当期目录

2018年 第24卷 第4期    刊出日期：2018-08-31

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数字影视技术

基于子帧缝合的老电影大面积破损修复

夏天然, 丁友东, 于冰, 黄曦

2018, 24(4):  503-511.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2010

摘要 ( 1111 )   HTML ( 171)   PDF (8977KB) ( 378 )  

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相较于噪声、斑点和划痕, 大面积破损一直是老电影修复的一大难点. 考虑到老电影序列中包含丰富的前后帧信息, 提出一种基于子帧缝合的老电影帧画面修复方法. 首先, 在修复前对电影序列进行镜头分割和帧画面预处理, 在选定破损帧的前后参考帧后, 再根据破损帧的破损范围框选破损子帧和对应前后参考子帧; 然后, 将破损子帧作为黑帧处理, 通过前后参考子帧插值得出合适的中间子帧; 最后, 将得到的中间子帧缝合于原破损帧的破损区域, 进而完成老电影的大面积破损修复. 该方法针对性地解决了老电影存在的大面积破损问题, 亦可作为初步修复工具协助人工完成老电影大面积破损的半自动修复.

基于多自主智能体的电影混战群体仿真

黄东晋, 李贺娟, 段思文, 肖帆, 丁友东

2018, 24(4):  512-523.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2071

摘要 ( 1059 )   HTML ( 14)   PDF (13590KB) ( 279 )  

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群体动画一直是电影制作领域具有挑战性的研究热点. 针对目前电影混战场景数字化仿真存在的运动模式单一、真实感较差、工作量大等问题, 提出基于多自主智能体的电影混战群体仿真方法. 首先, 根据场景规模和角度智能划分作战区域, 并建立相应的局部KD树(K-dimension tree); 然后, 在个体角色具有视觉感知、避障、逃避、智能调用动作数据等行为的基础上, 对混战场景中的群体角色进行智能控制, 实现群体聚集、追随、智能搜索攻击目标等行为. 实验结果表明, 该方法是可行的, 能够较好地模拟电影混战场景中复杂的多角色智能运动, 且具有较高的逼真度.

基于生成对抗网络的HDR图像风格迁移技术

谢志峰, 叶冠桦, 闫淑萁, 何绍荣, 丁友东

2018, 24(4):  524-534.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2058

摘要 ( 1625 )   HTML ( 18)   PDF (26649KB) ( 509 )  

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针对高动态范围(high dynamic range, HDR)图像较为复杂耗时的合成流程, 提出一种基于生成对抗网络的 HDR 图像风格迁移技术. 首先, 构建两个生成对抗网络的训练集: 普通图片与低曝光 HDR 图片, 普通图片与高曝光 HDR 图片; 然后, 通过生成对抗网络训练, 得到普通图片到低曝光 HDR 图片和普通图片到高曝光 HDR 图片两个生成模型; 最后, 将模型输出的高低曝光图像和原图合成 HDR 文件, 再通过色调映射形成最终 HDR 风格迁移后的图像. 实验结果表明, 这种方法不仅有效解决了 HDR 图像风格迁移问题, 也充分表明了生成对抗网络在图像编辑中的优越性.

虚拟现实电影中穿越事件对观众感知的影响

田丰, 戴帅凡, 董凤龙, 张芷依, 褚灵伟

2018, 24(4):  535-544.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2046

摘要 ( 1080 )   HTML ( 11)   PDF (12266KB) ( 214 )  

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虚拟现实(virtual reality, VR)电影中, 穿越事件具有强烈的冲击感知和沉浸表现. 为了探索VR电影创作中的事件布局与运动设计规则, 研制穿越事件感知测量平台, 并通过任务型驱动实验研究观众反应时间与运动方位、运动速度和静止深度的关系, 完成穿越事件对沉浸、舒适和情绪的主观评分, 建立穿越事件感知模型. 实验结果表明: 反应时间标准偏差随着深度的增加而显著增加; 右侧目标丢失率低且主观感受良好; 正上方和正下方的舒适度最低, 紧张程度最高, 且分别是丢失率最低和最高点, 其中最低点的沉浸感最低; 低速($\le $20 m/s)时, 静止在中部(14 m)的目标往往更快被注意, 而高速($\ge $20 m/s)时, 中部的目标更容易丢失.

影视对白音质缺陷检测方法

吴昊, 张莹, 毛润坤, 董雪婷

2018, 24(4):  545-552.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2070

摘要 ( 1029 )   HTML ( 14)   PDF (5640KB) ( 246 )  

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对白是影视声音的重要组成部分. 同期录音和后期配音过程中, 设备、环境和人为因素等均会造成各种形式的音质缺陷. 传统的后期处理是通过人工查找缺陷进行修复, 效率较低. 分析影视对白中的各类音质缺陷及其产生原因, 对比分析可行的检测方法, 以期为对白缺陷自动化检测提供思路.

沉浸式VR电力训练中的注意力引导

张婷婷, 侯晓菲, 田丰, 王轶华

2018, 24(4):  553-563.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2009

摘要 ( 839 )   HTML ( 14)   PDF (12498KB) ( 284 )  

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由于电力运检过程中存在人身危险, 工作者要求具有极高的专业技能. 传统的视频培训缺乏沉浸感, 培训效率低, 而实操培训成本高, 对初学者风险较大. 研制沉浸式虚拟变电站运检训练系统, 实现序列训练、信息提示和评价打分等功能, 并应用于电力运检安全培训. 提出并设计了6种视觉引导和1种声音引导方式, 并进行了对比分析. 实验结果表明: 相较于无引导方式, 7种引导方式都明显提高了训练的效率; 聚光灯、边缘高亮、边缘闪烁引导在平衡训练效率和沉浸感方面表现优异.

研究论文

基于峰度系数的行人水平行走步态细化分类算法

鲍深, 张金艺, 姚维强, 梁滨

2018, 24(4):  564-571.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1830

摘要 ( 1130 )   HTML ( 13)   PDF (5853KB) ( 321 )  

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步态是人的一种生物特征, 在定位导航领域具有重要的研究意义. 基于微机电系统 (micro-electro-mechanical system, MEMS)惯性传感器技术的行人步态分类方法大多是使用加速度峰值判别法对当前行人步态进行识别. 但布朗运动造成的仪器自有噪声及环境等因素的干扰, 使得采集到的信号带有许多伪峰值, 降低了最终分类结果的精度. 针对这一问题, 从整体波形角度出发, 提出一种基于峰度系数的行人水平行走步态细化分类算法. 该算法首先使用快速傅里叶变换将 MEMS 传感器采集的行人前进方向的步态加速度信号从时域转换到频域, 获得频域信号后再对其模值取平方; 然后通过傅里叶逆变换回到时域, 得到原信号的自放大信号, 并除去大部分的伪峰值; 最后计算自放大信号的峰度系数, 通过对峰度系数值的分析, 达到对慢走、走、慢跑进行区分的目的. 验证结果表明: 该算法的步态识别率达到 98.62%; 与加速度值-频率功率融合算法相比, 整体分类精度提高了 7.37%.

基于优化最小化的加强稀疏性的稀疏信号恢复算法

王琛, 方勇, 黄青华, 张立明

2018, 24(4):  572-582.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1839

摘要 ( 864 )   HTML ( 15)   PDF (2873KB) ( 514 )  

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针对稀疏信号恢复算法对稀疏性约束不强的问题, 提出了一种基于加强稀疏性非凸函数的稀疏信号恢复算法. 通过分析收缩函数和惩罚函数的关系, 提出一种新的具有加强稀疏性的非凸的惩罚函数, 利用优化最小化(majorization-minimization, MM)方法构造非凸函数的凸上界, 并对目标函数的凸部分和凸上界进行迭代求解, 实现了对稀疏信号的加强恢复. 相较于现存的基于非凸惩罚函数的稀疏信号恢复算法, 本算法具有不受参数干扰和梯度方向包含目标函数非凸部分的优势. 将提出的算法应用于稀疏无线信道的估计, 仿真结果表明, 该算法在噪声环境下可以使用更少的导频, 取得更准确的信道估计结果.

糖尿病患个体化食谱营养优化建模与算法实现

孔维检, 王永芳, 童子磊, 张红广

2018, 24(4):  583-591.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1842

摘要 ( 990 )   HTML ( 9)   PDF (1056KB) ( 294 )  

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根据糖尿病患者自身状况设计营养膳食方案是对患者进行个体化营养治疗, 实现有效控制血糖的前提. 针对糖尿病患者对个体化营养治疗的需求, 建立可适应不同性别、身高、体重、年龄以及血糖水平患者要求的膳食营养多目标优化模型, 然后使用非劣性排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ, NSGA-Ⅱ) 对模型进行求解. 实验 结果显示, 每餐食谱营养均衡, 食材重量搭配合理, 可满足糖尿病患者的营养摄入需要, 表明该模型与算法的有效性和可行性, 有助于提升糖尿病膳食食谱设计的精确化.

溶氧波动对湖泊沉积物氧化亚氮产生和氮物质转化的影响

梁霞, 李彬彬, 孙弋祺, 张文静, 李卫平

2018, 24(4):  592-601.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1837

摘要 ( 962 )   HTML ( 9)   PDF (2960KB) ( 139 )  

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沉水植物光合呼吸作用能够造成浅水湖泊溶氧(dissolved oxygen, DO)浓度的昼夜变化, 并可能对湖泊氮物质转化和氧化亚氮(N$_{2}$O)排放产生影响. 研究了短期DO浓度变化对富营养化浅水湖泊沉积物N$_{2}$O产生和N物质转化的影响. 结果表明, 相对于空白对照组(DO浓度为3.0$\sim $4.0 mg/L时), 当处理组水体DO浓度昼夜波动为2.0$\sim $12.0 mg/L时, 水体N$_{2}$O浓度和沉积物N物质含量均出现显著变化, 其中处理组N$_{2}$O浓度显著高于空白对照组, 而氮气(N$_{2}$)浓度则明显降低. 此外, 处理组水体和沉积物总氮(total nitrogen, TN)和氨氮(NH$_{4}$-N)浓度均显著降低, 而硝态氮(NO$_{3}$-N)浓度则呈现增加趋势. 实验结束后, 处理组沉积物潜在氨氧化率、潜在亚硝酸氧化率、 潜在硝化速率和潜在反硝化速率都显著上升.

混合 Legendre-球面调和谱方法数值求解 Navier-Stokes 方程

宋洋, 黄伟

2018, 24(4):  602-608.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1847

摘要 ( 1085 )   HTML ( 13)   PDF (1736KB) ( 339 )  

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提出了一种用于两同心球所介区域上 Navier-Stokes 方程的全离散混合 Legendre-球面调和谱方法, 该方法在半径方向上采用 Legendre 正交逼近, 在球面方向上采用球面调和正交逼近, 在时间方向上采用差商代替微商. 数值结果表明了该方法的有效性.

基于动态随机前沿模型的集装箱码头技术效率分析

张世斌, 时寰

2018, 24(4):  609-616.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1840

摘要 ( 825 )   HTML ( 14)   PDF (897KB) ( 351 )  

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基于动态随机前沿模型, 利用贝叶斯统计方法, 通过 2007---2012 年长三角地区 14 个主要集装箱码头的面板数据对技术效率及其影响因素进行动态分析. 研究集装箱码头设备、建港条件等对其产出的影响, 以及集疏运体系、人力资源状况等对其技术效率的影响. 研究发现: 码头装卸设备对其产出的提升作用高于集装箱堆场面积和泊位长度等要素; 水水中转比例、劳务工比例均对提升码头效率有正向作用; 国际中转比例及员工教育水平对码头效率影响甚微.

药剂掺量对高黏粒含量废浆渗透性和真空固结特性的影响

武亚军, 顾赛帅, 卢立海, 强小兵, 骆嘉成

2018, 24(4):  617-626.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1841

摘要 ( 908 )   HTML ( 15)   PDF (13346KB) ( 88 )  

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针对温州某工程产生的高含水率、高黏粒含量废浆, 通过添加掺量不同自主配置的固化混凝剂, 进行了自由沉降和一维固结试验, 研究掺量与颗分、浊度、pH 值、浑液面沉降以及液塑限的关系, 并通过真空排水模型试验, 研究药剂掺量对渗透特性和强度的影响. 研究结果表明: ① 药剂通过压缩双电层将废浆中的细小颗粒聚并, 但是小颗粒减少的程度不如有机药剂显著; ② 加入药剂后 3 或 7 d 时, 废浆渗透系数比较大, 小于或大于该龄期时渗透系数均会减小; ③ 药剂掺量越多, 浆体渗透系数越大, 在低固结压力区间可提高为原来的 5$\sim$10 倍; ④ 药剂和真空排水相结合可以大幅提高真空排水速率, 在降低含水率的同时, 提高土体液塑限和土体强度, 试验中十字板剪切强度最高达 47.1 kPa. 研究结果表明, 新型药剂对于真空预压处理废浆的作用主要体现在颗粒聚并、 增渗增排和固化, 通过选择适当的药剂掺量和龄期可以获得显著的处理效果, 值得大范围推广.

基于优化组合核最小二乘支持向量机的脉动风速预测

徐言沁, 李春祥

2018, 24(4):  627-633.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1819

摘要 ( 1235 )   HTML ( 12)   PDF (5115KB) ( 284 )  

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将B(包括B1, B3和B5)样条核函数和径向基(radial basic function, RBF)核函数进行线性组合, 构造B-RBF组合核函数, 进而提出基于粒子群优化B-RBF核的最小二乘支持向量机(least squares support vector machine, LSSVM). 在脉动风速预测中, 运用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法对B-RBF-LSSVM模型的惩罚参数和核函数参数进行智能优化. 同时给出PSO-RBF-LSSVM的数值预测结果进行比较. 数值分析表明, PSO-B3-RBF-LSSVM比PSO-B1-RBF-LSSVM, PSO-B5-RBF-LSSVM和PSO-RBF-LSSVM具有更高的预测性能.

基于直觉模糊集的模糊C均值聚类改进算法

李婧, 于丽英

2018, 24(4):  634-641.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1824

摘要 ( 1187 )   HTML ( 13)   PDF (637KB) ( 181 )  

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针对特征权重未知且具有直觉模糊数的特征信息的聚类分析问题, 提出一种改进的基于直觉模糊集的模糊C均值聚类算法. 首先, 定义区域密度参数, 选择高密度区域中相距最远的样本为初始聚类中心; 然后, 利用直觉模糊熵计算聚类样本的特征权重, 对样本特征值进行加权处理. 给出改进的FCM聚类算法的具体步骤, 并进行了算例验证. 研究结果表明, 该算法不仅克服了FCM算法易陷入局部极小值的问题, 同时大大减少迭代次数, 加快了收敛速度, 提高了聚类性能.

PPP 高速公路项目政府担保价值研究

马光红, 刘蕾蕾, 刘亮, 马亮

2018, 24(4):  642-654.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1966

摘要 ( 1073 )   HTML ( 14)   PDF (813KB) ( 146 )  

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交通基础设施项目具有投资高、风险高的特点. 为了刺激社会资本的参与, 政府基于交通需求量进行担保以降低交通基础设施项目的风险、实现共赢. 首先, 运用实物期权理论, 探讨政府对高速公路基础设施交通量进行上下限担保的期权特性, 并在风险共担的视阈下运用改进的 Shapley 值方法确定政府对超过交通量担保上限所带来的超额收益的分配比例; 然后, 结合应用 Black-Scholes 期权定价公式, 对交通量波动条件下高速公路 PPP 项目的政府双边担保价值进行研究; 最后, 通过算例分析测度 PPP 高速公路项目的担保价值.

考虑救援点资源分布的救援车辆路径优化

韩亚娟, 杨宇航, 彭运芳

2018, 24(4):  655-664.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1913

摘要 ( 1281 )   HTML ( 15)   PDF (719KB) ( 129 )  

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研究基于物资集散区的救援车辆路径优化问题, 旨在有效利用救援系统资源, 提高救援效率. 灾害发生初期, 每个救援点物资量和车辆运输能力具有不平衡性, 针对该特点, 从建立一个物资集散区角度出发, 把所有救援点的救援车辆分为两类: 第一类车辆负责将物资从救援点运往物资集散区, 第二类车辆直接参与救援, 若救援点物资不足, 则从物资集散区获取物资以完成剩余救援任务. 基于以上分析, 以救援时间为优化目标, 建立应急救援车辆路径模型并设计对应的模拟退火算法. 算例分析表明, 所提出的优化方法结果合理, 可为实际决策提供有价值的参考.

相邻交叉口混合交通流鲁棒多目标信号优化控制

陈娟, 余雨轩, 荆昊

2018, 24(4):  665-674.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1851

摘要 ( 1003 )   HTML ( 15)   PDF (1733KB) ( 183 )  

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针对我国城市道路相邻交叉口混合交通流环境下智能信号控制中的不确定性和效率问题, 提出一种基于鲁棒多目标优化算法的优化控制方法. 设计了相邻交叉口的鲁棒多目标信号优化控制模型, 并提出一种新的鲁棒多目标进化算法 IDR-NSGA-Ⅱ, 通过对自适应抽样技术、鲁棒度定义、鲁棒偏序关系定义等多项关键技术的综合改进, 提升了算法的求解精度和运行速度. 提出新的多属性决策方法 ELM-MADMA 来选择配时方案. 上海市相邻交叉口控制的仿真实验结果表明: IDR-NSGA-Ⅱ 算法能够有效地实现周期时长扰动和交通流波动下机动车平均延误、道路通行能力、慢行交通平均延误、机动车平均停车率等多项性能指标的最优化控制; 与其他决策方法相比, ELM-MADMA 能够较好地进行决策, 提升相邻交叉口智能信号控制的效率.