计算机视觉概述ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统,计算机视觉,Computer Vision,关于课程,许多会议论文集和许多学术期刊都反映了该领域的最新进展。比如：,Int.Conf.on Computer Vision and Pattern Recognition(CVPR);,Int.Conf.on Computer Vision(ICCV);,Int.Conf.on Pattern Recognition(ICPR);,European Conf.on Computer Vision(ECCV);,Asian Conf.on Computer Vision(ACCV);,还有许多学术期刊也包含了这一领域的最新研究成果,如：,IEEE Trans.on Pattern Analysis and Machine Intelligence(PAMI);,Int.J on Computer Vision(IJCV);,Image and Vision Computing;,Pattern Recognition Letter;,Pattern Recognition;,IEEE Trans.on Image Processing.,计算机视觉发展简史,计算机视觉研究内容,计算机视觉应用状况,计算机视觉发展讨论,计算机视觉相关学科,计算机视觉研究进展,计算机视觉面临困难,计算机视觉发展简史,计算机视觉研究内容,计算机视觉应用状况,计算机视觉发展讨论,计算机视觉相关学科,计算机视觉研究进展,计算机视觉面临困难,视觉信息处理概略,图形工程,物体建摸、造型,真实感图形显示,动画制作,场景模拟,图形用户界面,图形生成,图象工程,图象处理、效果增强,图象查询、分类,机器视觉,三维重构,模型生成,视觉信息处理,=,图象工程,+,图形工程,自然场景,数字化场景,图形工程,图象分割,特征抽取,模型重构,图形显示,图象量化,图象工程,几何模型,数字图象,计算机视觉研究,从,20,世纪,50,年代末开始，计算机开始被作为实现人类智能和人类感知的工具，借助计算机人类第一次可以象借助机械实现对体力的延伸一样实现,对脑力和感知能力的延伸,。,对人类视觉感知能力的计算机模拟,导致计算机视觉的产生。,具体地讲，计算机视觉要达到的基本目的有,3,个：,根据一幅或多幅二维图像计算出观测点到目标物体的,距离,；,根据一幅或多幅二维图像计算出观测点到目标物体的,运动参数,；,根据一幅或多幅二维图像计算出观测点到目标物体的,表面物理特性,。,计算机视觉,要达到的最终目的可简单描述为：,实现对于三维景物世界的理解，即实现人的视觉系统的某些功能；,或者从形式上讲，利用二维投影图像来重构,三维物体的可视部分,。,计算机视觉发展简史,20,世纪,50,年代：用,统计模式识别,，集中在二维图像的分析和识别上,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。,20,世纪,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、稧状体、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,的研究开创了以理解三维场景为目的的计算机视觉的研究,。,Roberts,对,积木世界,的创造性研究给人们以极大的启发，许多人相信：一旦由白色积木玩具组成的三维世界可以被理解，则可以推广到理解更复杂的三维场景。,对积木世界的研究范围从边缘、角点等特征提取，到线条、平面、曲面等几何要素分析，一直到图像明暗、纹理、运动以及成象几何等，并建立了各种数据结构和推理规则。,20,世纪,70,年代，出现了一些视觉应用系统。,计算机视觉发展简史,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。,同时，,MIT AI,实验室吸引了国际上许多知名学者参与机器视觉的理论、算法、系统设计的,开放而轻松,的研究。,David Marr,教授于,1973,年应邀在,MIT AI,实验室领导一个博士生为主体的研究小组，,1977,年提出了,不同于“积木世界”分析方法,的计算机视觉,(Computer Vision),理论，该理论在,80,年代成为机器视觉研究领域中的一个十分重要的理论框架,(Marr 1982),视觉计算理论。,从一份刊物的名称变化可以看到计算机视觉的学科进展：,1972,，,CGIP(,计算机图形学与图像处理,),创刊；,1983,年，改名为,CVGIP(,计算机视觉、图形学与图像处理,),；,1991,年，分成两个版本，分别称,CVGIP-GMIP(,图形模型与图像处理,),和,CVGIP-IU(,图像理解,),；,1995,年，转成两个期刊，前者命名为,GMIP(,图形模型与图像处理,),，后者命名为,CVIU(,计算机视觉与图像理解,),。,计算机视觉发展简史,对计算机视觉的全球性研究热潮是从,20,世纪,80,年代开始的，到了,80,年代中期，计算机视觉获得了蓬勃发展，新概念、新方法、新理论不断涌现。到目前为止，计算机视觉仍然是一个非常活跃的研究领域。,许多会议论文集和许多学术期刊都反映了该领域的最新进展。比如：,International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition,CVPR,；,International Conference on Computer Vision,ICPR,；,International Conference on Robotics and Automation,ICRA,；,Workshop on Computer Vision,WCV,；,其它许多,IEEE,和,SPIE,等的会议。,IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence(PAMI);,Computer Vision,Graphics,and Image Processing(CVGIP);,IEEE Transaction on Image Processing;,IEEE Transaction on System,Man,and Cybernetics(SMC);,Machine Vision and Application;,International Journal on Computer Vision(IJCV);,Image and Vision Computing;,Pattern Recognition,；,Computer Vision and Image Understanding,。,计算机视觉发展简史,计算机视觉研究内容,计算机视觉应用状况,计算机视觉发展讨论,计算机视觉相关学科,计算机视觉研究进展,计算机视觉面临困难,计算机视觉研究进展,从,60,年代初至今，计算机视觉已经经历了近,50,年的研究，取得了一系列的研究成果，这使得这一领域在过去的,40,多年中成为,AI,研究中最为活跃的一部分。,其主流研究分成三大阶段：,阶段,1,：,以模型世界为主要对象的视觉基本方法研究,；,阶段,2,：,以计算理论为核心的视觉模型研究,；,阶段,3,：,以应用为目标的计算机视觉方法,。,以模型世界为主要对象的视觉方法,这个阶段以,Roberts,的开创性工作为标志,三维重建,1965,年，,Roberts(Machine perception of three-dimensional solids,1965),通过计算机程序从数字图像中提取诸如,立方体、稧状体、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。,在,Roberts,的工作中引入了,三维物体与二维成像的关系,，采用了一些简单的边缘特征提取方法并引入了组合线段的方法。,随后，人们对积木世界进行了深入的研究，研究范围从,边缘、角点等特征提取,，到,线条、平面、曲面等几何要素分析,，到,图像明暗、纹理、运动以及成象几何,等，并建立了各种数据结构和推理规则。,Guzman(Computer recognition of three dimensional objects in a visual scene,1968),首先引入符合处理和启发式方法；,Huffman(Impossible objects as nonsense sentences,1971),、,Clowes(On Seeing Thing,1971),和,Waltz(Generating semantic description from drawing of scenes with shadows,1972),等对积木世界进行研究并分别解决了由线段解释景物和处理阴影等问题。,积木世界的研究反映了视觉早期研究中的一些特点，即从简化的世界出发开始研究。,这些工作对视觉的发展起了促进作用，但对于稍微复杂的景物便难以奏效。,主要原因在于：,这一时期的工作虽然建立在三维空间关系分析的基础上，但对三维关系的分析仅仅是依靠简单的边缘线段等简单约束关系，,并没有充分考虑人类或其它动物视觉系统感知三维空间关系的方式。,以模型世界为主要对象的视觉方法,以计算理论为核心的视觉模型,20,世纪,70,年代开始，对计算机视觉的研究进入更为理性化的阶段,主要出发点是：从生理学、光学和射影几何的方法出发，研究成像及其逆问题。,主要集中在各种本征特性的恢复，包括三维形状、运动、光源等的恢复。,在这一阶段中，以,Marr,为代表的一些研究者提出了以表示为核心、以算法为中间转换过程的,一般性视觉处理模型,。,在其理论中，强调表示的重要性，并要从不同层次上去研究信息处理问题，,在计算理论和算法实现上，特别强调计算机理论的重要性。,在三维信息的感知方面，根据人类感知深度的不同视知觉线索提出了一系列从,X,恢复形状,(,这里,X,是指不同的线索,),的方法。,以计算理论为核心的视觉模型,在这个阶段，有代表性的工作包括：,对视知觉现象中,侧抑制现象,的模拟。主要是通过采用不同尺度的,LoG,算子实现对不同尺度边缘信息的感知。,对,双眼深度线索,的分析导致对,立体视觉,的研究。,对,单眼深度线索,的分析导致了,从,X,恢复形状的技术,的出现,(,这里,X,包括阴影、纹理、遮挡、聚焦、线条透视等,),。,对运动物体成像过程的研究导致,光流计算,以及,从运动恢复结构,等技术的出现。,以应用为目标的计算机视觉方法,进入,20,世纪,90,年代之后，随着关于人工智能研究的反思，在计算机视觉的研究方面也开始考虑过去的方法是否正确，理论是否有实际的意义，这一方向的研究是否具有明确的目标等一系列问题。,从单纯的理论框架研究转入结合躯干运动、结合各种应用的研究。,在以往的研究中生物视觉的一些重要特性没有得到足够的重视，如主动性、视觉系统中的高分辨率中央凹与外围视觉的结合等。因此，在,80,年代末、,90,年代初先后提出了主动视觉、定性视觉等新方法、新思路。利用主动视觉方法使得一些本来复杂的计算机可以得到化简，一些病态问题可以转化为良态问题，从而得到圆满的解决。,基于内容的图像和视频检索,(Content-Based Image and Video Retrieval,CBIVR),等视觉信息处理系统的研究既是对,计算机视觉的应用继承,，也,对计算机视觉的研究和应用产生了影响,。,计算机视觉发展简史,计算机视觉研究内容,计算机视觉应用状况,计算机视觉发展