羅易智

（西南大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院軟件學(xué)院 重慶市 400715）

工業(yè)領(lǐng)域在整理和收集數(shù)據(jù)的過程中所使用的是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集模式，雖然所采集到的數(shù)據(jù)更加真實(shí)、準(zhǔn)確，但是所需要整理的數(shù)據(jù)量較大，需要消耗較長的時(shí)間，影響了數(shù)據(jù)收集效率。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是信息時(shí)代所出現(xiàn)的一種檢測技術(shù)，以信息技術(shù)為依托，可以利用更加高端、快速的處理技術(shù)來收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)，能夠適應(yīng)龐大的工作量，同時(shí)也可以保證較高的精確度。在工業(yè)領(lǐng)域活動(dòng)中使用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以加快提取數(shù)據(jù)、整合數(shù)據(jù)的速度，為工業(yè)活動(dòng)的開展提供有效的數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)而促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域的信息化發(fā)展。工業(yè)領(lǐng)域需要對這一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行深入的分析，了解技術(shù)的使用理論，提高該技術(shù)的應(yīng)用效果，促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。

1 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)

1.1 計(jì)算機(jī)視覺理論

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)作為計(jì)算機(jī)模擬人眼的視覺功能，并從圖像中或者圖像的序列之中提取出有效的信息，對三維景物的形態(tài)、運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效的識(shí)別。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以利用輸入的方法來對三維景物投影時(shí)產(chǎn)生的灰度陣列進(jìn)行表達(dá)，在這其中還可以包括其他不同的輸入陣列。輸入陣列能夠通過不同的方向、角度、時(shí)間來獲取信息，可以提高信息收集的全面性。輸出指的是圖像的景物符號(hào)的描述，可以描述不同物體之間的類型和關(guān)系，還可以描述其他多個(gè)數(shù)據(jù)信息，例如表面物體的特殊性質(zhì)、光源的具體位置以及表面空間結(jié)構(gòu)等。

目前在計(jì)算機(jī)研究都是以視覺計(jì)算理論為基礎(chǔ)的，這一種理論體系是由馬爾所創(chuàng)建的，給計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展提供了重要的理論基礎(chǔ)。我國視覺技術(shù)的發(fā)展分為三個(gè)不同的階段：早期視覺階段是為了提取在觀察者周圍不同景物的物理性質(zhì)所提出的，能夠?qū)χ車拔锞嚯x、使用材料的特性、方向等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。中期視覺為二維半簡圖，應(yīng)用的主要目的是以觀察者為核心，形成一個(gè)坐標(biāo)系，利用坐標(biāo)系來對周圍景物進(jìn)行描述，結(jié)合具體的描述來對景物的邊界進(jìn)行重新建立，結(jié)合景物表面以及體積分割不同的景物。但是由于將觀察者作為中心無法對獲得遮擋物進(jìn)行描述，使得中期視覺處理只能對可見物進(jìn)行描述，經(jīng)過這種技術(shù)的處理的屬于二維半簡圖。后期視覺處理所描述的是三維模型，是使用中期處理得出的數(shù)據(jù)來建立適合觀察者開展視覺識(shí)別的三維圖形描述。其描述和實(shí)際觀察人員的視角并不存在顯著的關(guān)系，其主要就是將物體作為中心的坐標(biāo)系中，可以使用符號(hào)以及結(jié)合結(jié)構(gòu)描述相關(guān)三維結(jié)構(gòu)以及空間關(guān)系。視覺三階段詳細(xì)請見圖1。

1.2 計(jì)算機(jī)視覺以及人類視覺

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在應(yīng)用過程中出現(xiàn)了和人類視覺相同的障礙，具體表現(xiàn)在以下三點(diǎn)內(nèi)容上：

（1）如何準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地識(shí)別出不同的目標(biāo)。

（2）如何才能顯著擴(kuò)大存儲(chǔ)的容量，從而容納出更多具有細(xì)節(jié)的目標(biāo)圖像內(nèi)容。

（3）有效構(gòu)建出一個(gè)有效的識(shí)別算法，并按照算法實(shí)現(xiàn)相關(guān)的內(nèi)容。計(jì)算機(jī)以及人類之間的視覺差異比較詳細(xì)見表1。

圖1：視覺三階段

圖2：工業(yè)視覺系統(tǒng)組成

1.3 計(jì)算機(jī)視覺相關(guān)領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是一種涉及了多個(gè)方面的全新技術(shù)，如人工智能技術(shù)、心理物理學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)以及神經(jīng)生物學(xué)技術(shù)等，是多個(gè)學(xué)科交叉之后所形成的邊緣學(xué)科。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)主要包括對圖像內(nèi)容進(jìn)行處理、理解圖像內(nèi)容、對不同模式進(jìn)行識(shí)別的功能。圖像處理所指的是把輸入系統(tǒng)的圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)化，例如濾波或者退化增強(qiáng)等。圖像理解指的是根據(jù)給出的圖像，對圖像的本身以及代表的景物進(jìn)行描述。模式識(shí)別指的是利用圖像所展現(xiàn)出的統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等，輸入不同的圖像對圖像的類別進(jìn)行劃分。

2 工業(yè)視覺系統(tǒng)

2.1 工業(yè)視覺系統(tǒng)的發(fā)展

當(dāng)前在我國的工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展過程中，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)了較大的變化，從之前在國防工業(yè)中的應(yīng)用轉(zhuǎn)化為在民用工業(yè)的應(yīng)用，為我國圖像處理技術(shù)的發(fā)展提供了重要的推動(dòng)力，擴(kuò)大了視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍：

（1）圖像處理技術(shù)的逐漸完善以及較高的可靠性，促使工業(yè)領(lǐng)域的視覺系統(tǒng)使用成本逐漸降低，其可以充分代替需要人工操作的相關(guān)內(nèi)容。

（2）隨著我國工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的高度自動(dòng)化以及產(chǎn)品質(zhì)量逐漸升高，其要求大家需要更加有效、精準(zhǔn)、高度的進(jìn)行檢測工作。在實(shí)際檢測的工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)工作中，其需要使用自動(dòng)化檢測的相關(guān)內(nèi)容，而應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)以及圖像處理所具有的顯著特點(diǎn)就是對其進(jìn)行無損的測量以及檢測工作，其對實(shí)際工作項(xiàng)目的成品質(zhì)量擁有較為重要的意義。視覺技術(shù)能夠提升工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，提高工作人員的實(shí)際工作效率，還能解放更多的人力、降低成本。由此可見，工業(yè)視覺技術(shù)能夠減少工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中所使用的成本，提升生產(chǎn)質(zhì)量以及效率，解決企業(yè)內(nèi)部勞動(dòng)力矛盾的問題。工業(yè)視覺技術(shù)開始發(fā)展主要是從20 世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展后所進(jìn)行的，尤其是集成電路技術(shù)的進(jìn)步以及發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的完善以及創(chuàng)新，其逐漸成為工業(yè)視覺系統(tǒng)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)。上世紀(jì)90年代，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用于不同行業(yè)的視覺系統(tǒng)，也是推動(dòng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)發(fā)展的重要因素之一。

表1：計(jì)算機(jī)視覺與人類視覺比較

工業(yè)視覺系統(tǒng)的應(yīng)用主要可以分成兩個(gè)不同的方向：工業(yè)視覺技術(shù)的檢測系統(tǒng)以及工業(yè)機(jī)器人組成系統(tǒng)，工業(yè)視覺檢測系統(tǒng)更是使用我國的視覺技術(shù)，獲取更多被測量物體的圖像以及預(yù)先知道的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)比較，從而確定最終被測量物體的相關(guān)質(zhì)量。我國工業(yè)機(jī)器的相關(guān)系統(tǒng)也屬于一種根據(jù)人體視覺展開測量并進(jìn)行控制以及質(zhì)控的實(shí)際系統(tǒng)。

2.2 工業(yè)視覺的特點(diǎn)

工業(yè)視覺系統(tǒng)和普通的視覺系統(tǒng)產(chǎn)生區(qū)別的部分，并不在于圖像處理的相關(guān)理論內(nèi)容，而是圖像處理實(shí)現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)，其可以符合我國工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用環(huán)節(jié)以及部分特殊的要求。傳統(tǒng)的工業(yè)視覺系統(tǒng)（詳細(xì)見圖2）在實(shí)際工作生產(chǎn)流水線的部分中，被測量的物體則是進(jìn)行實(shí)際運(yùn)動(dòng)的，且圖像的獲取和物體之間的運(yùn)動(dòng)同步進(jìn)行。當(dāng)測量物體處于雜亂的實(shí)際背景中，需要將其從系統(tǒng)中提取出來。除此之外，在實(shí)際的工業(yè)視覺檢測過程中，需要將檢測出的結(jié)果向其他系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)告，回饋給相關(guān)的系統(tǒng)處理部門。這一需求就使得工業(yè)視覺系統(tǒng)中包含部分必要的子系統(tǒng)，例如光源以及光學(xué)成像系統(tǒng)、攝像以及圖像處理系統(tǒng)、用于控制攝像以及圖像分析等各類系統(tǒng)。在工業(yè)視覺系統(tǒng)中，這些子系統(tǒng)的應(yīng)用效果、應(yīng)用領(lǐng)域都有著一定的差異，這也正是讓工業(yè)視覺系統(tǒng)擁有較多功能的系統(tǒng)基礎(chǔ)。一般情況，根據(jù)我國技術(shù)求解的問題存在不同，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也需要選擇或者設(shè)計(jì)出不同的子系統(tǒng)，保證其最后可以形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。在工業(yè)領(lǐng)域需要對工業(yè)視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)有清晰的認(rèn)識(shí)，最大限度的發(fā)揮工業(yè)視覺系統(tǒng)的作用。

3 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展變化

視覺技術(shù)的提出改善了在數(shù)據(jù)處理方面的不足，提高了對圖像的處理效果，使得視覺處理從二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為高分辨率處理技術(shù)，簡化了實(shí)際的工作內(nèi)容，不僅減少了工作量，同時(shí)也提高了圖像的質(zhì)量?，F(xiàn)階段，我國計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)發(fā)展比較迅速，隨著我國工業(yè)行業(yè)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國工業(yè)行業(yè)中。并且工業(yè)行業(yè)中的計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)使用范圍逐漸增大，其在工業(yè)行業(yè)中的內(nèi)在發(fā)展?jié)撃芤诧@著提升，有助于提高我國工業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)效率及質(zhì)量。根據(jù)我國當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展來看，先進(jìn)的視覺處理技術(shù)是我國計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展的未來趨勢，其更是一門先進(jìn)的全新科學(xué)技術(shù)以及學(xué)科。此外，計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)，在經(jīng)過諸多研究人員的積極完善、開發(fā)、改進(jìn)后，其具有了顯著的使用優(yōu)勢，且廣泛應(yīng)用于社會(huì)中。與此同時(shí)，由于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)所具有較強(qiáng)獲取信息的相關(guān)能力，且計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以獲取大量的信息。所以計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)還具有非接觸性的顯著優(yōu)勢，以及遠(yuǎn)距離獲取信息的相關(guān)特點(diǎn)。這兩個(gè)特點(diǎn)都讓計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在工業(yè)行業(yè)以及社會(huì)應(yīng)用中，具有廣泛的使用范圍，并積極參與到各個(gè)工業(yè)活動(dòng)內(nèi)，對我國工業(yè)行業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。

4 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的具體應(yīng)用

計(jì)算機(jī)中的視覺技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要是將計(jì)算機(jī)作為人體的視覺，并通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人們視覺系統(tǒng)需要的相關(guān)工作。此外，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)主要就是將計(jì)算機(jī)作為人體的大腦對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分辨識(shí)別，從而分析出當(dāng)前人們需求的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，摒棄不需要的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容?，F(xiàn)階段，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量顯著提高，而信息時(shí)代的到來推動(dòng)我國計(jì)算機(jī)技術(shù)顯著提升，信息技術(shù)也廣泛使用于大家的實(shí)際生活中，促使我國人們?nèi)罕姵浞指惺艿叫畔r(shí)代帶來便利。當(dāng)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)收集更多的數(shù)據(jù)信息之后，計(jì)算機(jī)通過對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析后，可以獲取更多的有效數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，最大程度的堅(jiān)強(qiáng)我國工業(yè)行業(yè)內(nèi)工作人員的負(fù)擔(dān)，并提高數(shù)據(jù)信息的收集效率以及工作質(zhì)量。當(dāng)前，隨著我國信息技術(shù)的迅速發(fā)展，我國的信息技術(shù)、電光技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都飛速發(fā)展，而處于此種信息化時(shí)代背景中計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)也不斷發(fā)展，其主要是通過視覺技術(shù)替代人臉技術(shù)，通過信息技術(shù)采集收納諸多的數(shù)據(jù)信息，最終將CCD 技術(shù)使用于設(shè)備零件圖像以及相關(guān)方面，最終通過對采集的圖像進(jìn)行深層次的研究以及處理。從總體來看，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)主要是根據(jù)大家的視覺效果進(jìn)行圖像采集，從而實(shí)現(xiàn)三維圖像以及物體的實(shí)際運(yùn)行過程中的相關(guān)識(shí)別。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)通過將動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行模擬以及實(shí)際需要進(jìn)行檢測的圖像進(jìn)行簡單的處理，通過對比二者的數(shù)據(jù)信息可以獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，并讓復(fù)雜的工業(yè)工作轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵?，大幅度提高工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際效率，推動(dòng)我國的工業(yè)領(lǐng)域不斷發(fā)展。

5 工業(yè)領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)也有了很大程度的提升，目前在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)廣泛使用的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)將很多復(fù)雜的工作變得簡單化，讓原本人工需要花費(fèi)很多時(shí)間才可以完成的事情縮短在很短的時(shí)間內(nèi)完成，這項(xiàng)技術(shù)可以把工業(yè)上大量存在的信息收集起來，然后提取有用的用于工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在經(jīng)過了計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及創(chuàng)新后，成為工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)先技術(shù)，因此，本文就從計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

5.1 視覺檢測技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)進(jìn)步較快，而在我國工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際使用過程中，我國的工業(yè)效率顯著提高，而廣泛適用于工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)就是視覺檢測技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在實(shí)際使用過程中，需要嚴(yán)格按照實(shí)際操作步驟進(jìn)行操作，不可隨意跳過任何的步驟，以免出現(xiàn)檢測發(fā)生錯(cuò)誤的情況。此外，在使用視覺檢測技術(shù)的時(shí)候，需要考慮到圖像的輸出格式，并根據(jù)圖像的特征分析相關(guān)內(nèi)容，從而提高圖像檢測的精準(zhǔn)度。并且，在對檢測結(jié)果的質(zhì)量進(jìn)行提升的同時(shí)，還需要對原本的圖像進(jìn)行提前處理措施，根據(jù)預(yù)處理提供的條件內(nèi)容，使用合理的配套數(shù)據(jù)對其進(jìn)行檢測工作。

5.2 圖像預(yù)處理技術(shù)的使用

在計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的使用過程中，最為重要的一種技術(shù)就是圖像預(yù)處理技術(shù)，利用這一項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)D像進(jìn)行有效的處理和分析，并結(jié)合數(shù)據(jù)處理情況來對圖像中的內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)提取。由此可見，應(yīng)用圖像預(yù)處理技術(shù)能夠?qū)⒎彪s的工作步驟逐漸簡化，在一定程度上減少了工作壓力。圖像預(yù)處理技術(shù)是結(jié)合模板在匹配之前的主要環(huán)節(jié)之一，這項(xiàng)技術(shù)根據(jù)模板展開分析，結(jié)合最終滿足實(shí)際需求的具體圖像所輸出的數(shù)據(jù)的實(shí)際分辨力進(jìn)行判斷。圖像預(yù)處理技術(shù)是在獲取圖像前所使用的技術(shù)，可以獲取二值邊緣化的圖像，然后結(jié)合實(shí)際要求來對圖像進(jìn)行處理，提升圖像的使用效率。圖像預(yù)處理技術(shù)目前已經(jīng)得到了有效的應(yīng)用，并且隨著圖像預(yù)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)的應(yīng)用范圍、應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)有所提高，需要相關(guān)人員提起重視。

6 結(jié)束語

要想提升視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用效率，需要讓技術(shù)人員對視覺技術(shù)的概念進(jìn)行深入的了解，這樣才可以更好地視覺處理技術(shù)進(jìn)行研究，促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，提高工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)效率。本文對視覺技術(shù)的概念進(jìn)行了詳細(xì)的解釋和論述，分析了在視覺技術(shù)中所使用的檢測技術(shù)、圖像處理技術(shù)、模板匹配技術(shù)，針對視覺技術(shù)進(jìn)行了多方面的綜合分析。結(jié)合本文的分析內(nèi)容，可以得出視覺技術(shù)的作用，即快速、準(zhǔn)確地 提取信息和處理信息，對物體進(jìn)行高精度的分析以及真實(shí)的檢測，在檢測之后可以對物體之間的具體聯(lián)系進(jìn)行有效分析。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用效果較好，大幅度的改善了工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)效率，為工業(yè)生產(chǎn) 的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用，推動(dòng)了我國工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的技術(shù)創(chuàng)新。