基于水平集的航拍影像阴影检测与去除系统设计

建筑物、树木和山脉等遮挡光线,可能使航拍影像中出现阴影.而阴影区域的存在可能影响图像后续处理,导致重要信息丢失.本系统旨在设计自动检测航拍影像中阴影区域并将其去除的系统,选择并搭建基于水平集航拍影像阴影检测算法的进行系统设计.系统主要功能包括：图像读入、图像去雾、阴影检测、阴影去除.     

单幅航空影像中云阴影的自动去除

云阴影的存在严重影响了高分辨率航空遥感影像的视觉效果和影像质量.为去除云阴影,提出了一种无需人工参与的自动处理方法.首先采用光谱特征阈值法初步检测云阴影,再结合形态学方法进行后处理,提取完整的云阴影区域;阴影去除时,设计了一种利用非阴影区域信息、阴影整体区域信息、阴影像素局部窗口及像素本身信息的综合补偿模型,所需参数均可自动获取,进而实现阴影的自动去除.实验表明,区域级、窗口级和像素级多层次信息的引入,使模型的细节敏感度增强,提升了对比度,能灵活根据复杂的云阴影遮挡情况对阴影进行合理提升,有效解决了部分补偿方法存在的补偿效果不均匀的问题,阴影中地物的色彩与纹理等信息均得到更真实的再现.     

顾及树木的城市三维建模及其在太阳能潜力评价中的应用

城市高大建筑与树木的阴影会影响周围相对低矮建筑能接受到的实际太阳直射辐射能的大小,建筑与树木的精确三维建模与描述是建筑物尺度太阳能资源潜力评价的难点之一.基于LiDAR点云数据和QuickBird影像数据,对城市地区的建筑物和树木进行了三维建模;再借助改进的容斥原理计算某时刻树木和建筑物的阴影面积;利用遥感手段反演逐时地表太阳辐照度;结合反演结果及光照面积,计算建筑物屋顶和墙面最终可获得的太阳辐射能;以南京市某建筑群为例,对所提出方法进行了应用.结果表明,本文提出的三维建模与阴影遮挡计算方法可较好地反应某建筑所能接受到的太阳辐射能.该结果可为太阳能相关设备的选择、安放以及建筑物能耗测算提供基础数据支持.     

基于SPOT影像的城市建筑物的识别应用

在SPOT高分辨率影像预处理的基础上,采用HIS变换法对2.5m分辨率全色影像和10m分辨率多光谱影像进行了融合处理,通过建筑物阴影提取了建筑物高程;采用正交小波变换方法提取了图像的纹理信息,将光谱信息、高程信息与纹理信息组合起来,对东莞市的高、中、低层建筑物进行了识别.结果表明,此方法对提取城市建筑物识别的精度较高.     

边缘检测与面向对象结合的高分影像建筑物提取

随着遥感影像分辨率的不断提升,影像中地物目标的细节变得更加清晰。由于早期影像分辨率较低,图像模糊,影像处理主要参考光谱信息,忽略了空间信息,提取精度一般。为了提高高分影像中建筑物的提取精度,充分利用光谱、空间、纹理3类信息,研究了基于面向对象的高分影像建筑物提取,并将基于改进Canny算子的多尺度分割与多规则相结合提取建筑物,最后用样本区验证精度。研究结果表明,该方法对高分影像建筑物的提取效果较好。与常规面向对象相比,方法对建筑物提取精度明显提升,且能更加充分的利用影像的空间信息与纹理信息。     

LiDAR与航空影像的融合分类与精度分析

为了弥补单一数据源在地物分类时的不足,提出将机载激光扫描(LiDAR)数据与航空影像融合进行地物分类的思想,实现基于面向对象和单像元的复杂城区多级地物分类.将真彩色航空影像与机载激光扫描距离影像融合,采用光谱特征和空间特征将影像分割成若干同质区域;利用多源数据产生的各种信息建立分类规则并实现基于面向对象的地物分类,将植被信息和高差信息与分类结果叠加,实现基于单像元的分类结果纠正,然后再以对象内包含的建筑物直线段数量为约束条件对分类结果中的建筑物进行三级精化分类.实验表明该方法能够有效地自动分离建筑物、树木、草地和道路,其中建筑物的制图精度和用户精度分别是92.53%和95.79%,整个区域的分类精度为89.62%,该方法在复杂城区可行有效.     

基于球体追踪的动态视差遮挡映射算法

提出了一种利用球体追踪进行逐像素光照计算的动态视差遮挡映射算法.该算法先对纹理的高度图进行预处理,为纹理高度空间内的任意点到高度图中保存的实际表面建立最短距离映射,并在图形处理单元（GPU）像素着色器上利用距离映射进行球体追踪,获得准确的纹理视差偏移值,同时加入纹理的自遮挡效果,生成软阴影.算法还利用可编程GPU管线进行硬件加速,以满足实时渲染的要求.与在高度图上进行固定步长线性采样的动态视差遮挡映射算法（DPOM）相比,所提算法的处理效率可提高3.3倍,并且不会出现DPOM算法在步长较大时出现的纹理漂浮现象.     

基于OpenGL的三维城市景观模型的建立

用数码相机拍摄建筑物的立面相片 ,经PhotoShop处理、校正后获得建筑物三维几何模型的影像纹理 ,然后利用VC ++调用OpenGL图形库编程 ,建立了具有影像纹理的高度真实感三维城市景观模型。实践证明 ,在缺乏航空及遥感影像数据的地区 ,该方法可用来实施数码城市工程的建设。     

基于区域增长的城区机载激光雷达数据的分类算法研究

机载LIDAR从城区点云数据中获取建筑物脚点并进行建筑物重建是当前的一个研究热点与难点。目前点云数据的分类算法在城市区域建筑物和树木靠得很近时,则会将建筑物和树木错误的融合到一个类别中,从而难以准确地提取建筑物。本文综合考虑建筑物和植被点云的高程纹理信息和多重回波信息的不同特性,提出一种直接针对原始离散LIDAR点云数据的建筑物和植被区分的分类算法。试验结果表明,本文提出的算法能正确识别建筑物和植被且不受建筑物的形状、大小、结构影响,也不受植被的分布密集度和分布形态的影响。     

利用高分辨率航空影像阴影提取城市建筑物高度信息

建筑物三维景观模型的建立是城市三维景观重建的关键,建筑物三维景观模型受建筑物的几何外形特征、高度及纹理等重要因素的影响。该文主要阐述规则建筑物的原理与算法,利用高分辨率航空影像图,结合分割技术、分类技术和优化技术,推算影像上建筑物阴影的长度,进而提取建筑物的高度。建筑物纹理信息通过影像信息或者摄影方式获取,为建筑三维景观图增加真实感和可视性。     

一种改进的图像重复模式检测方法研究

重复模式是城市景观的突出显著特征,重复模式的检测对于城市景观分析具有重要意义。提出了一种通过综合使用特征提取及直积低秩建模实现图像重复模式检测的新方法。首先,利用消失点和Harris角落,从正面图像中自动选择出具有代表性的纹理实现图像的矫正,然后提出基于直积的新算法,可以检测出正面图像纹理内的重复模式。最后,基于大量图像对方法进行了测试。实验结果表明,方法可以显著提升检测质量。     

作为“第五立面”的屋顶造型组合

屋顶作为俯瞰角度上的第五立面，其形式组合问题仍被忽视，需要进行相对独立的研究，历史上这种第五立面的形式组合是自然形成的，今天则要求建筑师自觉的研究和创造。本文在简述第五立面的肌理和色彩组合之后，重点提出了以抽象的几何形为基础，并与外部空间组织相结合的第五立面形式组合规律。     

基于透视投影和平行线信息的立面纹理快速纠正问题

介绍了基于建筑物上平行线和透视投影理论进行建筑立面纹理快速纠正的算法思想，分析了影响图像几何质量的因素。通过多组实验数据，对基于此算法快速纠正的纹理图像进行了几何质量评定，并建立了高精度的三维模型。     

三维环境下的建筑表面太阳能潜力估计

提出一种结合屋顶及立面，考虑天气因素影响的城市级建筑表面太阳能潜力估计方法.以建筑轮廓矢量数据和高度信息为基础，重建三维城市环境；基于射线求交方法、纹理映射和太阳辐射模型计算和渲染建筑表面太阳辐射；利用长期日照时数气象数据和天气校正模型对建筑表面接收的太阳辐射进行辐射校正，并通过气象站太阳辐照度辐射观测数据对校正结果进行有效性验证.结果表明：相关系数r和均方根误差RMSE分别为0.85和0.99 kW·h·m^-2,具有一定的有效性.应用该方法对研究区进行时空特征分析，研究结果可为城市清洁能源利用评估提供方法，为低碳城市的设计和管理提供一定参考.     

输电线雷击过电压波辐射场模型及数值分析

采用时域有限差分法（FDTD）方法研究了远离雷击通道的雷击输电线产生的辐射场．建立了输电线的数值计算模型，推导出了输电线的FDTD计算格式；对雷电激励源的加入作了详细讨论；最后分别仿真计算了雷击自由空间的单根导线和实际的三相高压输电线后，雷电过电压波沿线传播过程中在输电线周围产生的瞬态辐射场．计算结果表明：线路上的雷电过电压波引起的瞬态辐射场对环境的影响是明显的，瞬态辐射场中的高频分量可能对沿线附近的通讯设施和电气电子设备产生干扰或破坏作用．     

An off-normal fibre-like texture in thin films on single-crystal substrates

In the context of materials science, texture describes the statistical distribution of grain orientations. It is an important characteristic of the microstructure of polycrystalline films, determining various electrical, magnetic and mechanical properties. Three types of texture component are usually distinguished in thin films: random texture, when grains have no preferred orientation; fibre texture, for which one crystallographic axis of the film is parallel to the substrate normal, while there is a rotational degree of freedom around the fibre axis; and epitaxial alignment (or in-plane texture) on single-crystal substrates, where an in-plane alignment fixes all three axes of the grain with respect to the substrate. Here we report a fourth type of texture--which we call axiotaxy--identified from complex but symmetrical patterns of lines on diffraction pole figures for thin films formed by solid-state reactions. The texture is characterized by the alignment of planes in the film and substrate that share the same d-spacing. This preferred alignment of planes across the interface manifests itself as a fibre texture lying off-normal to the sample surface, with the fibre axis perpendicular to certain planes in the substrate. This texture forms because it results in an interface, which is periodic in one dimension, preserved independently of interfacial curvature. This new type of preferred orientation may be the dominant type of texture for a wide class of materials and crystal structures.     

虚拟场景中三维树的建模与仿真

树木是构建虚拟场景不可或缺的元素.针对传统的树木分形生成算法耗时长,计算复杂、不适合在构建实时动态的场景中使用的缺点,提出了一种通过构建树木的枝干模型,采用递归算法和OpenGL纹理映射的方法来渲染具有真实感的三维树木,并且可以利用各种成熟的诸如光照等技术做进一步的处理以适应各种需要.同时,为了从任意角度观察模型,通过构建OpenGL摄像机类,实现了三维树木不同视角下的三维漫游.试验结果表明,所述的原理方法稳定可行,所实现的效果符合三维可视化的要求.     

电力架空线路通道树木生长控制技术研究

采用现代生物化控技术,对长期危害我国电力线路的高大树木进行生长抑制,研制出能够广泛控制电力线路通道内各类树木长高的试剂——"护线宝"(TGRs-DDP)及相关的技术措施,为解决长期困绕我国电力架空线路安全运行的问题提供了可靠的技术保证。"护线宝"主要通过阻碍树木微管束发育,减少体内赤霉素含量,增强生长素氧化酶和过氧化物酶活性,降低叶绿素含量和减小叶片面积及促进幼嫩枝条提早成熟等方式来抑制树木的增高生长。经有关"毒性"和"凋亡诱导"等实验研究表明,该试剂为安全型试剂。     

Optimization of the Occlusion Strategy in Visual Tracking

Interference and anti-interference are two opposite and important issues in visual tracking.Occlusion interference can disguise the features of a target and can also be used as an effective benchmark to determine whether a tracking algorithm is reliable.In this paper,we proposed an inner Particle Swarm Optimization(PSO)algorithm to locate the optimal occlusion strategy under different tracking conditions and to identify the most effective occlusion positions and direction of movement to allow a target to evade tracking.This algorithm improved the standard PSO process in three ways.First,it introduced a death process,which greatly reduced the time cost of optimization.Second,it used statistical data to determine the fitness value of the particles so that the fitness more accurately described the tracking.Third,the algorithm could avoid being trapped in local optima,as the fitness changes with time.Experimental results showed that this algorithm was able to identify a global optimal occlusion strategy that can disturb the tracking machine with 86.8%probability over more than 10 000 tracking processes.In addition,it reduced the time cost by approximately 80%,compared with conventional PSO algorithms.