mv-chp01概論

1、2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1 1計(jì)算機(jī)視覺(jué)Computer Vision主講教師：樊利民副教授主講教師：樊利民副教授北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院機(jī)電工程教研中心機(jī)電工程教研中心2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2 2主講教材：主講教材： 賈云得賈云得 機(jī)器視覺(jué)機(jī)器視覺(jué)科學(xué)出版社，科學(xué)出版社，2000（有電子版本：（有電子版本：word格式和格式和pdf格式）格式）課程教材課程教材2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院3 3參考書(shū)目：參考書(shū)

2、目：1、數(shù)字圖像處理（數(shù)字圖像處理（Matlab版）版） R.C.Gonzalez等著，阮秋琦譯，電子工業(yè)出版社，等著，阮秋琦譯，電子工業(yè)出版社，20052、圖像處理、分析與機(jī)器視覺(jué)圖像處理、分析與機(jī)器視覺(jué)（第二版）（第二版） M.Sonka,V.Hlavac,R.Boyle著，艾海舟等譯，著，艾海舟等譯， 人民郵電出版社，人民郵電出版社，20033、 Computer Vision - A modern approach, 清華出版社清華出版社 D.A.Forsyth, J.Ponce，20044、計(jì)算機(jī)視覺(jué)計(jì)算機(jī)視覺(jué)，馬頌德著，科學(xué)出版社，馬頌德著，科學(xué)出版社，1999課程教材課程教材20

3、22-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院4 4考核方式：閉卷考試考核方式：閉卷考試2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院5 5概 論Chapter 1 Introduction第第 1 1 章章 2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院6 61. 引言引言 智能機(jī)器智能機(jī)器: :能模擬人類的功能，能感知外部世界并有效地解決人所能解決問(wèn)題能模擬人類的功能，能感知外部世界并有效地解決人所能解決問(wèn)題感知系統(tǒng)感知系統(tǒng)：人類感知外部世界主要是通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和嗅覺(jué)等感覺(jué)器官，人類感知

4、外部世界主要是通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和嗅覺(jué)等感覺(jué)器官，其中約其中約80%80%的信息是由視覺(jué)獲取的因此的信息是由視覺(jué)獲取的因此, ,對(duì)于智能機(jī)器來(lái)說(shuō)，賦予機(jī)對(duì)于智能機(jī)器來(lái)說(shuō)，賦予機(jī)器以人類視覺(jué)功能對(duì)發(fā)展智能機(jī)器是及其重要的，也由此形成了一門器以人類視覺(jué)功能對(duì)發(fā)展智能機(jī)器是及其重要的，也由此形成了一門新的學(xué)科新的學(xué)科計(jì)算機(jī)視覺(jué)計(jì)算機(jī)視覺(jué)( (也稱機(jī)器視覺(jué)或圖像分析與理解等也稱機(jī)器視覺(jué)或圖像分析與理解等) )計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的發(fā)展不僅將大大推動(dòng)智能系統(tǒng)的發(fā)展，也將拓寬計(jì)算機(jī)與各種視覺(jué)的發(fā)展不僅將大大推動(dòng)智能系統(tǒng)的發(fā)展，也將拓寬計(jì)算機(jī)與各種智能機(jī)器的研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域智能機(jī)器的研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域 計(jì)算

5、機(jī)視覺(jué)計(jì)算機(jī)視覺(jué)：研究用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬生物視覺(jué)功能的科學(xué)和技術(shù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的研究用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬生物視覺(jué)功能的科學(xué)和技術(shù)計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的首要目標(biāo)是用圖像創(chuàng)建或恢復(fù)現(xiàn)實(shí)世界模型，然后認(rèn)知現(xiàn)實(shí)世界首要目標(biāo)是用圖像創(chuàng)建或恢復(fù)現(xiàn)實(shí)世界模型，然后認(rèn)知現(xiàn)實(shí)世界2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院7 7 50年代年代歸入模式識(shí)別歸入模式識(shí)別-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，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片的分析和解釋等工件表面、顯微圖片和航空?qǐng)D片的分析和解釋等 60年代年代MIT的的Roberts通過(guò)計(jì)

6、算機(jī)程序從數(shù)字圖像中提取出諸如立方體、楔形體、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Roberts 的研究工作開(kāi)創(chuàng)了以理解三維場(chǎng)景為目的的三維計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究的研究工作開(kāi)創(chuàng)了以理解三維場(chǎng)景為目的的三維計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究Roberts對(duì)積木世界的創(chuàng)造性研究給人們以極大的啟發(fā)，許多人相信，一對(duì)積木世界的創(chuàng)造性研究給人們以極大的啟發(fā)，許多人相信，一旦由白色積木玩具組成的三維世界可以被理解，則可以推廣到理解更復(fù)雜旦由白色積木玩具組成的三維世界可以被理解，則可以推廣到理

7、解更復(fù)雜的三維場(chǎng)景的三維場(chǎng)景 70年代年代已經(jīng)出現(xiàn)了一些視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了一些視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)70年代中期，麻省理工學(xué)院年代中期，麻省理工學(xué)院(MIT)人工智能人工智能(AI)實(shí)驗(yàn)室正式開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)室正式開(kāi)設(shè)“計(jì)算機(jī)視覺(jué)計(jì)算機(jī)視覺(jué)” ( Machine Vision) 課程，由課程，由BKPHorn教授講授教授講授2. 計(jì)算機(jī)視覺(jué)發(fā)展計(jì)算機(jī)視覺(jué)發(fā)展2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院8 8MIT AI 實(shí)驗(yàn)室吸引了國(guó)際上許多知名學(xué)者參與計(jì)算機(jī)視覺(jué)的理論、算法、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究，David Marr (1945-1980)教授就是其中的一位他于1973年應(yīng)邀

8、在MIT AI 實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)以博士生為主體的研究小組，1977年提出了不同于“積木世界”分析方法的計(jì)算視覺(jué)理論(computational vision)，該理論在80年代成為計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究領(lǐng)域中的一個(gè)十分重要的理論框架Marr的計(jì)算理論的計(jì)算理論2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院9 9研究熱潮是從 20世紀(jì)80年代開(kāi)始的，到了80年代中期，計(jì)算機(jī)視覺(jué)獲得了蓬勃發(fā)展，新概念、新方法、新理論不斷涌現(xiàn)，比如，基于感知特征群的物體識(shí)別理論框架，主動(dòng)視覺(jué)理論框架，視覺(jué)集成理論框架等2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)

9、化學(xué)院1010許多會(huì)議論文集都反應(yīng)了該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，比如：Int. Conf. on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR); Int. Conf. on Computer Vision(ICCV); Int. Conf. on Pattern Recognition(ICPR); Int. Conf. on Robotics and Automation(ICRA); 還有許多學(xué)術(shù)期刊也包含了這一領(lǐng)域的最新研究成果, 如：IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence(P

10、AMI); Computer Vision, Graphics, and Image Processing(CVGIP); IEEE Trans. on Image Processing; Machine Vision and Applications; Int. J on Computer Vision(IJCV); Image and Vision Computing; Pattern Recognition2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院11113. Marr的視覺(jué)計(jì)算理論Marr 的視覺(jué)計(jì)算理論立足于計(jì)算機(jī)科學(xué)，系統(tǒng)地概括了心的視覺(jué)計(jì)算理

11、論立足于計(jì)算機(jī)科學(xué)，系統(tǒng)地概括了心理生理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)等方面取得的所有重要成果，是視覺(jué)理生理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)等方面取得的所有重要成果，是視覺(jué)研究中迄今為止最為完善的視覺(jué)理論研究中迄今為止最為完善的視覺(jué)理論 Marr 建立的視覺(jué)計(jì)建立的視覺(jué)計(jì)算理論，使計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究有了一個(gè)比較明確的體系，并大算理論，使計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究有了一個(gè)比較明確的體系，并大大推動(dòng)了計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的發(fā)展人們普遍認(rèn)為，計(jì)算機(jī)視大推動(dòng)了計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的發(fā)展人們普遍認(rèn)為，計(jì)算機(jī)視覺(jué)這門學(xué)科的形成與覺(jué)這門學(xué)科的形成與Marr的視覺(jué)理論有著密切的關(guān)系的視覺(jué)理論有著密切的關(guān)系D.Marr, Vision, Freeman and Compa

12、ny, Oxford, 1982.中譯本：視覺(jué)計(jì)算理論，姚國(guó)正、劉磊、汪云九譯，科學(xué)出中譯本：視覺(jué)計(jì)算理論，姚國(guó)正、劉磊、汪云九譯，科學(xué)出版社，版社，1988。2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1212 3.1 信息處理三個(gè)層次信息處理三個(gè)層次2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1313 中層視覺(jué)：獲得圖像中物體的 2.5 維描述，即部分的、不完整的三維信息描述 低層視覺(jué)：獲得要素圖（二維圖像中的邊緣點(diǎn)、直線段、曲線段、頂點(diǎn)、紋理等） 高層視覺(jué)：獲得圖像中物體的三維描述3.2 視覺(jué)信息處理的三個(gè)階段視覺(jué)信

13、息處理的三個(gè)階段2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1414 計(jì)算視覺(jué)低層視覺(jué)低層視覺(jué)高層視覺(jué)高層視覺(jué)中層視覺(jué)中層視覺(jué)假定視覺(jué)系統(tǒng)是對(duì)視覺(jué)環(huán)境的被動(dòng)響應(yīng)假定視覺(jué)系統(tǒng)是對(duì)視覺(jué)環(huán)境的被動(dòng)響應(yīng)假定視覺(jué)計(jì)算是由局部信息到整體信息的單向過(guò)程假定視覺(jué)計(jì)算是由局部信息到整體信息的單向過(guò)程2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1515MarrMarr理論是計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究領(lǐng)域的劃時(shí)代成就，但該理論是計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究領(lǐng)域的劃時(shí)代成就，但該理論不是十分完善的，許多方面還有爭(zhēng)議比如理論不是十分完善的，許多方面還有爭(zhēng)議比如: : 視覺(jué)處

14、理框架基本上是自下而上，沒(méi)有反饋視覺(jué)處理框架基本上是自下而上，沒(méi)有反饋; ; 沒(méi)有足夠地重視知識(shí)的應(yīng)用沒(méi)有足夠地重視知識(shí)的應(yīng)用MarrMarr理論給了我們研究計(jì)算機(jī)視覺(jué)許多珍貴的哲學(xué)思理論給了我們研究計(jì)算機(jī)視覺(jué)許多珍貴的哲學(xué)思想和研究方法，同時(shí)也給計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究領(lǐng)域創(chuàng)造了想和研究方法，同時(shí)也給計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究領(lǐng)域創(chuàng)造了許多研究起點(diǎn)。許多研究起點(diǎn)。3.3 Marr 視覺(jué)理論的不足視覺(jué)理論的不足2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1616 計(jì) 算 機(jī) 視 覺(jué) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 照 明 成 像 裝 置 計(jì) 算 機(jī) 視 覺(jué) 場(chǎng) 景 圖 象 描 述 應(yīng) 用 反 饋

15、2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院17174. 計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用 零件識(shí)別與定位零件識(shí)別與定位 （工業(yè)生產(chǎn)線）（工業(yè)生產(chǎn)線） 產(chǎn)品檢驗(yàn)產(chǎn)品檢驗(yàn) （紡織工業(yè)棉花質(zhì)量檢驗(yàn)）（紡織工業(yè)棉花質(zhì)量檢驗(yàn)） 移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航（星球機(jī)器人）移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航（星球機(jī)器人） 遙感圖像分析（植被分析）遙感圖像分析（植被分析） 醫(yī)學(xué)圖像分析（骨骼定位）醫(yī)學(xué)圖像分析（骨骼定位） 安全鑒別、監(jiān)視與跟蹤（門禁系統(tǒng)）安全鑒別、監(jiān)視與跟蹤（門禁系統(tǒng)） 國(guó)防系統(tǒng)（目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別國(guó)防系統(tǒng)（目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別ATRATR與目標(biāo)跟蹤）與目標(biāo)跟蹤） 其它（動(dòng)畫(huà)、體育、考古）其它（動(dòng)畫(huà)、體

16、育、考古）2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院1818Sojourner 火星車前部圖，中部的兩個(gè)小突出是兩個(gè)黑白CCD攝像機(jī)2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院19192022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2020Rocky 7 火星機(jī)器人2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院21212022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2222 Rocky7視覺(jué)系統(tǒng)獲取的立體圖象對(duì)障礙物探測(cè)示意

17、圖Rocky7 視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)場(chǎng)景的深度恢復(fù) 2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2323CMU月球探測(cè)實(shí)驗(yàn)車Nomad漫游者2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2424月球探測(cè)實(shí)驗(yàn)車Nomad漫游者2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2525昆蟲(chóng)機(jī)器人足球機(jī)器人足球機(jī)器人2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2626日本 Honda 仿人機(jī)器人2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2

18、727具有立體視覺(jué)的機(jī)器人2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2828人頭部跟蹤演示2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院2929MIT Media Lab ，與虛擬生物交互演示2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院3030基于恢復(fù)圖象序列的五角大樓三維重建2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院3131基于圖象序列的三維人臉恢復(fù)2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院32325. 計(jì)算機(jī)

19、視覺(jué)的研究?jī)?nèi)容計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究?jī)?nèi)容一、輸入設(shè)備(input device)包括成像設(shè)備和數(shù)字化設(shè)備成象設(shè)備是指通過(guò)光學(xué)攝像機(jī)包括成像設(shè)備和數(shù)字化設(shè)備成象設(shè)備是指通過(guò)光學(xué)攝像機(jī)或紅外、激光、超聲、或紅外、激光、超聲、X X射線對(duì)周圍場(chǎng)景或物體進(jìn)行探測(cè)成射線對(duì)周圍場(chǎng)景或物體進(jìn)行探測(cè)成象，得到關(guān)于場(chǎng)景或物體的二維或三維數(shù)字化圖像象，得到關(guān)于場(chǎng)景或物體的二維或三維數(shù)字化圖像二、低層視覺(jué)(low level)主要是對(duì)輸入的原始圖像進(jìn)行處理這一過(guò)程借用了大量的主要是對(duì)輸入的原始圖像進(jìn)行處理這一過(guò)程借用了大量的圖像處理技術(shù)和算法，如圖像濾波、圖像增強(qiáng)、邊緣檢測(cè)等圖像處理技術(shù)和算法，如圖像濾波、圖像增強(qiáng)、邊緣

20、檢測(cè)等，以便從圖像中抽取諸如角點(diǎn)、邊緣、線條、邊界以及色彩，以便從圖像中抽取諸如角點(diǎn)、邊緣、線條、邊界以及色彩等關(guān)于場(chǎng)景的基本特征；這一過(guò)程還包含了各種圖像變換（等關(guān)于場(chǎng)景的基本特征；這一過(guò)程還包含了各種圖像變換（如校正）、圖像紋理檢測(cè)、圖像運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等如校正）、圖像紋理檢測(cè)、圖像運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院3333三、中層視覺(jué)（middle level） 主要任務(wù)是恢復(fù)場(chǎng)景的深度、表面法線方向、輪廓等有關(guān)主要任務(wù)是恢復(fù)場(chǎng)景的深度、表面法線方向、輪廓等有關(guān)場(chǎng)景的場(chǎng)景的2.52.5維信息，實(shí)現(xiàn)的途徑有立體視覺(jué)（維信息，實(shí)現(xiàn)的途徑有立體視

21、覺(jué)（stereo visionstereo vision）、測(cè)距成像（、測(cè)距成像（rangefinderrangefinder）運(yùn)動(dòng)估計(jì)（）運(yùn)動(dòng)估計(jì)（motion estimationmotion estimation）、）、明暗特征、紋理特征等明暗特征、紋理特征等. . 系統(tǒng)標(biāo)定、系統(tǒng)成像模型等研究?jī)?nèi)系統(tǒng)標(biāo)定、系統(tǒng)成像模型等研究?jī)?nèi)容一般也是在這個(gè)層次上進(jìn)行的容一般也是在這個(gè)層次上進(jìn)行的四、高層視覺(jué)（high level） 主要任務(wù)是在以物體為中心的坐標(biāo)系中，在原始輸入圖像、主要任務(wù)是在以物體為中心的坐標(biāo)系中，在原始輸入圖像、圖像基本特征、圖像基本特征、2.52.5維圖的基礎(chǔ)上，恢復(fù)物體的完整

22、三維圖，維圖的基礎(chǔ)上，恢復(fù)物體的完整三維圖，建立物體三維描述，識(shí)別三維物體并確定物體的位置和方建立物體三維描述，識(shí)別三維物體并確定物體的位置和方向向2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院34346. 計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究面臨的困難計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究面臨的困難（1 1） 圖像多義性：圖像多義性： 三維場(chǎng)景被投影為二維圖像，深度和三維場(chǎng)景被投影為二維圖像，深度和不可見(jiàn)部分的信息被丟失，因而會(huì)出現(xiàn)不同形狀的三維物不可見(jiàn)部分的信息被丟失，因而會(huì)出現(xiàn)不同形狀的三維物體投影在圖像平面上產(chǎn)生相同圖像的問(wèn)題另外，在不同體投影在圖像平面上產(chǎn)生相同圖像的問(wèn)題另外，在不同角度獲取同一

23、物體的圖像會(huì)有很大的差異角度獲取同一物體的圖像會(huì)有很大的差異（2 2）環(huán)境因素影響：場(chǎng)景中的諸多因素，包括照明、物體）環(huán)境因素影響：場(chǎng)景中的諸多因素，包括照明、物體形狀、表面顏色、攝像機(jī)以及空間關(guān)系變化都會(huì)對(duì)成像有形狀、表面顏色、攝像機(jī)以及空間關(guān)系變化都會(huì)對(duì)成像有影響影響. .（3 3）知識(shí)導(dǎo)引：）知識(shí)導(dǎo)引： 同樣的圖像在不同的知識(shí)導(dǎo)引下，將會(huì)同樣的圖像在不同的知識(shí)導(dǎo)引下，將會(huì)產(chǎn)生不同的識(shí)別結(jié)果產(chǎn)生不同的識(shí)別結(jié)果（4 4）大量數(shù)據(jù)：）大量數(shù)據(jù)： 灰度圖像，彩色圖像，深度圖像的信息灰度圖像，彩色圖像，深度圖像的信息量十分巨大，巨大的數(shù)據(jù)量需要很大的存貯空間，同時(shí)不量十分巨大，巨大的數(shù)據(jù)量需要很大

24、的存貯空間，同時(shí)不易實(shí)現(xiàn)快速處理易實(shí)現(xiàn)快速處理2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院35352022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院36362022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院37372022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院38387. 計(jì)算機(jī)視覺(jué)與其它學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)系計(jì)算機(jī)視覺(jué)與其它學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)系（1 1）圖像處理圖像處理：圖像處理通常是把一幅圖像變換成另外一幅：圖像處理通常是把一幅圖像變換成另外一幅圖像，也就是說(shuō)，圖像處理系統(tǒng)的

25、輸入是圖像，輸出仍然是圖像，也就是說(shuō)，圖像處理系統(tǒng)的輸入是圖像，輸出仍然是圖像，信息恢復(fù)任務(wù)則留給人來(lái)完成圖像，信息恢復(fù)任務(wù)則留給人來(lái)完成（2 2）計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：通過(guò)幾何基元，如線、圓和自由曲面，：通過(guò)幾何基元，如線、圓和自由曲面，來(lái)生成圖像，它在可視化（來(lái)生成圖像，它在可視化（VisualizationVisualization）和虛擬現(xiàn)實(shí)）和虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual (Virtual RealityReality）中起著很重要的作用計(jì)算機(jī)視覺(jué)正好是解決相反的）中起著很重要的作用計(jì)算機(jī)視覺(jué)正好是解決相反的問(wèn)題，即從圖像中估計(jì)幾何基元和其它特征因此，計(jì)算機(jī)問(wèn)題，即從圖像中估計(jì)幾何基

26、元和其它特征因此，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)屬于圖像綜合，計(jì)算機(jī)視覺(jué)屬于圖像分析圖形學(xué)屬于圖像綜合，計(jì)算機(jī)視覺(jué)屬于圖像分析（3 3）模式識(shí)別：模式識(shí)別：用于識(shí)別各種符號(hào)、圖畫(huà)等平面圖形用于識(shí)別各種符號(hào)、圖畫(huà)等平面圖形模式模式一般指一類事物區(qū)別于其它事物所具有的共同特征。模式識(shí)一般指一類事物區(qū)別于其它事物所具有的共同特征。模式識(shí)別方法有統(tǒng)計(jì)方法和句法方法兩種，統(tǒng)計(jì)方法是指從模式抽別方法有統(tǒng)計(jì)方法和句法方法兩種，統(tǒng)計(jì)方法是指從模式抽取一組特征值，并以劃分特征空間的方法來(lái)識(shí)別每一個(gè)模式取一組特征值，并以劃分特征空間的方法來(lái)識(shí)別每一個(gè)模式2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)

27、院3939（4 4）人工智能（人工智能（AIAI）：涉及到智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和智能計(jì)算的：涉及到智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和智能計(jì)算的研究在經(jīng)過(guò)圖像處理和圖像特征提取過(guò)程后，接下來(lái)要用研究在經(jīng)過(guò)圖像處理和圖像特征提取過(guò)程后，接下來(lái)要用人工智能方法對(duì)場(chǎng)景特征進(jìn)行表示，并分析和理解場(chǎng)景人人工智能方法對(duì)場(chǎng)景特征進(jìn)行表示，并分析和理解場(chǎng)景人工智能有三個(gè)過(guò)程：感知、認(rèn)知和行動(dòng)工智能有三個(gè)過(guò)程：感知、認(rèn)知和行動(dòng)（5 5）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANNsANNs）：是一種信息處理系統(tǒng)，它是）：是一種信息處理系統(tǒng)，它是由大量簡(jiǎn)單的處理單元（稱為神經(jīng)元）通過(guò)具有強(qiáng)度的連接由大量簡(jiǎn)單的處理單元（稱為神經(jīng)元）通過(guò)具有強(qiáng)度的連接

28、相互聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)并行分布式處理（相互聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)并行分布式處理（PDPPDP）人工神經(jīng)網(wǎng)）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)是可以通過(guò)改變連接強(qiáng)度來(lái)調(diào)整系統(tǒng)，使之適絡(luò)的最大特點(diǎn)是可以通過(guò)改變連接強(qiáng)度來(lái)調(diào)整系統(tǒng)，使之適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)類似人的學(xué)習(xí)、歸納和分類等功能應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)類似人的學(xué)習(xí)、歸納和分類等功能（6 6）神經(jīng)物理學(xué)與認(rèn)知科學(xué)神經(jīng)物理學(xué)與認(rèn)知科學(xué)：將人類視覺(jué)作為主要的研究對(duì)：將人類視覺(jué)作為主要的研究對(duì)象計(jì)算機(jī)視覺(jué)中已有的許多方法與人類視覺(jué)極為相似許象計(jì)算機(jī)視覺(jué)中已有的許多方法與人類視覺(jué)極為相似許多計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究者對(duì)研究人類視覺(jué)計(jì)算模型比研究計(jì)算機(jī)多計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究者對(duì)研究人類視覺(jué)計(jì)算模型比

29、研究計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)更感興趣，希望計(jì)算機(jī)視覺(jué)更加自然化，更加接近視覺(jué)系統(tǒng)更感興趣，希望計(jì)算機(jī)視覺(jué)更加自然化，更加接近生物視覺(jué)生物視覺(jué)2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院40408. 計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究對(duì)策計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究對(duì)策 研究人員不斷尋求新的途徑和手段，比如，主動(dòng)視覺(jué)研究人員不斷尋求新的途徑和手段，比如，主動(dòng)視覺(jué)(active vision)(active vision)，面向任務(wù)的視覺(jué)，面向任務(wù)的視覺(jué)(task-oriented vision)(task-oriented vision)，基于，基于知識(shí)、基于模型的視覺(jué)，以及多傳感融合和集成視覺(jué)等方知識(shí)

30、、基于模型的視覺(jué)，以及多傳感融合和集成視覺(jué)等方法，其中人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)知識(shí)的應(yīng)用我們會(huì)看到，計(jì)法，其中人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)知識(shí)的應(yīng)用我們會(huì)看到，計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的最大特征是，在視覺(jué)的各個(gè)階段，系統(tǒng)盡算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的最大特征是，在視覺(jué)的各個(gè)階段，系統(tǒng)盡可能地進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)算為此，系統(tǒng)需要使用各種知識(shí)，包可能地進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)算為此，系統(tǒng)需要使用各種知識(shí)，包括特征模型、成像過(guò)程、物體模型和物體間的關(guān)系如果括特征模型、成像過(guò)程、物體模型和物體間的關(guān)系如果計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)不用這些知識(shí)，則其應(yīng)用的范圍及其功能計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)不用這些知識(shí)，則其應(yīng)用的范圍及其功能將十分有限因此，視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)該使用那些可以被明確表將十分有限因此，視

31、覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)該使用那些可以被明確表示的知識(shí)，以使系統(tǒng)具有更高的適應(yīng)性和魯棒性合理地示的知識(shí)，以使系統(tǒng)具有更高的適應(yīng)性和魯棒性合理地使用知識(shí)不僅可以有效地提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和魯棒性，而使用知識(shí)不僅可以有效地提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和魯棒性，而且可以求解計(jì)算機(jī)視覺(jué)中較難的問(wèn)題且可以求解計(jì)算機(jī)視覺(jué)中較難的問(wèn)題2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院41411基于視覺(jué)感知與認(rèn)知機(jī)理的圖像分析與識(shí)別系統(tǒng)基于視覺(jué)感知與認(rèn)知機(jī)理的圖像分析與識(shí)別系統(tǒng)研究目標(biāo)：突破基于人類視覺(jué)感知與認(rèn)知機(jī)理的圖像處理模型、 關(guān)鍵技術(shù)和算法，建立個(gè)性化、高準(zhǔn)確度的圖像分析 與識(shí)別系統(tǒng)。研究?jī)?nèi)容：分層交互

32、的統(tǒng)計(jì)視覺(jué)計(jì)算模型與推理，基于感知整 合機(jī)制的視覺(jué)模式識(shí)別技術(shù)，具有選擇性注意機(jī)制的 視覺(jué)信息搜索與多目標(biāo)跟蹤模型 。863計(jì)劃信息技術(shù)領(lǐng)域計(jì)劃信息技術(shù)領(lǐng)域2006年度專題課題申請(qǐng)指南年度專題課題申請(qǐng)指南目標(biāo)導(dǎo)向類課題目標(biāo)導(dǎo)向類課題 ：2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院42422復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境下的生物特征識(shí)別系統(tǒng)復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境下的生物特征識(shí)別系統(tǒng)研究目標(biāo)：突破安全便捷的、高可靠性的多生物特征獲取及識(shí) 別算法，建立面向典型應(yīng)用的生物特征識(shí)別與認(rèn)證原 型系統(tǒng)。研究?jī)?nèi)容：臉相、虹膜、掌紋等多生物特征獲取技術(shù)，大規(guī)模 生物特征庫(kù)的分類和檢索，具有魯棒性的生物特

33、征識(shí) 別關(guān)鍵技術(shù)，面向?qū)嶋H應(yīng)用需求的多種生物特征的融 合技術(shù)等。863計(jì)劃信息技術(shù)領(lǐng)域計(jì)劃信息技術(shù)領(lǐng)域2006年度專題課題申請(qǐng)指南年度專題課題申請(qǐng)指南目標(biāo)導(dǎo)向類課題目標(biāo)導(dǎo)向類課題 ：2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院43438圖像中物體識(shí)別的新理論和新方法研究圖像中物體識(shí)別的新理論和新方法，突破現(xiàn)有方法的局限；針對(duì)重要的應(yīng)用需求，構(gòu)建基于新方法的原型驗(yàn)證系統(tǒng)。 2007年度國(guó)家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目年度國(guó)家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目2022-4-212022-4-21北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院44444面向精密組裝生產(chǎn)線的視覺(jué)檢測(cè)與優(yōu)化控制 精密組裝技術(shù)涉及電子產(chǎn)品、儀器儀表、飲料與藥品制造等領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代制造業(yè)的一個(gè)重要組成部分?，F(xiàn)行的許多精密組裝生產(chǎn)線都采用視覺(jué)檢測(cè)和基于視覺(jué)的控制技術(shù)，其特點(diǎn)是速度快和精度高。本項(xiàng)目的主要目標(biāo)是：面向精密組裝生產(chǎn)線，發(fā)展高速高精度的視覺(jué)檢測(cè)理論和基于視覺(jué)的優(yōu)化控制技術(shù)，部分地打破國(guó)外企業(yè)在此方面的壟斷。主要研究?jī)?nèi)容：（1）面