室内地标提取的POI显著度定量评价模型

室内地标在室内位置信息服务（location based service,LBS）中发挥着重要作用。针对室外地标提取方法不能完全适用于更为复杂的室内环境的问题,提出了一种显著度定量评价模型用于在室内环境中提取地标。以大型商场的室内环境为研究对象,从视觉、认知、空间3个方面分析影响室内兴趣点（point of interest,POI）显著性的主要因素,并用这些因素构建了室内POI整体显著度评价模型。选择武汉市群光购物中心室内的POI数据进行显著度计算,依据显著度的差异性提取了多层地标,反映不同粒度的室内区域空间知识。提取的多层地标可以作为室内智能导航系统中的重要标识,为在复杂的大型商场内实现快速寻路、多粒度路径导引提供关键线索。     

显著度模型的地标提取方法综述

针对地标显著度模型的构成、计算方法及存在的突出问题,该文在对国内外大量文献进行分析研究的基础上,系统综述了基于显著度模型提取地标的方法。指出了现有研究中存在的主要问题和不足,围绕感知显著度、认知显著度、上下文显著度、总体显著度的计算方法,进行了较为深入的研究,并针对性地提出了解决方案。     

图像显著度和信息量均衡的地标链生成方法

提出基于图像显著度和信息量均衡的地标链生成方法,该方法建立地标显著度、全景图信息量和地标切换次数的多目标模型,基于遗传算法生成多目标优化的地标链。实验表明,能较好地平衡地标显著度、全景图信息量及地标切换次数等优化目标,生成的地标链具有较高的显著度与较低的视觉认知负担。     

利用城市POI数据提取分层地标

为了获取能够用于智能化路径引导的层次性空间知识,提出了一种依据显著度的差异从城市POI数据中提取出分层地标的方法。首先,通过从公众认知、空间分布和个体特征3个方面分析影响POI显著性的因素,构造了包括公众认知度、城市中心度和特征属性值3个指标向量的POI显著性度量模型;然后,分别讨论了利用问卷调查、多密度空间聚类和数据规格化的方法计算POI对象的各项显著性指标值的过程;最后,选择武汉市武昌地区的POI数据进行显著度计算,从中提取显著度较高的对象构成若干层地标,并以各层地标为种子生成加权的Voronoi图,用来反映各地标的空间影响范围并建立了同层和上下层地标之间蕴含的关系。     

从城市兴趣点中提取多层次地标方法探究

为了获取结构化空间知识,本文在前人研究基础上,提出一种依据显著度差异从城市POI数据中提取多层次地标的方法。分别从知名度、通达度以及个体特征三个方面量化分析了影响POI显著性的因素;然后利用这三个指标构建了POI显著性度量模型,并进行了武汉市武昌区地标提取实验。最后,以各层地标为种子生成Voronoi图,用来反映各层地标的空间影响范围及上下层地标之间蕴含的认知规律。     

一种基于视觉感受的电子地图载负量计算方法研究

电子地图载负量是衡量电子地图在满足清晰易读条件下所能表达地物要素多少的重要量化指标。本文通过定量分析影响电子地图载负量的图面负载度、图面压盖度和色彩对比度,提出一种基于视觉感受的电子地图载负量计算方法。该方法从矢量数据出发,在精确计算图面负载度的基础上,首次以图面压盖度和色彩对比度作为权值参与计算,得到电子地图载负量。最后,基于地理信息平台TerraGIS对该方法进行了嵌入试验,获得不同图面负载度、图面压盖度和色彩对比度的实验地图载负量计算结果并将其与传统方法下的计算结果进行对比。又基于眼动仪的视觉感知试验,对不同实验地图下的用户平均眼动时间进行显著性差异分析,并结合热点图结果,分析了该方法计算得到的载负量结果的合理性,从而证明了该方法的科学性与实用性。     

地标分层多粒度路径导引描述方法

路径导引是导航与位置服务领域重要研究内容之一。传统依次转弯的方式能够提供陌生环境下的导引信息,但不符合人们的对于熟悉环境下的认知和日常沟通习惯。通过按照地标的显著度进行分层,建立多粒度的路径导引描述信息,则更符合由概略到详细的空间认知规律。本文提出基于分层地标的多粒度路径导引描述方法,该方法通过计算导航地标显著度构建多层加权Voronoi图,结合路径计算结果生成多粒度的路径导引描述信息。设计试验表明基于分层地标的多粒度路径导引描述与行走试验及本地人(出租车司机)行进体验抽样问答的结果基本一致。     

室内POI显著度评价的Fisher判别法模型

随着社会经济的快速发展,大型建筑物内部结构越来越复杂,室内空间的位置服务愈显重要。地标作为室内空间中的基础要素,能够帮助人们在室内认清方向和定位。但是,现有的室内地标的选取方式大多牵引于室外准则,未考虑室内POI独有的特点,导致所选取出的地标与用户的认知不匹配。针对这一问题,本文在室内空间POI显著度影响因素探究试验基础上,采用Fisher判别法(FDA)对试验数据进行语义信息量化、构建模型、模型回判和交叉互判处理,确定了室内POI显著度评价模型,并用于室内地标的提取。结果表明,建立的判别模型对室内POI显著度的判别和分级效果显著,选取出的地标能够与用户认知结果相一致。     

基于浏览行为的网络地图用户兴趣模型研究

为准确表达用户兴趣,提升网络地图个性化服务效率,本文结合用户的操作行为与视觉行为,探讨了用户兴趣获取的原理与方法。结合Web日志与眼动数据的特点,提取网络地图的用户兴趣特征项,并利用熵权法对用户兴趣度进行估计。通过向量空间模型,构建网络地图用户兴趣模型,并开展验证实验对用户兴趣建模方法进行验证。     

利用三维体素遍历和GPU进行辐射度加速计算——以虚拟植物冠层辐射模拟为例

辐射度模型是虚拟植物冠层内光分布模拟的主要算法之一,针对其形状因子计算量大,辐射能量计算效率低等问题,提出了一种辐射度计算加速方法。以虚拟枇杷冠层内光分布模拟为例,利用均匀体素剖分场景包围盒及三维体素遍历方法进行光源与树模型之间的遮挡判断,同时结合CUDA技术使辐射度算法的形状因子求解并行化。采用归约求和算法和共享内存实现植物模型接受辐射总能量的快速求解。该方法较CPU串行方法有150多倍的加速比。将太阳直射光合有效辐射（photosynthetically active radiation,PAR）分布模拟结果与光线跟踪模型、传统辐射度模型模拟结果进行对比,天空散射PAR分布模拟结果与龟型算法、传统辐射度模拟对比。计算所得PAR值接近,变化趋势一致,表明该方法有较好的精度保证。     

Measuring the influence of map label density on perceived complexity: a user study using eye tracking

ABSTRACT

We combine eye tracking and a questionnaire-based approach to explore the influence of label density on the perceived visual complexity of maps. We design two experiments in which participants are asked to search for the names of point features on maps and to rate the map complexity and legibility for different label densities. Specifically, we conduct a highly controlled experiment in which all the map variables except the label density are held constant (the controlled experiment). Then, we conduct a second experiment following the same protocol but using real maps as visual stimuli (the real-map experiment) to verify if the results of the controlled experiment were applicable to real maps. The results of both experiments indicate a significantly positive correlation between perceived visual complexity and label density and between the response time in visual search tasks and label density. Surprisingly, we observe a significant inverse correlation between the label density and two eye movement parameters (fixation duration and fixation frequency) between the two experiments. We discuss how the variables of real maps might have affected these eye movement parameters and why the results of the two experiments are inconsistent. Our findings suggest that eye tracking parameters are not reliable indicators of map complexity. These empirical results can be helpful to future map design and map complexity investigation.     

地图个性化认知适合度的眼动试验评估

地图个性化认知是地图设计与地图可用性研究中的重要问题。本文以二维电子地图为例,针对不同样式地图原型对特定用户的认知适合度问题进行研究。以交叉组合设计的4种地图原型为素材进行单因素组内眼动试验设计,采用Tobii X120眼动仪获取目标点周围兴趣区内的首次进入时间、首次注视时间和首次鼠标点击时间等眼动(行为)参数,通过描述统计、方差分析等多元数理统计分析进行量化计算,发现地图样式对首次进入时间、首次注视时间、首次鼠标点击时间均有显著影响,说明用户对不同样式地图的认知效果在认知敏感程度、注意程度、信息加工速度方面都存在一定差异。而后,本文进一步寻求认知心理学理论依据,并绘制眼动热点图、统计均值图、折线图、雷达图等可视化图形,将上述结论进行直观表示。本文的研究工作表明,不同地图的认知效果因人而异,地图设计必须考虑用户的个性化认知特点。     

顾及眼动数据的网络地图点状符号用户兴趣分析方法

为解决网络地图个性化推荐过程中点状符号用户兴趣分析结果准确性低的问题,提出了一种基于眼动数据的网络地图点状符号用户兴趣分析方法。利用空间认知测试法筛选39名认知能力一致的被试者参与实验,使用眼动仪采集被试者在浏览4类点状符号素材过程中的眼动数据,同时记录被试者的鼠标数据;分别计算时间、次数与尺寸类型眼动数据用户兴趣度,利用熵权法将3类数据进行整合,设计了一种基于多项眼动数据的用户兴趣度计算方法。研究结果表明,用户兴趣度分析结果正确率为85.9%,优于鼠标数据,证明所提方法能够有效分析用户兴趣,点状符号用户兴趣度计算公式稳定可靠,有助于提升个性化推荐结果的准确度。     

The Role of Contextual Info‐Marks in Navigating a Virtual Rural Environment

Navigation is a task performed in both large and small scale environments. Landmarks within an environment are of great benefit to these navigational tasks, but in large rural environments such landmarks may be sparse. It has been shown that landmarks need not be purely visual and that a change in context for a feature can make it become a landmark against its surroundings (such as being provided with significant meaning). Such meaning could be added through personal experience or by informing the observer via some form of communication. To investigate the effects of providing such contextual information on navigational performance, experiments were conducted in a large rural virtual environment where the delivery method of the information was varied between onscreen and PDA display. Users were instructed to perform a route tracing navigation task. In some instances users were presented with textual information about specific locations within the environment which appeared when they were in the vicinity of the location. Both quantitative and qualitative data were collected and analyzed, with results indicating that although the actual performance in the task was not significantly improved, users felt that their performance was better and the task easier when they were presented with the contextual information.     

三轴稳定型静止轨道遥感卫星指向确定的地标匹配方法

静止轨道遥感卫星与地面处于相对静止状态,但因受到内外部环境的影响,会使得其对地指向发生几何偏差,从而在地面上产生较大的定位误差,因此需要进行有效的修正。本文围绕三轴稳定型静止轨道遥感卫星拍摄地球圆盘时的指向确定问题,提出了一套基于地标匹配的指向计算方法,其中重点解决了作为基准参考的地标数据生成方法、稳健的图像与地标匹配方法,以及基于误差剔除的指向偏差计算方法等。试验表明,该方法对于解决静止轨道遥感图像指向偏差具有较好的精度和稳定性。该技术已经在我国相关卫星数据的在线处理中得到应用。     

基于多孔径映射的高光谱异常检测算法

针对高光谱遥感异常检测中复杂背景与异常目标之间光谱特征相关性导致背景模型难以准确估计的问题,提出了一种基于多孔径映射的高光谱遥感异常检测算法。首先,不同于背景建模提取背景特征的方法,多孔径映射从不同角度提取数据特征,通过构建基集合表征高光谱数据的光谱特性,获得用于衡量统计差异的异常显著性指标。其次,为了实现对具有适中及低异常显著性像素的精细分析,本文基于模糊逻辑理论构建隶属度函数获得关于像素异常显著性的连续性属性标记,并将隶属度值作为权重,通过加权迭代过程实现多孔径映射的自适应收敛。最后,借鉴模糊逻辑理论中的去模糊机制,对多孔径检测结果进行融合,获得最终的检测结果。本文仿真试验采用高光谱遥感数据,从稳健性及对低显著度目标敏感性方面对算法进行验证。