微变视觉

一、研究内容简介：

复杂开放环境中存在大量需要对目标表明进行精细化分析与理解的任务，例如对高值目标（文物、精密仪器、重工业核心部件等）的微变检测、对高表面要求物体（显示屏、车漆、高端注塑件等）的瑕疵检测、对高值/附加值目标（文物、名贵酒、机密文件、奢 侈用品等）的身份鉴别等。而这些任务面临如何在开放动态环境中持续、精准地感知长周期、小目标、细微变化。面对这个挑战，传统的“孤立感知模式”存在先天不足，即感知系统（相机系统）相互孤立、缺乏协同合作，感（sensing）与知（parsing）相互独立、缺乏主动引导。这不可避免地在视觉数据中引入了由感知要素（相机位姿、光照条件等）差异和感知系统孤立导致的不确定性和不一致性。

因此，本研究方向聚焦视觉成像三要素（相机、光照、目标）在长周期时间关联感知中的主动对齐问题：攻克了基于主动视觉的相机位姿物理重现难题，证明了无需手眼标定的相机 6DoF 位姿重定位过程收敛的充要条件，建立了适用于多种真实环境的相机重定位方法体系；突破了传统的光照差异虚拟补偿模式，设计了基于平行光类比的光照条件物理重现方法，证明了其与真实光照模型的等价性和收敛性；提出了长时感知过程中 2D/3D 目标外观、运动特征的在线学习、更新与对齐方法。

相关研究成果大幅提高了时间关联感知中视觉感知要素的一致性，改变了在真实开放环境中成像条件难以物理重现的困境，为高值目标原位微变监测、对光照敏感瑕疵检测、基于数字物纹的高值目标身份鉴别提供方法支撑。

二、相关研究成果

论文（CCF-Q/SCI-Ⅰ）

1、Wang, Xuzhi , et al. "Phase-based fine-grained change detection." Expert Systems with Application Oct.(2023):227.

2、Wang, Xuzhi, et al. "Ffnet: Frequency fusion network for semantic scene completion." In AAAI, 2022.

3、冯伟等. "面向预防性保护的文物本体智能原位监测系统." 中国科学：信息科学 51.12(2021):2102-2118.

4、Tian, Fei-Peng, Feng, Wei ,et al. "Active camera relocalization from a single reference image without hand-eye calibration." IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 41.12 (2018): 2791-2806.

5、Zhang, Qian , et al. "Active Recurrence of Lighting Condition for Fine-Grained Change Detection." In IJCAI, 2018.

6、Feng, Wei , et al. "6D Dynamic Camera Relocalization from Single Reference Image." In CVPR, 2016.

7、Feng, Wei , et al. "Fine-Grained Change Detection of Misaligned Scenes with Varied Illuminations. " In ICCV 2015.

专利

1、一种无需手眼标定的相机六自由度位姿精确重定位方法，ZL201611140264.2

2、一种基于平行光类比的主动光照重现方法，ZL202011090155.0

3、一种基于天际线匹配的室外主动相机重定位方法，ZL202011011874.9

4、一种基于复数可控金字塔的变化检测方法, ZL 202011166021.2

5、一种基于多平面联合位姿估计的主动相机重定位方法，ZL202010783333.1

6、一种无需相机标定的主动式位姿快速重定位方法，ZL201710176001.5

7、场景和光照变化条件下的图像高精度配准方法，ZL 201611080132.5

8、一种基于卷积神经网络的显著性融合检测算法，ZL 201810448883.0

9、面向文物微小变化检测的相机四点重定位方法，ZL 201410085340.9

10、面向文物亚微米级变化检测的相机三点重定位方法，ZL 201410085396.4

11、基于自适应的自回归模型的高光谱图像超分辨率方法，ZL 201310451410.3

12、一种基于全局字典特征的古代壁画病害标识方法，ZL 201410843650.2

13、一种交互式古代壁画病害标识方法，ZL 201410841360.4

软著

1、文影云慧珍文物本体状态智能监测与分析系统V1.0

2、移动端相机重定位系统V1.0

3、主动式近场光源精确重定位系统V1.0

4、古代壁画自动识别与标识系统V2.3

奖项

1、天津市技术发明二等奖

2、中国国际大学生创新大赛（2023）全国金奖

3、天津市知识产权创新创业发明与设计大赛 一等奖

4、第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛天津市金奖

项目（近五年）

1、国家重点研发计划项目，馆藏文物数字指纹提取鉴别与身份智能管理关键技术，2000万元（2023-2026）。

2、国家重点研发计划项目，不可移动文物本体劣化风险监测分析技术和装备研发，141/900万元（2020-2023）。

3、国家自然科学基金面上项目，基于主动视觉的开放环境高值目标微变监测方法研究，57万元（2021-2024）。

4、国家文物保护专项项目，马王堆汉墓、湖南区域历史文化珍贵文物数字化保护项目，274万元（2021-2022）。

5、天津大学校企合作项目，智能加工3D瑕疵检测技术研发，，295万元（2022-2024）。