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劉文萍教授

來源: 信息    發表時間(2017-10-17)

劉文萍教授

現任職稱:教授、博士生導師

研究方向:數字圖像及視頻分析、模式識別與人工智能

教育背景:

1996.3 – 1999.1  複旦大學計算機系計算機軟件與理論專業,理學博士

1993.9 – 1996.1  西安電子科技大學電子工程系信號與信息處理專業,工學碩士

1987.9 – 1991.7  西安電子科技大學電子工程系信號與信息處理專業,工學學士

工作經曆:

2008.1 –  至   今  加粗标签加粗标签首頁|首頁,教授、博士生導師

2001.6 – 2007.12   北方工業大學計算機系曆任助教、講師、副教授、碩士生導師

                    獲“2006年度北京市屬市管高校中青年骨幹教師”稱號

1999.1 – 2001. 5   IBM中國研究中心,IBM高級研究員

近五年负责及参加科研項目:

1. “十三五”国家重点研发计划 “人工林重大災害防控關鍵技術研究”( No. 2018YFD0600200),主要参加人员,2018-2020

2. 产学研合作项目 “3D视觉空瓶分拣定位系统算法研究及软件开发(机器人动作引导)”(No. 2018HXKFXX012),項目負責人,2018

3. 北京市科技计划 “影响北京生态安全的重大钻蛀性害虫防控技术研究与示范”(No. Z171100001417005),主要參加人員,2017-2019

4. 青年教師科學研究中長期項目“森林景觀及林業生産過程虛擬仿真關鍵技術研究”(No. 2015ZCQ-XX),主要參加人員,2015-2018

5. 林業公益性行業科研專項“重大森林蟲災監測預警的關鍵技術研究”(No. 201404401),主要參加人員,2014-2017

6. “十二五”農村領域國家科技計劃課題研究任務“森林火災監測物聯網智能預警技術”(No. 2012AA102001-2),合作课题负责人,2012-2015

學術成果:主持並參加了973、863、國家自然科學基金、“十三五”国家重点研发计划、林业公益性行业科研专项等多项国家和省部级科研項目,获得发明专利授权4项(科技成果转化1项)、软件著作权授权35项;在国内外重要会议和期刊上发表论文60余篇,其中SCI、EI收录论文20余篇。

部分科研成果

1. 森林病蟲害監測技術

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图1 基于分数阶微分标记分水岭算法的沙棘图像分割结果

利用無人機搭載成像設備采集樣地圖像,提取圖像的顔色和紋理特征,基于圖像分析算法對林地圖像蟲害區域進行區域分割,同時耦合地面調查結果對林區受災情況進行監測。

2. 基于線性譜聚類的林地圖像中枯死樹監測

图2 基于线性谱聚类的林地图像中枯死树检测结果

結合無人機輕便快捷的特點和線性譜聚類超像素圖像分析算法的有效性,可快速檢測並定位林地中的枯死樹。

3. 基于深度学习的森林病蟲害監測技術

图3 改进的SSD300目標檢測框架及受害油松檢測結果

图4 森林虫害无人机实时监测系统架构图

針對受害油松無人機航片,改進了SSD300目標檢測框架。檢測模型在保證精確率的前提下,最大程度地提升了檢測速度,可實現受害油松的實時檢測。結合深度學習目標檢測模型,簡化無人機航片的檢測流程,實現受害油松的實時檢測和計數,提升森林蟲害早期預警能力。

4. 森林火災檢測技術

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图5 基于红外及可见光视频融合的森林火灾检测

在森林火災檢測中紅外和可見光數據有各自的優缺點,將兩種數據進行融合可更全面、清晰的表達林火區域圖像特征。本課題創新性的采用基于分數階微分算子實現可見光和紅外視頻的融合,提高了林火檢測的准確率,同時降低了虛警率和漏檢率。

5. 基于中高分辨率遙感圖像的林地提取

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图6 基于高分辨率遥感图像分析技术的林地提取

利用圖像分析技術將不同地物(林地,道路,空(荒)地,水體等)進行分類,並基于圖像紋理特征識別出林地,可對林地覆蓋情況及其變化趨勢進行分析,還可爲生態環境監測提供可靠數據和決策依據。

6. 基于圖像分析的樹木葉片面積計算

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图7 自然背景下基于分形纹理特征的树木叶片提取

葉面積是林業科學研究中經常應用的重要參數,葉片大小可以反映樹木的生長狀況。在模擬樹木生長時,葉片面積也是一個重要參數。該技術可基于圖像分析算法准確計算葉片面積,爲林業應用研究提供依據。

7. 林地資源資産評估技術

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图8 某银杏样地无人机正射图像

表1基于圖像分析計算所得銀杏胸徑及測量胸徑部分數據

樹木編號

12

13

14

15

测量胸径 (cm)

13.48

18.00

18.01

16.61

計算胸徑(cm)

13.61

17.90

18.03

15.63

絕對胸徑誤差(cm)

0.13

0.10

0.02

0.98

在傳統的林木資源資産評估中,樹木的胸徑是主要評估參數且爲人工測量所得,我們以銀杏爲實驗樹種,探索了一種新的基于計算機圖像分析技術的低郁閉度的單株樹木胸徑測量方法。該方法利用無人機圖像分析獲取的樹冠面積與測量得到的樹木胸徑建立函數關系,進而直接計算出樹木胸徑。實驗結果表明,該技術得出的單株樹木胸徑誤差均小于1cm,屬于林木評估中允許的誤差範圍,說明利用本技術計算銀杏的胸徑是比較准確的,基于此結果進行銀杏樹木評估的方法是可行的。

8. 基于夜視紅外視頻分析的頭部姿態判別系統

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图9 基于夜视红外视频分析的侧卧监测结果

图10 基于夜视红外视频分析的仰卧监测结果

具有睡眠呼吸暫停綜合症的病人只能仰臥,若是側臥會引起呼吸困難乃至猝死等危及生命的情況。本項目將人臉檢測技術與嵌入式系統相結合,基于紅外視頻技術檢測病人夜間睡眠姿態,已完成夜間人體睡眠姿態監測原型樣機。

9. 基于高層語義的新聞視頻檢索

新聞是人們獲取信息的主要途徑,如何快速准確找到所需要的新聞是一個值得研究的問題。以往人們是利用視頻播放的快進和後退方式進行新聞的搜索,這種方式耗費了大量的人力和物力資源。

新闻中的字幕描述了新闻的主要内容,为新闻视频的检索提供了非常重要的语义信息,本系统综合利用视频分析技术中的字幕区域定位及提取算法、人脸检测算法、语音分析及OCR技术对新闻视频的检索技术进行了研究,并开发了一个新闻事件自动检索系统。该系统有两个功能模块:① 新闻视频分析模块;② 新闻检索模块。在新闻视频分析模块中,通过检测新闻视频中的特殊事件(如字幕出現及消失、主持人鏡頭、靜音片段等)將整段新聞視頻分割成若幹個獨立的新聞,並提取和識別各新聞中的字幕,然後將識別後的字幕信息存入數據庫中用于後續的用戶檢索。在新聞檢索模塊,用戶只需輸入關鍵詞即可檢索到相關的新聞視頻。