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科研生涯总结(1999-2017)
精选
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从小到大各个阶段好像都被人或直接或委婉的批评过不努力，我总觉得只要认真做事情就可以了，没必要拼命，至于名利不是自己追求的也不是自己能控制的东西，能否被别人认可也一样。接触科研应该是从1999年开始，趁着年底简单总结一下，也想证明自己并没有荒废时间（不过确实很多遗憾，几乎做过的每件事情后来都有很大的发展，但自己却只是凭兴趣尝鲜了）。
我始终都在做与3D相关的事情，简单总结见http://ramm.bnu.edu.cn/researchers/wumingzhang/chinese/default_3D.htm，科研相关成果见https://www.researchgate.net/profile/Wuming_Zhang2，后面的表格按照时间顺序罗列一下。需要说明的是，这些事情都是多人合作的，不是完全由我自己完成的。
时间 | 1999-2004 |
名称 | 结构光三维形面获取 |
简介 | 结构光是人为构造的具有特定图案（编码）的图像，投射在物体表面，图案会随形面起伏发生变化，拍照后可根据一定原理计算得到物体三维点云，进而重建表面三维模型。
结构光变形照片
三维点云
三维模型 |
成果 | [1] 张吴明，钟约先，李仁举. 投影栅三维形面测量中亚像素匹配算法[J]. 清华大学学报(自然科学版). 2008(03): 412-414. [2] 张吴明，钟约先，袁朝龙. 仿视觉过程的相位展开方法[J]. 光学技术. 2005(02): 256-258. [3] 张吴明，钟约先. 基于改进差分进化算法的相机标定研究[J]. 光学技术. 2004(06): 720-723. [4] 张吴明，钟约先. 结构光编码的MATLAB程序优化设计[J]. 光学技术. 2003(04): 493-495. [5] 张吴明，钟约先，由志福，等. 基于结构光编码的相展开方法[J]. 光学技术. 2002(05): 404-406. l 第七届"挑战杯"全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖，2001 l 钟约先，李仁举，张吴明，马扬飚，袁朝龙，叶成蔚. 测量物体三维表面轮廓的方法及系统，2005.5，中国 |
备注 | 自从2010年微软kinect出现以后，基于结构光的3D摄像头低成本小型化日用化方面有很大发展，最新进展应该是iphone X采用结构光获得面部信息进行解锁和支付等应用。 |
时间 | 2004-2005 |
名称 | 电力巡线 |
简介 | 集成多角度相机和GPS/IMU构建直升机平台电力巡线硬件系统，开发数据同步采集和处理软件系统，从多角度影像中提取电力线及周边物体，进行距离判断和预警。目的是改变人工巡线劳动量大、人为因素多、部分地区难以到达的现状。
直升机巡线场景
直升机巡线设备
周围物体与电线距离预警图 |
成果 | [2] 张吴明，杨又华，阎广建，等. 机载多角度多光谱成像技术在电力系统中的应用[J]. 华中电力. 2006(06): 1-2. [3] 张吴明，阎广建，李巧枝，等. 直升机电力巡线系统中利用核线约束进行线路三维重建[J]. 北京师范大学学报(自然科学版). 2006(06): 629-632. l 阎广建，汪骏发，刘强，苏林，王鹏新，张吴明，刘峻明，肖志强. 机载多角度成像测高技术，2011.2，中国 |
备注 | 近几年随着无人机和激光雷达的发展，电力巡线从研究到应用都很火爆，都是上千万的科研项目，还有吸收上亿投资的快速发展的创业公司。 |
时间 | 2005-2016 |
名称 | 嫦娥探月 |
简介 | 用于嫦娥一号搭载的三线阵立体相机的数据模拟及初步实际数据处理，提取局部月表三维地形并生成正射影像，结合激光高度计获得月表撞击坑像素分辨率三维地形，出现在新闻中月球背面万户坑地形图就是用我们开发的程序处理得到的。
在嫦娥一号发射前模拟三线阵立体相机影像
生成月球背面万户坑地形图
120米分辨率嫦娥一号影像生成的像素分辨率DEM与70米分辨率美国LROC影像生成的DEM比较 |
成果 | [1] 王晓岩，刘建军，张吴明，等. 行星无人探测车地形重构技术综述[J]. 天文研究与技术. 2016, 13(4): 464-472. [2] 张吴明，张孝斌，郭新平，等. 月球控制点影像库的制作方法与流程[J]. 北京师范大学学报(自然科学版). 2014, 50(02): 195-198. [3] 张吴明，张孝斌，李巧枝，等. 低太阳高度角月球影像的陨石坑自动提取方法[J]. 宇航学报. 2013, 34(9): 1246-1252. [5] 李巧枝，张吴明，阎广建，等. 月球卫星三线阵CCD影像模拟[J]. 北京师范大学学报(自然科学版). 2007(03): 298-302. l 2015SR075591 30103-7500 ，基于月球车立体像对的三维地形生成软件， V1.0 ，北京师范大学 : 中国， 2015-05-06 l 2012SR083071 30103-7500 ，嫦娥一号影像与激光测高数据联合三维重建月面特定地物软件， V1.0 ，北京师范大学 : 中国 ; 中国科学院国家天文台 : 中国， 2012-09-04 |
备注 | 前几年几个国家争先恐后探月，我国除了要从月球带样品回来，也将进行火星探测，美国近期则宣布要重返月球。 |
时间 | 2007-2010 |
名称 | 玉米重建与测量 |
简介 | 利用照片获得玉米三维模型，并在此基础上测量叶面积指数和叶倾角分布等结构参数，尝试解决遥感地面验证时结构参数获取工作量大、效率和精度低的问题。
原始玉米照片
重建玉米三维模型
计算叶片面积和角度 |
成果 | |
备注 | 随着手机等移动设备内置传感器愈加丰富，价格越来越低，计算能力越来越强，再加上图像三维重建技术的发展，将会出现越来越多利用手机进行植物三维重建和参数测量的研究及应用。 |
时间 | 2010-2015 |
名称 | 建筑物三维重建 |
简介 | 激光雷达点云和航空影像具有互补性，我们利用建筑物基元将二者提供的约束条件紧密结合在一起构成代价函数，将建筑物三维重建问题转化为参数优化问题。在国际摄影测量与遥感学会ISPRS组织的横向测评中精度排名前两位，而且通过我们提出的语义分解方法也能够重建一些复合建筑物。
紧密结合互补性构成目标函数
建筑物三维重建
ISPRS横向测评结果 |
成果 | |
备注 | 建筑物三维重建逐渐综合越来越多来源的数据，除了机载激光雷达和航空影像，还有地基激光雷达以及影像，此外无人机倾斜相机也是一种重要数据来源。 |
时间 | 2012-2017 |
名称 | 树木点云获取与参数提取 |
简介 | 研究快速完整获取森林样地点云的方法，针对复杂的森林环境提出了只用一个标志点的后视定向多站点云拼接方法，并将地基激光雷达点云和无人机影像生成点云拼接成完整森林样地点云，在此基础上提取树木参数。
二站森林样地点云粗拼接和精拼接结果
地基激光雷达点云和无人机影像
两个平台点云拼接得到完整森林样地点云 |
成果 | |
备注 | 森林样地调查将会用到无人机激光雷达、背包激光雷达、深度相机等新型传感器，关心对象也将从基本参数扩展到生物多样性等更高层次。 |
时间 | 2015-2017 |
名称 | 点云地面滤波CSF |
简介 | 地面滤波是激光雷达点云数据处理中的关键环节，其结果直接影响后续的DEM生成及点云分类精度。我们借鉴计算机图形学领域算法，提出了全新思路的布料模拟点云地面滤波(CSF)方法，其输入参数少且场景通用性好。文章发表一年半时间已经有近十篇SCI文章引用，并且可以通过Cloudcompare、点云魔方、matlab、python、C++等方式方便免费使用，应用日益广泛，受到国内外用户高度评价。
CSF原理及应用示例 |
成果 | l 第三届全国激光雷达大会激光扫描数据处理大赛优胜奖，2015 |
备注 | 我们将继续改进和推广CSF，争取让更多软件更多用户更好的使用CSF，并能用于更多领域，例如近几年火热的无人驾驶。 |
期间只做过一件与3D无关的事情，那就是2008年汶川地震之后觉得应该做点事情，又刚好被李小文老师抓住，几年花了不少时间在这上面，很可惜没作出什么东西，只发表了文章(ZhangW, Zhao J, Wang W, et al. A preliminary evaluation of surface latent heat fluxas an earthquake precursor[J]. Natural Hazards and Earth System Sciences. 2013,13(10): 2639-2647.)。但自认为思想还是不错的，想说明与地震相关异常的研究应该综合多种来源的信息（大数据），用信号处理和数据挖掘等更科学的手段对大量地震同时研究，不能仅仅针对个别震例“先射箭后画靶”，要避免主观臆断。
https://blog.sciencenet.cn/blog-2354721-1092264.html
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