最新刊期
2015 年 第 20 卷 第 4 期
- 摘要：交通是困扰现代大都市的世界性难题.近年来,可视分析技术在分析和利用交通大数据中扮演了越来越重要的角色,成为一项重要的智能交通技术.本文将全面回顾自信息可视化和可视分析兴起以来城市交通数据可视分析领域的研究现状. 从道路交通流量分析和其他交通问题分析两个方面,按照数据的类型及问题的分类探讨交通领域的可视化技术和可视分析系统,简单回顾近年来出现的研究新趋势. 早期研究注重对道路流量的可视化展示方案,主要方法有箭头图、马赛克图和轨迹墙等.随着可视分析手段的丰富,对城市道路交通流量的分析层次上升到交通事件层面,但是交通事件的定义仅局限于交通拥堵.应用可视分析的其他交通问题领域包括公共交通、交通事故和人群出行行为等.近年出现了挖掘和利用交通轨迹或交通事件的社会属性或称环境上下文信息的研究新趋势. 从对交通流量的可视化到交通事件的可视分析,从面向道路交通状况到与交通相关的其他社会性问题,从单纯反映路况的交通数据到富含社会性语义的多源数据,从传统的PC端可视化和交互范式到新型的可视化展示介质,交通数据可视化领域的研究在深度和广度上都得到大大拓展,未来该领域的研究趋势也体现于其中.关键词：城市交通问题;可视分析;GPS轨迹数据;交通流量分析;交通事件分析5363|486|4更新时间：2024-05-07
- 摘要：数据清洗是一个长期存在并困扰人们的问题,随着可视化技术的发展,可视数据清洗必将成为数据清洗的重要方法之一.阐述数据的主要质量问题和可视数据清洗的过程,回顾可视数据清洗的研究现状(包括数据质量问题的来源、分类以及可视数据清洗方法),并根据已有文献总结可视数据清洗面临的主要挑战和机遇. 由于数据清洗的方法和策略与具体的数据质量问题相关,因此本文以不同的数据质量问题为线索来归纳和评述可视数据清洗的方法和策略. 根据数据质量问题的不同,将可视清洗方法归纳为直接可视清洗、可视缺失数据、可视不确定数据、可视数据转换和数据清洗资源共享等,并依据不同的数据质量问题归纳总结出相应问题所面临的挑战和可进一步研究的方向. 对可视数据清洗的归纳、总结和展望,并指出在数据清洗领域中可视数据清洗将会是未来最有前景的研究方向之一.关键词：数据清洗;可视清洗;可视分析;信息可视化;数据分析3883|428|3更新时间：2024-05-07
- 摘要：光线投射法是一种重要的直接体绘制算法,但其效果取决于复杂的传递函数.为此提出基于结构特征的自适应光线投射算法,从而使得利用简单传递函数即可很好地揭示体数据特征. 首先分析光线方向标量值的变化趋势获取结构特征——特征段;然后基于若干意义明确启发式规则(特征段的次序、尺度、重要度)自动计算特征段的可见度,根据特征段可见度调节每个采样点的不透明度;最后基于调节后的不透明度完成绘制. 使用合成数据、医学真实采样数据和工业CT(computed tomography)数据进行测试,结果表明本文算法在展示体数据的内部结构特征,尤其是细小结构方面优于其他类似算法;本文算法速度比DVR(direct volume rendering)慢,但仍可满足交互需求.另外,本文算法还提供多个形象直观、意义明确的参数供用户调节,进一步增加了本文算法的灵活性. 本文提出的自适应光线投射算法,允许用户使用简单传递函数和调节意义明显的参数即可有效揭示体数据特征,进一步提高了光线透射法的直观性.关键词：体绘制;结构特征;自适应;光线投射3160|279|2更新时间：2024-05-07
- 摘要：当前各大商业公司和开源社区所提供的医学影像可视化系统依赖于各类平台以及与平台相关的插件,难以实现跨平台访问.为此提出并实现了基于HTML5的面向现代浏览器的医学影像可视化系统. 基于B/S(browers/server)模式进行系统整体架构与设计,设计自定义的传输协议提供各种定制的图像可视化服务.对于2维影像,采用HTML的canvas技术和WebGL技术进行浏览器端硬件加速.对于3维医学影像,采用前后端异步操作的策略以提供渐进式可视化.算法构造原始数据的多分辨率采样,并在用户交互过程中实现自适应可视化. 在不同的浏览器、多组临床医学影像肝脏数据上测试了系统,表明系统支持跨浏览器的可视化.测试2维和3维可视化的结果表明,系统支持2维影像的实时可视化(25帧/s),支持3维影像的交互可视化.对于512×512×154的医学体数据,低精度绘制模式的可视化效率可以达到60帧/s,高精度绘制模式的可视化效率可达到 1帧/s 的绘制效率. 本文面向浏览器的医学影像可视化系统利用当下新兴的WEB技术实现了跨浏览器、跨平台地对用户提供服务,为远程及移动医疗影像可视化系统提供了机会.关键词：医学影像;可视化;插件;HTML5协议;WebWorkers规范;WebGL标准3931|286|1更新时间：2024-05-07
大数据可视分析
- 摘要：针对背投式多投影系统中存在的各向异性问题,提出一套行之有效的解决方案. 首先,为了解决以静态观众为主体的多投影系统各向异性问题,基于反馈机制提出了以特定位置为中心的“最佳观测域”,并在该区域内实现了真正的视觉无缝画面校正;然后,基于视觉人体跟踪技术进一步提出了以特定交互者为中心的“动态最佳观测域”框架,并结合模糊预测控制思想从人体重心检测、跟踪和投影仪亮度实时补偿等3个方面对该框架内的各个组成模块的关键技术进行了阐述. 实验结果显示,利用交互者运动的时空连续性优化后的动态最佳观测域算法,具有较好的鲁棒性和实时性.同时,与其他类似方法相比获得了更好的视觉无缝校正效果,其中观测距离为1 m、3 m和5 m时,对应的亮度样本标准差分别为17.11、13.17和9.2. 提出的各向异性解决方案,将实时反馈信号引入校正过程中,有效提高了输出画面质量.通过实验测试和性能评估,验证了文中方法的可行性.关键词：多投影系统;背投;各向异性;最佳观测点2794|255|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：可见光图像具有丰富的纹理信息,红外图像具有较强的目标指示信息,进行融合时只有合理地设计融合规则才能充分利用两者的互补信息,为此,提出一种基于效果评估的可见光与红外图像区域级反馈融合算法. 首先对待融合图像进行非下采样轮廓波变换(NSCT),将其分解为低频和高频部分.同时采用分形特征对红外图像进行人造目标增强,通过阈值分割得到目标区域与背景区域.在设计低频融合规则时,选取目标区域与背景区域的加权融合系数作为参数,根据图像融合效果评估的量化指标,运用遗传算法进行参数的优化求解.对高频部分采用基于区域的加权平均融合规则.最后,利用优化后的融合系数进行NSCT逆变换得到融合图像. 采用3组图像,结合主观评价和客观评价指标对4种融合算法的结果进行了比较分析,实验结果表明,本文算法融合后图像更自然,目标更显著,客观评价结果总体上最优. 本文算法有效结合了红外图像的目标信息与可见光图像的背景信息,融合图像具有更强的对比度,有利于进行战场态势显示和目标识别任务.关键词：图像融合;效果评估;非下采样轮廓波变换;分形特征;遗传算法3149|448|1更新时间：2024-05-07
- 摘要：目前较为流行的去雾算法对天空区域的处理效果不佳,容易造成方块效应以及色彩严重失真.针对该问题,提出一种基于天空识别和暗通道原理的单幅图像去雾方法. 天空识别算法,将雾图分为天空与非天空部分,对其分别估计透射率图,通过大气散射模型得到复原图像;针对利用暗通道原理得到的去雾图像普遍偏暗的问题,对其进行色彩重映射,以增加图像亮度,提升图像视觉效果. 大量实验结果表明,本文算法复原的图像清晰自然,尤其是天空区域平滑明亮,取得了很好的去雾效果. 基于天空识别,提出了一种新颖的单幅图像去雾算法.与He Kaiming以及Tarel的算法相比,去雾后图像整体效果更佳.关键词：天空识别;暗通道原理;图像去雾;色彩重映射5684|701|25更新时间：2024-05-07
图像处理和编码
- 摘要：人体行为识别是计算机视觉领域的一个重要研究课题,具有广泛的应用前景.针对局部时空特征和全局时空特征在行为识别问题中的局限性,提出一种新颖、有效的人体行为中层时空特征. 该特征通过描述视频中时空兴趣点邻域内局部特征的结构化分布,增强时空兴趣点的行为鉴别能力,同时,避免对人体行为的全局描述,能够灵活地适应行为的类内变化.使用互信息度量中层时空特征与行为类别的相关性,将视频识别为与之具有最大互信息的行为类别. 实验结果表明,本文的中层时空特征在行为识别准确率上优于基于局部时空特征的方法和其他方法,在KTH数据集和日常生活行为(ADL)数据集上分别达到了96.3%和98.0%的识别准确率. 本文的中层时空特征通过利用局部特征的时空分布信息,显著增强了行为鉴别能力,能够有效地识别多种复杂人体行为.关键词：行为识别;时空兴趣点;中层时空特征;点互信息3588|908|0更新时间：2024-05-07
图像分析和识别
- 摘要：在基于分块渲染(TBR)架构的GPU中,三角形光栅化的速度对芯片的性能影响很大,采用传统的光栅化方法会产生大量多余的像素,无法发挥TBR架构的优势. 提出了一种该架构下的高效三角形光栅化算法,该算法充分利用了分块渲染的特点,通过预处理计算出三角形在每一个块内的绘制参数,得出三角形与块边界的位置关系,并将其随三角形的分块信息一起写入存储器,在光栅化阶段采用了Bresenham算法,利用生成的三角形边得到在每一个块内的扫描水平线,进而生成水平线上的每一个像素. 经过理论分析,该算法的光栅化效率可以达到83%以上,甚至接近100%,在FPGA原型验证系统上对该算法进行了功能和性能的验证. 提出的三角形光栅化算法,能够适应TBR的架构,实际测试像素填充率与频率高一倍的ATI M9相当,因此该算法能够达到较高的光栅化效率.关键词：三角形;光栅化;分块渲染;原型验证4264|304|2更新时间：2024-05-07
计算机图形学
- 摘要：基于一类三角域上定义的正交函数系——V-系统,提出一种在频域嵌入水印的3D模型水印新算法. 首先针对3D模型的顶点信息构造一个“伪模型”,进而对伪模型进行参数化,使之表示为在三角域上定义的一个分片线性函数;然后将这个分片线性函数在V-系统下进行正交分解,得到伪模型的V-谱;最后将水印信息通过修改V-谱嵌入到频域,得到新的V-谱,利用这些新的V-谱和V-系统基函数重构水印伪模型,将水印伪模型的顶点信息替换原3D模型的相应顶点,生成最终的水印模型. 本文算法水印模型保真度高,且可以在一个模型中植入多个水印依然保持较高的保真度,提取的水印误码率低、相关系数高. 理论上证明了本文算法具有相似变换的鲁棒性,通过实验,也表明了本文算法对噪声、剪切和平滑攻击的鲁棒性.关键词：3D模型;数字水印;V-系统;正交分解;谱3985|560|1更新时间：2024-05-07
- 摘要：对于微距摄影来说,由于微距镜头的景深有限,往往很难通过单幅照片获得拍摄对象全幅清晰的图像.因此要想获取全幅清晰的照片,就需要拍摄多幅具有不同焦点的微距照片,并对其进行融合. 传统的微距照片融合方法一般都假定需要融合的图像是已经配准好的,也并没有考虑微距图像的自动采集.因此提出了一种用于微距摄影的多聚焦图像采集和融合系统,该系统由3个部分组成.第1部分是一种微距图像拍摄装置,该硬件能够以高精度的方式拍摄物体在不同焦距下的微距照片.第2部分是一个基于不变特征的图像配准组件,它可以对在多个焦点下拍摄的微距图像进行自动配准和对齐.第3部分是一个基于图像金字塔的多聚焦图像融合组件,这个组件能够对已经对齐的微距照片进行融合,使得合成的图像具有更大的景深.该组件对基于图像金字塔的融合方法进行了扩展,提出了一种基于滤波的权重计算策略.通过将该权重计算与图像金字塔相结合,得到了一种基于多分辨率的多聚焦图像融合方法. 论文使用设计的拍摄装置采集了多组实验数据,用以验证系统硬件设计和软件设计的正确性,并使用主观和客观的方法对提出的系统进行评价.从主观评价来看,系统合成的微距图像不仅具有足够的景深,而且在高分辨率下也能够清晰地呈现物体微小的细节.从客观评价来看,通过将系统合成的微距图像与其他方法合成的微距图像进行量化比较,在标准差、信息熵和平均梯度3种评价标准中都是最优的. 实验结果表明,该系统是灵活和高效的,不仅能够对多幅具有不同焦点的微距图像进行自动采集、配准和融合,并且在图像融合的质量方面也能和其他方法相媲美.关键词：微距摄影;多聚焦图像;图像对齐;图像融合4749|273|1更新时间：2024-05-07
- 摘要：针对现有大多数阴影检测算法在检测细长阴影、自阴影、区分阴影与暗色像素等方面的不足,提出一种新的结合区域配对的阴影检测算法. 首先通过均值漂移算法和canny检测算法,分割图像得到每个独立的区域;然后从每个区域中提取纹理和亮度建立单个区域的阴影模型,再从区域对中提取纹理直方图的距离、颜色比(分别在RGB和Lab空间下)以及HSI空间下H和I两通道的比值等特征建立区域对的阴影模型;最后根据上述两个模型运用图割理论检测阴影. 实验结果表明,本文算法在阴影检测上的准确率高达85.2%,远高于其他算法,检测速度也比其他算法快34%左右.该算法不仅能有效地检测细长阴影和自阴影,还能较好地区分阴影与暗色像素. 提出了一种新的阴影检测算法,通过区域配对的方法实时处理单幅室外图像.实验结果表明,该算法在检测细长阴影、自阴影以及区分阴影与暗色像素等方面有良好的效果.关键词：阴影检测;阴影模型;阴影特征;图像分割5083|541|5更新时间：2024-05-07
- 摘要：大部分材质表面都具有一定的细微结构,而这些细微结构的存在增加了真实感图形绘制的复杂性. 首先将材质表面的细微结构分为3类:宏观结构、介观结构和微观结构,并对每类结构分别建模:宏观结构采用三角面片建模,介观结构则采用法向图表示,而微观结构直接采用单一的粗糙度表达.然后针对每种结构,分别获得它们的法向分布函数(NDF),并用混合vMF分布拟合.最终屏幕空间每个像素内的法向分布用3个尺度NDF的卷积操作近似获得.此外,在处理环境光照时引入抛物面图(PM)和summed-area table(SAT),满足了动态场景的实时绘制需求. 实验结果表明本文方法可以在不同视点范围下生成高真实感的反射效果,并获得实时的绘制性能. 本文提出的实时绘制方法能够处理表面材质结构复杂的3维模型在环境光下的真实感反射效果,并支持动态光照和形变物体.关键词：多尺度;粗糙表面;动态光照;实时绘制;滤波4546|341|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：体参数化模型具有诸多优良特性和广泛的应用前景,如何生成有效的体参数化模型是迫切需要解决的问题. 首先定义了样条体参数化模型表达式,提出控制点设定是体参数化的核心问题.给定6个表面样条曲面的控制点,从计算域到参数域的调和映射方程的差分形式出发,给出了生成体参数化模型控制点的方法.提出雅克比矩阵和等参网两种方法用以检测体参数化模型的网格质量. 基于点云模型,构建了体参数化模型,且将该方法与离散孔斯插值法、凸组合插值法两种方法生成的体参数化模型网格质量进行了对比.结果表明,离散调和函数法生成的体参数化模型相对更为稳定与优化. 离散调和映射能初步生成体参数化模型,但需要进一步优化并提供了良好初始化条件.关键词：体参数化;控制点设定;调和映射;网格质量4919|317|3更新时间：2024-05-07
- 摘要：在传统基于时序曲线的时变体数据特征的识别与跟踪过程中,不仅需要用户具备丰富的先验知识来确定感兴趣特征的时序曲线形状,而且时序曲线段的匹配和抽取过程亦复杂,难以交互,这一定程度上降低了时变体数据可视化及分析效率.提出了一种新的基于高斯时序曲线的时变体数据可视化及分析方法. 首先,对时序曲线进行低通滤波,准确地查找极小值点,对时序曲线进行分段;进而,引入非对称高斯函数对时序曲线段进行拟合获得高斯时序曲线;为了进一步方便用户识别感兴趣特征,观察特征在时间域上的演变过程,提供一种便捷的交互技术,由用户单击任一时间步绘制结果图像中感兴趣的特征信息,分析视线方向上的特征可见性,以确定感兴趣特征及其对应的高斯曲线,进而由参数匹配获得所有时间步中感兴趣特征信息. 为了验证本文算法的高效性与可行性,对时序仿真的飓风数据进行特征跟踪与交互式可视化,可以看出,本文算法不仅可以准确跟踪飓风中心特征,而且特征分析与可视化效率亦大大提升. 相比于传统的时变体数据可视化方法,本文算法不需要用户先验知识的前提下,利用非对称高斯模拟时序曲线变化,进而由高斯参数匹配代替复杂的时序曲线匹配过程,有效地提升了时变体数据可视化及分析效率.关键词：时变体数据;时序曲线;特征跟踪;非对称高斯函数5634|282|1更新时间：2024-05-07
第十届中国计算机图形学大会栏目
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