多视角监控视频中动态目标的时空信息提取方法

监控视频中动态目标的精准定位与跟踪作为计算机视觉领域中重要的研究方向,近年来已成为监控领域的研究热点。传统视频动态目标检测仅依赖图像特征数据,忽略了与地理坐标系精准匹配,特别是对于多个摄像机覆盖的区域,拍摄的角度不同,投影后形成的图像空间分辨率也不同,因此,难以满足智能监控在复杂的地理场景中全方位时空信息感知。本文提出一种多摄像头协同的视频监控图像与地理空间数据互映射模型构建方法来获取动态目标的轮廓和地理位置等时空信息,首先建立监控图像信息与地理空间数据的互映射关系,将观测角度不同、尺度不同和空间分辨率的监控图像置于同一坐标系下,并在此基础上通过融合Canny算子与背景减法来检测目标的边缘信息;然后采用质心偏移算法还原目标在该场景的实际位置,从而实现多角度下连续跟踪,提升地理场景的时空理解力和分析力,提高动态目标的精准定位与跟踪能力。     

监控视频中动态目标与地理空间信息的融合与可视化方法

监控视频的动态前景目标智能分析是平安城市、智慧园区等安防建设的重要基础,将监控视频与地理空间数据融合可为静态的地理数据赋予动态属性。针对传统监控视频与地理信息数据集成仅仅将视频数据投射至地理空间,造成存储难、视频内容理解难度大等问题,本文提出了前景动态目标与地理空间信息的融合模型,通过推导出的映射模型将图像空间中的动态前景目标及跟踪轨迹映射至地理空间中,达到将监控视频与地理信息有机融合的目的。根据不同的应用需求,本文设计了4种多图层融合显示模式,实现了监控视频中的动态前景目标在地理空间的可视化。     

单幅图像空间化研究

研究单幅图像与2D地理空间数据的融合方法,可推动其在GIS中的深入应用。在阐述单幅图像空间化概念的基础上,提出了一种将单幅图像中的地平面映射至2D地图的空间化方法。首先,采集大量的单幅图像并基于决策树进行训练,分为地面和非地面两类,建立分类器;然后,基于近似水平的约束,选择摄像机中心坐标及方位角,实现图像中地面区域的坐标到地理空间坐标的转换。以大学校园拍摄的大量单幅图像为例,对该方法进行了验证,并分析了地平面空间化的精度和敏感性。结果表明,该方法对于主光轴近似水平或灭线位置估计较准确的图像的空间化效果较好,可为单幅图像在GIS中深入应用提供借鉴。     

基于OpenCV的塔基国土视频监控面积获取新方法研究

近年来,塔基视频监控平台被广泛应用于国土资源监控。传统的塔基视频监控,管理人员通过经验判断所监控范围面积的大小。如何方便、精确地获取摄像头实际覆盖的面积是一个迫切需要解决的问题。基于OpenCV设计了一种通过视频数据获取摄像头实际覆盖面积的方法。该方法在实际监控平面与视频帧平面选取相应的控制点,使用OpenCV求取两个平面间的单应矩阵,实现了视频帧平面与实际监控平面间的互映射。该方法提高了国土视频监控的效率。     

视频GIS数据采集与处理

视频是一类天然的地理信息和场景地图,视频GIS是以处理、分析、表达和管理视频/地理视频数据为特征的GIS,能体现视频具有的定位、测量、3D建模、虚实融合等特征。从相机模型出发,分别从移动拍摄视频序列和固定拍摄视频序列角度,构建了视频图像空间和地理空间的互映射模型,解决了视频场景空间化问题。针对视频分析、建模和可视化的需求,论述了视频数据的处理技术,包括摄像机运动建模、前后景分离、视频增强和视频复原等技术,给出了相应的算法原理和实验结果。     

多源地理空间矢量数据关联模型设计

多源地理空间矢量数据之间存在着隐含的关联关系，这些关联关系往往隐式存在，难以直观展示，也难以与空间数据映射交互展示，更无法进行查询分析，获取所需信息。针对这种情况，本文以多源地理空间矢量数据及统计数据为研究对象，首先定义了多源地理空间矢量数据关联的概念及分类，然后以此为基础设计了多源地理空间矢量数据关联模型，并将其分为3个子模型：基于自适应四叉树编码的空间关联子模型、基于几何匹配的空间关联子模型及基于语义匹配的空间关联子模型。该模型定义了多源地理空间矢量数据之间的关联方式，为关联关系的构建奠定了理论基础。     

基于国土资源“一张图”的视频监管系统设计与实现

面对新时期经济发展新形势,国土部门土地监管业务越发要求科学化和精细化。为了能够根据国土业务规则对监控视频进行解读,提出并设计了基于国土资源"一张图"的视频监管系统。该系统接入移动"千里眼"平台摄像头信息,以地理空间数据为基础,优化布局塔基视频监控系统,能够结合各类国土业务数据对监控视频数据进行研判,实现了土地利用状态的多自由度实时动态视频信息采集与多源数据融合分析,对于"智慧国土"项目中的视频监管系统建设具有参考价值。     

监控视频动态目标的空间定位方法北大核心CSCD

针对监控视频动态目标的空间定位问题,本文在考虑相机畸变的前提下,对监控相机、目标像素坐标和地理场景之间的映射关系进行了研究,提出了基于数字表面模型(DSM)和基于平面约束的目标定位算法。首先,完成相机的标定,确定相机的成像模型;然后,提取畸变校正后的目标像素坐标,并通过目标定位算法计算目标的三维地理坐标;最后,进行了定位精度评定,并分析了两种定位算法的应用特点。本文的定位算法将以像素坐标定位的目标数据解析为以三维坐标定位的空间地理信息,为多摄像头的目标跟踪提供了统一的地理参考框架。     

多源地理空间数据一致性处理研究进展

多源地理空间数据的处理和应用近年来受到广泛关注,多源地理空间数据一致性处理技术是消除多源、异构、多时相、多尺度地理空间数据之间矛盾和问题的关键技术,也是地理空间数据生产和更新的主要手段。本文讨论了多源地理空间数据不一致性产生的原因,从几何、语义、关系3个方面对一致性处理技术的研究进展进行分析和阐述,在此基础上分析地理空间数据一致性处理目前仍存在的问题,对未来的研究重点做出展望。     

顾及轨迹地理方向的监控视频浓缩方法

针对视频浓缩研究未引入运动目标轨迹地理方向进行分析,所实现的可视化效果不能区分表达不同轨迹方向的运动目标的问题,提出了顾及轨迹地理方向的监控视频浓缩方法。该方法使用单应模型将运动目标轨迹由图像空间映射至地理空间,利用属性阈值聚类（quality threshold clustering,QT）算法对轨迹出入口进行聚类,实现轨迹地理方向分析。在对轨迹进行映射聚类处理的基础上,通过选取虚拟场景视点实现视频浓缩背景构建,生成轨迹类拟合中心线作为运动目标显示轨迹,并通过构建轨迹类表达模型实现运动目标显示排序,最终实现视频浓缩构建。实验结果表明,该方法能依据轨迹地理方向对运动目标进行区分表达,并能灵活调整不同轨迹类的表达策略。     

Real-time fusion of multiple videos and 3D real scenes based on optimal viewpoint selection

3D real scenes are a digital virtual space that represents and portrays the real world in a photorealistic, three-dimensional, and sequential manner. Existing methods for constructing and updating 3D models, such as oblique photography and laser scanning, are difficult to meet the demand of perceiving the real world intuitively, dynamically, and in real time. In recent years, the method of integrating rapidly rising video data and 3D models has become increasingly popular. Compared with existing methods, it enhances the real-time perception of 3D scenes by taking advantage of the real-time character of videos and the intuitive character of 3D models. In this article, we propose a real-time fusion method of multiple videos and 3D real scenes based on optimal viewpoint selection. To begin, 3D reconstruction and video camera calibration were used to prepare the basic data for the fusion of videos and 3D model. Second, a visible-surface detection-based video space restoration method was provided, and the overlapping region between multiple videos was determined. Third, to split the overlapping region into the corresponding camera spaces, a segmentation method based on optimal viewpoint selection was given. Finally, the 2D videos were dynamically fitted to the 3D model using the dynamic texture mapping method, while accomplishing the fusing and rendering of the 3D real scene. After experimental verification, the overall effect of the multiple videos and 3D real scene fusion system implemented using the method proposed in this article is better, while the algorithm is less time-consuming and efficient in rendering.     

基于SVM的高光谱遥感图像亚像元定位

提出了基于支持向量机（support vector machine,SVM）的高光谱遥感图像亚像元定位方法。全变分（total variation,TV）模型是经典的保边缘平滑滤波器,本文将其引入作为预处理,来提高混合像元分解及亚像元定位的精度;本文方法在训练和检验样本的构建过程中,依据空间相关性理论,同时考虑了中心像元及其邻近像元丰度值对亚像元类别归属的影响;在监督分类训练和检验过程中,通过剔除纯净像元来缩减样本数量,在保证算法准确性的同时提高了效率。对真实高光谱遥感数据进行了实验,主观评价和定量分析验证了本文方法的有效性。     

地勘工程3维空间数据模型及其数据结构设计

3维现象随着研究领域的不同，描述空间实体的方法存在较大差异，不可能设计一种数据模型来适合所有的应用领域，应根据研究领域空间实体分布特征，设计出专用的3维空间数据模型。本文对传统的3维数据模型进行了分析，以地质勘探工程的各种3维空间对象为研究背景，提出了适合地质勘探工程的矢量与栅格集成的面向对象混合数据模型，以复杂体－体－面－线－点对象之间的逻辑关系来建立对象之间的拓扑关系，设计了部分对象的数据结构，并以一玢岩型铁矿床为例，对数据结构进行了描述。     

应急地理信息集成建模框架技术研究

为了实现快速地分析处理应急测绘地理信息数据,往往需要对不同模型进行集成建模,提出了面向应急测绘的空间集成建模框架,并对其关键技术展开研究。该框架基于案例驱动进行空间集成建模,以服务链形式自动化分析处理应急测绘数据。此外,还提供应急测绘模型耦合校验方法,保证组合方案的可执行性和稳定性。最后以济南市化工厂危化品泄露应急分析原型系统为例,在可计算应急测绘案例库的驱动下,面向应急测绘的空间集成建模框架可以高效地进行应急空间信息服务组合。提出了基于案例驱动的空间信息服务组合方法,实现了组合方案的快速构建。     

综合多要素的地理空间数据众包任务推荐方法

针对境外欠发达国家（或地区）地理空间数据和志愿者不足问题,为提高有限志愿者的贡献积极性和有效性,本文提出了一种综合多要素的地理空间数据众包任务推荐方法。首先采用网格将研究区域划分为若干任务;然后引入三角核函数计算用户空间偏好,结合时间遗忘率综合计算用户的时空偏好,借鉴TF-IDF和余弦相似度计算语义偏好,并融合时空、语义偏好获取初始兴趣推荐列表;最后利用隐语义模型预测用户标注每个任务的信誉（能力）,并根据用户信誉对初始推荐列表重排序。为验证本文方法有效性,以有一定数据基础的巴基斯坦首都伊斯兰堡为试验区,采用OpenStreetMap平台收集的用户及众包数据开展任务区推荐试验,试验数据按照8：2的比例随机划分为训练集和测试集。试验结果表明,该方法不仅能提高推荐任务接受率,还能提高用户完成任务的有效性。     

Spatial Relations between Classes as Integrity Constraints

The quality and integrity of spatial data is very important to support interoperability among different systems. To reach this aim integrity rules defined by the application play an important role (for example, constraints between object classes). In this article, we propose a methodology to define integrity constraints using user level spatial relations between classes of individuals. We will also provide mapping rules from user level relations to geometric level operators to allow the computation of relations. As a case study, we will define the constraints for the class of rivers and some of its specializations.     

复杂地形景区三维导览图的设计与实现

为满足复杂地形景区对三维地图导览的需求,构建更为清晰的三维地图模型,提供良好的三维导览地图设计方案显得尤为重要。为了更好地与卫星影像进行贴合,DEM数据的采样密度要与卫星影像的分辨率一致。本文通过对比当下常用的四种空间插值方法的适用范围与运用特点,设置相关阈值及权重,直观比较了四种插值方法产生的插值结果,选择更适合复杂景区DEM插值的插值方法并对其进行精度提升,以此得到符合精度要求的DEM数据。最后利用相应地区的卫星影像进行地图投影及影像贴图,两种数据结合构建复杂景区的三维地图模型,给游客带来更为精确直观的定位信息和空间要素信息。     

GIS面目标间拓扑关系的形式化模型

拓扑关系的描述和区分是建立在空间目标相互作用过程中目标集及其分量集合拓扑特性变化基础之上的.建立了GIS中拓扑关系形式化描述和区分的一种广义模型,并与已有的形式化模型进行了比较分析,结果发现现有的形式化方法和模型是广义模型的一些特例.在此基础上,进一步提出了面目标间拓扑关系形式化描述的基本模型,并根据定义的拓扑距离和拓扑复杂性概念,建立了一个新的拓扑关系概念邻域图.     

Mapping forest leaf area index using reflectance and textural information derived from WorldView-2 imagery in a mixed natural forest area in Florida,US

The leaf area index (LAI) of plant canopies is an important structural parameter that controls energy, water, and gas exchanges of plant ecosystems. Remote sensing techniques may offer an alternative for measuring and mapping forest LAI at a landscape scale. Given the characteristics of high spatial/spectral resolution of the WorldView-2 (WV2) sensor, it is of significance that the textural information extracted from WV2 multispectral (MS) bands will be first time used in estimating and mapping forest LAI. In this study, LAI mapping accuracies would be compared from (a) spatial resolutions between 2-m WV2 MS data and 30-m Landsat TM imagery, (b) the nature of variables between spectrum-based features and texture-based features, and (c) sensors between TM and WV2. Therefore spectral/textural features (SFs) were first selected and tested; then a canonical correlation analysis was performed with different data sets of SFs and LAI measurement; and finally linear regression models were used to predict and map forest LAI with canonical variables calculated from image data. The experimental results demonstrate that for estimating and mapping forest LAI, (i) using high resolution data (WV2) is better than using relatively low resolution data (TM); (ii) extracted from the same WV2 data, texture-based features have higher capability than that of spectrum-based features; (iii) a combination of spectrum-based features with texture-based features could lead to even higher accuracy of mapping forest LAI than their either one separately; and (iv) WV2 sensor outperforms TM sensor significantly. However, we need to address the possible overfitting phenomenon that might be brought in by using more input variables to develop models. In addition, the experimental results also indicate that the red-edge band in WV2 was the worst on estimating LAI among WV2 MS bands and the WV2 MS bands in the visible range had a much higher correlation with ground measured LAI than that red-edge and NIR bands did.     

Homological relations: A methodology for the certification of irregular tessellations

In GIS, spatial analysis is based on the use of spatial operations such as testing the spatial relations between features. Often, such tests are invalidated by errors in datasets. It is a very common experience that two bordering regions which should obey the topological relation “meet” fall instead in the “overlap” category. The situation is exacerbated when applying topological operators to regions that come from different datasets, where resolution and error sources are different. Despite the problem being quite common, up to now no standard approach has been defined to deal with spatial relations affected by errors of various origins. Referring to topological relations, we define a model to extend the eight Egenhofer relations between two simple regions: we call them homological relations (H‐relations). We discuss how exact topological relations can be extracted from observed relations and discuss the case of irregular tessellations, where errors have the most impact on vector data. In the proposed case study within the domain of geographic crowdsourced data, we propose algorithms for identifying homological regions and obtaining a corrected tessellation. This methodology can be considered as a step for quality control and the certification of irregular tessellations.