基于計算機(jī)視覺的檢測方法及應(yīng)用分析

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)得到越來越廣泛的應(yīng)用。人類主要利用視覺進(jìn)行信息接收，可以說，視覺是人類進(jìn)行信息獲取和信息交流的主要方法。近兩年來，計算機(jī)技術(shù)取得了良好的發(fā)展成果，計算機(jī)技術(shù)在信息獲取中扮演著越來越重要的角色，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)就是視覺圖像獲取以及視覺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)主要有三個層次，分別是圖像處理、視覺圖像分析以及視覺圖像理解。這三個層次的密切結(jié)合，就是所謂的圖像工程。圖像理解也就是常說的計算機(jī)視覺，這是圖像處理的高層技術(shù)，這種處理過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。早期各種勞動工具的研究，有效實現(xiàn)了人類體力的延伸與發(fā)展。隨著計算機(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。計算機(jī)視覺是在模擬人類視覺的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，這是一種為了完成某一項任務(wù)而實現(xiàn)視覺信息獲取，以及圖像視覺信息抽取的主要研究領(lǐng)域。視覺研究的目的主要有三個方面，分別是：依據(jù)二維圖像準(zhǔn)確計算觀察點到目標(biāo)物體之間的距離；依據(jù)二維圖像準(zhǔn)確計算出觀察點到目標(biāo)物體的主要運(yùn)動參數(shù)；依據(jù)二維圖像準(zhǔn)確計算出觀察點和目標(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，也就是實現(xiàn)人類所具有的視覺成像功能，采用二維圖像構(gòu)建三維物體的可見部分。

2 計算機(jī)視覺的主要研究對象和研究方法判斷

2.1 計算機(jī)視覺使用模型解讀

首先，介紹以模型作為主要的研究對象，以及這種研究模式采用的視覺研究方法。這個階段的主要以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，利用簡單的邊緣特征實現(xiàn)了線段組合。這是初期的計算接視覺技術(shù)，這些工作對于視覺技術(shù)的發(fā)展，具有非常重大的促進(jìn)作用，但是，對于比較復(fù)雜的景物沒有多大的效果，這主要是因為這種技術(shù)主要靠簡易的邊緣線段之間的約束關(guān)系來進(jìn)行三維分析，沒有綜合考慮人類以及其他動物進(jìn)行三維空間感知的方式。

其次，基于計算機(jī)理論的視覺研究模型。這一階段的計算機(jī)視覺研究進(jìn)入更為先進(jìn)更為理性化的階段，主要特點是恢復(fù)視覺的主要本性特征，主要有三維形狀、三維光源以及三維運(yùn)動等的恢復(fù)。這一階段技術(shù)的主要出發(fā)點是以人類生理學(xué)、射影幾何學(xué)以及光學(xué)等為基點，探究綜合視覺成像以及相關(guān)逆問題。這個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)換的視覺處理模型。重點強(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題的處理，同時，還在計算理論以及相關(guān)算法上突出了計算理論的關(guān)鍵性。依據(jù)人類視覺感知深度的不同，在三維信息感知過程中提出了先進(jìn)的計算管理方法。這個階段的典型工作主要有以下幾個方面：（1）模擬人類視覺以及知覺中側(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，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)主要包括視覺陰影、視覺紋理以及遮擋、視覺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）光流計算和運(yùn)動恢復(fù)結(jié)構(gòu)的凸顯，這是由運(yùn)動物體成像技術(shù)研究引發(fā)的。

第三，以實踐應(yīng)用作為計算機(jī)視覺方法研究目標(biāo)。進(jìn)入上世紀(jì)90年代以后，計算機(jī)視覺研究的方向發(fā)生了改變，逐漸從過去單純的理論研究，轉(zhuǎn)變?yōu)榕c人體軀干活動相結(jié)合的研究模式。在傳統(tǒng)的計算機(jī)視覺研究中，生物視覺的主要特點沒有得到足夠的重視，主要是視覺動向的主動性、視覺感知中高分辨率的中央凹陷聯(lián)合外圍視覺等特征?；谶@種研究狀況，逐漸提出了定性視覺研究以及主動視覺研究等新的理論和研究方法。這有效簡化了原本比較復(fù)雜的計算方法，并使一些繁雜的問題得到了有效簡化。

2.2 計算機(jī)視覺的主要使用領(lǐng)域掃描

計算機(jī)視覺的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，主要有對圖像、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圖片、視頻片段和相關(guān)衛(wèi)星照片等。同時計算機(jī)視覺技術(shù)在視覺導(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數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)照片質(zhì)量的提高，有效提高衛(wèi)星圖片和航空圖片分類和讀取判斷。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。隨著視覺判讀技術(shù)的不斷應(yīng)用與發(fā)展，自動判讀技術(shù)開始在目標(biāo)性質(zhì)確定以及實時自動分類中發(fā)揮著重要的作用，有效實現(xiàn)了視覺檢測和制導(dǎo)系統(tǒng)的有效結(jié)合?，F(xiàn)在比較常見的制導(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，使用圖像實現(xiàn)科學(xué)精確地最終制導(dǎo)。

工業(yè)領(lǐng)域使用計算機(jī)視覺系統(tǒng)非常常見，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，這些因素都可以實現(xiàn)可控化處理，使得問題大為簡化，建構(gòu)了實際的應(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性。移動機(jī)器人要具備良好的視覺能力，主要是道路狀況匯報、主要目標(biāo)識別以及障礙回避等。醫(yī)學(xué)上的適應(yīng)計算機(jī)視覺技術(shù)比較常見，主要是進(jìn)行圖像的壓縮、圖像信息壓縮以及傳輸，這對于醫(yī)學(xué)診斷具有非常重要的意義。

近幾年來，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別特征，這些大部分都與人類視覺信息有密切的關(guān)系。智能人機(jī)接口計算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用的重要表現(xiàn)，傳統(tǒng)的計算機(jī)需要借助外部設(shè)備實現(xiàn)機(jī)主識別，這種識別技術(shù)的精確性比較低，采用計算機(jī)視覺技術(shù)之后，我們可以看出目前除了計算機(jī)視覺的鍵盤以及鼠標(biāo)技術(shù)之外，其余的輸入手段還不是特別成熟，采用計算機(jī)視覺，可以有效實現(xiàn)計算機(jī)用戶的存在情況以及正確的身份鑒定。

3 結(jié)束語

綜上所述，計算機(jī)視覺技術(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)了人類各個領(lǐng)域視覺技術(shù)的發(fā)展。無論是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，還是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，都充分發(fā)揮了計算機(jī)視覺技術(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)展實際，不斷實現(xiàn)視覺技術(shù)的創(chuàng)新和研究，惠及國家經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展，造福子孫萬代。

[1]陳熙霖.視覺計算——人類感知能力的延伸[J].測控技術(shù)，2011(05).

[2]應(yīng)駿，何國鋒，葉秀清.基于PCI總線的立體視覺系統(tǒng)實現(xiàn)非接觸式實時測量[J].測控技術(shù)，2012(02).