计算机视觉技术.ppt

计算机视觉技术概述,主讲人：雷亮,学习内容：,计算机视觉技术的定义计算机视觉技术的发展计算机视觉技术的应用计算机视觉技术的图像处理方法计算机视觉技术的发展趋势,什么是计算机视觉技术,计算机视觉（ComputerVision,CV）是一门研究如何让计算机达到人类那样“看”的学科。也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别与理解,这种三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、姿态、质地、运动特征(包括方向和速度)等的理解,更准确点说，它是利用摄像机和电脑代替人眼使得计算机拥有类似于人类的那种对目标进行分割、分类、识别、跟踪、判别决策的功能。作为一个新兴学科，计算机视觉是通过对相关的理论和技术进行研究，从而试图建立从图像或多维数据中获取“信息”的人工智能系统。,它是一门综合性的科学技术，主要包括计算机科学与工程、信号处理、物理学、应用数学与统计、神经生理学和认知科学等。目前，计算机视觉技术已经应用在制造业、工业检验、文档分析、医疗诊断、军事目标跟踪、自主导航等系统当中。,计算机视觉技术的发展及简介,计算机视觉是在20世纪50年代从统计模式识别开始的当时的工作主要集中在二维图像分析和识别上，如光学字符识别工件表面、显微图片和航空图片的分析和解释等60年代，Roberts(1965)通过计算机程序从数字图像中提取出诸如立方体、楔形体、棱柱体等多面体的三维结构，并对物体形状及物体的空间关系进行描述Roberts 1965。到了70年代，已经出现了一些视觉应用系统Guzman 1969，Maekworth 1973，】。70年代中期，麻省理工学院(MIT)人工智能(AI)实验室正式开设“机器视觉”(Machine Vision)课程，由国际著名学者BKPHom教授讲授。,80年代以来，计算机视觉的研究已经历从实验室走向实际应用的发展阶段。而计算机工业水平的飞速提高以及人工智能、并行处理和神经元网络等学科的发展，更促进了计算机视觉系统的实用化和涉足许多复杂视觉过程的研究。目前，计算机视觉技术正在广泛的应用于计算几何、计算机图形学、图像处理、机器人学等多个领域中。,计算机视觉的原理 计算机视觉就是用各种成象系统代替视觉器官作为输入敏感手段，由计算机来代替大脑完成处理和解释。计算机视觉的最终研究目标就是使计算机能象人那样通过视觉观察和理解世界，具有自主适应环境的能力。要经过长期的努力才能达到的目标。因此，在实现最终目标以前，人们努力的中期目标是建立一种视觉系统，这个系统能依据视觉敏感和反馈的某种程度的智能完成一定的任务。,计算机视觉技术的图像处理方法,计算机视觉系统中，视觉信息的处理技术主要依赖于图像处理方法，它包括图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容。经过这些处理后，输出图像的质量得到相当程度的改善，既改善了图像的视觉效果，又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。,计算机视觉在工农业检测中的应用,由于计算机视觉技术具有非接触、获得信息量大、作用距离远等特点,特别是随着计算机图像处理技术的不断发展,近几十年来,它在工业、农业、科学研究、军事等方面都获得了十分广泛的应用。下面主要介绍一下计算机视觉技术在工业检测中的应用概况。,1.工业检测:图像识别技术在工业领域的应用,主要用于能够代替人眼的计算机系统。在高速、大批量、连续自动化生产流水线,往往需要视觉系统进行质量检查、零件辨识和尺寸测量;2.医疗:B 超、CT、X 光、ECT、内窥镜、病理分析、医学影像、血管造影,细胞图像分析系统等。采用医疗图像分析系统,可对血液细胞自动分类计数、染色体分析、癌症细胞识别等。3.公安:指纹识别、痕迹辨认、电子警察、图像自动跟踪、安全监 控等。4.金融:印章支票真伪判别、票证处理、柜员机自动检测、金库监控、运钞车现场自动检测与传输等。其中纸币印刷质量检测系统利用图像处理技术,通过对纸币生产流水线上的纸币20 多项特征(号码、盲文、颜色、图案等)进行比较分析,检测纸币的质量,替代传统的人眼辨别的方法。,5.交通:汽车车牌识别、高速公路收费、违章闯红灯检 测、交通管制系统等。采用智能交通管理系统,通过在交通要道放置摄像头,当有违章车辆(如闯红灯)时,摄像头将车辆的牌照拍摄下来,传输给中央管理系统,系统利用图像处理技术,对拍摄的图片进行分析,提取出车牌号,存储在数据库中,可以供管理人员进行检索。6.商标管理:可以建立商标图像库,利用图像检索技术,对新申请的商标与图像库里的注册商标进行分析,检查是否设计相似或雷同。,计算机视觉的发展趋势,目前，过去由于CPU处理能力强大，可以进行较为复杂的图像处理，并且一个Pc可支持多个相机进行多方位的检测，因此PC Based方案受到了广大厂商的青睐。目前国内多数厂商对计算机视觉的认识，已不仅仅停留在PC Based方案层面。嵌入式方案越来越引起厂商们的重视，其具有更大的灵活性，成本又低于PC Based方案，就抗干扰能力来说，嵌入式方案也更能适应工业环境的电子干扰、温度变化、供电电压波动等多种干扰，因此，目前计算机视觉正在向嵌入式的方向发展。,我们可以将计算机视觉的发展趋势简单的概括为以下几点：,(1)PC Based系统市场份额被分食，但不会消亡。(2)检测精度、速度将随着CCDCMOS和芯片技术的进一步增加。(3)随着算法技术研究的深入，功能会进一步增加。(4)应用领域不断扩展到医药、零件制造、生物、航天等行业。(5)专门、单一功能的视觉传感器将在特定区域内大有作为。(6)系统更小，与芯片技术发展相关。,(7)速度更快。(8)系统更简易实用。(9)更便宜。(10)系统被“设置”，而不是被“编程”。(11)系统将生成自动或半自动的可执行代码。(12)3D算法工具将有很多应用。,(13)更加多功能的算法工具。,在未来几年内，随着中国加工制造业的发展，对于计算机视觉的需求必将逐渐增多：随着计算机视觉产品的增多、技术水平的提高，国内计算机视觉的应用状况将产生质的变化，将由初期的低端应用转向更高级应用领域。由于计算机视觉的介入，自动化将朝着更智能、更快速的方向发展。另外，由于不同用户的需求的多样化的，个性化的解决方案和服务在今后的竞争中将日益重要，即用特殊定制的产品来代替标准化的产品也是计算机视觉未来发展的一个取向。并且这一定制产品的制作成本将逐渐降低，技术将变的大众化，最终这种定制产品将会以标准化的平台出售，由用户自行对其功能进行简单设置，而不再像目前这样由专业人员进行编程打包后出售。计算机视觉的应用也将进一步促进自动化技术向智能化发展。,结束语 可见,随着计算机技术与视觉技术的不断发展,计算机视觉检测技术的应用会更加广泛。因此,掌握这门技术是十分必要的。总之,随着对定量研究的重视,新的描述方式、求解手段的研究,以及感知手段的改进,计算机视觉的研究必将迎来一个更加繁荣的时代。,谢谢大家！,