无人机图像全自动生成大比例尺真正射影像方法

随着无人机遥感技术逐步从研究开发阶段发展到实际应用阶段，采用无人机图像进行大比例尺的真正射影像生成方法的研究具有重要的现实意义．本文旨在探索将计算机视觉中获得巨大成功的多视三维重建技术应用到对无人机影像处理中，给出了一种基于运动恢复结构重建算法和多视图立体视觉算法全自动生成大比例真正射影像的方法．本文首先分析了无人机图像PMVS重建点云的特点，给出一种由基于面片多视图立体视觉稠密点生成数字表面模型的方法，然后详细介绍了包括正射影像图像坐标映射模型、可见性计算、基于Markov随机场能量优化的面片选择和匀光处理等真正射影像生成的关键步骤．实验结果以及与商业软件的比较表明：本文给出的方法在野外地形和城市区域均能获取有效的真正射影像结果．     

基于造影图像的能量场反投影合成冠脉三维重建

基于造影图像的血管三维重建技术对于心血管疾病的计算机辅助诊断具有重要的临床实用价值.本文针对两幅单平面冠脉造影图像,提出了一种能量场反投影合成冠脉三维重建方法.深入研究了X射线造影成像原理和非封闭参数曲线构建方法,基于透视投影模型将两幅造影图像中形变曲线所受的外部驱动能量场反投影到三维空间中实现合成.在外部形变驱动力和内部平滑力的共同作用下,三维参数曲线不断形变向合成能量场最小的方向演化.为获得高精度的重建结果,通过曲线匹配方法实现参数曲线上点对点的稠密匹配,然后使用集束调整方法实现投影参数和血管三维结构的非线性全局优化.为了验证算法的有效性,我们将本文提出的方法在仿真数据和真实造影图像上进行了一系列实验;同时对具有不同造影成像角度差的图像进行了重建精度比较.实验结果表明本文提出的方法非常有效和鲁棒,重建冠脉血管树在三维空间中的均方误差小于0.80mm.     

Split Bregman迭代算法生物发光断层成像

生物发光断层成像重建中,发光光源在生物体内稀疏分布,基于压缩感知思想,将?1范数正则化的稀疏重建应用于生物发光断层成像,并采用Split Bregman迭代算法求解?1范数目标函数,以获得快速、稳定的重建.三维数字鼠模型数值实验结果表明,该算法应用于生物发光断层成像重建,在没有使用任何光源可行区域先验和多光谱测量信息的条件下,仍能获得准确的定位和定量重建结果,算法对噪声具有较好的鲁棒性.     

关联规则算法优化研究与实现

本文主要针对Apriori算法采用最小支持度和最小信任度阈值来发现知识,而没有考虑交易中数量问题的不足,提出一种快速的基于频繁模式树FP-tree的最大频繁项目集挖掘算法.该算法不需要产生频繁项集,而且只需要扫描事务数据库D一次,从而提高了算法的执行效率.该方法结合大量的实际项目数据进行关联规则挖掘测试发现,不仅能较好地分析非稠密数据,也能处理现实世界中稠密数据. 结果 表明该优化算法可显著降低关联规则挖掘在数据挖掘工作中的时间开销.     

基于光学扩散的景物3D形貌重建

基于光学扩散的景物3D重建方法具有小透镜下深度恢复精度高、重建深度范围广、只需要一台摄像机、不需要调整相机参数或者改变相机和景物之间距离等优势.但是目前并没有一种描述光学扩散中深度变化和扩散能量分布之间关系的严谨数学模型.本文引入了物理学中的热量辐射方程,建立了光扩散过程中的连续能量分布模型,并提出了一种基于光扩散的精确单目视觉全局景物3D深度信息获取方法.首先,详细分析了物理学中热辐射机理,建立了用来描述光扩散成像过程中的连续能量分布模型;然后,结合光扩散引起的图像模糊(点扩散函数扩散程度)与景物深度之间的数学关系,提出了一种基于光学扩散的景物3D形貌重建方法.最后,使用合成图像和真实图像分别验证了本文算法在3D重建中的有效性和精确性.     

基于能量平衡与端元合成技术的地表热辐射场景动态模拟

地表热辐射场景动态变化模拟分析是热红外遥感领域研究热点之一.首先基于地表能量平衡方程和一维导热方程,建立地表温度二次谐波模型,模拟裸露地表温度日变化规律,并利用CUPID模型模拟植被冠层温度;其次利用高空间分辨率多光谱遥感影像的可见光-近红外光谱特征,提取植被、裸土、水体、不透水面等地物端元的覆盖比例及分布;最后结合地表温度模拟结果和典型发射率波谱,基于端元能量线性混合的假设,模拟地表热红外辐射动态场景.结果表明,地表温度日变化模拟值与实测值吻合较好,标准偏差在2.7℃以内;模拟场景可展现出清晰的纹理细节和较强的遥感成像真实感,场景热辐射特征与地物类型及其空间分布、成像时刻、观测角度均有关联.     

解决非可微凸优化问题的次梯度反馈神经网络

发展了Leung等人所提出的解决非线性凸规划问题的动态反馈神经网络模型, 引入基于次梯度动态反馈神经网络模型解决非可微凸优化问题. 对于无约束非可微凸优化问题, 假定目标函数是强迫性的凸函数, 证明了由投影次梯度构造的反馈神经网络轨道从任意初值点出发都收敛于一个渐近稳定的平衡点, 该平衡点为原无约束问题的最优解. 对于约束非可微凸优化问题, 在目标函数是强迫性的凸函数, 约束函数也具有凸性的假定下, 依次造构能量函数序列和相应的基于次梯度的动态反馈子网络的模型, 建立了收敛定理并给出了停时条件. 最后, 设计了两种有效的算法并结合一些实例进行了仿真验证.     

约束切换非线性系统给出初始稳定区域的预测控制设计

有约束切换非线性系统的稳定控制是一个重要的研究问题．通常的预测控制方法可以很好的处理约束问题并使得系统稳定，但一般首先假设其中的优化问题初始可行，而对于初始稳定区域并没有具体的描述．本文针对一类输入变量受约束且状态不可测的非线性切换系统，提出了一种混合非线性预测控制方案．其主要思想是：利用李亚普诺夫函数和状态观测器，设计在预测控制器和有界反馈控制器之间适当切换的混杂控制器，以得到初始稳定区域的描述并使得子系统闭环稳定；对整个切换系统，基于状态估计，设计在各组件间平稳切换的切换律，以保证整个闭环系统的渐近稳定性．最后通过对一个化工过程实例进行仿真，验证了本文所提控制器的有效性．     

载人登月定点返回轨道设计与特性分析

载人登月定点返回要求既满足月球停泊轨道约束,又要满足大气再入走廊和再入点位置约束,同时还需节省能量和时间.本文首先推导了适用于描述定点返回轨道的拼接模型圆锥曲线方程,通过选择物理意义明显的轨道参数作为设计变量,建立了包含转移时间和速度增量约束的定点返回轨道设计模型,然后将解析模型和数值算法有效结合起来设计初始轨道,采用了一种从初步设计到精确设计的串行策略来设计高精度轨道,仿真结果表明此方法具有求解精度高,计算速度快的特点.以上述方法为基础,对定点返回轨道的月心轨道参数、地心轨道参数、转移速度和时间等轨道特性做出了分析,为载人登月任务轨道方案的制定提供参考.     

复合高斯杂波中知识辅助检测器的先验信息感知方法

利用先验信息可以提高雷达目标的探测能力,若先验信息与当前探测环境不匹配,知识辅助检测器的性能会受到影响.本文针对Bayes框架下的复合高斯杂波中的知识辅助检测器,提出了杂波纹理分量先验分布参数的感知方法.首先阐述了知识辅助检测器先验信息感知的一般方法.然后针对基于杂波纹理分量先验信息的知识辅助检测器结构,建立了先验模型参数失配与知识辅助检测器检测性能之间的量化关系.进一步利用知识辅助检测器对当前杂波场景进行探测,获得检验统计量和虚警率测量值,从而构造纹理分量分布参数的约束关系.通过分析多个约束关系的交点,获得杂波纹理分量先验分布参数的感知值.计算机仿真分析了这种感知方法的可行性,并利用实测杂波数据对感知方法进行了验证.通过知识辅助检测器检测性能对比分析,采用感知方法获得的先验信息模型参数能够进一步提高检测器的性能.     

单张正面人脸图像的三维人脸重建方法研究

针对基于单张正面人脸图像进行三维人脸重建时所需脸部侧面深度信息缺失的问题，提出基于BP神经网络快速三维重建方法。通过建立BP神经网络估计出正侧面人脸数据的关系，从而由输入的正面数据得到侧面数据，并对BP算法做出改进，加速了算法的收敛，提高了拟合的精度。然后利用获取的人脸侧面数据调整CANDIDE-3人脸模型，生成近似图...     

Abduction, tomography, and other inverse problems

Charles S. Peirce introduced in the late 19^th century the notion of abduction as inference from effects to causes, or from observational data to explanatory theories. Abductive reasoning has become a major theme in contemporary logic, philosophy of science, and artificial intelligence. This paper argues that the new growing branch of applied mathematics called inverse problems deals successfully with various kinds of abductive inference within a variety of scientific disciplines. The fundamental theorem about the inverse reconstruction of plane functions from their line integrals was proved by Johann Radon already in 1917. The practical applications of Radon’s theorem and its generalizations include computerized tomography which became a routine imaging technique of diagnostic medicine in the 1970s.     

递推式视频前景分割方法

本文描述了一种基于前一帧已有分割结果对当前帧进行自动分割的递推式视频前景目标分割方法.目前视频分割主要有以下三大难点尚未被很好地解决,首先是前景与背景的颜色区分度过小,造成不易将其分割.其次,视频中频繁出现的局部遮挡与暴露区域,会破坏递推式视频分割的连续性,使得分割推理错误,造成结果不正确.最后,前/背景颜色模型所选用的采样方法,更是影响结果的重要因素之一.因此本文着重对此三类问题给出了相应的解决方案,利用前景物体具有局部运动一致性的特征,解决前/背景相似颜色问题.对于遮挡与暴露问题,通过自适应的局部窗口调整进行扩展采样,以修复其递推连续性.其次,本文使用了一种基于近似颜色块的采样方法,使得所建立的颜色模型更为明确干净,以减少不相关信息所带来的影响.最后,利用视频的时空一致性特征,合成出最终的分割结果.实验表明,本文所提出的递推式视频分割方法,能有效地解决以上三个问题,并且相比于其他方法,特别地对于复杂的视频测试场景,本文方法能获取更好的自动分割效果.     

改进的多方向融合图像插值算法

为了解决数字图像插值过程中出现的边缘模糊和锯齿现象,提出一种改进的多方向融合图像插值算法.该算法将图像分为平坦区域和边缘区域,平坦区域采用双线性插值算法进行插值,边缘区域采用多方向融合算法进行插值.实验结果表明,该算法运算复杂度小,其结果在主观视觉效果和客观指标方面都有很大的改善,且适用于任意倍数的插值放大.     

Harris Laplace特征区域 Contourlet域遥感图像水印算法

针对现有遥感图像水印算法抵抗旋转、剪切、水平镜像及联合几何攻击能力差的问题,提出一种局部化遥感图像数字水印新方法.算法首先对水印图像进行 Arnold置乱预处理,并将其行扫描形成一维向量作为待嵌入的水印信息;在宿主遥感图像中提取 Harris Laplace特征点,依据特征点确定水印嵌入特征区域;规范所选特征区域,对其进行归一化后实施 Contourlet变换,利用奇偶量化方法将数字水印嵌入选定的变换系数内.实验证明算法对滤波、噪声、JEPG压缩等常规信号处理具备较好鲁棒性,并且能够更好地抵抗旋转、缩放、平移及其联合等几何攻击     

高纯铝再结晶晶界面的择尤取向

相比于传统的晶体择尤取向（晶体织构,简称织构）,晶界面择尤取向是一个新的科学问题.系统地研究晶界面择尤取向的形成规律和演化机制对合理调控显微组织结构以显著改善材料的各种使用性能具有非常重要的科学意义和应用价值.本文利用基于体视学原理和电子背散射衍射技术的晶界特征分布五参数表征分析方法,研究了冷轧变形高纯铝（99.99%）再结晶晶界面的择尤取向问题.结果表明,在再结晶及晶粒长大过程中,晶界面择尤取向由最初的{2 2 3}晶面转变为{1 1 1}晶面,最后取向在{1 0 0}晶面上.分析指出,冷轧变形高纯铝再结晶组织中,小角度晶界（取向差介于2°~15°）是其晶界构成的主体部分;在晶粒长大过程中,晶体织构由{1 1 0}〈1 1 2〉黄铜织构为主转变为以{0 1 1}〈1 0 0〉高斯织构和{0 2 3}〈1 0 0〉织构共存为主,受晶面能和晶体织构的影响,小角度晶界一般择尤取向于可形成能量较低的倾侧型小角度晶界所对应的晶面上.这是导致高纯铝再结晶晶界面择尤取向随晶粒长大而发生上述规律性变化的主要原因.     

压缩感知非凸优化超宽带信道估计方法研究

超宽带信号由于传输路径较复杂且功率谱密度较低，准确的信道估计十分重要．但是由于其带宽较宽，难以直接采样．压缩感知理论提供了一种可行的低速采样方法．目前的压缩感知超宽带信道估计方法一般采用l1范数约束的凸优化形式或无稀疏性的l2范数约束形式，对目标向量的稀疏性约束不强，而拥有最强稀疏性的l0范数又缺少有效的重构算法．针对上述问题，本文设计一种基于非凸优化算法的压缩感知超宽带信道估计方法．首先将目标函数设置成l，范数约束的非凸优化形式，然后利用凸函数较易求得极值的性质，将原非凸函数组合成为凸函数形式的目标函数，并通过每步迭代凸函数对非凸函数的逼近来求解目标函数，进而估计出原信道．由于lp范数更接近于l0范数，所以对目标向量稀疏性的约束更强．实验结果表明，所提方法相对于现有的压缩感知超宽带信道估计方法能够有效降低重构误差．     

GPU加速的表意式体模型线绘制算法

现有的体模型线绘制算法采用跟踪随机种子的方式得到特征线,存在严重的时空连续性问题.本文提出一种GPU加速的体模型线绘制算法,能够在每一帧抽取全部的特征线,从而彻底解决绘制中的不连续现象.我们首先提出一种并行的特征线抽取方法,在GPU的几何处理器中计算每个立方体单元中的特征线片段.为了解决可见性判定问题,我们采用splatting的方式生成深度图,取代已有方法中的光线投射方法,获得了明显的性能提升.采用自适应的深度偏移获得满意的可见性检测结果.为了将大量的体数据存储到高速显存中,我们通过剔除无关数据和压缩编码的方式,在不影响结果的前提下显著地减少了存储和带宽消耗.实验结果表明,本文算法能够生成时空连续的线绘制结果,并且绘制速度比已有CPU算法提高一个数量级.     

How to tell causes from effects: Kant’s causal theory of time and modern approaches

I attempt a reconstruction of Kant’s version of the causal theory of time that makes it appear coherent. Two problems are at issue. The first concerns Kant’s reference to reciprocal causal influence for characterizing simultaneity. This approach is criticized by pointing out that Kant’s procedure involves simultaneous counterdirected processes—which seems to run into circularity. The problem can be defused by drawing on instantaneous processes such as the propagation of gravitation in Newtonian mechanics. Another charge of circularity against Kant’s causal theory was leveled by Schopenhauer. His objection was that Kant’s approach is invalidated by the failure to deliver non-temporal criteria for distinguishing between causes and effects. I try to show that the modern causal account has made important progress toward a successful resolution of this difficulty. The fork asymmetry, as based on Reichenbach’s principle of the common cause, provides a means for the distinction between cause and effect that is not based on temporal order (if some preconditions are realized).     

On the history of the Euclidean Steiner tree problem

The history of the Euclidean Steiner tree problem, which is the problem of constructing a shortest possible network interconnecting a set of given points in the Euclidean plane, goes back to Gergonne in the early nineteenth century. We present a detailed account of the mathematical contributions of some of the earliest papers on the Euclidean Steiner tree problem. Furthermore, we link these initial contributions with results from the recent literature on the problem.