田馳

鐵嶺師范高等?？茖W(xué)校，遼寧 鐵嶺 112000

隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，圖像技術(shù)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。人類主要利用視覺(jué)進(jìn)行信息接收，可以說(shuō)，視覺(jué)是人類進(jìn)行信息獲取和信息交流的主要方法。近兩年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)取得了良好的發(fā)展成果，計(jì)算機(jī)技術(shù)在信息獲取中扮演著越來(lái)越重要的角色，它幫助人們進(jìn)行圖像信息獲取和圖像信息處理。所謂圖像技術(shù)就是視覺(jué)圖像獲取以及視覺(jué)圖像加工處理的技術(shù)總稱。依據(jù)圖像處理方法的不同，圖像處理技術(shù)主要有三個(gè)層次，分別是圖像處理、視覺(jué)圖像分析以及視覺(jué)圖像理解。這三個(gè)層次的密切結(jié)合，就是所謂的圖像工程。圖像理解也就是常說(shuō)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)，這是圖像處理的高層技術(shù)，這種處理過(guò)程和圖像處理方法與人類思維有著非常密切的關(guān)系。

1 視覺(jué)技術(shù)釋義

人類世界之所以不斷進(jìn)步與發(fā)展，與人類研究能力的提高有很大的關(guān)系。早期各種勞動(dòng)工具的研究，有效實(shí)現(xiàn)了人類體力的延伸與發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類的腦力以及感知能力等得到有效延伸。計(jì)算機(jī)視覺(jué)是在模擬人類視覺(jué)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，這是一種為了完成某一項(xiàng)任務(wù)而實(shí)現(xiàn)視覺(jué)信息獲取，以及圖像視覺(jué)信息抽取的主要研究領(lǐng)域。視覺(jué)研究的目的主要有三個(gè)方面，分別是：依據(jù)二維圖像準(zhǔn)確計(jì)算觀察點(diǎn)到目標(biāo)物體之間的距離；依據(jù)二維圖像準(zhǔn)確計(jì)算出觀察點(diǎn)到目標(biāo)物體的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)；依據(jù)二維圖像準(zhǔn)確計(jì)算出觀察點(diǎn)和目標(biāo)物體之間的主要物理特性。這種技術(shù)的最終目的是為了科學(xué)精確地理解三維世界，也就是實(shí)現(xiàn)人類所具有的視覺(jué)成像功能，采用二維圖像構(gòu)建三維物體的可見(jiàn)部分。

2 計(jì)算機(jī)視覺(jué)的主要研究對(duì)象和研究方法判斷

2.1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)使用模型解讀

首先，介紹以模型作為主要的研究對(duì)象，以及這種研究模式采用的視覺(jué)研究方法。這個(gè)階段的主要以Roberts的研究作為主要標(biāo)志。成功介紹并引進(jìn)了二維成像和三維物體的正確關(guān)系。同時(shí)，利用簡(jiǎn)單的邊緣特征實(shí)現(xiàn)了線段組合。這是初期的計(jì)算接視覺(jué)技術(shù)，這些工作對(duì)于視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，具有非常重大的促進(jìn)作用，但是，對(duì)于比較復(fù)雜的景物沒(méi)有多大的效果，這主要是因?yàn)檫@種技術(shù)主要靠簡(jiǎn)易的邊緣線段之間的約束關(guān)系來(lái)進(jìn)行三維分析，沒(méi)有綜合考慮人類以及其他動(dòng)物進(jìn)行三維空間感知的方式。

其次，基于計(jì)算機(jī)理論的視覺(jué)研究模型。這一階段的計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究進(jìn)入更為先進(jìn)更為理性化的階段，主要特點(diǎn)是恢復(fù)視覺(jué)的主要本性特征，主要有三維形狀、三維光源以及三維運(yùn)動(dòng)等的恢復(fù)。這一階段技術(shù)的主要出發(fā)點(diǎn)是以人類生理學(xué)、射影幾何學(xué)以及光學(xué)等為基點(diǎn)，探究綜合視覺(jué)成像以及相關(guān)逆問(wèn)題。這個(gè)階段的代表研究者是以Mar為代表的研究者。他們提出了將表示作為核心，將算法作為中間轉(zhuǎn)換的視覺(jué)處理模型。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了表示的重要性，并闡述了如何在不同的層次上解決問(wèn)題的處理，同時(shí)，還在計(jì)算理論以及相關(guān)算法上突出了計(jì)算理論的關(guān)鍵性。依據(jù)人類視覺(jué)感知深度的不同，在三維信息感知過(guò)程中提出了先進(jìn)的計(jì)算管理方法。這個(gè)階段的典型工作主要有以下幾個(gè)方面：（1）模擬人類視覺(jué)以及知覺(jué)中側(cè)抑制現(xiàn)象，利用相異尺度的LOG算子感知相異尺度的邊緣信息。（2）研究人類立體視覺(jué)，這是由雙眼深度線索的分析引發(fā)的。（3）Shape from X技術(shù)的凸顯，這種技術(shù)主要包括視覺(jué)陰影、視覺(jué)紋理以及遮擋、視覺(jué)聚焦以及線條透視等，這種技術(shù)的出現(xiàn)與單眼深度的分析有密切的關(guān)系。（4）光流計(jì)算和運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)的凸顯，這是由運(yùn)動(dòng)物體成像技術(shù)研究引發(fā)的。

第三，以實(shí)踐應(yīng)用作為計(jì)算機(jī)視覺(jué)方法研究目標(biāo)。進(jìn)入上世紀(jì)90年代以后，計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的方向發(fā)生了改變，逐漸從過(guò)去單純的理論研究，轉(zhuǎn)變?yōu)榕c人體軀干活動(dòng)相結(jié)合的研究模式。在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究中，生物視覺(jué)的主要特點(diǎn)沒(méi)有得到足夠的重視，主要是視覺(jué)動(dòng)向的主動(dòng)性、視覺(jué)感知中高分辨率的中央凹陷聯(lián)合外圍視覺(jué)等特征。基于這種研究狀況，逐漸提出了定性視覺(jué)研究以及主動(dòng)視覺(jué)研究等新的理論和研究方法。這有效簡(jiǎn)化了原本比較復(fù)雜的計(jì)算方法，并使一些繁雜的問(wèn)題得到了有效簡(jiǎn)化。

2.2 計(jì)算機(jī)視覺(jué)的主要使用領(lǐng)域掃描

計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，主要有對(duì)圖像、視頻等相關(guān)資料進(jìn)行解釋和準(zhǔn)確指導(dǎo)，這些資料主要包括航空?qǐng)D片、視頻片段和相關(guān)衛(wèi)星照片等。同時(shí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在視覺(jué)導(dǎo)航。醫(yī)學(xué)診斷、地圖繪制以及智能式人機(jī)接口等發(fā)揮著重要的作用。

初期的數(shù)字圖像處理的主要目的就是要通過(guò)數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)照片質(zhì)量的提高，有效提高衛(wèi)星圖片和航空?qǐng)D片分類和讀取判斷。要進(jìn)行判讀的照片數(shù)量非常大，需要有自主化程度比較高的視覺(jué)系統(tǒng)準(zhǔn)確判讀解釋照片，這樣就促進(jìn)航空照片以及衛(wèi)星照片的判讀方法的提升。隨著視覺(jué)判讀技術(shù)的不斷應(yīng)用與發(fā)展，自動(dòng)判讀技術(shù)開始在目標(biāo)性質(zhì)確定以及實(shí)時(shí)自動(dòng)分類中發(fā)揮著重要的作用，有效實(shí)現(xiàn)了視覺(jué)檢測(cè)和制導(dǎo)系統(tǒng)的有效結(jié)合。現(xiàn)在比較常見(jiàn)的制導(dǎo)模式主要有電視制導(dǎo)、圖像式制導(dǎo)以及慣性制導(dǎo)等，導(dǎo)彈系統(tǒng)中主要是將圖像制導(dǎo)以及慣性制導(dǎo)結(jié)合起來(lái)，使用圖像實(shí)現(xiàn)科學(xué)精確地最終制導(dǎo)。

工業(yè)領(lǐng)域使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)非常常見(jiàn)，主要有機(jī)器人手眼系統(tǒng)。但是由于工業(yè)的工作現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)因素，主要是光照條件以及成像方向，這些因素都可以實(shí)現(xiàn)可控化處理，使得問(wèn)題大為簡(jiǎn)化，建構(gòu)了實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)。這種技術(shù)的呈現(xiàn)形式是機(jī)器人手眼，這與工業(yè)機(jī)器人有很大的不同。這種不同主要表現(xiàn)在它本身所具有的移動(dòng)性。移動(dòng)機(jī)器人要具備良好的視覺(jué)能力，主要是道路狀況匯報(bào)、主要目標(biāo)識(shí)別以及障礙回避等。醫(yī)學(xué)上的適應(yīng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)比較常見(jiàn)，主要是進(jìn)行圖像的壓縮、圖像信息壓縮以及傳輸，這對(duì)于醫(yī)學(xué)診斷具有非常重要的意義。

近幾年來(lái)，生物鑒別技術(shù)取得了良好的發(fā)展成效，主要是以生物特征為鑒別基礎(chǔ)的，主要包括人臉、指紋以及聲音等主要識(shí)別特征，這些大部分都與人類視覺(jué)信息有密切的關(guān)系。智能人機(jī)接口計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用的重要表現(xiàn)，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)需要借助外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)主識(shí)別，這種識(shí)別技術(shù)的精確性比較低，采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)之后，我們可以看出目前除了計(jì)算機(jī)視覺(jué)的鍵盤以及鼠標(biāo)技術(shù)之外，其余的輸入手段還不是特別成熟，采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)，可以有效實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)用戶的存在情況以及正確的身份鑒定。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了良好的成就，這種技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，有效地促進(jìn)了人類各個(gè)領(lǐng)域視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展。無(wú)論是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，還是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，都充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的重要作用，有效促進(jìn)了人類生活以及生產(chǎn)水平的提高。因此，我們必須結(jié)合科學(xué)發(fā)展實(shí)際，不斷實(shí)現(xiàn)視覺(jué)技術(shù)的創(chuàng)新和研究，惠及國(guó)家經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展，造福子孫萬(wàn)代。

[1]陳熙霖.視覺(jué)計(jì)算——人類感知能力的延伸[J].測(cè)控技術(shù)，2011(05).

[2]應(yīng)駿，何國(guó)鋒，葉秀清.基于PCI總線的立體視覺(jué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)非接觸式實(shí)時(shí)測(cè)量[J].測(cè)控技術(shù)，2012(02).