三維掃描儀：機器視覺(jué)簡(jiǎn)介

三維掃描儀的計算機視覺(jué)（也稱(chēng)計算機視覺(jué)）是指用攝像機和計算機代替人眼對目標進(jìn)行識別、跟蹤和測量等,它是人工智能領(lǐng)域最熱門(mén)的研究課題之一，它和專(zhuān)家系統、自然語(yǔ)言理解已成為人工智能領(lǐng)域最活躍的三大領(lǐng)域。盡管它還沒(méi)有形成完整的理論體系，在很多方面它解決問(wèn)題的方法還是一種技巧，但它是實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)高度自動(dòng)化、機器人智能化、自主車(chē)導航、目標跟蹤，以及各種工業(yè)檢測、醫療和軍事應用的核心內容之一，也是實(shí)現智能機器人的關(guān)鍵因素之一，它的發(fā)展不僅將大大推動(dòng)智能系統的發(fā)展，也將拓寬計算機與各種智能機器的研究范圍和應用領(lǐng)域。

三維掃描儀機器視覺(jué)是研究用計算機來(lái)模擬生物外顯或宏觀(guān)視覺(jué)功能的科學(xué)和技術(shù)。機器視覺(jué)系統的首要目標是用圖像創(chuàng )建或恢復現實(shí)世界模型，然后認知現實(shí)世界。機器視覺(jué)系統獲取的場(chǎng)景圖像一般是灰度圖像，即三維場(chǎng)景在二維平面上的投影。此時(shí)，場(chǎng)景三維信息只能通過(guò)灰度圖像或灰度圖像序列來(lái)恢復處理，這種恢復需要進(jìn)行多點(diǎn)對一點(diǎn)的映射逆變換。在信息恢復過(guò)程中，還需要有關(guān)的場(chǎng)景知識和投影幾何知識。

三維掃描儀機器視覺(jué)是一個(gè)相當新且發(fā)展十分迅速的研究領(lǐng)域，并成為計算機科學(xué)的重要研究研究領(lǐng)域之一。機器視覺(jué)是在20 世紀50 年代從統計模式識別開(kāi)始的，當時(shí)的工作主要集中在二維圖像分析和識別上，如光學(xué)字符識別、工件表面、顯微圖片和航空圖片的分析和解釋等。60 年代，Roberts (1965)通過(guò)計算機程序從數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構，并對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)景為目的的三維機器視覺(jué)的研究。Roberts對積木世界的創(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雜的三維場(chǎng)景。于是，人們對積木世界進(jìn)行了深入的研究。研究的范圍從邊緣、角點(diǎn)等待征提取，到線(xiàn)條、平面、曲面等幾何要素分析，—直到圖像明暗、紋理、運動(dòng)以及成像幾何等，并建立了各種數據結構和推理規則。到了70 年代，已經(jīng)出現了一些視覺(jué)應用系統。

70 年代中期，麻省理工學(xué)院(MIT)人工智能(AI)實(shí)驗室正式開(kāi)設“機器視覺(jué)”(Machine Vision)課程，由國際著(zhù)名學(xué)者B．K．P．Horn 教授講授．同時(shí)，MIT AI實(shí)驗室吸引了國際上許多知名學(xué)者參與機器視覺(jué)的理論、算法、系統設計的研究。David Marr 教授就是其中的一位。他于1973 年應邀在MIT AI 實(shí)驗室領(lǐng)導一個(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”分析方法的計算視覺(jué)(computational vision)理論，該理論在80 年代成為機器視覺(jué)研究領(lǐng)域中的一個(gè)十分重要的理論框架。

Marr 視覺(jué)計算理論立足于計算機科學(xué)，系統地概括了心理生理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)等方面業(yè)已取得的所有重要成果。是三維掃描儀視覺(jué)研究中迄今為止最為完善的視覺(jué)理論。Marr建立的視覺(jué)計算理論，使計算機視覺(jué)研究有了一個(gè)比較明確的體系，并大大推動(dòng)了計算機視覺(jué)研究的發(fā)展。人們普遍認為，計算機視覺(jué)這門(mén)學(xué)科的形成與Marr 的視覺(jué)理論有著(zhù)密切的關(guān)系。Marr 視覺(jué)計算理論將整個(gè)視覺(jué)過(guò)程所要完成的任務(wù)分成三個(gè)過(guò)程，而獲得這些表示的過(guò)程依次稱(chēng)為初級視覺(jué)、中級視覺(jué)和高級視覺(jué)，如圖1 所示。

Marr 視覺(jué)過(guò)程中的三個(gè)階段

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/330154.htm可以說(shuō)．對三維掃描儀機器視覺(jué)的全球性研究熱潮是從20 世紀80 年代開(kāi)始的，到了80年代中期，機器視覺(jué)獲得了蓬勃發(fā)展，新概念、新方法、新理論不斷涌現。有學(xué)者對計算機視覺(jué)理論的發(fā)展提出了不同的意見(jiàn)和建議。對Marr 的理論框架作了種種的批評和補充，綜合這些意見(jiàn)及補充可得如圖2 所示的框架。

補充的Marr 理論框架

同時(shí)，在擴充的理論框架中，引入了三維掃描儀主動(dòng)視覺(jué)的研究方法，在研究中重視了對定性、有目的的視覺(jué)等的研究[。比如，基于感知特征群的物體識別理論框架、主動(dòng)視覺(jué)理論框架、視覺(jué)集成理論框架等。到目前為止，機器視覺(jué)仍然是一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域。許多會(huì )議論文集都反映了該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，比如，國際計算機視覺(jué)與模式識別會(huì )議(InternationalConference on Computer Vision and Pattern Recognition，CVPR)；國際計算機視覺(jué)會(huì )議(InternationalConference on Computer Vision ,ICCV) ； 國際模式識別會(huì )議(International Conference on Pattern Recognition, ICPP)；國際機器人學(xué)與自動(dòng)化會(huì )議(International Conference on Robotics and Automation，ICRA)；計算機視覺(jué)研討會(huì )(Workshop on Computer Vision, WCV)以及許多SPIE 的會(huì )議。還有許多學(xué)術(shù)期刊也包含了這一領(lǐng)城的最新研究成果，如，IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine16Intelligence(PAMI)；Computer Vision，Graphics，and Image Processing (CVGIP)；IEEE高層知識： 物體模型Transaction on ImageProcessing；IEEE Transaction on Man，and Cybernetics （SMC）；MachineVisionandApplications；International Journal on Computer Vision （IJCV）；Imageand Vision Computing；Pattern Recognition。另外，每年還出版許多研究專(zhuān)集、學(xué)術(shù)著(zhù)作、技術(shù)報告，專(zhuān)題討論會(huì )文集等．所有這些都是研究機器視覺(jué)及其應用的很好信息來(lái)源。機器視覺(jué)系統主要由三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。(end)