計(jì)算機(jī)視覺的用途

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計(jì)算機(jī)視覺的用途范文第1篇

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)視覺；三維測(cè)量；結(jié)構(gòu)光；時(shí)間編碼；相位解包裹

基于計(jì)算機(jī)視覺的非接觸三維測(cè)量技術(shù)，以圖形、圖像為基礎(chǔ)來恢復(fù)三維形狀，具有高速高效、高度自動(dòng)化、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。在要求自動(dòng)、在線、快速的現(xiàn)代工業(yè)三維測(cè)量技術(shù)中，計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量技術(shù)是最為重要的發(fā)展方向。

近年來，結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量技術(shù)有了了長(zhǎng)足的進(jìn)步，取得了較多的研究成果。按照光投射圖案的不同，可以分為點(diǎn)、線和編碼結(jié)構(gòu)光法。其中，點(diǎn)、線結(jié)構(gòu)光法存在測(cè)量效率低的缺點(diǎn)；而編碼結(jié)構(gòu)光法極大地提高了測(cè)量效率，是計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向，但其測(cè)量準(zhǔn)確度和分辨力有所降低。

結(jié)構(gòu)光編碼法分為空間編碼和時(shí)間編碼，空間編碼具有投射圖案幅數(shù)少的優(yōu)點(diǎn)，適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量，其缺點(diǎn)是解碼困難，測(cè)量誤差增大，存在分辨率較低。時(shí)間編碼方法將多個(gè)不同的編碼圖案按時(shí)序投射，將對(duì)應(yīng)的編碼圖像序列組合起來進(jìn)行解碼，具有采樣密度高、測(cè)量準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，成為最具實(shí)用性的計(jì)算機(jī)視覺三維測(cè)量方法，但其不適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。本文將對(duì)時(shí)間編碼技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行總結(jié)分析。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于計(jì)算機(jī)視覺的結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量系統(tǒng)，包括投影單元、圖像獲取單元以及數(shù)據(jù)處理分析單元。具體測(cè)量過程為：a.計(jì)算機(jī)1產(chǎn)生編碼圖案（通常是正弦條紋圖案）并控制投影儀依次將編碼圖案投射到被測(cè)物表面上；b.計(jì)算機(jī)2控制數(shù)碼相機(jī)采集由于被測(cè)物表面調(diào)制而改變形狀的編碼圖像；c.通過分析編碼圖案計(jì)算包裹相位；d.采用一種適當(dāng)?shù)南辔唤獍椒ǖ玫竭B續(xù)相位分布，這種連續(xù)相位是與被測(cè)物表面的高度變化成正比的；e. 根據(jù)數(shù)碼相機(jī)和投影儀之間的位置姿態(tài)參數(shù)通過標(biāo)定方法獲得被測(cè)物表面的三維信息。基于計(jì)算機(jī)視覺的結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量系統(tǒng)的工作流程如圖1所示。

2 時(shí)間編碼方法

2.1 數(shù)字碼

2.1.1 二進(jìn)制碼

二進(jìn)制碼是較早采用的時(shí)間編碼方法，投射m幅編碼圖案形成2m個(gè)編碼值，可將被測(cè)空間劃分為2m個(gè)區(qū)域。該方法要求測(cè)量過程中測(cè)量系統(tǒng)和被測(cè)物位置不能有相對(duì)變化。Posdamer和Altschuler首先利用2m個(gè)簡(jiǎn)單的二進(jìn)制條紋進(jìn)行編碼，編碼圖案如圖2所示。

為了提高二進(jìn)制編碼結(jié)構(gòu)光法的抗干擾能力，Minou在原來基礎(chǔ)上發(fā)展了分時(shí)平行條紋編碼技術(shù)，利用二進(jìn)制碼和海明糾錯(cuò)碼結(jié)合編碼，該編碼具有25條編碼條紋，二進(jìn)制編碼長(zhǎng)度和糾錯(cuò)碼長(zhǎng)度分別為5和9，主要應(yīng)用于深度抗噪檢測(cè)系統(tǒng)。為減小二進(jìn)制編碼結(jié)構(gòu)光法三維測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量誤差，Trobina提出了二進(jìn)制編碼結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量系統(tǒng)的誤差模型，并論證了圖像中條紋的準(zhǔn)確定位是降低誤差的關(guān)鍵，同時(shí)也提出了兩種利用亞像素技術(shù)來準(zhǔn)確定位黑白條紋邊緣的檢測(cè)方法。Valkenburg和Mclvor進(jìn)一步研究了二進(jìn)制碼條紋準(zhǔn)確定位的方法。每幅采集的強(qiáng)度圖像被分成17 17像素的區(qū)域，并用一個(gè)二元三次多項(xiàng)式對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行插值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法對(duì)提高條紋定位準(zhǔn)確度有所幫助。為減小被測(cè)表面反射率不一致、曲率不一致、顏色不一致以及環(huán)境光對(duì)二進(jìn)制編碼結(jié)構(gòu)光法三維測(cè)量系統(tǒng)的影響，Skocaj和Leonardis提出通過增加不同照度的投射圖案來克服上述局限。

準(zhǔn)確度有很大的影響，該方法只適用于表面顏色單一的物體的測(cè)量。

2.1.2 多值碼

在二進(jìn)制碼的基礎(chǔ)上，通過增加灰度級(jí)數(shù)量的方法進(jìn)行編碼可減少投射圖案數(shù)量，提高編碼效率。關(guān)于多值碼較有代表性的研究是Horn和Kiryati提出的一種灰度多值編碼方法，用Hillbert或Peano空間填充曲線來進(jìn)行編碼，在特定噪聲條件下找到一組灰度級(jí)最少的編碼方案。實(shí)驗(yàn)表明該方法在較少的投射圖案數(shù)量下獲得了較高的準(zhǔn)確度。相對(duì)于格雷碼，多值碼具有類似于二進(jìn)制碼缺點(diǎn)，即解碼時(shí)若碼值誤判存在于高位則帶來較大的解碼誤差。

2.2 相移法

相移法是基于物體深度變化對(duì)入射光波相位調(diào)制的一種三維測(cè)量方法。相移法測(cè)量作為一種高精度測(cè)量技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于許多科學(xué)研究和工程領(lǐng)域的精密測(cè)量中，其突出的優(yōu)點(diǎn)是能夠測(cè)量被測(cè)表面不規(guī)則的物體。相移法發(fā)展非常迅速，在三維測(cè)量中具有一定的優(yōu)勢(shì)。

Grevenkamp提出了一種簡(jiǎn)單的三步相移方法來進(jìn)行三維測(cè)量，投射圖案是三幅相移120°的正弦條紋。該方法的優(yōu)點(diǎn)是采樣密度高，分辨率高，測(cè)量精度高，由于該方法在相位計(jì)算階段涉及到一個(gè)耗時(shí)的反正切函數(shù)，所以處理速度比較慢。Song Zhang， Shing-Tung Yau還開發(fā)出基于2+1相移方法的可以測(cè)量動(dòng)態(tài)對(duì)象的實(shí)時(shí)、三維測(cè)量系統(tǒng)，該方法是基于三步正弦相移方法，為了減少由運(yùn)動(dòng)引起的錯(cuò)誤，把第三幅圖像換成相移為90°的圖像。該方法的特點(diǎn)是處理速度快，準(zhǔn)確度高。Jiahui Pan等提出一種彩色相移方法，三幅正弦條紋圖案分別包含在RGB顏色通道中從而形成一幅彩色條紋圖案。該方法能夠在一幅編碼圖案中承載更多的信息量，與傳統(tǒng)三步正弦相移相比具有編碼圖案數(shù)量少、測(cè)量效率高的優(yōu)點(diǎn)，但其不適用于測(cè)量表面顏色豐富的被測(cè)物，而且顏色通道之間的顏色耦合問題也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，測(cè)量準(zhǔn)確度較低。

上述條紋測(cè)量方法在實(shí)際測(cè)量過程中存在一個(gè)共性問題，那就是獲取的條紋圖像是非正弦的（當(dāng)使用正弦相移法時(shí)）或者不是線性分布的（當(dāng)使用梯形相移法或者三角形相移法時(shí)），條紋圖像中存在諧波，這將導(dǎo)致不可忽略的測(cè)量誤差。這主要是由投影儀的伽馬非線性和CCD照相機(jī)的非線性引起的，目前該問題已經(jīng)引起了許多國內(nèi)外研究人員的重視。

計(jì)算機(jī)視覺的用途范文第2篇

關(guān)鍵詞：螺紋測(cè)量，大型工具顯微鏡，光機(jī)電技術(shù)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

1 引言

大型工具顯微鏡是工廠、科學(xué)研究機(jī)關(guān)及高等院校的計(jì)量部門或車間檢查站廣泛使用的一種多用途計(jì)量?jī)x器。螺紋相關(guān)參數(shù)經(jīng)常在大型工具顯微鏡上面測(cè)量。《互換性與技術(shù)測(cè)量》是機(jī)械類本科專業(yè)高年級(jí)開設(shè)的一門重要專業(yè)課，該課程中實(shí)驗(yàn)占了較大比重；其中，螺紋測(cè)量就是一項(xiàng)非常重要的實(shí)驗(yàn)。然而在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室中，還存在著大量的舊設(shè)備。上述設(shè)備性能尚完好，短時(shí)間內(nèi)還可以繼續(xù)使用。但是，單純使用這些舊設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，效率相對(duì)較低，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)課程內(nèi)容、掌握新知識(shí)，影響效率。而隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備升級(jí)換代速度加快。純粹購置新型設(shè)備固然可以，但是投資過大，且對(duì)本科教學(xué)意義不是很大。因此，在測(cè)量及教學(xué)過程中，我們應(yīng)合理使用相關(guān)設(shè)備，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，使其更便于操作，提高效率。本文以大型工具顯微鏡測(cè)量為例，采用現(xiàn)代光機(jī)電一體化手段對(duì)該設(shè)備進(jìn)行改造。經(jīng)過改造后的設(shè)備，便于現(xiàn)場(chǎng)使用，可提高測(cè)量效率[1-3]。

2. 大型工具顯微鏡

大型工具顯微鏡是一種多用途計(jì)量?jī)x器，可以做以下多項(xiàng)測(cè)定：？（1） 測(cè)量長(zhǎng)度，？（2） 測(cè)量角度，？（3） 測(cè)量螺紋，？（4） 檢定形狀，（5） 使用光學(xué)定位器測(cè)量?jī)?nèi)孔和各種槽的寬度；？（6） 使用雙像目鏡測(cè)量?jī)煽组g中心距離等；？（7） 使用圓弧輪廓目鏡測(cè)量圓弧尺寸。大型工具顯微鏡的外形如圖1所示。

圖1 大型工具顯微鏡

如圖1所示，在大型工具顯微鏡上，1是目鏡，2是讀數(shù)顯微鏡，3是物鏡，4是玻璃載物臺(tái)，5是橫向手輪，6是圓工作臺(tái)手輪，7是縱向手輪。儀器的基本原理是利用光線透射后反射，照亮被測(cè)工件的外形輪廓；該輪廓經(jīng)顯微鏡的物鏡放大，成像在目鏡米字線分劃板上。該測(cè)量方式屬于非接觸測(cè)量。在大型工具顯微鏡上，可通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪5和7使得工作臺(tái)4在兩個(gè)X、Y互相垂直的方向上移動(dòng)。針對(duì)某些測(cè)量對(duì)象，為了擴(kuò)大儀器測(cè)量范圍，可以在測(cè)微鼓端頭與工作臺(tái)之間可放入量塊。放入量塊之后，縱向測(cè)量范圍可增大至0-150 mm ，橫向則可增至0-50 mm 。通過旋轉(zhuǎn)手輪6，可使圓工作臺(tái)在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度則可由工作臺(tái)的圓周刻度及游標(biāo)讀出。同時(shí)，顯微鏡上附有可更換的目鏡頭，圖1所示目鏡1放大10倍。另外，物鏡3的放大倍數(shù)有1、1.5、3和5倍四種，因此總放大倍數(shù)為10、15、30和50倍[4-5]。

3. 圖像采集方法

在傳統(tǒng)的測(cè)量過程中，基本是采用手動(dòng)來操作大型工具顯微鏡。首先通過目鏡觀察被測(cè)物件影像，通過轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)的手輪使儀器對(duì)準(zhǔn)被測(cè)對(duì)象，然后在手輪上及讀數(shù)顯微鏡中讀取并記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。由于采用手工操作，目視讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)誤差較難控制。同時(shí)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)，易引起視覺疲勞，在發(fā)生狹小的目鏡里面經(jīng)常發(fā)生找不到測(cè)量線，從而導(dǎo)致測(cè)量無法繼續(xù)下去。

針對(duì)上述問題，將現(xiàn)代的光機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)大型工具顯微鏡，采用圖像采集系統(tǒng)將目鏡及讀數(shù)顯微鏡的圖像采集出來，并在終端顯示。圖像采集部分流程如圖2所示。通過工業(yè)攝像頭將目鏡及讀數(shù)顯微鏡的圖像進(jìn)行采集，然后通過視頻轉(zhuǎn)換器送至終端顯示。其中，若采用圖像采集卡做為中間轉(zhuǎn)換裝置，則需要電腦主機(jī)及采集卡進(jìn)行視頻采集。如果使用視頻轉(zhuǎn)換器，則可以直接將圖像輸入終端進(jìn)行顯示。通過觀察放大了的圖像，便于實(shí)驗(yàn)人員觀察及測(cè)量。

圖2 圖像采集流程圖

4. 結(jié)論

由于傳統(tǒng)大型工具顯微鏡相對(duì)陳舊，使得測(cè)量過程相對(duì)復(fù)雜，不便于演示和測(cè)量。為提高測(cè)量效率，以大型工具顯微鏡測(cè)量為例，給出其圖像采集方法。使用經(jīng)改造的設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，可提高測(cè)量效率。

參考文獻(xiàn)

[1]景暉 等，基于光機(jī)電一體化技術(shù)的螺紋測(cè)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J]. 桂林電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，V29，N4，2009，341-343

[2]李柱 等，互換性與測(cè)量技術(shù)[M]. 高等教育出版社，2005

[3]駱永明，大型工具顯微鏡的數(shù)字化技術(shù)改造[J]. 測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)，V12，n3，1998，88-92

計(jì)算機(jī)視覺的用途范文第3篇

【關(guān)鍵詞】3D MAX；虛擬；建模；運(yùn)用；自控元件

0 引言

三維模型獲取是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個(gè)基本研究問題。然而，利用建模軟件（比如3D MAX和Maya等）手工進(jìn)行三維模型構(gòu)建是一項(xiàng)十分繁瑣和代價(jià)昂貴的工作。因此，研究如何從現(xiàn)實(shí)世界直接和快速地獲取三維模型，成為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問題。目前，現(xiàn)實(shí)物體的三維結(jié)構(gòu)獲取作為一種數(shù)字存儲(chǔ)和記錄技術(shù)，在物體建模、場(chǎng)景建模、真實(shí)感繪制、機(jī)器人導(dǎo)航、目標(biāo)識(shí)別和三維測(cè)量等科學(xué)和工程領(lǐng)域以及考古學(xué)、廣告、娛樂等其他文化領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用需求。

1 研究現(xiàn)狀

客觀世界在空間上是三維的，而現(xiàn)有的圖像采集裝置所獲取的圖像是二維的。盡管圖像中含有某些形式的三維空間信息，但要真正在計(jì)算機(jī)中使用這些信息進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用處理，就必須采用三維重建技術(shù)從二維圖像中合理地提取并表達(dá)這些三維信息。三維重建技術(shù)能夠從二維圖像出發(fā)構(gòu)造具有真實(shí)感的三維圖形，為進(jìn)一步的場(chǎng)景變化和組合運(yùn)算奠定基礎(chǔ)，從而促進(jìn)圖像和三維圖形技術(shù)在航天、造船、司法、考古、工業(yè)測(cè)量、電子商務(wù)等領(lǐng)域的廣泛深入的應(yīng)用。

1.1 三維信息的獲取

三維信息獲取的技術(shù)手段多種多樣，通常，人們獲取物體三維模型的方式有三種：第一種方式利用建模軟件構(gòu)造三維模型；第二種方式通過儀器設(shè)備獲取三維模型；第三種方式利用圖像或者視頻來重建場(chǎng)景的三維模型。

圖像是二維數(shù)據(jù)，但是在關(guān)于某一場(chǎng)景或物體的一幅或者多幅圖像中可以找到許多線索，從中人們能夠推知圖像所記錄的場(chǎng)景或物體的幾何信息。這些線索包括物體邊與邊之間的幾何關(guān)系、兩幅圖像的視差關(guān)系、兩幅圖像征點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及物體輪廓信息等等。這些線索是場(chǎng)景中物體所具有的，稱為“被動(dòng)線索”。有時(shí)候根據(jù)需要還可以創(chuàng)造線索，如在物體表面上用光線打上條紋或者制造出陰影，這樣的人造線索稱為“主動(dòng)線索”。

對(duì)于使用主動(dòng)線索的方法而言，又可以分為以下兩類。第一類利用場(chǎng)景中已知形狀的物體或者某些簡(jiǎn)單幾何元素之間的關(guān)系進(jìn)行建模。第二類使用物體的輪廓信息，物體在圖像上的輪廓是理解物體幾何形狀的一個(gè)重要線索。

對(duì)于以上所述可以用圖1來表示。

1.2 3D MAX 軟件

3D是three-dimensional的縮寫，就是三維圖形。在計(jì)算機(jī)里顯示3D圖形，就是說在平面里顯示三維圖形。不像現(xiàn)實(shí)世界里，真實(shí)的三維空間，有真實(shí)的距離空間。人眼有一個(gè)特性就是近大遠(yuǎn)小，就會(huì)形成立體感。計(jì)算機(jī)屏幕是平面二維的，我們之所以能欣賞到真如實(shí)物般的三維圖像，是因?yàn)轱@示在計(jì)算機(jī)屏幕上時(shí)色彩灰度的不同而使人眼產(chǎn)生視覺上的錯(cuò)覺，而將二維的計(jì)算機(jī)屏幕感知為三維圖像。基于色彩學(xué)的有關(guān)知識(shí)，三維物體邊緣的凸出部分一般顯高亮度色，而凹下去的部分由于受光線的遮擋而顯暗色。這一認(rèn)識(shí)被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)頁或其他應(yīng)用中對(duì)按鈕、3d線條的繪制。

2 三維場(chǎng)景的制作

三維場(chǎng)景的制作主要分8個(gè)步驟：

（1）方案分析：按照設(shè)計(jì)草圖確定各部分的尺寸、材料、樣式以及方案的風(fēng)格、色調(diào)，還要準(zhǔn)備一些照片或圖片為參考。方案分析時(shí)還要確定建模的順序和方法、燈光布置的初步方案，并確定哪些需要在3DMAX完成，哪些需要在photoshop中調(diào)整及合成。

（2）創(chuàng)建框架：這一步是為確定視角做準(zhǔn)備，模型應(yīng)該盡量精簡(jiǎn)，但各部分的距離和比例關(guān)系應(yīng)該準(zhǔn)確。

（3）建立攝像機(jī)：首先要確定攝像機(jī)的視角，視角應(yīng)突出空間的特點(diǎn)，位置和方向應(yīng)盡量開闊。

（4）精確建模：建模應(yīng)在攝像機(jī)的視野范圍內(nèi)做，看不到的部分不用建模。模型的復(fù)雜程度應(yīng)在滿足效果的情況下，越簡(jiǎn)單越好，模型過于復(fù)雜，在展示效果圖中看不出差別，白白增加了建模和修改的時(shí)間以及電腦渲染的時(shí)間。

（5）編輯材質(zhì)和貼圖：在3DMAX中材質(zhì)與貼圖的建立和編輯都是通過材質(zhì)編輯器來完成的。并且通過最后的渲染把它們表現(xiàn)出來，使物體表面顯示出不同的質(zhì)地，色彩和紋理，材質(zhì)在三維模型創(chuàng)建過程中是至關(guān)重要的一環(huán)。

（6）設(shè)置燈光：打燈光時(shí)應(yīng)盡量參考類似空間的照片或圖片的燈光效果，而不要憑空想象。用3DS MAX里的燈光模擬出真實(shí)光線的效果，并要考慮畫面的藝術(shù)效果。

（7）渲染輸出：確定渲染輸入的尺寸大小，該大小將決定圖像的用途以及清晰程度。

（8）后期處理：渲染合成展示效果圖并在photoshop中修改亮度、對(duì)比度以及細(xì)膩的光影變化，還要加上人物、植物、小飾品等配景。這些部分在photoshop中做既省事又出效果。增加配景時(shí)又要注意，樣式、顏色和風(fēng)格應(yīng)與整個(gè)空間協(xié)調(diào)統(tǒng)一，還要考慮畫面的構(gòu)圖。

三維場(chǎng)景的制作步驟如圖2所示。

3 案例分析

本次建模樣本位于山東省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì)（山東中煤物探測(cè)量總公司），地址：山東省泰安市泰山大街西段，此次我要做的內(nèi)容是辦公大樓的三維立體建模。

3.1 基本框架的建立

首先修改系統(tǒng)單位，以方便數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，將辦公大樓的CAD底圖導(dǎo)入3DMAX中，根據(jù)平面圖的二維樣條線生成三維模型，用擠出或切片的方法先建立出辦公樓的基本框架。基本框架如圖3所示：

在辦公樓的粗模建立起來以后，要用之前對(duì)模型各個(gè)角度拍攝之后的照片，對(duì)這些照片用photoshop進(jìn)行分析處理編輯，切出關(guān)鍵部位，對(duì)模型進(jìn)行材質(zhì)的粘貼，需要注意的是這些圖片的大小必須都為2的冪次方，部分所需貼圖如圖4所示。

粘貼材質(zhì)之后的效果渲染圖如圖5所示。

3.3 燈光的設(shè)定

在燈光布置階段，只需按照實(shí)際燈光的位置和類型進(jìn)行布置即可，架設(shè)上燈光之后的四個(gè)視圖如圖6所示：

3.4 后期處理

用Light scape進(jìn)行渲染，首先是燈光的定義，包括日光的窗口定義和日光的強(qiáng)度等，然后調(diào)整各個(gè)材質(zhì)的參數(shù)，準(zhǔn)確定義物體的物理屬性，再進(jìn)行光能分析計(jì)算，再進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的仔細(xì)調(diào)整，最后渲染輸出，調(diào)整圖像的亮度、顏色、飽和度、對(duì)比度，修補(bǔ)渲染中留下的缺陷，加入室外的配景，最后完成作品，經(jīng)過渲染調(diào)色之后的圖片如圖7所示。

【參考文獻(xiàn)】

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計(jì)算機(jī)視覺的用途范文第4篇

關(guān)鍵詞：Python編程；教學(xué)設(shè)計(jì)；非計(jì)算機(jī)專業(yè)；編程語言

Python是一門免費(fèi)、開源的跨平臺(tái)高級(jí)動(dòng)態(tài)編程語言，可以處理系統(tǒng)運(yùn)維、圖形處理、數(shù)據(jù)庫編程、多媒體編程、軟件分析、Web編程、科學(xué)計(jì)算與可視化、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等，擁有眾多狂熱的支持者，使得各個(gè)領(lǐng)域的人員能快速實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證自己的思路與創(chuàng)意。Python早就廣泛應(yīng)用到企業(yè)之中，早在2004年，Google便已決心在快速開發(fā)方面使用Python。近日，IEEESpectrum了第四屆頂級(jí)編程語言交互排行榜。因?yàn)橛懈鞣N不同語言的排行，所以IEEESpectrum依據(jù)不同的變量對(duì)流行度進(jìn)行了排行。Python擊敗Java，C，C++等語言，躍居編程語言交互排行榜第一名。非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)編程的目的并非為了培養(yǎng)專業(yè)的編程開發(fā)人員，而是一方面為了鍛煉學(xué)生邏輯思維、扎實(shí)的問題分析能力；另一方面為了方便學(xué)生在各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行研究實(shí)踐。Python語言的優(yōu)勢(shì)在于資源豐富，擁有堅(jiān)實(shí)的數(shù)值算法、圖標(biāo)和數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)設(shè)施，建立了非常良好的生態(tài)環(huán)境，吸引了大批科學(xué)家以及各領(lǐng)域的專家使用。這也是非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)Python編程的必要性。

1編程語言的學(xué)習(xí)對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要性

1.1程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)在非計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)情況

我國大學(xué)針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程，使用C語言作為基礎(chǔ)語言的較多。C語言作為程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)語言，能夠讓學(xué)生明白程序運(yùn)行原理，計(jì)算機(jī)各個(gè)部件如何交互，程序在內(nèi)存中是怎樣的狀態(tài)以及操作系統(tǒng)與程序有怎樣的關(guān)系。但是對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生來說，C語言語法復(fù)雜，調(diào)試程序困難，學(xué)生缺少對(duì)計(jì)算機(jī)體系的整體認(rèn)識(shí)，也無需了解計(jì)算機(jī)底層知識(shí)，后續(xù)工作很難使用C語言來解決問題，所以并不適合教授給沒有任何計(jì)算機(jī)認(rèn)知背景的非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生。Java語言也是部分高校面向全校開設(shè)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)編程公選課，是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，具有簡(jiǎn)單性、分布式、健壯性、可移植性、平立、動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)。Java語言廣泛應(yīng)用在Android應(yīng)用、金融業(yè)應(yīng)用的服務(wù)器程序、網(wǎng)站、嵌入式領(lǐng)域、大數(shù)據(jù)技術(shù)和科學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域。但是對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生而言，Java語言學(xué)習(xí)成本比較高，工作后的應(yīng)用場(chǎng)景較少，語言本身重點(diǎn)關(guān)注代碼復(fù)用性和可移植性，這些特點(diǎn)說明Java并不適用于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生[1]。

1.2非計(jì)算機(jī)專業(yè)選擇Python的原因

Python語言由荷蘭人GuidovanRossum于1989年發(fā)明，第一個(gè)公開發(fā)行版發(fā)行于1991年，已經(jīng)有28年的歷史。Python在設(shè)計(jì)上堅(jiān)持了清晰劃一的風(fēng)格，這使得其成為一門易讀、易維護(hù)，并且被大量用戶所歡迎的、用途廣泛的語言。Python的設(shè)計(jì)哲學(xué)是“優(yōu)雅”“明確”“簡(jiǎn)單”，具有豐富和強(qiáng)大的庫[2]。Python語言是最接近自然語言的編程語言，代碼簡(jiǎn)潔高效，對(duì)于沒有編程經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說較易上手，學(xué)生無需糾結(jié)語法和程序編寫方式，而是更快的抽象問題并提出解決方案，這樣更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。非計(jì)算機(jī)專業(yè)涉及范圍較廣，Python所能完成的工作也非常廣泛，除了Web編程、圖形處理、計(jì)算機(jī)視覺、軟件分析、物聯(lián)網(wǎng)管理、科學(xué)計(jì)算與可視化等領(lǐng)域，一些意想不到的領(lǐng)域Python也能涉及。例如Python也能夠用于電影視覺特效的制作，其中就包括了《星球大戰(zhàn)》某些電影特效的制作，從集體渲染到批量處理再到影片合成，Python將所有步驟都緊密黏合在了一起。2017年，“人工智能”首次被列入政府工作報(bào)告，Python也借助人工智能（ArtificialIntelligence，AI）和數(shù)據(jù)科學(xué)，攀爬到了編程語言生態(tài)鏈的頂級(jí)位置。隨著AI應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)百萬之眾的教師、公司職員、工程師、翻譯、編輯、醫(yī)生、銷售、管理者和公務(wù)員將裹挾著各自領(lǐng)域中的行業(yè)知識(shí)和數(shù)據(jù)資源，涌入Python和AI大潮之中，深刻地改變整個(gè)IT，或者說數(shù)據(jù)科技（DataTechnology，DT）產(chǎn)業(yè)的整體格局和面貌。

2非計(jì)算機(jī)專業(yè)Python編程教學(xué)設(shè)計(jì)

對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，學(xué)習(xí)編程語言是很有挑戰(zhàn)性的，學(xué)生專業(yè)不同，思維方式也不相同。為了引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到較好的教學(xué)效果，教師要轉(zhuǎn)變課堂上的角色，讓學(xué)生成為課堂的主角[3]。針對(duì)該課程和學(xué)生特點(diǎn)，提出“分方向的理論與實(shí)踐指導(dǎo)”，學(xué)生可以有重點(diǎn)、有目標(biāo)地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.1教學(xué)目標(biāo)

計(jì)算機(jī)編程延伸到非計(jì)算機(jī)專業(yè)，對(duì)學(xué)生的掌握計(jì)算機(jī)理論知識(shí)和實(shí)踐技能要求較高。“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”作為入門課程，除了教授學(xué)生一門編程語言的概念、語法及使用，還要教會(huì)學(xué)生編程思想、分析問題和解決問題的能力。

2.2教學(xué)內(nèi)容

非計(jì)算機(jī)專業(yè)Python編程教學(xué)涵蓋的基本內(nèi)容包括：基礎(chǔ)知識(shí)、Python序列、流程控制語句、函數(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)等。后續(xù)應(yīng)當(dāng)著重針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向或者興趣點(diǎn)，有針對(duì)性地講解Python的標(biāo)準(zhǔn)庫和擴(kuò)展庫，并以案例或者項(xiàng)目的形式展現(xiàn)Python在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。通常，不同學(xué)校的公選課的學(xué)時(shí)不同，32學(xué)時(shí)或者48學(xué)時(shí)。無論多少，學(xué)生都無法只利用上課時(shí)間達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果，所以課下的自主學(xué)習(xí)尤為重要。在學(xué)習(xí)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，教師安排部分課下自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容，以幫助學(xué)生更充分地掌握所學(xué)內(nèi)容，并安排大量與實(shí)際工作學(xué)習(xí)相關(guān)案例。

2.3教學(xué)方法

除了講授法、案例法等傳統(tǒng)教學(xué)方法，教師應(yīng)當(dāng)充分分析學(xué)生特點(diǎn)，并時(shí)刻觀察學(xué)生的反應(yīng)。教師在引入新概念、新理論時(shí)要以學(xué)生學(xué)習(xí)或者生活中熟悉的內(nèi)容為切入點(diǎn)，自然并具有邏輯性，能夠解決問題，引發(fā)學(xué)習(xí)積極思考問題。實(shí)踐是編程語言學(xué)習(xí)必不可少的過程，通過實(shí)踐夯實(shí)理論知識(shí)，并親自動(dòng)手操作解決實(shí)際問題。教師應(yīng)當(dāng)分專業(yè)引導(dǎo)學(xué)生參與課題或項(xiàng)目中的部分模塊，給學(xué)生創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)去實(shí)踐，學(xué)生完成課題或項(xiàng)目后，充分體驗(yàn)到編程的樂趣，從而更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.4拓展學(xué)生視野

由于學(xué)生專業(yè)不同，教師應(yīng)當(dāng)充分備課，了解Python在各個(gè)領(lǐng)域中的突出應(yīng)用，并學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用背景與相關(guān)知識(shí)。如果能將所學(xué)知識(shí)帶入實(shí)際情境中，學(xué)生用于解決工作和學(xué)習(xí)中遇到的各類非通用計(jì)算問題，理解并實(shí)踐計(jì)算思維[3]。在拓展學(xué)生視野的過程中同時(shí)增進(jìn)了教與學(xué)的相互促進(jìn)，教師與學(xué)生都積極參與到教與學(xué)的互動(dòng)中，提升了教學(xué)效果。隨著互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)深度融合以及人工智能的火熱，前沿性、基礎(chǔ)性、交叉性的學(xué)科研究越來越多，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和開拓精神。

3結(jié)語

身為教育工作者，從教與學(xué)的理論上思考編程語言公選課的教學(xué)問題。筆者認(rèn)為，“分方向的理論與實(shí)踐指導(dǎo)”能夠培養(yǎng)學(xué)生基于自身學(xué)習(xí)、研究方向，學(xué)好用活書本知識(shí)，更重要的是與實(shí)踐應(yīng)用相聯(lián)系，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、探究精神和創(chuàng)新思維能力。本文提出了面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生開設(shè)Python編程教學(xué)入門的必要性，并針對(duì)該編程語言特點(diǎn)闡述了“分方向的理論與實(shí)踐指導(dǎo)”的教學(xué)設(shè)計(jì)，這是編程公選課教學(xué)適應(yīng)高素質(zhì)人才培養(yǎng)要求的一種嘗試。只有在教學(xué)過程中，聯(lián)系本校學(xué)生實(shí)際情況，不斷創(chuàng)新、改革，才能使教學(xué)設(shè)計(jì)達(dá)到更好的效果，為社會(huì)培養(yǎng)真正有用的人才。

[參考文獻(xiàn)]

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計(jì)算機(jī)視覺的用途范文第5篇

關(guān)鍵詞:智能 視頻 監(jiān)控 技術(shù) 應(yīng)用

1.智能視頻監(jiān)控

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)由目視解釋轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)解釋是視頻監(jiān)控技術(shù)的飛躍,是安防技術(shù)發(fā)展的必然。而當(dāng)前的形勢(shì)將極大的促進(jìn)這一發(fā)展過程,特別是智能化的趨勢(shì)更引人注目。智能視頻監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)完全能夠滿足周界探測(cè)的應(yīng)用。采用深入的智能識(shí)別技術(shù),如判別聚眾打架等,也可以在部分其他場(chǎng)合滿足用戶的需求。

2.傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控存在的問題

2.1傳統(tǒng)的安保系統(tǒng)都需要專人監(jiān)視。傳統(tǒng)的安保系統(tǒng)必須有專人觀察、控制、分析攝像機(jī)里的圖像,從而由人做出非常正確的判斷和及時(shí)的處理;但是,這樣會(huì)消耗大量的人力資源,造成人力嚴(yán)重浪費(fèi),畢竟突發(fā)事件不是經(jīng)常發(fā)生的。同時(shí),人較易疲勞、難于監(jiān)管,反而容易造成錯(cuò)過事發(fā)處理的最佳時(shí)機(jī),造成很多事件都需要事后才能進(jìn)行緊急處理,使事件變得被動(dòng)無措。

2.2安裝了攝像機(jī)并不意味著安全。現(xiàn)有系統(tǒng)不能自動(dòng)檢測(cè)入侵者、跟蹤目標(biāo);現(xiàn)有系統(tǒng)不支持對(duì)視頻畫面中的重要部分自動(dòng)放大;現(xiàn)有系統(tǒng)各個(gè)攝像機(jī)之間無法自動(dòng)切換持續(xù)跟蹤目標(biāo)。

2.3傳統(tǒng)視頻監(jiān)控模式導(dǎo)致的信息爆炸。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查機(jī)構(gòu) IMS Research 的調(diào)查報(bào)告中稱:“在傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控模式下,保安人員需要監(jiān)視太多的視頻畫面,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人的接受能力,導(dǎo)致實(shí)際監(jiān)控效果低下。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在盯著視頻畫面僅僅22 分鐘之后,人眼將對(duì)視頻畫面里95%以上的活動(dòng)信息視而不見。因此我們需要智能視頻監(jiān)控來改善監(jiān)控效果,同時(shí)減輕保安人員的負(fù)擔(dān)。”

3.智能視頻監(jiān)控的主要優(yōu)勢(shì)

視頻監(jiān)控技術(shù)的升級(jí)換代除了追求高壓縮比、高清,還在從普通的視頻移動(dòng)偵測(cè)向視頻分析邁進(jìn),具備更多面向特定應(yīng)用的智能(如防丟失、風(fēng)險(xiǎn)管理、商業(yè)管理等等)。智能視頻的本質(zhì)就是對(duì)于視頻圖片進(jìn)行一個(gè)數(shù)學(xué)上的分析處理,然后這個(gè)處理的結(jié)果為視頻的使用者提供一個(gè)決策和行動(dòng)的建議。以下是智能視頻監(jiān)控的主要優(yōu)勢(shì):

3.1快速的反應(yīng)時(shí)間。毫秒級(jí)的報(bào)警觸發(fā)反應(yīng)時(shí)間。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)大大提高了報(bào)警的及時(shí)性,在事故發(fā)生的第一時(shí)間就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),使得事件能夠在最短的事件內(nèi)得以解決。

3.2更有效的監(jiān)視。針對(duì)廣場(chǎng)、旅游景點(diǎn)等重要領(lǐng)域的監(jiān)控范圍廣、人流量大,且極易發(fā)生應(yīng)急事件的問題,要求高速球需具備速度快、精度高的特點(diǎn),在出現(xiàn)警情的情況下,能夠更快速、便捷的跟蹤目標(biāo)移動(dòng)物體,從而改變普通高速球的“被動(dòng)監(jiān)控”的現(xiàn)狀,實(shí)現(xiàn)“主動(dòng)監(jiān)控”。安保操作員只需要注意相關(guān)信息。

3.3強(qiáng)大的數(shù)據(jù)檢索和分析功能。能提供快速的反應(yīng)時(shí)間和調(diào)查時(shí)間。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效提高報(bào)警精確度,大大降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象的發(fā)生。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備(網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和視頻服務(wù)器)集成了強(qiáng)大的圖像。

3.4有效擴(kuò)展視頻資源的用途。無論是傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng),其所監(jiān)控到的視頻畫面都只能應(yīng)用在安全監(jiān)視領(lǐng)域,而在智能視頻系統(tǒng)中,這些視頻資源還可以有更多的用途。

智能視頻監(jiān)控設(shè)備比普通的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控設(shè)備具備更加強(qiáng)大的圖像處理能力和智能因素,因此可以為用戶提供更多高級(jí)的視頻分析功能,它可以極大的提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的能力,并使視頻資源能夠發(fā)揮更大的作用。

4.智能視頻監(jiān)控的應(yīng)用

4.1智能視頻監(jiān)控的潛在應(yīng)用。安全類相關(guān)的應(yīng)用是目前市場(chǎng)上存在的主要智能視頻應(yīng)用。這些應(yīng)用主要作用是協(xié)助政府或其他機(jī)構(gòu)的安全部門提高室外大地域公共環(huán)境的安全防護(hù)。此類應(yīng)用主要包括:高級(jí)視頻移動(dòng)偵測(cè)(Advanced VMD)、物體追蹤(Motion Tracking)、人物面部識(shí)別(Facial Detection)。

除了安全相關(guān)類應(yīng)用之外,智能視頻還可以應(yīng)用到一些非安全相關(guān)類的應(yīng)用當(dāng)中。這些應(yīng)用主要面向零售、服務(wù)等行業(yè),可以被看作管理和服務(wù)的輔助工具,用以提高服務(wù)水平和營(yíng)業(yè)額。此類應(yīng)用主要包括:人數(shù)統(tǒng)計(jì)(People Counting)、人群控制(Flow Control)、人物面部識(shí)別(Facial Detection)、注意力控制(Attention Control)、交通流量控制(Traffic Flow)。

4.2智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

高清攝像機(jī)用于視頻數(shù)據(jù)采集;光端機(jī)是用來將光信號(hào)和電信號(hào)互相轉(zhuǎn)換的一種設(shè)備,對(duì)所傳信號(hào)不會(huì)進(jìn)行任何壓縮;交換機(jī)是用來監(jiān)控終端間通訊和支持遠(yuǎn)程監(jiān)控用的;硬盤陣列是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(主要是存儲(chǔ)視頻數(shù)據(jù))。如圖4-1所示,通過攝像機(jī)進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)采集,再通過網(wǎng)絡(luò)光端機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化,然后存儲(chǔ)到服務(wù)器端的硬盤陣列中,客戶端通過視頻軟件把視頻數(shù)據(jù)以圖片的形式訪問到監(jiān)控大屏上。

5.總結(jié)

智能視頻監(jiān)測(cè)分析置于前端或后端各有優(yōu)勢(shì),但總體而言置于前端的視頻分析會(huì)更穩(wěn)定,效果更好視頻信息在前端設(shè)備進(jìn)行分析,不容易受視頻傳輸環(huán)節(jié)及視頻質(zhì)量的影響,使后端操作系統(tǒng)也更穩(wěn)定。總之,智能視頻監(jiān)測(cè)分析置于前端是未來發(fā)展的重要趨勢(shì)。

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