计算机视觉.pdf

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1、计算机视觉计算机视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术。计算机视觉系统的首要目标是用图像创建或恢复现实世界模型，然后认知现实世界。计算机视觉系统获取的场景图像一般是灰度图像，即三维场景在二维平面上的投影。因此，场景三维信息只能通过灰度图像或灰度图像序列来恢复处理，这种恢复需要进行多点对一点的映射逆变换。一人类视觉系统有哪些优缺点？一般来说,在人类的五种基本感觉中,视觉提供了人类对周围世界了解的大部分信息。通过视觉，人和动物感知外界物体的大小、明暗、颜色、动静，获得对机体生存具有重要意义的各种信息，至少有 80以上的外界信息经视觉获得，视觉是人和动物最重要的感觉。人类的视觉系

2、统在给人类带来好处的同时，也会给人类造成失误。常言道：“眼见为实。”果真如此吗？有很多情况下“眼见”的并不一定都是“实”的。原因在于,通过我们的眼睛(以及其他感觉器官)而感觉到的外界事物的形象和特性，需要经过大脑的加工处理才能形成相应的知觉和判断。在一定的条件下，大脑会对所看到的形象形成不正确的知觉和判断，即产生视错觉。较为大家熟知的几种视错觉现象包括长短错觉、大小错觉、平行错觉、弯曲错觉。另一类有趣的视觉生理现象是视觉两义性。在一般情况下，对物体或图形的视觉感知只有一个惟一的答案。然而有的时候，作用于眼睛的同一幅刺激图像在不同时刻或不同的条件下可以产生不同的知觉。最常见的视觉两义性有两种类型

3、：一种是形象和背景的交替；另一种是图形本身“自发地”改变着它们的意义。所以人类视觉系统有时候不能很真实的反应看到的事物，但是计算机视觉就不会产生这样的错觉。因为在计算机视觉中，平面形状的几何参数和特性通过数值的计算便能获得。一旦找出了某个形状，对其参数的测量就将单独地进行，因而可以不受图中其他形状的影响。所以，计算机在找到两个形状并计算出其对应的参数之后,经过简单的比较便能给出正确的结论。二希望未来的计算机视觉系统具有哪些新功能？如今计算机视觉涉及到很多领域，计算机视觉的应用领域主要包括对照片、视频资料如航空照片、卫星照片、视频片段等的解释、精确制导、移动机器人视觉导航、医学辅助诊断、工业机器

4、人的手眼系统、地图绘制、物体三维形状分析与识别及智能人机接口等。早期进行数字图像处理的目的之一就是要通过采用数字技术提高照片的质量，辅助进行航空照片和卫星照片的读取判别与分类。工业机器人的手眼系统是计算机视觉应用最为成功的领域之一。工业机器人系统与移动机器人不同，目前移动机器人视觉系统研究仍处于实验阶段，大多采用遥控和远视方法。在医学上与计算机视觉相关的工作包括分类、判读和快速三维结构的重建等方面。长期以来，地图绘制是一件耗费人力、物力和时间的工作。以往的做法是人工测量，现在更多的是利用航测加上立体视觉中恢复三维形状的方法绘制地图，大大提高了地图绘制的效率。近年来,基于生物特征(biometr

5、ics)的鉴别技术得到了广泛重视，主要集中在对人脸、虹膜、指纹、声音等特征上，这其中大多都与视觉信息有关。与生物特征识别密切相关的另一个重要应用是用于构成智能人机接口。现在计算机与人的交流还是机械式的，计算机无法识别用户的真实身份，除键盘、鼠标外,其他输入手段还不成熟。在未来希望利用计算机视觉技术可以使计算机检测到用户是否存在、鉴别用户身份、识别用户的体势(如点头、摇头)。此外，这种人机交互方式还可推广到一切需要人机交互的场合，如入口安全控制、过境人员的验放等。未来的计算机视觉应该具备一些新功能，例如在识别人时可以只根据脸上的某一器官或部位就可以识别，并且可以实现远距离识别。三试举例比较 6

6、种不同类型的摄像机的特点，应用场合，设备费用。1.广播级摄像机：广播级摄像机一般用于电视台和节目制作中心，其质量要求较高，如清晰度700-800线，信噪比 60dB以上，从镜头到摄像器件，电路等都是优等的，当然其价格相当惊人，一般在10 万元以上。2.业务级摄像机：业务级摄像机一般常用于教育部门的电化教育及工业监视等系统中。其性能指标也比较优良，开始采用单管，双管，现在多为三管或三片 CCD。价格相对较低，教育部门能承受，一般在10万元以下。3.网络摄像机：网络摄像机是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通过网络传至地球另一端，且远端的浏览者不需用任何专业软件，只要标

7、准的网络浏览器即可监视其影像。网络摄像机不仅可基于计算机局域网用于区域监控，如住宅小区监控、办公楼、银行、商场等传统地监控；而且也能通过 INTERNET 用于新型地跨区域远程监控及网上展示，远程儿童及老人看护、无人值守通信机房监控、旅游景点网上演播、产品网上展览等。4.便携式摄像机：体积小，重量轻，携带方便，用三角架或人体支撑拍摄均可。一般采用直流电池供电，也可通过交流结合器交流供电。可用于多种场合，如电子新闻采访（ENG）和电子现场制作（EEP）。5.激光摄像机：激光摄像机采用光斑均匀强化技术；光斑自动聚焦技术；激光镜头电动调焦以及和摄像机镜头同步变焦技术，根据摄像机镜头的远近，自动调节至

8、合适的照射角度，同步照亮图像画面，无红暴隐蔽夜视技术,电源启动缓冲，过压，过流，过热保护，摄像机、光线或时间控制启动夜视功能等。适用于不宜暴漏身份的场合，例如，夜间监视。6.监控摄像机：监控摄像机是用在安防方面的准也摄像机，他的像素和分辨率比电脑的视频头要高但是赶不上专业的数码相机或dv。监控摄像机只是一个单一的视频扑捉设备，它不具备数据保存功能。适用于住宅小区、学校、银行、商场大厦包括道路等。四试举例比较6 种生物特征识别技术的识别率高低、设备费用、被接受程度。1.指纹识别指纹识别已被全球大部分国家政府接受与认可，已广泛地应用到政府、军队、银行、社会福利保障、电子商务和安全防卫等领域。在我国

9、，北大高科等对指纹识别技术的研究开发已达到可与国际先进技术抗衡，中科院的汉王科技公司在一对多指纹识别算法上取得重大进展，达到的性能指标中拒识率小于0.1，误识率小于 0.0001，居国际先进水平；指纹识别技术在我国已经得到较广泛的应用，随着网络化的更加普及，指纹识别的应用将更加广泛。2人脸识别人脸识别的实现包括面部识别和面部认证两方面，基本实现了快速而高精度的身份认证。由于其属于是非接触型认证，仅仅要看到脸部就可以实现很多应用，因而可被应用在：证件中的身份认证；重要场所中的安全检测和监控；智能卡中的身份认证；计算机登录等网络安全控制等多种不同的安全领域。随着网络技术和桌上视频的广泛采用、电子商

10、务等网络资源的利用对身份验证提出的新的要求，依托于图像理解、模式识别、计算机视觉和神经网络等技术的脸像识别技术在一定应用范围内已获得了成功。目前国内该项识别技术在警用等安全领域用得比较多。这项技术亦被用在现在的一些中高档相机的辅助拍摄方面。3皮肤芯片这种方法通过把红外光照进一小块皮肤并通过测定的反射光波长来确认人的身份。其理论基础是每个具有不同皮肤厚度和皮下层的人类皮肤，都有其特有的标记。相对于指纹（Fingerprinting）和面认(Face recognition)所采用的采集原始形象并仔细处理大量数据来从中抽提出需要特征的生物统计学方法，光印不依赖于形象处理，使得设备只需较少的计算能力

11、。4步态识别步态识别技术现还处在初期阶段，其发展还面临许多艰难的挑战。其理论是每个人以相同的方式生活，都有自己专一的信号或指纹，每个人也有自己专一的走路步伐。其技巧是收集人体语言并把它转化为计算机能识别的数字。一种方法每个人建立“运动信号”来识别。他们从拍摄人走路或跑步的方法开始研究每个人的运动信号，再利用计算机上的模拟照相机捕捉和储存这一运动行为。之后只要一个人把他的整个走路过程拍摄下来，指令计算机就能根据储存的形象确定这个人的身份。通过系统很好地归纳所有不同的步伐后，据称现已经获得90%95%的正确匹配。”另一种方法则是使用结构分析方法去测定一个人的跨步和腿伸展特性。5虹膜识别个体的虹膜结

12、构独一无二、不具遗传性（使即使是同卵双胞胎虹膜也各不相同），并且自童年以后，便基本不再变化，使得其非常适合应用于生物识别。有统计表明，到目前为止，虹膜识别的错误率是各种生物特征识别中最低的。6.语音识别根据针对的发音人，可以把语音识别技术分为特定人语音识别和非特定人语音识别，前者只能识别一个或几个人的语音，而后者则可以被任何人使用。显然，非特定人语音识别系统更符合实际需要，但它要比针对特定人的识别困难得多。语音识别的应用领域非常广泛，常见的应用系统有：语音输入系统，相对于键盘输入方法，它更符合人的日常习惯；语音控制系统，即用语音来控制设备的运行，相对于手动控制来说更加快捷、方便，可以用在诸如工业控制、语音拨号系统、智能家电、声控智能玩具等许多领域；智能对话查询系统，根据客户的语音进行操作，为用户提供自然、友好的数据库检索服务，例如家庭服务、宾馆服务、旅行社服务系统、订票系统、医疗服务、银行服务、股票查询服务等等。语音识别技术的识别率比较高。