牛天瑜

黑龍江農(nóng)墾管理干部學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150090

計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)探討

牛天瑜

黑龍江農(nóng)墾管理干部學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150090

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能已經(jīng)逐步走進(jìn)了我們的生活，計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的發(fā)展日漸成熟，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一方面幫助人們更好的完善人類視覺的隱藏功能，另一方面也讓人們更好的理解了人們視覺形成的原理，模擬人類的視覺形成，計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)框架對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺的發(fā)展有著不可取代的作用，本文綜合分析了計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)框架的，對(duì)其未來的發(fā)展提出了一些新的思路。

計(jì)算機(jī)；視覺系統(tǒng)；框架結(jié)構(gòu)

21世紀(jì)是個(gè)智能化的時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，包括教育、科學(xué)、工程等，70年代中期人們提出了計(jì)算機(jī)視覺理論，計(jì)算機(jī)和視覺根據(jù)二維圖像反應(yīng)的內(nèi)容對(duì)物體及其場(chǎng)景進(jìn)行描述，充分?jǐn)U展了人類的視覺功能，隨著計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的發(fā)展逐漸出現(xiàn)了三種框架，包括計(jì)算機(jī)視覺理論，基于知識(shí)的視覺理論和主動(dòng)視覺理論。計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)是一個(gè)極富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，增強(qiáng)了視覺效果。

1 計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)理論框架

1.1 三維重建理論框架

美國(guó)科學(xué)家D·Marr教授最先開始提出三維重建理論框架，三維重建框架理論是把視覺過程通過信息處理技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⑦^程，在轉(zhuǎn)變過程中進(jìn)行三維重建，作用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)從三個(gè)方面對(duì)人類視覺系統(tǒng)進(jìn)行模擬，分別為理論方面，表示方面和算法方面，創(chuàng)造出了與人類視覺系統(tǒng)所不同的全新視覺過程，計(jì)算機(jī)在某些程度上有著比人類大腦更快更精確的信息處理能力，通過視覺獲取二維圖像，在信息轉(zhuǎn)換處理中模擬出三維結(jié)構(gòu)，推測(cè)出物體三維中的位置，擴(kuò)展了人類的視覺范圍，使人類可以從看到更加豐富的二維三維圖像。

1.2 主動(dòng)視覺理論框架

主動(dòng)視覺理論框架是較為成熟的理論框架，框架包括選擇注意點(diǎn)、控制凝視點(diǎn)、手與眼相配合，將視覺融入機(jī)器人結(jié)構(gòu)，這充分體現(xiàn)了主動(dòng)視覺理論框架要求人的視覺與四肢活動(dòng)相協(xié)調(diào)，也與三維重建的框架有著明顯的區(qū)別，人的視覺具有主觀能動(dòng)性，人會(huì)自己的需要調(diào)節(jié)視角獲取圖像信息，人眼的視野范圍很大，但是在我們并不會(huì)注意到全部事物，而是信息經(jīng)過大腦的信息處理對(duì)一些感興趣的場(chǎng)景加以特別注意，是基于目的的主動(dòng)視覺理論，根據(jù)視覺的主觀要求，設(shè)置攝像機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)和觀察點(diǎn)，使其完成特定視覺目的，調(diào)節(jié)攝像機(jī)的位置，焦距等數(shù)據(jù)使攝像機(jī)對(duì)想選擇的特定點(diǎn)進(jìn)行感知。控制機(jī)制分為鎖定和轉(zhuǎn)移，鎖定是只對(duì)需要的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，轉(zhuǎn)移是繼續(xù)鎖定下一步的關(guān)注點(diǎn)

1.3 基于知識(shí)的視覺理論框架

基于知識(shí)的視覺理論框架是指人類的視覺系統(tǒng)可以自動(dòng)的將二元物體和三元物體進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)算機(jī)的視覺系統(tǒng)與人類視覺系統(tǒng)的不同之處是在于它根據(jù)人的視覺系統(tǒng)來模擬但是可以直接對(duì)二維物體的信息進(jìn)行處理，省略轉(zhuǎn)換步驟，實(shí)現(xiàn)二維向三維的直接跨越，提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作效率，基于知識(shí)的視覺理論框架，很大程度上推動(dòng)了計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的發(fā)展，視覺系統(tǒng)發(fā)揮視覺作用是不需要三維計(jì)算的，對(duì)于計(jì)算機(jī)模仿人類視覺功能沒有實(shí)質(zhì)性幫助作用。極大的增加了計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)信息處理的效率。構(gòu)建基于知識(shí)的視覺理論框架，對(duì)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。

2 構(gòu)建計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)框架新思路

計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)與人結(jié)合的重要進(jìn)步，計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)框架對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺的研究有著指導(dǎo)意義，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)框架包括三維重建理論框架、主動(dòng)視覺理論框架以及基于知識(shí)的視覺理論框架等計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)理論框架，三種框架有著各自不同的目的，三維重建理論框架將視覺以三維重建為目的，主動(dòng)視覺理論框架則以人的主觀意識(shí)來進(jìn)行特定的選擇，基于知識(shí)的理論框架可以根據(jù)知識(shí)的引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)二維向三維的轉(zhuǎn)換，三種視覺理論框架有著各自獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也存在著一定的缺陷和不足。在其發(fā)展的過程中，弊端也逐漸暴露出來，在對(duì)這些缺陷和不足進(jìn)行完善改進(jìn)的過程當(dāng)中，計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)框架開始根據(jù)新的發(fā)展思路進(jìn)行構(gòu)建，以滿足時(shí)代發(fā)展的要求。

2.1 早期處理

由于計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)依賴著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，所以計(jì)算機(jī)技術(shù)的好壞很大程度影響著計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，21世紀(jì)以來，我們國(guó)家在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域取得了矚目的成就，人工智能已開始應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，但目前計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)作為發(fā)展不成熟的領(lǐng)域，它的完善很大程度取決于計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)功能，圖像的早期處理是計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的重要組成部分，也是根本步驟，從早期視覺處理開始，包括對(duì)圖像進(jìn)行的預(yù)處理、圖像的分割以及圖像的二維識(shí)別，完成上述步驟后再進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，就能使圖像處理結(jié)果達(dá)到事半功倍的效果，可見早期處理對(duì)于圖像質(zhì)量的重要性，早期處理完成后，需要開始進(jìn)行中后期的處理，后續(xù)步驟是實(shí)現(xiàn)二維和三維模式識(shí)別的重要步驟，也是將二維和三維加以區(qū)別的必不可少的步驟，對(duì)二維和三維的信息進(jìn)行整合處理，迅速做出反應(yīng)，極大的豐富了計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的功能，早期處理作為基本步驟之一，它的完成對(duì)后面的程序有著鋪墊的作用。注重圖像的早期處理可從根本上提升圖像的質(zhì)量。

2.2 模型庫(kù)的建設(shè)

計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的運(yùn)行需要依賴特定的物體才可以進(jìn)行，并不是憑空想象出來的物體而是以具體的物體為原型，將各種物體的信息記錄下來形成模型庫(kù)，將所建立的模型庫(kù)與視覺信息庫(kù)結(jié)合起來，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體進(jìn)行抽象性表達(dá)，計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)也模仿人類獲取知識(shí)的行為進(jìn)行信息采集，稱為模型庫(kù)，并根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)對(duì)視覺信息處理整合，將其歸納到信息庫(kù)當(dāng)中。模型庫(kù)和信息庫(kù)的建立，貯存了大量的視覺信息，使計(jì)算機(jī)可以產(chǎn)生各種視覺效果，豐富了人類所看到的世界，信息的分類整合提高了計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的工作效率，讓計(jì)算機(jī)更快速高效的完成圖像的處理，極大的提高了計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的工作效率，完善了計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)。

2.3 結(jié)合現(xiàn)實(shí)實(shí)際

人類的視覺系統(tǒng)在進(jìn)行視覺感知活動(dòng)當(dāng)中，往往是根據(jù)個(gè)人需要以及視覺范圍內(nèi)的物體來決定的，具有一定的目的性。對(duì)所處的環(huán)境和場(chǎng)景，對(duì)其中存在的物品的視覺記憶，漸進(jìn)式的進(jìn)行恢復(fù)。這是計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)新的發(fā)展方向，是更加接近于人類視覺系統(tǒng)模擬，在視覺信息處理過程當(dāng)中，能夠獲得更加完整和清新的圖像。真正與實(shí)際相互結(jié)合，將人類的視覺活動(dòng)更加準(zhǔn)確的“移植”到計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中，真正滿足人工智能的發(fā)展需求，可以更好的替代人體來進(jìn)行視覺活動(dòng)。使計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)更加形象準(zhǔn)確的進(jìn)行視覺信息處理，對(duì)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的改進(jìn)與創(chuàng)新具有重要的意義。

3 結(jié)論

計(jì)算機(jī)功能的拓展和完善，在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用當(dāng)中有著良好的體現(xiàn)。人工智能是計(jì)算機(jī)技術(shù)一個(gè)新的發(fā)展應(yīng)用，計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)是一個(gè)新的發(fā)展方向，形成對(duì)人體視覺功能的模擬，建立模擬庫(kù)和信息庫(kù)，建立計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)構(gòu)架。其主要功能是替人類執(zhí)行和分擔(dān)需要發(fā)揮視覺功能的工作。提升工作效率，節(jié)約了人力資源。使人類看到更加充實(shí)的世界，通過三種視覺理論系統(tǒng)的構(gòu)建，根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)發(fā)展新思路，對(duì)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行完善，極大的推動(dòng)了計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)發(fā)展。

[1]田思，袁占亭.計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)框架的新構(gòu)思[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2012（6）.

[2]王天珍.計(jì)算機(jī)視覺研究[J].空軍雷達(dá)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（1）.

TP3

A

1674-6708（2015）144-0102-01