計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)-課件

計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)概述2020/11/241學(xué)習(xí)內(nèi)容：★計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的定義★計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展★計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用★計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的圖像處理方法★計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2020/11/242精品資料2020/11/243你怎么稱呼老師？如果老師最后沒(méi)有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽(yáng)曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒(méi)有學(xué)問(wèn)無(wú)顏見(jiàn)爹娘……”“太陽(yáng)當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥(niǎo)說(shuō)早早早……”2020/11/244什么是計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)（Computer

Vision,

CV）是一門(mén)研究如何讓計(jì)算機(jī)達(dá)到人類那樣“看”的學(xué)科。也就是用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)客觀的三維世界的識(shí)別與理解,這種三維理解是指對(duì)被觀察對(duì)象的形狀、尺寸、離開(kāi)觀察點(diǎn)的距離、姿態(tài)、質(zhì)地、運(yùn)動(dòng)特征(包括方向和速度)等的理解,更準(zhǔn)確點(diǎn)說(shuō)，它是利用攝像機(jī)和電腦代替人眼使得計(jì)算機(jī)擁有類似于人類的那種對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分割、分類、識(shí)別、跟蹤、判別決策的功能。作為一個(gè)新興學(xué)科，計(jì)算機(jī)視覺(jué)是通過(guò)對(duì)相關(guān)的理論和技術(shù)進(jìn)行研究，從而試圖建立從圖像或多維數(shù)據(jù)中獲取“信息”的人工智能系統(tǒng)。2020/11/245

它是一門(mén)綜合性的科學(xué)技術(shù)，主要包括計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、信號(hào)處理、物理學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)、神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等。

目前，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在制造業(yè)、工業(yè)檢驗(yàn)、文檔分析、醫(yī)療診斷、軍事目標(biāo)跟蹤、自主導(dǎo)航等系統(tǒng)當(dāng)中。2020/11/246計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展及簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)視覺(jué)是在20世紀(jì)50年代從統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別開(kāi)始的．當(dāng)時(shí)的工作主要集中在二維圖像分析和識(shí)別上，如光學(xué)字符識(shí)別．工件表面、顯微圖片和航空?qǐng)D片的分析和解釋等．60年代，Roberts(1965)通過(guò)計(jì)算機(jī)程序從數(shù)字圖像中提取出諸如立方體、楔形體、棱柱體等多面體的三維結(jié)構(gòu)，并對(duì)物體形狀及物體的空間關(guān)系進(jìn)行描述[Roberts1965]。到了70年代，已經(jīng)出現(xiàn)了一些視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)『Guzman1969，Maekworth1973，】。70年代中期，麻省理工學(xué)院(MIT)人工智能(AI)實(shí)驗(yàn)室正式開(kāi)設(shè)“機(jī)器視覺(jué)”(MachineVision)課程，由國(guó)際著名學(xué)者B．K．P．Hom教授講授。2020/11/247

80年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究已經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的發(fā)展階段。而計(jì)算機(jī)工業(yè)水平的飛速提高以及人工智能、并行處理和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科的發(fā)展，更促進(jìn)了計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)用化和涉足許多復(fù)雜視覺(jué)過(guò)程的研究。目前，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)正在廣泛的應(yīng)用于計(jì)算幾何、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、機(jī)器人學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域中。2020/11/248

計(jì)算機(jī)視覺(jué)的原理

計(jì)算機(jī)視覺(jué)就是用各種成象系統(tǒng)代替視覺(jué)器官作為輸入敏感手段，由計(jì)算機(jī)來(lái)代替大腦完成處理和解釋。計(jì)算機(jī)視覺(jué)的最終研究目標(biāo)就是使計(jì)算機(jī)能象人那樣通過(guò)視覺(jué)觀察和理解世界，具有自主適應(yīng)環(huán)境的能力。要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的努力才能達(dá)到的目標(biāo)。因此，在實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)以前，人們努力的中期目標(biāo)是建立一種視覺(jué)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能依據(jù)視覺(jué)敏感和反饋的某種程度的智能完成一定的任務(wù)。2020/11/249計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的圖像處理方法

計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)中，視覺(jué)信息的處理技術(shù)主要依賴于圖像處理方法，它包括圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識(shí)別與理解等內(nèi)容。經(jīng)過(guò)這些處理后，輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善，既改善了圖像的視覺(jué)效果，又便于計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析、處理和識(shí)別。2020/11/2410計(jì)算機(jī)視覺(jué)在工農(nóng)業(yè)檢測(cè)中的應(yīng)用由于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)具有非接觸、獲得信息量大、作用距離遠(yuǎn)等特點(diǎn),特別是隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展,近幾十年來(lái),它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)研究、軍事等方面都獲得了十分廣泛的應(yīng)用。下面主要介紹一下計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在工業(yè)檢測(cè)中的應(yīng)用概況。2020/11/24111.工業(yè)檢測(cè):圖像識(shí)別技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,主要用于能夠代替人眼的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在高速、大批量、連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)流水線,往往需要視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量檢查、零件辨識(shí)和尺寸測(cè)量;2.醫(yī)療:B超、CT、X光、ECT、內(nèi)窺鏡、病理分析、醫(yī)學(xué)影像、血管造影,細(xì)胞圖像分析系統(tǒng)等。采用醫(yī)療圖像分析系統(tǒng),可對(duì)血液細(xì)胞自動(dòng)分類計(jì)數(shù)、染色體分析、癌癥細(xì)胞識(shí)別等。3.公安:指紋識(shí)別、痕跡辨認(rèn)、電子警察、圖像自動(dòng)跟蹤、安全監(jiān)控等。4.金融:印章支票真?zhèn)闻袆e、票證處理、柜員機(jī)自動(dòng)檢測(cè)、金庫(kù)監(jiān)控、運(yùn)鈔車現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢測(cè)與傳輸?shù)?。其中紙幣印刷質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù),通過(guò)對(duì)紙幣生產(chǎn)流水線上的紙幣20多項(xiàng)特征(號(hào)碼、盲文、顏色、圖案等)進(jìn)行比較分析,檢測(cè)紙幣的質(zhì)量,替代傳統(tǒng)的人眼辨別的方法。2020/11/24125.交通:汽車車牌識(shí)別、高速公路收費(fèi)、違章闖紅燈檢測(cè)、交通管制系統(tǒng)等。采用智能交通管理系統(tǒng),通過(guò)在交通要道放置攝像頭,當(dāng)有違章車輛(如闖紅燈)時(shí),攝像頭將車輛的牌照拍攝下來(lái),傳輸給中央管理系統(tǒng),系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù),對(duì)拍攝的圖片進(jìn)行分析,提取出車牌號(hào),存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中,可以供管理人員進(jìn)行檢索。6.商標(biāo)管理:可以建立商標(biāo)圖像庫(kù),利用圖像檢索技術(shù),對(duì)新申請(qǐng)的商標(biāo)與圖像庫(kù)里的注冊(cè)商標(biāo)進(jìn)行分析,檢查是否設(shè)計(jì)相似或雷同。2020/11/2413計(jì)算機(jī)視覺(jué)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，過(guò)去由于CPU處理能力強(qiáng)大，可以進(jìn)行較為復(fù)雜的圖像處理，并且一個(gè)Pc可支持多個(gè)相機(jī)進(jìn)行多方位的檢測(cè)，因此PCBased方案受到了廣大廠商的青睞。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)廠商對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的認(rèn)識(shí)，已不僅僅停留在PCBased方案層面。嵌入式方案越來(lái)越引起廠商們的重視，其具有更大的靈活性，成本又低于PCBased方案，就抗干擾能力來(lái)說(shuō)，嵌入式方案也更能適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的電子干擾、溫度變化、供電電壓波動(dòng)等多種干擾，因此，目前計(jì)算機(jī)視覺(jué)正在向嵌入式的方向發(fā)展。2020/11/2414我們可以將計(jì)算機(jī)視覺(jué)的發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)單的概括為以下幾點(diǎn)：(1)PCBased系統(tǒng)市場(chǎng)份額被分食，但不會(huì)消亡。(2)檢測(cè)精度、速度將隨著CCD／CMOS和芯片技術(shù)的進(jìn)一步增加。(3)隨著算法技術(shù)研究的深入，功能會(huì)進(jìn)一步增加。(4)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展到醫(yī)藥、零件制造、生物、航天等行業(yè)。(5)專門(mén)、單一功能的視覺(jué)傳感器將在特定區(qū)域內(nèi)大有作為。(6)系統(tǒng)更小，與芯片技術(shù)發(fā)展相關(guān)。2020/11/2415(7)速度更快。

(8)系統(tǒng)更簡(jiǎn)易實(shí)用。

(9)更便宜。

(10)系統(tǒng)被“設(shè)置”，而不是被“編程”。

(11)系統(tǒng)將生成自動(dòng)或半自動(dòng)的可執(zhí)行代碼。

(12)3D算法工具將有很多應(yīng)用。

(13)更加多功能的算法工具。2020/11/2416在未來(lái)幾年內(nèi)，隨著中國(guó)加工制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的需求必將逐漸增多：隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)產(chǎn)品的增多、技術(shù)水平的提高，國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用狀況將產(chǎn)生質(zhì)的變化，將由初期的低端應(yīng)用轉(zhuǎn)向更高級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域。由于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的介入，自動(dòng)化將朝著更智能、更快速的方向發(fā)展。另外，由于不同用戶的需求的多樣化的，個(gè)性化的解決方案和服務(wù)在今后的競(jìng)爭(zhēng)中將日益重要，即用特殊定制的產(chǎn)品來(lái)代替標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品也是計(jì)算機(jī)視覺(jué)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)取向。并且這一定制產(chǎn)品的制作成本將逐漸降低，技術(shù)將變的大眾化，最終這種定制產(chǎn)品將會(huì)以標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái)出售，由用戶自行對(duì)其功能進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)置，而不再像目前這樣由專業(yè)人員進(jìn)行編程打包后出售。計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用也將進(jìn)一步促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)向智能化發(fā)展。2020/11/2417