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刘文萍教授

来源: 信息    发表时间(2017-10-17)

刘文萍教授

现任职称:教授、博士生导师

研究方向:数字图像及视频分析、模式识别与人工智能

教育背景:

1996.3 – 1999.1  复旦大学计算机系计算机软件与理论专业,理学博士

1993.9 – 1996.1  西安电子科技大学电子工程系信号与信息处理专业,工学硕士

1987.9 – 1991.7  西安电子科技大学电子工程系信号与信息处理专业,工学学士

工作经历:

2008.1 –  至   今  北京林业大学信息学院,教授、博士生导师

2001.6 – 2007.12   北方工业大学计算机系历任助教、讲师、副教授、硕士生导师

                    获“2006年度北京市属市管高校中青年骨干教师”称号

1999.1 – 2001. 5   IBM中国研究中心,IBM高级研究员

近五年负责及参加科研项目:

1. “十三五”国家重点研发计划 “人工林重大灾害防控关键技术研究”( 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),项目负责人,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),主要参加人员,2017-2019

4. 青年教师科学研究中长期项目“森林景观及林业生产过程虚拟仿真关键技术研究”(No. 2015ZCQ-XX),主要参加人员,2015-2018

5. 林业公益性行业科研专项“重大森林虫灾监测预警的关键技术研究”(No. 201404401),主要参加人员,2014-2017

6. “十二五”农村领域国家科技计划课题研究任务“森林火灾监测物联网智能预警技术”(No. 2012AA102001-2),合作课题负责人,2012-2015

学术成果:主持并参加了973、863、国家自然科学基金、“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项目,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. 森林病虫害监测技术

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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

利用无人机搭载成像设备采集样地图像,提取图像的颜色和纹理特征,基于图像分析算法对林地图像虫害区域进行区域分割,同时耦合地面调查结果对林区受灾情况进行监测。

2. 基于线性谱聚类的林地图像中枯死树监测

图2 基于线性谱聚类的林地图像中枯死树检测结果

结合无人机轻便快捷的特点和线性谱聚类超像素图像分析算法的有效性,可快速检测并定位林地中的枯死树。

3. 基于深度学习的森林病虫害监测技术

图3 改进的SSD300目标检测框架及受害油松检测结果

图4 森林虫害无人机实时监测系统架构图

针对受害油松无人机航片,改进了SSD300目标检测框架。检测模型在保证精确率的前提下,最大程度地提升了检测速度,可实现受害油松的实时检测。结合深度学习目标检测模型,简化无人机航片的检测流程,实现受害油松的实时检测和计数,提升森林虫害早期预警能力。

4. 森林火灾检测技术

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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

在森林火灾检测中红外和可见光数据有各自的优缺点,将两种数据进行融合可更全面、清晰的表达林火区域图像特征。本课题创新性的采用基于分数阶微分算子实现可见光和红外视频的融合,提高了林火检测的准确率,同时降低了虚警率和漏检率。

5. 基于中高分辨率遥感图像的林地提取

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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

利用图像分析技术将不同地物(林地,道路,空(荒)地,水体等)进行分类,并基于图像纹理特征识别出林地,可对林地覆盖情况及其变化趋势进行分析,还可为生态环境监测提供可靠数据和决策依据。

6. 基于图像分析的树木叶片面积计算

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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

叶面积是林业科学研究中经常应用的重要参数,叶片大小可以反映树木的生长状况。在模拟树木生长时,叶片面积也是一个重要参数。该技术可基于图像分析算法准确计算叶片面积,为林业应用研究提供依据。

7. 林地资源资产评估技术

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图8 某银杏样地无人机正射图像

表1基于图像分析计算所得银杏胸径及测量胸径部分数据

树木编号

12

13

14

15

测量胸径 (cm)

13.48

18.00

18.01

16.61

计算胸径(cm)

13.61

17.90

18.03

15.63

绝对胸径误差(cm)

0.13

0.10

0.02

0.98

在传统的林木资源资产评估中,树木的胸径是主要评估参数且为人工测量所得,我们以银杏为实验树种,探索了一种新的基于计算机图像分析技术的低郁闭度的单株树木胸径测量方法。该方法利用无人机图像分析获取的树冠面积与测量得到的树木胸径建立函数关系,进而直接计算出树木胸径。实验结果表明,该技术得出的单株树木胸径误差均小于1cm,属于林木评估中允许的误差范围,说明利用本技术计算银杏的胸径是比较准确的,基于此结果进行银杏树木评估的方法是可行的。

8. 基于夜视红外视频分析的头部姿态判别系统

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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

具有睡眠呼吸暂停综合症的病人只能仰卧,若是侧卧会引起呼吸困难乃至猝死等危及生命的情况。本项目将人脸检测技术与嵌入式系统相结合,基于红外视频技术检测病人夜间睡眠姿态,已完成夜间人体睡眠姿态监测原型样机。

9. 基于高层语义的新闻视频检索

新闻是人们获取信息的主要途径,如何快速准确找到所需要的新闻是一个值得研究的问题。以往人们是利用视频播放的快进和后退方式进行新闻的搜索,这种方式耗费了大量的人力和物力资源。

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(如字幕出现及消失、主持人镜头、静音片段等)将整段新闻视频分割成若干个独立的新闻,并提取和识别各新闻中的字幕,然后将识别后的字幕信息存入数据库中用于后续的用户检索。在新闻检索模块,用户只需输入关键词即可检索到相关的新闻视频。