝融号”火星车上搭载的导航地形相机所拍摄的火星表面影像,通过人工进行图像筛选和标记,建立一个火星表面影像分割数据集TWMARS。该数据集共包含336张火星图像,将其按比例随机划分为训练集、验证集和测试集,在现有的语义分割算法上进行数据集性能评估实验,结果表明,在MobileNet、ResNet等系列卷积神经网络模型上运行TWMARS数据集,平均像素精度和平均交并比最高分别可达83.0%和77.4%,在经典语义分割算法上获得较高的准确率,可应用于火星岩石检测算法的相关研究。

基于SE-ResNet34的红火蚁巢穴判别模型

红火蚁是近年来侵害我国南方的主要外来入侵物种之一,精确识别红火蚁巢穴是防控红火蚁的关键所在。为解决传统红火蚁防控依赖人工巡视、高危险、效率低的问题,降本增效实现红火蚁巢穴的智能检视,提出了一种基于ResNet34改进的红火蚁巢穴判别模型。该模型借助采集于不同地貌特征下的红火蚁巢穴图像,结合数据增强技术进行训练,通过在ResNet34的第1层卷积层之后和全连接层之前加入SE注意力机制模块,提升网络的自适应选择和通道权值调整能力,以提取红火蚁巢穴表面局部非线性的纹理特征。经过K折交叉验证试验和超参数探究消融试验,将SE-ResNet34与AlexNet、VGG-16、ResNet18、ResNet34、ResNet50进行对比,分析得出SE-ResNet34的峰值准确率达到了98.76%,比ResNet34的准确率提高了2.17%,较其他测试模型有训练时间短、识别精度高的特点,同时展现出较强的鲁棒性和稳定性。该方法在减少人工成本的同时可降低杀虫剂的使用,为红火蚁巢穴判别提供了一种便捷高效的解决方案。

矩形二叉树实现海量地形数据组织与管理

针对海量地形数据组织与管理,提出了一种矩形二叉树模型和无指针数据索引相结合的地形数据组织方法。矩形二叉树模型很好地保证数据的连续性,依据二叉树编码设计的无指针数据索引实现数据块的快速准确定位。此外,简化视见体的可见性判断和数据预取策略,实现可见数据的动态管理。实验结果表明文中的方法能够实现真实感海量地形数据的实时可视化。

瓦片四叉树和填充曲线实现海量地形数据管理

针对大规模地形数据庞大数据管理效率低的问题,提出一种瓦片四叉树和Z型、Hilbert填充曲线相结合的海量地形数据管理方法。基于粗粒度的瓦片四叉树能够实现地形实时快速绘制并很好保证数据的连续性;依据Z型和Hilbert填充曲线和数据块编码设计的无指针数据索引实现数据块的快速准确定位。此外,数据预测策略能够实现可见数据的实时调度。经实验验证该方法能够实现海量地形数据真实实时绘制。

基于改进价值当量因子的1992-2015年青藏高原生态系统服务价值演化分析

[目的]基于改进的单位面积生态服务价值基础当量表和土地覆被数据集,评估青藏高原1992-2015年生态系统服务价值演化,为青藏高原生态安全保障提供空间指引。[方法]借助改进的单位面积生态服务价值基础当量表,结合CCI-LC长时间序列土地覆被产品评估生态系统服务价值。[结果]①1992-2015年青藏高原生态系统服务价值有所提高,24 a间增加了1.62×10^11元,且不同生态系统类型的服务价值呈现:草地>水域>森林>湿地>农田>荒漠的特征;②生态系统调节服务价值量最高,2015年高达5.53×10^12元,支持服务和供给服务其次分别为1.33×10^12元和5.50×10^11元,文化服务价值最低为2.90×10^11元;③生态系统服务价值受高程和坡度的影响,在不同的高程和坡度下生态系统服务价值都是先增加后减少,4 000~5 000 m高程范围内和5°~15°坡度范围内的价值量最高。[结论] 1992-2015年青藏高原生态系统服务总价值得到提高,不同的生态系统以及生态系统服务类型的价值量差异大,地形条件对生态系统服务价值有所影响。

基于飞行工程模拟器的视景系统有效性研究

介绍了自主研制的飞行工程模拟器视景系统,并以该系统为研究对象讨论了影响视景系统有效性的关键因素。对于大型场景,提出采用分块调度和实时修正的动态数据管理策略解决了飞行仿真中有限的硬件处理能力与不断增长的大地形仿真之间的矛盾。试验测试证明,驾驶员能够根据OTW场景内容准确的判断仿真飞机姿态、机场位置、地面和空中目标等,从而高效完成相关试验科目和飞行任务。

一种大数据量实时交互地形模型算法的研究

介绍了一种基于任意网格数ＤＥＭ建立大数据量实时交互地形场景建模算法。该算法基于等腰直角三角形网，采用视觉参数相关ＬＯＤ控制，自适应选择对应的地形ＬＯＤ，利用基于局部误差计算的全局误差控制方法，控制地形曲面的变化，并结合良好的交互方式实现了大数据量地形场景连续ＬＯＤ的绘制。

一种基于OSG的海量地形快速渲染方法

针对海量地形数据实时渲染,本文采用开源跨平台三维渲染引擎OSG(Open Scene Graph)技术,设计了一种海量地形快速渲染方案。文中对场景结构的组织和管理、LOD调度等关键技术展开了研究,分析了生成IVE三维模型的分页LOD层次结构,提出了一种海量地形快速渲染的实现方法。试验结果实现了海量地形数据的实时加载、距离坡度测量、多种场景漫游方式以及水淹分析等功能,对工程实践有一定的指导意义。