Cascaded image analysis for dynamic crack detection in material testing

Concrete probes in civil engineering material testing often show fissures or hairline-cracks. These cracks develop dynamically. Starting at a width of a few microns, they usually cannot be detected visually or in an image of a camera imaging the whole probe. Conventional image analysis techniques will detect fissures only if they show a width in the order of one pixel. To be able to detect and measure fissures with a width of a fraction of a pixel at an early stage of their development, a cascaded image analysis approach has been developed, implemented and tested. The basic idea of the approach is to detect discontinuities in dense surface deformation vector fields. These deformation vector fields between consecutive stereo image pairs, which are generated by cross correlation or least squares matching, show a precision in the order of 1/50 pixel. Hairline-cracks can be detected and measured by applying edge detection techniques such as a Sobel operator to the results of the image matching process. Cracks will show up as linear discontinuities in the deformation vector field and can be vectorized by edge chaining. In practical tests of the method, cracks with a width of 1/20 pixel could be detected, and their width could be determined at a precision of 1/50 pixel.     

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顾及几何特征和拓扑连续性的道路网匹配方法

已有的道路网匹配方法需要一定的人为干预和控制,仍无法实现匹配自动化,而且对于具有一定尺度差异的数据而言,受不相关道路对象的影响,匹配结果中会存在较多的误匹配。为此,本文提出一种顾及几何特征和拓扑连续性的由粗匹配到精匹配的分层匹配策略。粗匹配阶段,利用短边中位数Hausdorff距离计算匹配对象的相似度,再以道路网弧段端点的近邻分析结果作为匹配阈值,判断匹配对象是否为同名实体;精匹配阶段,将粗匹配阶段评价结果中离散的同名实体构建为完整的道路Stroke,即以追踪的方式剔除误匹配和添加漏匹配。利用宿城区不同尺度的道路网对所提算法进行验证,结果表明,该算法具有较好的匹配效果,能够实现匹配自动化。     

融合光度参数估计的单目直接法视觉里程计

针对单目直接法视觉里程计在光照变化大的场景下定位精度低、定位鲁棒性差的问题,文中提出一种融合光度参数估计的单目直接法视觉里程计。首先通过对图像帧进行特征匹配实现特征跟踪,建立起图像像素点之间的关联,接着利用非线性优化方法进行光度参数估计,然后在光度参数估计提供的光度参数先验信息的基础上对图像灰度值进行校正,最后利用校正后的图像采用单目直接法视觉里程计对相机运动进行估计。在EuRoC数据集上的实验结果表明,与传统方法相比,文中提出的算法提高单目直接法视觉里程计对光照变化的鲁棒性,定位精度平均提高约18%。     

多匹配策略融合的无人机影像匹配方法

针对AKAZE算法在无人机影像匹配过程中存在的匹配精度低和稳定性较差问题,本文提出一种基于多匹配策略融合的改进影像匹配方法。该方法首先对影像降采样并利用AKAZE算法检测多尺度特征。然后采用一种稳定的RootSIFT描述符进行特征描述。其次,融合最近邻距离比值、双向匹配和余弦相似度约束匹配策略进行特征匹配以降低误匹配率。最后,采用随机抽样一致性(RANSAC)算法确定最终的特征对应关系,并求得几何变换模型。实验结果表明,该方法在获得更多正确匹配点对的同时具有较高的匹配正确率和精度,能够更好适用于无人机影像匹配。     

“频率匹配法”在集合降水预报中的应用研究

基于“频率匹配法”的思路,采用两种方法进行了集合降水预报的订正研究,一种方法是利用集合成员降水频率订正简单集合平均平滑效应的“概率匹配平均”法,另一种方法是利用实况降水频率订正集合成员降水预报系统偏差的“预报偏差订正”法,通过个例和批量试验,结果表明:(1)概率匹配平均法可以矫正简单集合平均的平滑作用所造成的小量级降水分布范围增大而强降水被削弱的负作用,这种改进对强降水区更显著,并且集合系统离散度越大这种改进也越大;但该方法对预报区域内总降水量的预报没有改进作用,不能改善预报的系统性偏差.(2)虽然预报偏差订正法对降水落区预报的改进有限,但可以订正模式降水预报的系统性误差,改进雨量预报以及集合预报系统的离散度特征和概率预报技巧;直接对集合平均预报进行偏差订正的效果优于单个成员偏差订正后的简单算术平均.(3)在对每个集合成员的降水预报进行偏差订正后,概率匹配平均仍可改善其简单平均的效果,因此在实际业务中,应该综合采用上述两种方法,以获得在消除系统性偏差的同时各量级降水分布又合理的集合平均降水预报.     

Geometric-based approach for integrating VGI POIs and road networks

Integrating heterogeneous spatial data is a crucial problem for geographical information systems (GIS) applications. Previous studies mainly focus on the matching of heterogeneous road networks or heterogeneous polygonal data sets. Few literatures attempt to approach the problem of integrating the point of interest (POI) from volunteered geographic information (VGI) and professional road networks from official mapping agencies. Hence, the article proposes an approach for integrating VGI POIs and professional road networks. The proposed method first generates a POI connectivity graph by mining the linear cluster patterns from POIs. Secondly, the matching nodes between the POI connectivity graph and the associated road network are fulfilled by probabilistic relaxation and refined by a vector median filtering (VMF). Finally, POIs are aligned to the road network by an affine transformation according to the matching nodes. Experiments demonstrate that the proposed method integrates both the POIs from VGI and the POIs from official mapping agencies with the associated road networks effectively and validly, providing a promising solution for enriching professional road networks by integrating VGI POIs.     

基于伪语义相似度模型的中文地址匹配方法

地址匹配中,由于传统相似度模型受字符重叠数影响大,在处理简写、缩写地址要素单元时,错误匹配问题突出;深度学习方法需要大量样本支撑,但庞大的数据量和多样的形式,导致生成样本的成本过高。为解决上述问题,本文首先应用基于条件随机场和双向长短时记忆神经网络的模型,对地址进行分词;然后通过建立一种伪语义相似度,对地址要素进行分级匹配。通过对公安业务中地址数据进行测试,在对缩写、简写等不规范地址描述方面,本文模型能较理想地完成任务,各参考指标均高于0.9。     

多种风电场风速预报订正方法的适用性研究与集成应用

以内蒙古中部某风电场为实验风电场,采用随机森林（Random forest,RF）方法、相似误差订正（Analogue correction of errors,ACE）方法以及概率密度匹配方法（Probability density function matching method,PDF）分别对风电场风速预报进行订正及适用性研究。结果表明：3种方法在各季均对中尺度天气预报模式（Weather research and forecasting model, WRF）风速预报具有不同程度的订正效果,RF方法可以有效改善WRF误差较大的问题,但兼具误差过分放大情况,ACE方法和PDF虽然对较大误差的改善能力不及RF方法,但是能够较好地控制误差过分放大问题。此外,3种方法针对小于5 m·s^-1的小风速段,订正效果不理想,随着风速的增加,订正能力逐渐增强。参照预报模型各自的优势,尝试开展多种预报模型的分风速等级集成应用,可以对不同风速等级下的WRF预报起到较好的改善作用。     

黄河流域县域交通供给格局及其空间适配性

分析黄河流域交通供给水平特征及其与经济社会发展的空间适配性,对交通资源优化配置、提升交通供需适配性具有重要参考。论文基于黄河流域现状综合交通运输与经济社会基础数据,分析了黄河流域县域交通优势度分异特征,并探讨了交通与县域发展质量的空间适配性。结果表明：黄河流域县域交通优势度有待提升,在人口与GDP方面呈现一定错配特征;高优势度县域集中分布在济南—郑州—西安—兰州通道沿线。黄河流域交通供给均衡性水平高于经济社会差异;样带交通优势度呈现陇海—兰新“一”字型样带>“几”字湾样带>南北纵向“1”字型样带的分布态势,固定资产投资、产业结构、城镇化、经济基础是影响黄河流域县域交通优势度的主要因素。“几”字湾样带和南北纵向“1”字型样带还受到高程、坡度等自然因素的制约;流域40.05%的县域处于初级适配状态,38.78%的县域为交通劣势型,集中在青藏高原、黄土高原沟壑区和内蒙古中西部地区,亟需提升交通设施对该类县域经济社会发展的支撑与保障能力。