图学学报

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2019年第6期目次

2019, 40(6): 0-0.

摘要 ( 46 )

PDF(147KB) ( 56 )

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基于协同回归模型的矩阵分解推荐

李振波 1,2,3，杨晋琪 1，岳峻 4

2019, 40(6): 983-990. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019060983

摘要 ( 89 )

PDF(531KB) ( 129 )

推荐系统是解决信息过载的有效途径。传统的推荐系统难以从海量数据中推选出符合用户个性化偏好的项目，推荐质量不高。为此，通过优化传统的协同过滤推荐算法，针对数据稀疏性等问题，提出协同回归模型的矩阵分解算法(CLMF)。通过机器学习算法发掘内容信息的深层次特征，提升了原始数据的信息量；并构建辅助特征矩阵，通过融合特征矩阵，CLMF 最大化了特征标签的作用，并结合数据标签，语义信息和评分矩阵得到推荐算法框架。在真实数据集上实验结果显示，新型推荐算法可有效解决特征值缺失问题，改善了数据稀疏性，提升了算法扩展性，并显著增强覆盖性。

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基于信息熵的风格绘画分类研究

钱文华 1，徐丹 1，徐瑾 2，何磊 2，韩镇阳 1

2019, 40(6): 991-999. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019060991

摘要 ( 124 )

PDF(913KB) ( 194 )

针对艺术风格绘画分类算法中存在的精度和效率不高等问题，提出一种基于信息熵的艺术风格绘画分类算法。首先选取西方漫画、素描、油画、水彩画，以及国内烙画、水墨画、壁画具有代表性的 7 种艺术绘画风格作为研究对象，对图像进行去噪、归一化等预处理。其次，提取绘画艺术作品风格特征，分别求取图像的颜色熵、分块熵、轮廓熵，并合并构成不同绘画风格的信息熵。信息熵求取时，将色彩空间转换为 Lab 颜色空间，通过 a、b 通道颜色值及加权函数获得图像的颜色熵；通过对艺术图像分块求取信息熵，求取分块的信息熵均值获得分块熵；通过 Contourlet 变换，求取艺术图像的轮廓信息，获得轮廓熵。接着，合并提取的颜色熵、分块熵、轮廓熵，利用支持向量机(SVM)对艺术风格图像学习训练，获得艺术绘画风格的分类模型；最后，提取待识别绘画风格样本的熵特征，通过 SVM 分类识别获得最终的分类结果。该方法具有特征维数少、运算速度快、尺度不变性等优势，实验结果表明，其能提高不同绘画风格的分类精度和效率。

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一种基于视频数据的服装显著性预测方法

石敏 1，侯明 1，刘亚宁 1,2，毛天露 2，王兆其 2

2019, 40(6): 1000-1007. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061000

摘要 ( 125 )

PDF(2631KB) ( 110 )

人眼视觉注意机制表明当人眼观察目标时，注意力只会放在少数感兴趣的区域，而自动忽略视野中大部分不感兴趣的其他区域。研究人类视觉注意机制，并构建有效的服装显著性预测模型，可在后期用于指导更加逼真有效的服装运动建模，提高模拟效率。为此，对着装人体运动视频数据进行分析，构造了种类多样的视频样本，并利用眼动技术采集真实人眼的注视数据，采用高斯卷积生成视频帧的显著图作为训练模型所需的 Ground-truth。在进行视频特征提取时，结合了底层图像特征、高层语义特征以及运动特征，共同构造特征向量和标签，并通过支持向量机(SVM)训练得到基于服装视频的显著性预测模型。通过实验验证，该方法的性能在服装显著性预测时，优于传统的显著性预测算法，具有一定的鲁棒性。

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基于生成对抗网络的分级联合图像补全方法

冀俭俭，杨刚

2019, 40(6): 1008-1016. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061008

摘要 ( 88 )

PDF(1762KB) ( 121 )

已有的图像补全工作大都基于规则的、区域较小或者有足够上下文信息的待补全区域。当待补全区域面积较大时，由于上下文信息的缺失及生成对抗网络(GAN)训练的不稳定性，往往会产生模糊或失真的补全结果。尤其是当缺失区域位于图像边缘位置时，补全结果会出现较大的空白及伪彩色。基于以上情况，在已有的基于 GAN 的补全方法的基础上提出一种分级联合图像补全方法，并针对 GAN 训练不稳定的问题对网络结构做出了改进。一方面改善了由于缺失区域面积较大产生的补全结果有空白生成的问题，从而使补全结果的纹理细节更加真实、清晰；另一方面使得对抗网络训练更加稳定，抑制了伪彩色的生成。实验结果表明分级联合图像补全方法取得了更好的补全结果。

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数字花卉植物的全息可视化与交互实现

李稙，蔡东娜

2019, 40(6): 1017-1023. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061017

摘要 ( 162 )

PDF(763KB) ( 141 )

花卉植物形态、结构与生长过程的数字化和可视化是现代林业科研的重要研究内容，数字花卉植物在科普、教育、展示等方面都有着广泛的应用与需求。全息影像技术是一种新兴的前沿技术，其原理源自佩珀尔幻象，通常用于生成立体感强的影像，实现数字幻象与真实世界的融合，拥有良好的观赏性，用户接受度较高。将全息影像技术与数字花卉植物相关研究进行结合，可以加强数字花卉植物的可视化效果，从而实现更好的科普、教育、展示效果。因此在现有的研究基础之上，考虑实现数字花卉植物的全息可视化，并在可视基础上增加了用户交互实现，设计出一套兼具展示性和交互性的流程，力求总结出一种具有完整可行性的方案，从而对数字花卉植物的新型表现形式进行深入研究，以期对数字植物研究与应用的进一步发展提供参考。

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交通标志识别特征提取研究综述

薛搏，李威，宋海玉，方安琪，彭京涛，王鹏杰，郭宏烨

2019, 40(6): 1024-1031. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061024

摘要 ( 132 )

PDF(544KB) ( 177 )

交通标志识别(TSR)是智能交通系统(ITS)的一个重要研究方向，而特征提取是交通标志识别研究中的重点。聚焦交通标志识别的特征提取，综述了常见的人工特征(颜色直方图、尺度不变特征变换特征、局部二值模式特征、方向梯度直方图特征、Haar-like 特征、Gabor 小波特征、Canny 特征等)和深度特征(提取自 AlexNet，VGG16，Inception 等)，并在同一数据集 (GTSRB)上提取多种特征，采用相同分类器，通过相同评价指标体系进行定量比较与分析，并以图表方式，针对不同特征和不同交通标志类别，进行直观的性能比较研究，以期为交通标志识别时特征向量的选择和深入研究提供参考。

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结合深度图与美学评估的古建筑场景路径规划方法研究

胡鹏，李琳，杨晶，刘晓平

2019, 40(6): 1032-1037. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061032

摘要 ( 109 )

PDF(1950KB) ( 60 )

随着虚拟现实技术的发展，在宣传、介绍旅游景点时越来越广泛的使用了虚拟景点。而漫游功能作为虚拟景点中的重要的功能之一，为了使浏览者了解真实的景点环境，需要根据浏览者的需求及真实的环境进行路径规划。为在保证路径上没有障碍物的前提下找出两点之间足够短的路径且路径上能够浏览到足够赏心悦目的风景。首先主要通过对影像美学规则进行分析，得到影响美学质量的因素。然后对蚁群算法进行改进，加入影像质量约束，同时避免死锁问题，对一个未知场景进行路径规划，得到一条符合影像美学的路径。通过实验表明，该方法得到的路径上平均风景质量相较于蚁群算法更高，更适合古建筑场景。

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自动确定类别数的 RJMCMC+SA 图像分割算法研究

张文坤 1，汪西原 1,2，韩佳雪 1

2019, 40(6): 1038-1047. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061038

摘要 ( 72 )

PDF(2532KB) ( 84 )

在保证遥感图像分割模型复杂性、分割精度的情况下，自动确定分割类别数是一个重点问题。为此，结合可逆跳马尔科夫蒙特卡洛和模拟退火理论(RJMCMC+SA)构建了图像分割算法。通过高斯曲率滤波(GC)对图像进行几何平滑处理，依据贝叶斯理论形式化非线性回归模型中的参数变量从而建立后验概率分布，利用 RJMCMC 算法实现该后验概率分布并构建概率转移核，结合 SA 算法加速概率转移核收敛，确定分割算法中径向基函数的个数和参数，完成类别数自动确定和图像全局性分割。在全色遥感图像和伯克利大学实验数据库图像上，分别与 4 种径向基函数分割模型实验对比，数据分析表明，该算法不仅在复杂性和精确度上取得很好的平衡，而且能够自动确定图像类别数。

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基于感性语意模糊因子评价的图案设计源码特征集筛选

王美超 1，林丽 1，万露 1，高芸坤 2

2019, 40(6): 1048-1056. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061048

摘要 ( 67 )

PDF(1629KB) ( 85 )

目前感性研究多从意象到设计特征正面探究设计问题，缺乏从意象诱因设计源码反向推理的感性研究，为此提出一种从用户角度出发并结合感性模糊因子评价与聚类分析的反向意象诱因设计源码筛选方法，以提取引发用户感性意象的图案设计源码特征。首先筛选数据样本以建立样本感性语义空间，通过契合评价法筛选出基础因子。其次运用模糊因子评价确定因子权重，从而能获取图案集的评价及可靠度，并以因子为评价准则结合聚类分析筛选出图案设计源码特征集。最后通过 T 检验验证该方法的有效性与可行性，并以苗族服饰图案为对象进行了实例研究。研究结果表明，该方法基于感性认知理论基础能够有效地指导设计源码特征集的建立。

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采用双框架生成对抗网络的图像运动模糊盲去除

罗琪彬 1,2，蔡强 1,2

2019, 40(6): 1056-1063. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061056

摘要 ( 102 )

PDF(4000KB) ( 235 )

传统运动模糊盲去除方法需先预测模糊图像的模糊核，再复原清晰图像。而实际环境中的复杂的模糊核使此方法不能在视觉上很好地减小实际图像和复原后图像的差异，且直接将现流行的生成对抗模型应用在图像模糊盲去除任务中会有严重的模式崩塌现象。因此，围绕去模糊任务的特点提出了一种端到端的生成对抗网络模型——双框架生成对抗网络。该方案不需要预测模糊核，直接实现图片运动模糊的盲去除。双框架生成对抗网络在原有 CycleGan 基础上将其网络结构和损失函数均作出了改进，提高了运动图像盲去除的精度，并且在样本有限情况下大幅度增强了网络的稳定性。实验采用最小均方差优化网络训练，最后通过生成网络和判别网络对抗训练获得清晰图像。在 ILSVRC2015 VID 数据集上的实验结果表明,该方法复原质量更高，且复原结果在后续目标检测任务中达到了更优的效果。

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基于有界双调和权的人体局部网格变形方法

童立靖，李锦，赖裕平，付孝琴

2019, 40(6): 1064-1071. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061064

摘要 ( 130 )

PDF(3330KB) ( 217 )

为了提高三维人体模型运动过程中的局部变形质量，提出了一种有界双调和权重与双四元数混合蒙皮相结合的人体局部网格变形方法。首先将三维人体局部模型进行四面体化；然后设置模型的骨骼控制单元；接下来通过拉普拉斯能量和最小化，并结合权重设置的边界约束条件，计算各骨骼控制单元对人体局部模型内各顶点运动形变的有界双调和权；最后将三维人体局部模型的各网格端点与骨骼控制单元混合绑定，并将各骨骼控制单元的运动参数转换为双四元数，在双四元数运算空间结合有界双调和权，计算基于骨骼控制单元驱动的三维局部模型的运动形变，从而完成运动状态下双四元数与有界双调和权相结合的混合蒙皮。实验表明，该方法能使三维人体局部模型在运动时有较为平滑、自然的变形效果。

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权值优化集成卷积神经网络及其在三维模型识别中的应用

王新颖，王亚

2019, 40(6): 1072-1078. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061072

摘要 ( 62 )

PDF(1013KB) ( 85 )

三维模型应用广泛，如何有效地管理和分类这些数据库中的三维模型一直是人们关注的问题。然而，由于不同三维模型之间的相似性难以测量，因而很难获得一种稳健且广泛适用的三维模型分类算法。为此，提出了一种权值优化集成卷积神经网络(WOTCNN)模型，并将其应用到三维模型的分类识别中。首先，获取三维模型的深度投影视图来最大限度地保留三维模型的空间信息。然后，采用调整的 VGG 网络对各角度的深度投影图像进行训练并提取预测概率值。最后，通过加权集成算法获得完整三维模型的最终分类结果。对 ModelNet10 及 ModelNet40 数据库的实验表明：三维模型的平均分类准确率达到 92.84%和 86.51%。在预测性能方面，该网络优于普通的单卷积神经网络；在三维模型识别方面，其分类准确率能够得到显著提升。

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多特征重检测的相关滤波无人机视觉跟踪

董美宝 1，杨涵文 1,2，郭文 1，马思源 1，郑创 1

2019, 40(6): 1079-1086. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061079

摘要 ( 100 )

PDF(1041KB) ( 234 )

无人机视觉跟踪是视觉跟踪未来应用的核心领域，其由于跟踪目标像幅较小、表观不清且易受到无人机飞行姿态多变、飞行稳定性差等因素的影响而难以对目标进行鲁棒的跟踪，特别是发生跟踪遮挡时，算法跟踪漂移后无法进行模型的更新。为提高无人机视频的跟踪效果，提出一种多特征重检测跟踪方法。首先采用多特征融合的方式提高跟踪算法在无人机跟踪特征的判别性。其次目标在出现遮挡时，扩大搜索区域，采用滑动窗口采样找到置信度最高的目标区域并实现模型更新。通过一系列无人机视频实验结果表明，该算法在遇到遮挡问题时具有较好的鲁棒性，能够提高无人机在目标跟踪过程中的准确性。

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改进的 VGG 网络的二极管玻壳图像缺陷检测

杜超，刘桂华

2019, 40(6): 1087-1092. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061087

摘要 ( 93 )

PDF(1665KB) ( 189 )

针对于目前二极管玻壳缺陷检测中大多采用人工特征提取，识别准确率不高的问题，提出一种改进的 VGG 网络的二极管玻壳图像缺陷检测方法。首先对玻壳图像进行预处理，同时利用原始大样本数据集对卷积神经网络结构 VGG-19 模型进行预训练得到预训练模型，然后通过迁移学习的方法将预训练模型中的部分卷积、池化等层权重参数迁移到改进网络模型的固定层中，非固定层用于模型改进，并将网络的全连接层结构重新进行超参数设置和优化，最后使用预处理后的玻壳图像数据集对改进模型进行训练，得到非固定卷积层和新的全连接层的参数和权重。在二极管玻壳数据集进行测试，实验结果表明，该方法能有效提高二极管玻壳图像分类识别准确率，达到了 98.3%。

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基于“科技冬奥”的智慧场馆需求分析与系统功能设计

刘占省 1，孙佳佳 1，李久林 2，刘习美 1

2019, 40(6): 1093-1098. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061093

摘要 ( 196 )

PDF(618KB) ( 180 )

随着“科技冬奥”国家重点研发计划的实施与 BIM、物联网、移动互联网、大数据、人工智能等新兴技术的迅速发展，信息化技术正逐步渗透到体育场馆的建设中，为建设绿色、节能、最佳运营效益的体育场馆提供了契机，“智慧场馆”应运而生。但目前我国体育场馆的智慧化建设和可持续性运营仍然面临着严峻的问题，多为少量单点的智能化应用，且赛后运营状况不佳，缺乏对当代智慧场馆的需求分析和功能设计。通过分析往届体育赛事中智慧场馆的高科技技术应用内容，总结应用特点与趋势，较为全面的分析了当代智慧场馆的需求，并针对其中的观赛服务需求设计了相应的智慧场馆观赛服务系统功能，最后给出智慧场馆发展的建议，为今后智慧场馆的建设与运营提供参考。

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基于知识库的 IFC 模型检查方法研究

高歌 1,2，张越美 1,2，刘寒 1,2，李智 3，顾明 1,2

2019, 40(6): 1099-1108. DOI: 2095-302X(2019)06-1099-10

摘要 ( 173 )

PDF(900KB) ( 168 )

随着建筑信息模型(BIM)技术在国内外建筑领域的发展，工业基础类(IFC)作为 BIM 开放数据标准得到了广泛应用。IFC 模型的几何与语义表示方式较为复杂，而且模型规模逐渐增大。现有的基于内存或固定路径查询的模型自动检查方法面临着时间、空间效率与查询复杂度的挑战。为此，提出一种基于知识库的 IFC 模型检查方法，通过将 IFC 模型解析与建模为属性标签图(LPG)，并存储入图数据库，形成了可推理与灵活查询的结构化知识；依托知识库的建立，提出了基于属性链路推理与剪枝的 IFC 语义信息检查算法和相关几何信息检查算法，开发了 IfcGraph 自动化检查系统，实现了模型高效存储、灵活检查，提高了模型自动检查的效率与易用性。最后，通过实际工程项目对提出的方法与相应系统进行了可行性的验证。

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基于评价构造法的新中式风格油烟机设计研究

卢艺舟，裴君

2019, 40(6): 1109-1115. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061109

摘要 ( 158 )

PDF(1921KB) ( 162 )

为精准地针对新中式风格的家居环境设计油烟机产品，必须解析用户对该风格的喜好因素并转化为具体的设计策略。首先，运用魅力工学理论中的评价构造法进行深度访谈，提取出新中式风格的魅力因子并建立评价构造图；然后，通过问卷分析现有油烟机产品与新中式风格魅力因子的契合度并提出设计策略；最后以油烟机的改良设计验证设计策略的有效性。研究发现新中式风格的“整体和谐、优雅内敛、沉稳宁静和自然质朴”因素最具吸引力，而现有油烟机产品在优雅内敛和环境协调性上表现不佳，根据评价构造图提出的改良设计能更好地适应新中式家居环境。研究结果表明运用评价构造法能有效地建立起家居风格的主观偏好和具体设计特征之间的联系，对家居产品设计有一定的参考价值。

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基于 IFC 标准的楼层平面尺寸标注自动生成方法研究

侯文龙，邓雪原

2019, 40(6): 1116-1122. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061116

摘要 ( 110 )

PDF(596KB) ( 110 )

在 BIM 协同应用中，二维信息在模型空间布置和构件平面尺寸表达等方面具有重要作用。由于当前不同专业模型难以集成后统一标注，采用 IFC 标准表达二维信息可有效解决这一问题。为提高 BIM 构件定位与尺寸的查看效率，提出基于 IFC 标准的二维尺寸标注自动生成方法。首先研究被标注对象的几何和空间位置信息的提取、分类、转换和存储机制，由此推导楼层中所有被标注对象的尺寸标注信息。然后研究 IFC 标准中尺寸标注实体的空间定位和形状表达机制，生成尺寸标注实体并将其关联到被标注对象。最后通过一个两层楼案例，验证该方法的正确性。

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古木建筑裂缝多 LoD 表达与信息自动集成

刘颖华 1,2,3，解琳琳 1,4，李爱群 1,4，侯妙乐 1,2,3，刘浩宇 1,2,3

2019, 40(6): 1123-1129. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061123

摘要 ( 121 )

PDF(1187KB) ( 116 )

古木建筑具有极高的价值，科学认识其损伤现状，并对损伤进行直观表达与信息自动集成，有利于更好地进行文化传承。尽管建筑遗产信息模型(HBIM)技术具有模型与信息高度关联的特点，可将信息整合至模型中，与古建筑信息表达集成需求高度契合，但在应用方面仍存在部分难题，如损伤模型表达精细度划分，损伤信息量庞大难以快速集成。本文以古木建筑裂缝损伤为例，首先建议了裂缝模型多细节层次(LoD)表达标准；然后分析了 HBIM 的信息集成方式，其在 Revit 软件中以电子列表方式管理构件信息；为解决信息量大的难题，对软件进行二次开发编写外部命令，加载成为外部应用实现信息自动集成更新；最后以一古木建筑 HBIM 模型进行方法验证，4 s 内完成了 64 根柱子的信息自动化集成。表明了裂缝多 LoD 表达方法与信息自动集成算法的高效性与可靠性，可为历史建筑信息的表达、集成与管理提供方法借鉴。

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建筑铝模板安装施工图自动标注方法研究

王雪巍，盛步云，张云，刘远志

2019, 40(6): 1130-1136. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061130

摘要 ( 131 )

PDF(574KB) ( 130 )

目前建筑铝模板行业施工人员主要根据二维安装施工图拼装铝模板，针对铝模板数量多，种类多，模板零件标注工作量大且布局混乱等问题，研究了铝模板安装施工图的自动标注方法。首先建立铝模板和标注信息模型；提出零件配合信息搜索方法，找出与配件配合的零件；提出零件空间层级划分方法，判断出零件在空间的层级位置；提出标注信息平行显示方法，计算标注的偏移角度；最后提出文本信息自动标注及布局方法，实现铝模板安装施工图的文字自动标注。通过实例分析表明，该方法减少了铝模板安装施工图的标注工作量，提高了设计效率和图纸质量，在生产实际中获得了应用。

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融合用户满意度的用户需求综合重要性研究

刘大帅 1，杨勤 2，吕健 1，王卫星 2

2019, 40(6): 1137-1142. DOI: 10.11996/JG.j.2095-302X.2019061137

摘要 ( 95 )

PDF(376KB) ( 109 )

针对用户需求重要性确定过程中的主观性和模糊性，以及未考虑到用户需求偏好程度对用户需求重要性影响的问题。提出一种集成模糊理论与 Kano 模型、逼近理想解排序法和熵权法的用户需求综合重要性确定方法。首先，通过市场调研和设计调研获得用户的原始需求信息，然后对其进行模糊聚类，得到新的用户需求信息。其次，利用模糊 Kano 模型对新的用户需求进行了问卷调研，得到用户需求的属性分类以及 Si和 DSi系数。再次，利用逼近理想解排序法(TOPSIS)确定用户需求因素与用户满意度的匹配度，得到定量的用户需求满意度值。最后，采用熵权法计算用户需求的初级重要度，将用户需求满意度值与初级重要度权重相乘，得到用户需求的综合重要度函数。以某企业新型民用摩擦焊机产品设计开发为例，验证了该方法的可行性和有效性，并对高端数控机床产品设计开发具有一定的指导和借鉴作用。

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2019年总目次

2019, 40(6): 1143-1148.

摘要 ( 43 )

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