视觉图像识别

找到回家的路。
蜜蜂、蚂蚁？！
快速阅读文字。
阿拉伯文？甲骨文？
看懂一幅图像或图画。 抽象画？
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严格而言，这不是真正的图像
图像：由复杂刺激构成的、曾经经验过的 视觉客体。 图像(一）
图像识别——与过去的经验、模板、特征等相匹配
旋转使视觉结果变化
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图像识别理论 （与计算机视觉有直接关系）
第五章
形状与图形视觉及图像识别
章海军
（2008. 09. 24）
引子—视觉认知过程：
轮廓 形状 图形 图像
阴影产 生轮廓
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阴影产生轮廓
轮廓构成形状
轮廓构成形状
轮廓构成形状
轮廓构成形状
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暗示
改变
形状
形状组成图形
形状组成图形
形状组成图形
中国
复杂图形构成图像
视觉如何识别 形状、图形与图像？
运动分离
结构分离
方向分离
颜色分离
你 能 从 背 景 中 看 到 什 么
图形的接近性：较接近的部分易被视作整体
Baidu Nhomakorabea
图形的相似性：相似的图形，易被视作整体
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图形(图像)的相似性
图形的连续性：具有一定顺序的成分易成整体
图形的封闭性：封闭的图形易被视作整体
图形的良好性：有意义的图形易成整体
如：接近性、相似性、连续性、封闭性等是 外界事物固有的空间特性。
Hebb细胞联合学说：形状视觉为后天学习 所得，是神经细胞联合作用的结果。
眼动的作用。
5.2 视觉对图像的识别
图像：
由复杂刺激构成，曾经经验过的有意义的客体。
人眼对图像识别的特点
从大量视觉信息中识别出熟悉的图像或客体。
例：从很多人中认出熟人。 外国人？动物？
模板匹配（template matching）
与过去经验过、记忆过的模板匹配 识别 例：杯子。 亿万种模板？
应用例：身份证识别技术……
JM S F Z
人民币防伪与识别
2005年版 1999年版
模板匹配理论的反例——并不存在记忆过的模板
原型匹配（prototype matching）
模板 ＝ 图像的相似性 实现识别 例：A &
应用例一：指纹识别技术及应用 ……
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应用例二：掌纹识别技术及应用……
原图
平滑滤波
灰度均衡
线检测
细化
去孤点
5.3 视错觉 几何图形错觉
眼球运动说
图5－20
穿横条衣服显得更胖？
穿 横 条 衣 服 显 得 更 瘦
白线与哪一根线段对准？
透视或常性误用说
透视或常性误用
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透视或常性误用
视细胞?
双极细胞 神经节 细胞
视神经?
对比增强：视细胞的侧抑制作用所造成 其他例子？
时隐时现的黑点
时隐时现的彩点
空间框架对形状的影响
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图形：由简单刺激构成的视觉客体
图形的组织原则与规律
图形与背景的分离
明度分离
工工工工工工工工工工工工工工 工工工工工工工工工工工工工工 工工工图图图图图图图图工工工 工工工图图图图图图图图工工工 工工工工工工图图工工工工工工 工工工工工工图图工工工工工工 工工工工工工图图工工工工工工 工工工工工工图图工工工工工工 工工工图图图图图图图图工工工 工工工图图图图图图图图工工工 工工工工工工工工工工工工工工 工工工工工工工工工工工工工工
不可能图形
5.4 图形后效
图形后效：受某种前提刺激影响（适应） 后而产生的异常图形视觉现象。
分
类：形变后效、倾斜后效、空间频 率后效、运动后效、附随性后 效、单眼特定后效、双眼特定 后效、瀑布后效等。
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思考题：
1. 设计一种简单方法用DC拍摄掌纹 USB 2. 设计一种简单方法用DC拍摄大拇指指纹 3. 编制简单的掌纹匹配识别软件 4. 如何建立票据(货币、发票等)识别系统
图形的良好性
毕 加 索 ： 和 平 鸽
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毕
加
图
索
形
：
的
女
良
人
好
和
性
花
？
毕 加 索 ： ？
心理学因素：主观定势与经验的影响。
主观定势：凸起或凹陷？
图形的掩蔽
认知性掩蔽
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图形的掩蔽 认知性掩蔽
图形的掩蔽 认知性掩蔽
图形的掩蔽 认知性掩蔽
形状、图形视觉理论
格式塔学说：形状视觉与生俱来。 客观学说：形状视觉是客观刺激的主观映像。
5.1 形状与图形视觉 轮廓的作用
轮廓：明度级差的突然变化
明度的渐变不产生轮廓 ！
形状：由轮廓将之与其他部分分离的主体
轮廓不等于形状（相同的轮廓，不同的形状）
B
A
相同的轮廓，不同的形状
主观轮廓(二)
动态主观轮廓
主观轮廓(三)
马赫效应＝轮廓的对比增强
侧抑制: 鲎眼相邻小眼同时受刺激时，每个小眼的神 经冲动低于单独受刺激时的神经冲动。视细胞亦然。
原型匹配与特征匹配应用例—生物识别技术
特点
利用生物的生理特征或行为特征作为识别依据
优势
防伪性能好 唯一性、稳定性好，识别精度高 不易遗忘或丢失
应用领域
国家安全 金融 电子商务 刑侦破案
虹膜识别 指纹识别
其他
人脸识别 语音识别
签字识别
特征匹配（feature matching）
对比和同化说
混淆和错误比较说
a
b
c
明暗错觉
明暗错觉
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螺旋与拧绳错觉
形状与面积错觉
方向错觉
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日月大小错觉
孩子问：太阳早晚大？中午大？
孔子曰：I don’t know !
地平线说 远近、高低经验说 双眼视轴集合说
孔子
Confucius
BC 551－479 生日：9月28日
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原型匹配在图像识别中的应用实例