計(jì)算機(jī)視覺算法的圖像處理技術(shù)的探究

成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 賀銀平

以往人們所使用的2D顯示方式僅僅能夠?qū)我晃矬w側(cè)面投影進(jìn)行顯示，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的投影顯示受到技術(shù)發(fā)展水平所影響，伴隨科技發(fā)展及人們需求水平提升，3D立體影像被科研人員提出，并使顯示技術(shù)得以發(fā)展，可將計(jì)算機(jī)視覺算法用于圖像處理工作中，可經(jīng)3D體素來對3D空間之中的實(shí)際位置進(jìn)行表示，從而使3D空間圖像得到有效的構(gòu)建，并使視覺效果得到提升?？梢罁?jù)計(jì)算機(jī)視覺算法，來實(shí)施圖像處理技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)通過3D體素來對物體在3D空間之內(nèi)表示出實(shí)際坐標(biāo)，并且還能夠?qū)⑼队八禄儓D像進(jìn)行矯正，與傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，基于計(jì)算機(jī)視覺算法的圖像處理技術(shù)更加存在優(yōu)勢，且精度也比較高。

1 研究內(nèi)容簡介

1.1 計(jì)算機(jī)視覺算法簡介

該算法是一種數(shù)學(xué)模型，該模型能夠?qū)D像進(jìn)行有效處理，屬于人工智能技術(shù)的一種重要而又常見、常用的數(shù)學(xué)模型，其所形成的技術(shù)優(yōu)勢比較強(qiáng)勢，其實(shí)質(zhì)主要是通過數(shù)據(jù)或圖像來對所需信息進(jìn)行獲取。針對于人類而言，對于各類圖像可通過自身理解為依據(jù)來進(jìn)行直接分析，但是通過計(jì)算機(jī)來對圖像進(jìn)行分析，則可以形成多種解釋方式，從整體來看頗為復(fù)雜化，所以相關(guān)研究者以圖像類型來對其分析，以模型完成圖像解析，從而使該算法最終得以形成。這一方法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，能夠?qū)⑵鋬?yōu)勢靈活的運(yùn)用，從而可對圖像進(jìn)行準(zhǔn)確的識別，并且還能夠以3D模型及所做出的模擬預(yù)測為基礎(chǔ)條件，為人類提供更為有效的服務(wù)。

1.2 圖像處理技術(shù)簡介

此項(xiàng)技術(shù)通常指的是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為條件，對圖像進(jìn)行信息處理，因圖像特點(diǎn)突出，在圖形之中存在存在多元素，可通過計(jì)算機(jī)技術(shù)將其存儲，并對其作出調(diào)整，使圖像處理得到有效實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，常見常用的圖像處理技術(shù)包括圖像識別技術(shù)、圖像復(fù)原技術(shù)、圖像分割技術(shù)、圖像編碼技術(shù)以及圖像數(shù)字化技術(shù)等，這些技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠使圖像處理的質(zhì)量得到提升。

圖像處理技術(shù)一般包括三個(gè)主要特點(diǎn)：第一，圖像處理技術(shù)的精密度一般比較高，該技術(shù)可對圖像數(shù)字化進(jìn)行模擬，從而將2D數(shù)組進(jìn)行獲取，獲取數(shù)組之后，若存在相關(guān)設(shè)備進(jìn)行支持，還可對圖像繼續(xù)進(jìn)行數(shù)字化處理，并將2D組數(shù)大小進(jìn)行隨意變更。通過掃描設(shè)備能夠?qū)⑾袼鼗叶冗M(jìn)行等級量化，從而提升技術(shù)精密程度，使人們的需求得到滿足；第二，圖像處理技術(shù)具有良好的再現(xiàn)性。技術(shù)工作人員在對圖像進(jìn)行處理的過程中，實(shí)際上并無過多的要求，通常只是想通過圖像來對真實(shí)場景進(jìn)行還原，從而使圖像能夠與現(xiàn)實(shí)更加貼近。常規(guī)處理方法通常是對圖像進(jìn)行模擬，但這樣一來會使圖像質(zhì)量降低，從而不能夠達(dá)到還原現(xiàn)實(shí)的處理目的，而采用圖像處理技術(shù)則能夠通過數(shù)字化處理使圖像能夠與現(xiàn)實(shí)更加貼近，使精準(zhǔn)度得到提升。并且圖像處理技術(shù)還能夠在圖像質(zhì)量得到保證的條件下對圖像實(shí)施復(fù)制、傳輸和保存等一系列操作，具有較高的再現(xiàn)性；第三，圖像處理技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用性，常規(guī)處理模式下，不同格式圖像需要通過相應(yīng)的方法予以處理，而采取圖像處理技術(shù)，則能夠?qū)Σㄆ請D像、遙感圖像以及光圖像等各類圖像進(jìn)行有效處理，所以圖像處理技術(shù)的應(yīng)用范圍比較廣，能夠在諸多領(lǐng)域之中得到有效應(yīng)用，并對各類圖像實(shí)施有效處理。

2 基于3D立體顯示的視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 3D重構(gòu)

與2D顯示技術(shù)相比而言，真3D立體顯示技術(shù)較為復(fù)雜化，且技術(shù)水平較高，以3D數(shù)據(jù)場之中所包含的各個(gè)點(diǎn)作為條件，能夠構(gòu)建3D立體空間來完成成像，其中，像素點(diǎn)便是最基本單位，可用（x，y，z）作為其表達(dá)形式，從而可采用多個(gè)立體點(diǎn)構(gòu)建真3D立體圖像。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，主要是通過光學(xué)引擎和機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理來使光場的3D重構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)的，例如，將五維光場函數(shù)作為實(shí)例進(jìn)行說明，對3D空間分布的光場函數(shù)可表達(dá)為：F：L∈R5→∈R3，在該表達(dá)式之中，L=（x，y，z，Φ，Φ），主要表示空間中點(diǎn)的3D坐標(biāo)及其坐標(biāo)方向，而圖像顏色的信息可通過Y=（r，g，b）來進(jìn)行表示。3D圖像模型以及紋理在進(jìn)行顯示時(shí)，能夠呈現(xiàn)出離散集點(diǎn)這一形式，可將其表達(dá)為：L=（L1，L2，L3，……，Ln），而在對空間內(nèi)部各點(diǎn)顏色以及位置進(jìn)行表示時(shí)，則可以將其表示為Li=（Pi，Yi）。在點(diǎn)集L之中，對其h深度的子集實(shí)施光場3D重構(gòu)，可以根據(jù)其深度來實(shí)施劃分，由此可知能夠分成若干個(gè)子集，并且在這一子集之中，每一個(gè)子集均能夠形成光場的3D重構(gòu)，從而使3D圖像得以形成。并且通過2D投影技術(shù)來對切片圖像進(jìn)行重構(gòu)，能夠有效提升運(yùn)轉(zhuǎn)的速度。

2.2 計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對當(dāng)前所常用到的LED點(diǎn)陣3D顯示實(shí)施分析可得出，在成像時(shí)只可實(shí)現(xiàn)柱狀成像，并使3D立體形式的光場得以形成，且光場具備較低分辨率，其視場角相對而言較小，所以本次研究將設(shè)計(jì)一種真3D顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)將ARM處理器實(shí)現(xiàn)智能交互，并對其優(yōu)勢進(jìn)行靈活的利用，從而使分辨率得到有效的提升，同時(shí)還能夠?qū)Ⅲw素得到提升。

在利用3D環(huán)境時(shí)，應(yīng)于物體拍攝時(shí)對其3D特性加以明確，完成拍攝之后，還應(yīng)該存儲其成像序列，并合理使用采集技術(shù)，同時(shí)還要對成像序列導(dǎo)入，針對圖像完成相應(yīng)的切片處理。完成上述操作之后，還需將相關(guān)數(shù)據(jù)向視頻接口傳送，并以DMD處理，處理后應(yīng)將圖像實(shí)施高速處理，最后，采用散射屏完成圖像投影。

圖像信息運(yùn)轉(zhuǎn)的高速化主要是受電機(jī)驅(qū)動(dòng)所影響，所以應(yīng)該合理運(yùn)用轉(zhuǎn)速傳感器，并有效探測轉(zhuǎn)臺角度，并將探測信號傳遞出去，從而實(shí)現(xiàn)控制。電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，一些設(shè)備將完成裝置位置相關(guān)信息采集，并完成同步處理，之后會依托于控制器優(yōu)勢來使編碼產(chǎn)生，并使DVI信號得以形成，從而依托于其優(yōu)勢來使散射屏與投影之間的同步化得以實(shí)現(xiàn)。對具備智能交互功能的真3D顯示系統(tǒng)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過信息對智能交互功能的真3D顯示系統(tǒng)裝置進(jìn)行分析可知，該系統(tǒng)裝置主要是由轉(zhuǎn)臺和散射屏組合而成，并且其中包含了電機(jī)、控制器、投影等設(shè)備裝置，這些設(shè)備裝置共同形成了3D顯示系統(tǒng)。

3 圖像畸變矯正算法研究

3.1 計(jì)算機(jī)圖像畸變的矯正

計(jì)算機(jī)視覺算法的條件下，能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)所具備的優(yōu)勢得以全面的實(shí)現(xiàn)，從而對畸變圖像予以有效處理，若設(shè)備在垂直投影的狀態(tài)下，其容易受到視場變化方面的因素所影響，從而造成垂軸放大率慢慢變大，進(jìn)而導(dǎo)致具備智能交互功能的真3D顯示系統(tǒng)裝置之中出現(xiàn)明顯的素點(diǎn)偏移，若素點(diǎn)偏移的程度不斷增大的情況下，會造成非常明顯的圖像畸變，在這種情況下應(yīng)該由相關(guān)工作人員對計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)進(jìn)行靈活運(yùn)用，便能夠?qū)D像畸變進(jìn)行消除，并對圖像進(jìn)行校正處理，使圖像能夠恢復(fù)至正常的狀態(tài)，從而使當(dāng)前的需求得到滿足。

在對圖像進(jìn)行處理時(shí)，常用的計(jì)算機(jī)技術(shù)即畸變圖像消除技術(shù)，其包括兩種，第一種是切向畸變，第二種是徑向切變，但是切向畸變的處理效果方面并不夠明顯，并且在實(shí)際應(yīng)用的過程中比較少見。事實(shí)上，對于當(dāng)前圖像疾病的處理而言，在具體處理時(shí)，徑向畸變還包括桶形畸變和枕形畸變兩種，其中桶形畸變在設(shè)備圖像之中出現(xiàn)的頻率比較高，因在圖像空間之中，直線通常會存在對稱表現(xiàn)，并且對稱中心通常為直線，而別的部分并不是直線，故要求工作人員在對圖像畸變進(jìn)行處理時(shí)，需要將對稱中心進(jìn)行明確，并對計(jì)算機(jī)視覺算法有效運(yùn)用，使圖像畸變矯正目的得以達(dá)成。

從圖像畸變方面而言，畸變情況出現(xiàn)的原因通常是因空間扭曲，即曲線畸變，在以往方法對曲線畸變進(jìn)行處理時(shí)，通常是通過矩陣（二次多項(xiàng)式）將畸變系數(shù)予以處理的，此法模糊性比較突出，應(yīng)以實(shí)際情況作為依據(jù)來調(diào)整矩陣，從而使編程分析的整體質(zhì)量實(shí)現(xiàn)提升。

3.2 處理畸變圖像采用的方法

在處理畸變圖像時(shí)，可通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)予以處理，通過此技術(shù)的優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新利用，從而使畸變圖像處理目的得到實(shí)現(xiàn)。具體而言，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的稀疏連接性和權(quán)值共享性較為良好，并且整體方式相對來講比較簡單，在難度方面也比較低，可在畸變圖像處理過程中予以靈活運(yùn)用。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，其基礎(chǔ)在于多維圖像的輸入，從而能夠促進(jìn)圖像穿入到網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)，使傳統(tǒng)算法識別的方式得以改變，使技術(shù)優(yōu)勢得到全面的發(fā)揮，并使數(shù)據(jù)提取得以有效實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)視覺算法當(dāng)做運(yùn)用條件，從而減少訓(xùn)練參數(shù)，并促進(jìn)控制容量實(shí)現(xiàn)提升。

在這一過程之中，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作用較大，同傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，其形成的卷積層以及池化層進(jìn)而避免特征取樣，并使訓(xùn)練時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)整體性提升，并與原神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分離器實(shí)現(xiàn)分離，從而促進(jìn)權(quán)值特征得到有效減少，并使多層感知器得以融入，使結(jié)構(gòu)重組得以實(shí)現(xiàn)，可直接對灰度圖片予以處理，并有效實(shí)現(xiàn)圖像分類。在對卷積層進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)針對卷積核和特征圖予以卷積處理，從而實(shí)現(xiàn)其函數(shù)特征，保證了操作的整體過程中具備合理性，使最終特征圖得以有效獲取。

結(jié)束語：現(xiàn)階段，在網(wǎng)絡(luò)信息高度發(fā)達(dá)的時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的應(yīng)用在不斷地進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，使得整體技術(shù)水平得到全面提升，并使傳統(tǒng)模擬圖像得到了優(yōu)化，對計(jì)算機(jī)圖像畸變進(jìn)行矯正的方法加以研究，以計(jì)算機(jī)視覺算法為條件，將其優(yōu)勢有效運(yùn)用，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對圖像畸變實(shí)施處理，可實(shí)現(xiàn)畸變圖像的高質(zhì)量矯正，最終獲取更為優(yōu)質(zhì)真實(shí)的圖像。