计算机视觉项目经验

计算机视觉项目经验
计算机视觉项目经验

计算机视觉项目经验,让普通院校毕业生在最难就业季入职名企

一、作者简介

本文作者是一名普通院校2013年毕业的研究生, 目前就职于中国最大的安防公司, 是一名智能算法工程师. 2013年大学毕业生有699万, 创历年之最, 同时这一年校园招聘岗位数量远不及往年. 于是2013年成了大学生以及研究生的最难就业季. 在最难就业的一年, 一名普通院校的毕业生如何同名牌大学毕业生同场PK, 并且进入名企, 在相对重要的岗位任职(在安防公司, 算法部应该是很重要的一个岗位)?

本文作者来自于一个普通院校的非计算机专业, 最终走向了IT行业的名企. 对于很多非名牌院校的大学生和研究生来说, 对于自己大学生活以及研究生时间, 该如何度过, 如何规划, 感到非常迷茫. 作者曾经也和大家一样, 经历过前途未卜的迷茫期, 经历过无人指导的痛苦的自学IT技术的时期, 经历过从底层走过来遭遇别人歧视的耻辱时期, 经历过家庭巨大经济压力时期, 更经历过长达十多年的失眠期, 也经历过如何平衡项目和学习以及求职之间的冲突. 本文主要提供一个平台, 让众多非名牌院校的学生, 能更好的进行IT项目实战, 走上一条前景明朗, 有很大发展空间的道路.

二、为什么要撰写这篇文章

本文适用于计算机专业、数学相关专业、自动化、通信、电子以及对计算机感兴趣的同学. 因为最后是希望大家能够掌握一门重要的技术, 学习如何做IT行业的项目, 最后能去国内知名的IT公司(包括互联网公司, 像淘宝、阿里、百度、腾讯等). 作者身边有很多来自中外名牌大学的研究生以及博士生.

其中和本文作者合作的另外一位大鸟本科来自于清华大学,研究生是德国一所名校,该大鸟为人低调谦虚,不好介绍太多。该大鸟本科并非计算机专业,短短三

年时间就彻底转向计算机行业,熟悉大多数计算机语言,也熟悉一些很古老的计算机语言。熟悉大多数工具,尤其是一些学习周期很长的编程神器。随意玩转windows、Linux、android三大平台,并且自己开发了一些APP。该大鸟原本是在互联网行业工作,但该大鸟玩腻了互联网之后,放弃了淘宝等多家知名互联网行业的offer,开始投向计算机视觉行业(大神的世界你不懂的,当时问他为什么,他觉得互联网行业有技术含量的应该是数据挖掘)。

好了,合作开发者介绍暂时到此为止。

对于众多的普通院校大学生或者研究生而言,面临的困境太多:

(1)很难遇到一个非常牛的导师。不是说普通院校就一定没有大牛导师,只是这样的导师数量太少。就算有,一般也是被一些关系户霸占,一般的学生应该是没有机会的。

(2)也很难有在科研上非常出色的师兄和师姐。一般比较优秀的学生都会优先考研到名牌大学的,这个你懂的,毕竟985好就业,有面子。普通院校缺乏优质生源,难以吸引到众多优秀本科生考研。一个优秀师兄师姐在你毕业的时候可以为你进入名企实习或者求职进行内部推荐。

(3)也难以有志同道合并且有些基础不错的同门。

(4)科研经费有限,难以有优质课题。在中国学术圈子里面,善于跑关系的容易申请到课题,真正埋头做科研的难以申请课题。名气大的教授容易弄到经费,没有名气的只能聚集在“大牛教授”之下。这个圈子不是科研优先,而是名气和关系(中国学术官僚化导致中国的科研水平低下)。可想而知,普通院校的导师课题来源是很有限的,经费较少。或许可以到社会上承接一些横向项目,这个就要靠导师自己混江湖的能力了。

(5)发表高质量论文难。在普通院校,学生基础相对薄弱,学习兴趣也不是太

强烈,没有人指点,又缺少课题实践,只能看看别人的论文来拼凑论文发表论文。

(6)名企实习求职难度大。目前大学生数量众多,名企实习岗位太有限了,本着择优录取的原则,普通院校学生机会就很小了。特别是很多好一些的企业,非985不招,

简历很容易被PASS掉了。(未完待续。。。)

三、敢问路在何方---大学后该何处何从

想一想,你真的很清楚的知道自己毕业后要做什么样的工作,进入什么类型的公司,能够进入什么样层次的公司。这些问题作者读大学时候很迷茫,也没有人过来跟你说,嘿,你应该朝着这个方向努力,毕业后争取到XXXX公司工作。不幸的是,和大家一样,作者身边也没有这样的指点迷津的人。

学习计算机完全是自己的兴趣爱好。本科开始学习的时候,学的是数学,刚开始还挺努力的,考试也还不错。但是到了大二,就逐渐失去了学习的动力。当学校大二开设C语言的时候,就感觉计算机是一门神奇的课程,因为你能看到你写的程序的结果。之所以对数学不感兴趣,一个重要的原因就是从小学到大学,考试的形式一直未变,完全体会不到数学究竟有什么作用,对社会有什么价值,对数学的认识都只是停留在考试的层面上。而计算机不一样,你能把你自己的想法用程序实现出来,这个就能创造价值。当然后来做科研课题之后,才对数学有了更深的认识,其实数学是所有理工科的基础。现在用到的许多算法都是一些比较复杂的数学公式,不是很好理解。所以,数学还是非常重要的。

在大学里面,如果一个人没有长远的目标和实现目标的坚持毅力,很容易在这种无人管教的氛围下,失去自我。很多学生开始逃课,到网吧或者宿舍打游戏。也许他们在游戏中能够忘记周围的一切,沉醉于游戏技能的提升,

通宵的打游戏逐渐麻木了自己的意志力。但是当他们清醒的时候,难道就不为自

己的行为感到惭愧吗。恐怕这份惭愧不足以抵消掉游戏的诱惑力吧。

这个也是中国大学教育的悲哀。一个人总要有些兴趣,总要对某些事情有些坚持,而大学里面开设的课程和管理方式,大部分都不是学生兴趣所在。并不是普通院校的学生不愿意学习,他们也想改变自己的命运,可是他们平时能接触到的就是上课和考试这两样(这么多年了,一直都这样,有什么兴趣可言)。他们难以接触到真正的科研和课题项目。大量的时间也就只能靠游戏娱乐来打发了。

作者大学的时候曾经有一段时间也是挺迷茫的,每天大量时间就浪费在看同班同学打牌上。接触了C语言之后,对计算机有些兴趣,就开始学习C语言,后来学习C++和MATLAB。再后来接触数据结构。这一段时间倒是挺充实的。本科专业数学没有好好学习,倒是花了大量时间在计算机上面。在本科期间就去考了全国计算机等级考试二级C语言和三级数据库。班里面其他的同学都觉得没有用,大部分人都不考。现在想想,那时候的兴趣决定了今天的职业方向。

大四了,开始接触一些外包网站。这些外包网站有挺多的活可以做,但是自己技术太有限,做不了什么事情。就开始学习平面设计。因为这些外包网站上面有很多的活就是设计LOGO,设计VI等。那时候挺沉迷于矢量绘图,经常坐在电脑前一坐就是一整天,时间过得很快。也零散的学习了FLASH制作、gif动画、HTML 以及CSS。后来在这基础上,建立了自己的网站。

大四的时候,保研后就留在本校(学校一般,所以留在本校很容易)。进入导师的实验室,开始接触计算机视觉。

四、一个人的寂寞---从零开始科研和课题

导师承接的都是横向项目,现在高校里面的项目大部分都没有做成功,所以企业或者机构不会在一开始就投入资金,基本上要等到项目差不都完成通过验收之后

才付钱。所以我们当时开发项目的时候,基本上都是免费的劳动力。如果是在名校就不一样啦,学校每个月都会有一定数额的科研补助,导师也会发一笔工资。在我们这样的学校,就不要奢望太多。

没有多少工资也就罢了,关键是身边能够帮助指导的人太少。愿意帮助指导的优秀师兄早早就毕业了。在做课题项目的时候,刚开始是看以前师兄写的项目程序,本身基础就薄弱,突然拿一个几千行的项目程序让你去理解,并且开发这个项目的师兄还不乐意讲解。整个项目的来龙去脉,开发流程完全不知道,就硬着头皮看。

那时候白天要上课,上完课之后去实验室。然后晚上10点离开实验室回寝室。回到寝室也不敢闲着,因为需要学习的知识太多了。回到寝室要看各种计算机教材。比如计算机视觉开源图像处理库OPENCV、数字图像处理、汇编、Linux Shell、VI、DOS、Qt、MFC、模式识别、设计模式等。看的挺多,但好多都不够深入。要学习开发工具有微软的visual studio(从vc6到vs2008)、诺基亚的Qt Creator (包括qt与vs的集成)、Linux以及CMD。

除了基本语言和工具学习之外,最重要的是学习计算机视觉算法,以及如何运用这些算法解决相关的科研课题。这个才是整个研究生过程中最重要的环节。那时候,经常一个程序bug调试半天也搞不清楚是怎么回事,更不消说linux机器出了问题而导师还在催进度无人帮忙解决了。在windows下开发,如果程序编译出错,很多时候还可以百度,总有人会给出解决方法。

但是算法问题就没有办法去百度和谷歌了。因为做这个项目时,整个实验室,包括一些其他学校的参与人员,都没有人清楚该怎么做,只能摸着石头过河。现有的算法并不能直接解决问题,因为实际应用中会遇到各种各样不符合算法条件的场景,而正是这些异常场景导致了算法的各种问题。

况且当时也没有多少图像算法的积累,没有项目的经验,写程序的基本功都不够。

在每个环节上都不停地尝试能够搜索到或者想到的一些方法,每一次都是失望。当时整个开发流程就是错误的。大家都是走一步看一步。每一个功能都是单独开发,每个功能都会面临到很多相同的问题。并且每个功能因为这些问题都会导致性能下降,准确度不够高。到实际现场测试的时候,客户和导师都会在身边看着,有什么事件应该要报警的我们没有报,或者没有事件我们的系统却报警了,这样的时刻,我的压力非常的大。这个项目的功能要求很多,有5个以上功能要求,并且要求至少4路以上的摄像头同时检测,我们计算量大,达不到要求,测试的时候只好同时检测2路视频。全天候运行检测,要求测试一周到半个月以上的时间。然后看这一段时间内,报警正确的个数,错误的个数,漏掉报警的个数,报警反应时间的长短,报警在客户端如何呈现给客户,如何储存报警结果以便供客户以后方便查询。程序的运行放在Linux服务器端,客户通过客户端来查看实时运行的情况。

每次都会修改程序,进行大量的测试,然后千里迢迢坐火车到测试中心,随身携带2套沉重的服务器设备以及笔记本、分频器、DVD等模拟测试设备。这样测试的次数应该有十多次,每次耗费不少。每次测试虽然都有进步,但是距离工程应用还是有较远的距离。工程上要求准确度、虚警率、漏报率、反应时间都很高,并且对稳定性要求很高。比如断电后服务重启后系统能够自动重新运行,摄像头移动之后,需要客户重新配置,视频信号异常时能够自动检测处理。客户端如何能够流畅和服务器通信。这些对于一个学生来说,难度都太大了。这是一个系统工程,一个学生主要在软件和算法相关方面努力,而这个工程涉及到算法、界面、数据库、硬件、通信等。并且都是要求高,数据量大,不是在校做毕业设计或者做课后练习那么简单的应用,或者是一些纵向项目那些可以忽悠的。这个是要经过实际的大量测试和验证。光实验室测试视频就有100G,每天服务器开着,反复测试程序。

从大四开始进入实验室就一直做这个难度极高的项目,一直做到毕业。虽然自己重写的算法版本,较之前有较大的提升,然屡屡出差总是遇到各种各样的问题。这样结果始终会让人缺乏成就感。即使现在到了中国最大的安防公司,也在做这

个同样项目,但是公司可是有一批有经验的开发人员在做这个项目,并且每个人都做不同的事情。光算法上的投入就有好几个人,然后算法做好后,有人专门做优化,有人专门移植到DSP,有人专门测试,有专门的管理平台。。。而在学校,我们只做算法和界面,就主要一个学生做。如何能和这些大公司PK。这种PK的压力可想而知。

五、今夜无眠---重重压力之下的彻底无眠

家庭的不幸注定要遭受种种生活的打击。从小学到研究生,一路的费用就要靠自己的来解决。小学是有免费的。中学和高中是有人资助的。大学用了一些钱。研究生期间靠自己创业。就这样完成了自己的学生生涯。在初中时,经历过吃不起饭的年代,这也是为后来身体埋下了祸根。这也是后来十多年失眠的原因所在。

这里,并不是想说明自己吃过多大的苦,而是描述一下当时的状况。从初中到研究生,一直饱受身体的折磨,失眠---严重的失眠,几乎没有睡着过,记忆中,没有连续两个晚上睡着过。胃不好,曾经胃出血,后来发展为胃溃疡。所以消化不好,尤其是学校的米饭都是硬邦邦的,根本无法消化,每天都是胃难受。所以,吃得不多,人也及其消瘦。大部分时间头都是晕的,这对于学习和科研是最大的阻碍。胃不好+常年失眠,导致的后果及其严重,首先是头晕,乏力,学习效率下降;其次是无法坐车,特别容易晕车、闻到汽油味就呕吐反胃,出不了远门,出差等都是遭罪;很多都不能吃,吃了不消化,吃饭要准时,晚上要少吃,尽量面食。

然而,每天我基本上是实验室第一个到,晚上也是最后一个离开实验室。回到寝室也继续学习。导师项目全部压在我一个人身上,到了研二下学期,我要开始准备找工作。我们项目因为人手少,基本上是一个人做,所以做项目的学生没有去公司实习的机会。然就在最难就业季,我们一个非985院校要和名牌院校在校园招聘的时候PK,压力是很大的。毕竟我们在校都是做实际项目,所以很难发表论文,做实际项目,任务太重,也没有太多时间去学习一些相关算法以应付面试。

因为面试可能更多和你谈算法,很多实际项目中的算法,是大量尝试出来的,不一定有很强的理论支撑,即使有,没有受过大量论文训练,也很难写成好的论文。现在进了公司,有了更深刻的体会,算法不是最重要的,因为很多算法都是可以直接查到论文甚至源代码,很多算法对于实际项目并不是直接可用,往往要针对实际的项目做更多的改良,真正重要的是做实际项目,训练了思维,思维比一二个算法更重要,思维需要通过大量实际项目锤炼出来,而算法很多可以快速查找文献获得,把基础打扎实。

所以真正做项目,多动手才是最重要的。看看实际项目的程序,自己多调试,对于计算机的理解才会更深刻。只看论文,只看算法,是不够的。任何算法都要经过实际项目的检验,才是王道。纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。计算机行业,学历不是最重要的,关键是自己要肯下工夫,多动手实践。然在中国这样的国家,面试的时候还是很看重学历的,如果不善于人际沟通,纵然努力很多,面试时候不能够把自己所学所做的东西表达出来,也是很吃亏的。如果你是名校,那么你会在面试占很多先天优势。

进入公司已大半年,困扰了10多年的失眠症也开始消失了,胃也慢慢好多了。压力也小了很多,体重也增加了,每天也可以比较精神的工作。然上面所述的痛苦乃是一些皮毛,只不过是我所承受的痛苦的很小一部分而已。曾经一度有过自杀的冲动,在大学的时候,身心压力在一度到了无法忍受的地步,感觉到了绝境。守得云开见月明。今天才开始走出人生阴霾的第一步。人生不如意十之八九,有些痛苦是无可避免的。能够解决的困难,永远都不是困难,然而我却有了许多无法解决的困难,纵然我再努力,也改变不了这样的命运,但是我永远不会放弃。

人工智能与计算机视觉

过去几年,全球的互联网公司包括谷歌、微软、Facebook以及中国的百度、阿里巴巴都在加强人工智能领域的投资,设立自己的人工智能研究院。vivo是第一家设立专攻人工智能方向研究院的中国手机公司。此举是vivo内部已经确立的一份3-5年的中长期发展的战略规划,未来对人工智能的发展研究是必然趋势,vivo公司创始人兼CEO沈炜曾表示“人工智能和5G的结合将会是5G时代手机发展的趋势”。 今年我们看到vivo在产品上不少创新,比如AI拍照、商用屏下指纹技术等等,这些都是基于生物特征(biometrics)的鉴别技术,除此之外还有对人脸、虹膜、指纹、声音等特征上的识别,这些大多涉及到视觉信息,正是体现了计算机视觉的应用性,那什么是计算机视觉呢? 计算机视觉技术的概念 正像其它学科一样,一个大量人员研究了多年的学科,却很难给出一个严格的定义,模式识别如此,目前火热的人工智能如此,计算机视觉亦如此。与计算机视觉密切相关的概念有视觉感知(visual perception),视觉认知(visual cognition),图像和视频理解( image and video understanding)。这些概念有一些共性之处,也有本质不同。 从广义上说,计算机视觉就是“赋予机器自然视觉能力”的学科。自然视觉能力,就是指生物视觉系统体现的视觉能力。一则生物自然视觉无法严格定义,在加上这种广义视觉定义又“包罗万象”,同时也不太符合40多年来计算机视觉的研究状况,所以这种“广义计算机视觉定义”,虽无可挑剔,但也缺乏实质性内容,不过是一种“循环式游戏定义”而已。 实际上,计算机视觉本质上就是研究视觉感知问题。视觉感知,根据维科百基(Wikipedia)的定义, 是指对“环境表达和理解中,对视觉信息的组织、识别和解释的过程”。根据这种定

计算机视觉与数字摄影测量的结合展望

计算机视觉与数字摄影测量的结合展望摘要:摄影测量在进入数字摄影测量时代就已经与计算机视觉技术紧密的联系在了一起,计算机视觉技术的快速发展给近景摄影测量带来了巨大的变革。本文分别简要介绍了摄影测量和计算机视觉技术,重点阐述了两者的异同点,最后做出总结。 关键字:计算机视觉;数字摄影测量;差异;影响匹配 1前言 摄影测量的发展经过了三个阶段,现已进入数字摄影测量阶段。数字摄影测量以数字影像为基础,通过计算机分析和量测来获取被摄物体的三维空间信息,正在成为国际公认的地球空间数据获取的重要手段[1]。数字摄影测量利用一台计算机,加上专业的摄影测量软件,就代替了过去传统的、所有的摄影测量的仪器。其中包括纠正仪、正射投影仪、立体坐标仪、转点仪、各种类型的模拟测量仪以及解析测量仪。数字摄影测量的发展,计算机不仅可以代替人工进行大量的计算,而且已经完全可能代替人眼来识别同名点,从而为摄影测量开辟了真正的自动化道路[2]。 计算机视觉是一个相对年轻而又发展迅速的领域。80年代以来,计算机视觉的研究已经历了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[3]。其目标是使计算机具有通过二维图像认知三维环境信息的能力,这种能力将不仅使机器能感知三维环境中物体的几何信息,包括它的形状、位置、姿态、运动等,而且能对它们进行描述、存储、识别与理解[4]。数字摄影测量具有类似的目标,也面临着相同的基本问题。数字摄影测量学涉及多个学科,如图像处理、模式识别以及计算机图形学等。由于它与计算机视觉的联系十分紧密,有些专家将其看成是计算机视觉的分支。 2数字摄影测量与计算机视觉的差异 2.1出发点不同导致基本参数物理意义不同 计算机视觉是研究怎样用计算机模拟人的眼睛,实现机器人的视觉,它是以眼睛(摄影机)中心与光轴构成的坐标系为准,它定义的平移量是空间坐标系相对于摄影机坐标系的平移量。而摄影测量是测绘地形图的重要生产手段,它以空间(地面)统一坐标系为基准,如在一个地区进行航空摄影测量,所有摄影机的空间位置与影像的坐标都相对于该空间坐标系。因此,在摄影测量中的“外定向”是确定影像在空间相对于物体的位置与方位;而计算机视觉通常从另一个方向描述这个问题:搜索物体相对于影像的位置与方位。 2.2出发点不同导致基本公式的不同 由于物体与影像基本关系之间的差异,从而引起计算机视觉与摄影测量之间的基本公式的差异。计算机视觉与摄影测量都是研究物体与影像关系的,因此,描述三维物体与二维影像坐标之间的关系公式是它们的基本公式。计算机视觉最基本的公式用齐次坐标的投影方程表达为[5,6]:

视觉测量系统技术及应用

视觉测量系统技术及应用 1 引言 基于计算机的视觉检测系统是指通过计算机视觉产品将被摄取目标转换成图像信号,传送给图像处理系统,图像处理系统再根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,计算机图像系统对这些信号进行复杂运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制设备动作。它具有非接触、速度快等优点,是一种先进的检测手段,非常适合现代制造业。可用于视觉检测的试验原理很多,如纹理梯度法、莫尔条纹法、飞行时间法等,然而诸多测试原理中,尤其基于三角法的主动和被动视觉测量原理具有抗干扰能力强、效率高、精度合适等优点,非常适合在线非接触测量。本文主要从视觉测量系统在实际中应用出发,展示视觉检测技术在制造业中的广阔应用[1-4]。 2 视觉测量系统技术的应用 2.1 汽车车身视觉检测系统 在汽车制造过程中,车身上总有很多关键的三维尺寸进行测量,采用传统的三坐标测量机只能离线抽样检测,效率低,更不能满足现代汽车制造在线检测的需要,而视觉检测系统能很好的适应该需要,典型的汽车车身视觉检测系统如图1所示[5]。 图1 车身视觉检测系统 车身检测系统主要依靠的是数个视觉传感器,其中还包括传送机构、定位机构,计算机图像采集、网络控制部分。每个传感器对应一个被测区域,然后通过传输总线传至计算机,通过计算机对每个视觉传感器进行过程控制。 汽车车身检测系统的测量效率很高,精度式中,并且可以在完全自动情况下完成,这个包含几十个测点的系统都能再几分钟内测量完成,因此可以适应汽车制造的在线检测。而且传感器的布置可以根据不同车型来布置,增加了应用要求,

因此减少了车身视觉系统的维护费用。 2.2 拔丝模孔形视觉检测系统 使用计算机视觉检测技术开发出的拔丝模孔形检测系统由光学成像系统、工业用摄像机图像采集卡、计算机及监视器组成,可以解决生产实际中的模具孔形检测问题.工作原理如下:先采用注入硅胶方法获得反映待检拔丝模尺寸及形状的硅胶凸模,然后把硅胶凸模放在光学系统的载物台上.硅胶凸模经光学成像放大,成像于CCD像面上,然后用图像采集卡采集CCD图像信息,最后由计算机视觉检测软件完成对孔形尺寸的自动计算,此时图像采集时需要配置特殊的光照系统.系统实现了自动数据采集、处理,实现采样、进样、结果一条龙,形成检测的自动化. 2.3 无缝钢管直线度和截面在线视觉检测 无缝钢管是一类重要的工业产品,在反应无缝钢管质量中,钢管直线度及截面尺寸是主要的几何参数。现代工业已经可以实现无缝钢管的大批量大规模生产,并且并无成熟的直线度、截面尺寸高效率的检测系统,主要原因为:无缝钢管空间尺寸大,需要很大的测量空间,一般的检测手段很难实现如此大尺度的检测。然而视觉检测却非常适合无缝钢管及截面尺寸的测量,其测量原理图如图2所示。 多个传感器组成了视觉检测系统,传感器的结构光所投射的光平面与被测钢管相交,从而得到钢管的部分圆周,传感器测量圆周在传感器三维空间位置,每一个传感器实现一个截面圆周测测量,然后通过拟合得到截面的圆心和其空间位置,从而实现对无缝钢管截面和直径的测量。 图2 无缝钢管在线检测 2.4 视觉测量在逆向工程中的应用 逆向工程是针对现有的工件,利用3D数字化测量仪准确快速地测量出轮廓坐标值,并建构曲面,经过编辑、修改后,将图形存档形成一般的CAD/CAM系统,再由CAM所产生刀具的NC加工路径送至CNC加工机制所需模具,或者以快速成型将物品模型制作出来。视觉测量一般使用三种激光光源:点结构光、线结构光、面结构光,图3为使用线结构光测量物体表面轮廓的结构示意图[6]。

数字图像处理课程心得

数字图像处理课程心得 本学期,我有幸学习了数字图像处理这门课程,这也是我大学学习中的最后一门课程,因此这门课有着特殊的意义。人类传递信息的主要媒介是语音和图像。据统计,在人类接受的信息中,听觉信息占20%,视觉信息占60%,其它如味觉、触觉、嗅觉信息总的加起来不过占20%。可见图像信息是十分重要的。通过十二周的努力学习,我深刻认识到数字图像处理对于我的专业能力提升有着比较重要的作用,我们可以运用Matlab对图像信息进行加工,从而满足了我们的心理、视觉或者应用的需求,达到所需图像效果。 数字图像处理起源于20世纪20年代,当时通过海底电缆从英国伦敦到美国纽约采用数字压缩技术传输了第一幅数字照片。此后,由于遥感等领域的应用,使得图像处理技术逐步受到关注并得到了相应的发展。第三代计算机问世后,数字图像处理便开始迅速发展并得到普遍应用。由于CT的发明、应用及获得了备受科技界瞩目的诺贝尔奖,使得数字图像处理技术大放异彩。目前数字图像处理科学已成为工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理、化学、生物学、医学甚至社会科学等领域中各学科之间学习和研究的对象。随着信息高速公路、数字地球概念的提出以及Internet的广泛应用,数字图像处理技术的需求与日俱增。其中,图像信息以其信息量大、传输速度快、作用距离远等一系列优点成为人类获取信息的重要来源及利用信息的重要手段,因此图像处理科学与技术逐步向其他学科领域渗透并为其它学科所利用是必然的。 数字图像处理是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。数字图像处理的产生和迅速发展主要受三个因素的影响:一是计算机的发展;二是数学的发展(特别是离散数学理论的创立和完善);三是广泛的农牧业、林业、环境、军事、工业和医学等方面的应用需求的增长。图像处理科学是一门与国计民生紧密相联的应用科学,它给人类带来了巨大的经济和社会效益,不久的将来它不仅在理论上会有更深入的发展,在应用上亦是科学研究、社会生产乃至人类生活中不可缺少的强有力的工具。它的发展及应用与我国的现代化建设联系之密切、影响之深远是不可估量的。在信息社会中,数字图象处理科学无论是在理论上还是在实践中都存在着巨大的潜力。近几十年,数字图像处理技术在数字信号处理技术和计算机技术发展的推动下得到了飞速的发展,正逐渐成为其他科学技术领域中不可缺少的一项重要工具。数字图像处理的应用领域越来越广泛,从空间探索到微观研究,从军事领域到工农业生产,从科学教育到娱乐游戏,越来越多的领域用到了数字图像处理技术。 虽然通过一学期的课程学习我们还没有完全掌握数字图像处理技术,但也收获了不少,对于数字图像处理方面的知识有了比较深入的了解,当然也更加理解了数字图像的本质,即是一些数字矩阵,但灰度图像和彩色图像的矩阵形式是不同的。对于一些耳熟能详的数字图像相关术语有了明确的认识,比如常见的:像素(衡量图像的大小)、分辨率(衡量图像的清晰程度)、位图(放大后会失真)、矢量图(经过放大不会失真)等大家都能叫上口却知识模糊的名词。也了解图像处理技术中一些常用处理技术的实质,比如锐化处理是使模糊的图像变清晰,增强图像的边缘等细节。而平滑处理是的目的是消除噪声,模糊图像,在提取大目标之前去除小的细节或弥合目标间的缝隙。对常提的RGB图像和灰度图像有了明确的理解,这对大家以后应用Photoshop等图像处理软件对图像进行处理打下了

计算机视觉课程设计1

燕山大学 课程设计说明书题目:基于矩形物体的旋转角度测量 学院(系)电气工程学院 年级专业: 学号: 1301030200 1301030200 学生姓名: 指导教师: 教师职称:讲师 燕山大学课程设计(论文)任务书

院(系):电气工程学院基层教学单位:仪器科学与工程系 说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2016年 12 月 22 日燕山大学课程设计评审意见表

摘要 本文主要研究对矩形物体旋转角度的测量,并且比较每种方法的处理速度。通过对图像的滤波、二值化、边框的识别等等操作,完成对矩形物体的角度测量。本文采用五种方法分别对同一个矩形物体进行旋转角度测量,并比较其处理时间。五种方式分别为,边缘直线角度测量、对角线角度测量、矩形内部标准角度测量、角点边缘角度测量、垂线角度测量。 关键词:图像处理二值化旋转角测量定位识别

目录 第一章矩形物体的识别 (1) 1、图像滤波 (1) 2、图像的边缘检测 (2) 3、图像的二值化处理 (3) 4、图像的区域选择及处理 (4) 第二章旋转角度的测量 (6) 1、边缘直线角度测量 (6) 2、对角线角度测量 (8) 3、矩形内部标准角度测量 (9) 4、角点边缘角度测量 (10) 5、垂线角度测量 (11) 第三章算法时间的比较 (15) 参考文献 (16) 附录一 (17) 1、边缘直线角度测量程序 (17) 2、对角线角度测量程序 (17) 3、矩形内部标准角度测量程序 (18) 4、角点边缘角度测量程序 (19) 5、二值化-垂线角度测量程序 (23) 6、Soble-垂线角度测量程序 (24) 附录二 (26)

计算机视觉技术

目录 1立体视觉 (1) 1.1计算机视觉技术 (1) 2立体视觉技术 (3) 2.1双目立体视觉技术 (3) 致谢 (8) 附录: (9)

立体视觉 我的毕业论文排版样文 1立体视觉 1.1计算机视觉技术 计算机视觉既是工程领域也是科学领域中的一个富有挑战性的重要研究领域。计算机视觉是一门综合性的学科,它已经吸引了来自各个学科的研究者参加到对它的研究之中,其中包括计算机科学和工程、信号处理、物理学、应用数学和统计学、神经生理学和认知科学等[18]。 视觉是各个应用领域,如制造业、检验、文档分析、医疗诊断和军事等领域中各种智能自主系统中不可分割的一部分。由于它的重要性,一些先进国家,例如美国把对计算机视觉的研究列为对经济和科学有广泛影响的科学和工程中的重大基本问题,即所谓的重大挑战。“计算机视觉的挑战是要为计算机和机器人开发具有与人类水平相当的视觉能力。机器视觉需要图像信号,纹理和颜色建模,几何处理和推理,以及物体建模。一个有能力的视觉系统应该把所有这些处理都紧密地集成在一起[19]。”作为一门学科,计算机视觉开始于60 年代初,但在计算机视觉的基本研究中的许多重要进展是在80 年代取得的。现在计算机视觉已成为一门不同于人工智能、图象处理、模式识别等相关领域的成熟学科[20]。 不少学科的研究目标与计算机视觉相近。这些学科包括图像处理、图像识别、景物分析、图像理解等。由于历史发展或领域本身的特点这些学科互有差别,但又有某种程度的相互重叠。为了清晰起见,把这些与计算机视觉有关的学科从研究目标和方法角度加以归纳[21]。 (1)图像处理 图像处理技术把输入图像转换成具有所希望特性的另一幅图像。例如,可通过处理使输出图像有较高的信噪比,或通过增强处理突出图像的细节,以便于操作员的检验。在计算机视觉研究中经常利用图像处理技术进行预处理和特征抽取。 (2)图像识别 图像识别技术根据从图像抽取的统计特性或结构信息,把图像分成预定的类别。在计算机视觉中图像识别技术经常用于对图像中的某些部分(例如分割区域)的识别和分类。 第 1 页(共9页)

计算机视觉系统及其应用

课程设计 课程名称工业自动化专题 题目名称_计算机视觉系统及其应用学生学院_____自动化________ 专业班级______ 学号 学生姓名____ 指导教师___________ 2013 年 6月 25日

机器视觉系统及其应用 摘要:主要介绍机器视觉系统的概要,简要分析机器视觉的特点、优越性和应用,具体介绍了机器视觉技术在印刷行业、农业、工业、医学中的实际应用,并且分别举例说明。机器视觉的诞生和应用在理论和实际中均具有重要意义。 关键词:机器视觉;标签检测;药物检测;水果品质检测;硬币检测。 1. 机器视觉系统 1.1 机器视觉系统简介 机器视觉系统是指利用机器替代人眼做出各种测量和判断。机器视觉是工程领域和科学领域中的一个非常重要的研究领域,它是一门涉及光学、机械、计算机、模式识别、图像处理、人工智能、信号处理以及光电一体化等多个领域的综合性学科。 机器视觉系统通过图像摄取装置将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号。机器视觉系统可以快速获取大量信息,而且易于自动处理,也易于同设计信息以及加工控制信息集成。 机器视觉系统的优点有:1.非接触测量,对于被检测对象不会产生任何损伤,而且提高了系统能够的可靠性;2.较宽的光谱响应范围,例如使用人眼看不见的红外测量,扩展人眼的视觉范围;3.长时间稳定工作,人类难以长时间对同一对象进行观察,而机器视觉系统则可以长时间地作测量、分析和识别任务。 现在,机器视觉系统在工业、农业、国防、交通、医疗、金融甚至体育、娱乐等等行业都获得了广泛的应用,可以说已经深入到我们的生活、生产和工作的方方面面。 1.2 基本原理 图 1 是机器视觉系统的基本结构,在一定的光照(包括可见光,红外线甚至超声波等各种成象手段)条件下,成象设备(摄象机,图像采集板等)把三维场景的图像采集到计算机内部,形成强度的二维阵列——原始图象;然后,运用图像处理技术对采集到的原始图像进行预处理以得到质量改善了的图像;其次,运用机器视觉技术从图像中提取感兴趣的特征分类整理;,构成对图像的进一步,运用模式识别技术对抽取到的特征进行描述;最后,运用人工智能得到更高层次的抽象描述。完成视觉系统的任务。 图1机器视觉的基本结构

人机交互中的计算机视觉技术.

人机交互中的计算机视觉技术 基于视觉的接口概念 计算机视觉是一门试图通过图像处理或视频处理而使计算机具备“ 看” 的能力的计算学科。通过理解图像形成的几何和辐射线测定, 接受器(相机的属性和物理世界的属性, 就有可能 (至少在某些情况下从图像中推断出关于事物的有用信息, 例如一块织物的颜色、一圈染了色的痕迹的宽度、火星上一个移动机器人面前的障碍物的大小、监防系统中一张人脸的身份、海底植物的类型或者是 MRI 扫描图中的肿瘤位置。计算机视觉研究的就是如何能健壮、有效地完成这类的任务。最初计算机视觉被看作是人工智能的一个子方向, 现在已成为一个活跃的研究领域并长达 40年了。 基于视觉的接口任务 至今,计算机视觉技术应用到人机交互中已取得了显著的成功,并在其它领域中也显示其前景。人脸检测和人脸识别获得了最多的关注, 也取得了最多的进展。第一批用于人脸识别的计算机程序出现在 60年代末和 70年代初,但直到 90年代初,计算机运算才足够快,以支持这些实时任务。人脸识别的问题产生了许多基于特征位置、人脸形状、人脸纹理以及它们间组合的计算模型, 包括主成分分析、线性判别式分析、 Gabor 小波网络和 .Active Appearance Model(AAM . 许多公司,例如Identix,Viisage Technology和 Cognitec System,正在为出入、安全和监防等应用开发和出售人脸识别技术。这些系统已经被部署到公共场所, 例如机场、城市广场以及私人的出入受限的环境。要想对人脸识别研究有一个全面的认识,见。 基于视觉的接口技术进展 尽管在一些个别应用中取得了成功,但纵使在几十年的研究之后,计算机视觉还没有在商业上被广泛使用。几种趋势似乎表明了这种情形即将会发生改变。硬件界的摩尔定律的发展, 相机技术的进步, 数码视频安装的快速增长以及软件工具的可获取性(例如 intel 的 OpenCV libraray使视觉系统能够变得小巧、灵

关于计算机视觉的若干思考

浅谈计算机视觉 当看到幻灯片上播放的两张看上去相同的图片,一张毫无秘密,一张却隐藏着机密的时候,我觉得很是神奇,原来还会有这种加密方式。不同于摩斯密码,我觉得这种加密方式正是计算机时代的一个代表。 机器视觉,计算机视觉,图像处理,图像分析,这些名词好像都出现在了 老师的课堂上,通过查阅资料得知,这些名词在技术和应用领域上他们都有着相当大部分的重叠,这些学科的基础理论大致是相同的,甚至让人怀疑他们是同一学科被冠以不同的名称。 但是,又好像存在着一些细小的不同。例如,机器视觉主要是指工业领域 的视觉研究,例如自主机器人的视觉,用于检测和测量的视觉。这表明在这一领域通过软件硬件,图像感知与控制理论往往与图像处理得到紧密结合来实现高效的机器人控制或各种实时操作。计算机视觉的研究对象主要是映射到单幅或多幅图像上的三维场景,例如三维场景的重建。计算机视觉的研究很大程度上针对图像的内容。图像处理与图像分析的研究对象主要是二维图像,实现图像的转化,尤其针对像素级的操作,例如提高图像对比度,边缘提取,去噪声和几何变换如图像旋转。这一特征表明无论是图像处理还是图像分析其研究内容都和图像的具体内容无关。这里,我就计算机视觉进行初步的了解与分析。 计算机视觉,顾名思义,即为利用计算机对图像进行处理的过程。不管进 行何种场景的应用,都必须进行识别,运动,场景重现,图像恢复等基本问题的算法处理。其系统主要包括:图像获取,预处理,特征提取,检测分割,高级处理等基本组成。

下面就图像加密过程进行初步分析:首先,进行图像的获取,拿到一张图片利用一个或多个图像感知器提取数字图像,根据感知器的类型会得到不同类型的数字图像;接着,进行预处理,在对图像实施具体的计算机视觉方法来提取某种特定的信息前,一种或一些预处理往往被采用来使图像满足后继方法的要求。例如:二次取样保证图像坐标的正确;平滑去噪滤除感知器引入的设备噪声等;然后,进行特征提取,提取出这幅图像的特征要素;进行检测分割,分割出所要进行隐藏图像的部分,以便于进行后续操作;再进行高级处理,及隐藏信息。 通过查阅资料得知,其中一种隐藏信息的方式为将数字图像转化为二值图像,即只有黑和白的像素,不存在灰色过度的图像,进行处理。利用二值图像的算法主要有图像分块嵌入法,流程修改嵌入法,基于图像特征嵌入法等。但是,利用二值图像嵌入信息,也有不足:在黑白图像中,若把一片全是“0”像素中间突然嵌入一个“1”像素,相当于在一片黑图片当中突然点了一个白点,这会很容易引起人眼的察觉,故而不是很好的信息嵌入策略。 通过了解,我发现有关这一方面的研究还有更深的发展空间,而且在信息化的今天,利用计算机视觉进行图像的处理以及信息的嵌入可以更好的为我们的工作生活提供便利。 且计算机视觉是一个交叉学科,需要多种学科的共同发展,符合当今时代特征。所以,在我看来,计算机视觉是一个未来前景广阔,信息集成度高,市场认可度高的研究方向。

机器视觉课后心得体会

经过机器视觉技术及应用这门课程的学习,我觉得受益匪浅。可以说这门课程更偏重于实践,也很好的锻炼了我们,老师讲课很认真,ppT准备的很详细,对于一些关键问题的讲解更是深入浅出。机器视觉技术,即采用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品即图像摄取装置,分CMOS 和CCD两种把图像抓取到,然后将该图像传送至处理单元,通过数字化处理,根据像素分布和亮度、颜色等信息,来进行尺寸、形状、颜色等的判别,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能,但并不仅仅是人眼的简单延伸,更重要的是具有人脑的一部分功能一一从客观事物的图像中提取信息,进行处理并加以理解,最终用于实际检测、测量和控制。 机器视觉不同于计算机视觉,它涉及图像处理、人工智能和模式识别,机器视觉是将计算机视觉应用于工业自动化。 目前在机器视觉系统中;CCD 摄像机以其体积小巧、性能可靠、清晰度高等优点得到了广泛使用。机器视觉伴随计算机技术、现场总线技术的发展,技术日臻成熟,已是现代加工制造业不可或缺的产品,广泛应用于食品和饮料、化妆品、制药、建材和化工、金属加工、电子制造、包装、汽车制造等行业。在未来的几年内,随着中国加工制造业的发展,对于机器视觉的需求也逐渐增多;随着机器视觉产品的增多,技术的提高,国内机器视觉的应用状况将由初期的低端转向高端。加之机器视觉的介入,自动化将朝着更智能、更快速的方向发展。 通过本课程的学习,我们掌握了一些机器视觉方面的基本知识。这门课对于我们生活方面有很大的实用性,可以让我们了解到机器视觉的基本构造,对成为技术应用型人才,适应社会和培养实践能力与技能都起到了很大的作用。这样的学习让我们将知识更灵活的运用,更好的将知识和实践结合在一起并转化为技能。 通过这门课程的学习,我们懂得更多,收获更多,提升了自身操作能力的同时又学到了很多东西,我相信在以后的课堂学习和实践学习中可以掌握更多更深入的知识,不断的提高自身的学习与应用能力。

计算机视觉技术在零件尺寸测量中的应用_王晓翠

计算机视觉技术在零件尺寸测量中的应用 王晓翠1,王艳秋1,麻恒阔2 (1.北京航空精密机械研究所,北京100076; 2.A BB电气传动系统有限公司,北京100015) 摘要:介绍了一种应用计算机视觉技术检测机械零件参数的测量方法。以面阵CCD为图像传感器,通过图像采集卡将机械零件的二维图像输入到计算机中。在对原始输入图像进行直方图校正和边缘保持滤波处理后,对得到的较为平滑的零件图像进行边缘检测。利用图像边缘灰度突变的特性,提出了一种结合梯度算子的快速边缘检测方法。并据此计算出零件的各参数值。此种测量方法非常适合于微小、易形变等接触测量难以准确测量的机械零件的参数检测,具有广阔的应用前景。 关键词:直方图校正;边缘保持滤波;边缘检测 中图分类号:T P391.41文献标志码:A Application of Measurement of Mechanical Accessory Size based on C omputer Vision Technology WA N G Xiaocui1,W AN G Y anqiu1,M A H eng kuo2 (1.Beijing Pr ecision Eng ineering Institut e fo r A ircraft Industr y,Beijing100076,China; 2.ABB Beijing Dr ive Systems Co.,L td,Beijing100015,China) Abstract:T he accessor y parameter measurement met ho d w as presented based on co mputer v ision technolog y.By taking CCD as imag e senso r,the accesso ry image is put into the co mputer via imag e co llection card.T he edge detectio n of smoot her accessor y imag e attained after histo gr am adjusting the or ig inal imag e and holding edg e filter.Co nsider ing the sudden chang e of the gr ay scale o f the image edge,a rapid edge-detectio n technique is pr esented which uses gr adient operato r,and then wo rked o ut t he accesso ry parameters.T his metho d is pr opitio us to measure mechanical accesso ry accur ately,such as m-i nuteness,mo re defo rmable that unfit for tangency measur ement,and has a w ide applicatio n fo reg round. Key words:Histo gr am adjusting,Edge keeping filter,Edg e detectio n 基于图像处理的计算机视觉技术是把被测零件的图像当作检测和传递信息的手段,从中提取有用的信号来获得待测的参数。该测量方法具有非接触、高速度、动态范围大、信息量丰富等优点,非常适合传统方法难以测量的场合,如易变形零件尺寸、微小尺寸及零件孔心距等的测量。本文介绍了一种以CCD作为图像传感器的图像测量系统,并可实现对微小零件的几何量(如薄板零件的小孔和孔心距等)进行自动测量。 1计算机视觉检测系统的构成 计算机视觉检测系统是集光学、光电子学、精密机械及计算机技术为一体的综合系统。该测量系统基本上由平行光照明系统、CCD图像采集系统以及相应的图像处理软件组成。为了达到良好的照明效果,并适当提高被测图像的对比度,从而提高图像处理中边缘提取的精度,采用光照均匀的柯拉照明方式,并对被测物进行平行光背光照射。由于被测对象多为板型零件,因而可以较好地利用光照条件提取被测物的有效轮廓,有利于图像测量算法精度的提高。结构框图如图1所示。其工作过程为:将被测零件置于尽可能均匀照明的可控背景前,CCD和图像卡将被测零件图像采集到计算机里,计算机按一定的算法计算出被测物体的几何参数,最后计算机对这些数据进行各种处理,并将结果按一定要求 予以显示和存储。 图1图像测量系统结构框图 2图像预处理 由于光的散射、空间电磁干扰、电路杂波等原因,得到的图像中通常含有如椒盐、脉冲和高斯等噪声。噪声会影响图像质量,造成零件边缘模糊,降低系统测量精度,因此,必须对原始图像进行灰度校正、噪声过滤等预处理。对图像测量系统来说,所用的图像预处理方法可不考虑图像降质,只将图像中感兴趣的部分有选择地突出,衰减不需要的特征。考虑到待测物体参数大多由其外形轮廓决定,本文首先对原始图像进行直方图均衡化处理,然后采用边缘保持滤波算法对图像进行降噪。 2.1直方图修正 原始图像的灰度值分布是不均匀的,其灰度值

计算机视觉应用专题报告

二、技术应用场景及典型厂商分析 1.计算机视觉技术已应用于传统行业和前沿创新,安全/娱乐/营销成最抢先落地的商业化领域 计算机视觉技术已经步入应用早期阶段,不仅渗透到传统领域的升级过程中,还作为最重要的基础人工智能技术参与到前沿创新的研究中。 本报告将重点关注技术对传统行业的影响。其中,计算机对静态内容的识别应用主要体现在搜索变革和照片管理等基础服务层面,意在提升产品体验;伴随内容形式的变迁(文字→图片→视频),动态内容识别的需求愈加旺盛,安全、娱乐、营销成为最先落地的商业化领域。 Analysys易观认为,这三类领域均有一定的产业痛点,且均是视频内容产出的重地,数据体量巨大,适合利用深度学习的方式予以改进。与此同时,行业潜在的商业变现空间也是吸引创业者参与的重要原因。 另一方面,当前计算机视觉主要应用于二维信息的识别,研究者们还在积极探索计算机对三维空间的感知能力,以提高识别深度。

2.计算机视觉的应用从软硬件两个层面优化安防人员的作业效率和深度 安防是环境最为复杂的应用领域,通常的应用场景以识别犯罪嫌疑人、目标车辆(含套牌车/假牌车)以及真实环境中的异常为主。 传统安防产品主要功能在于录像收录,只能为安防人员在事后取证的环节提供可能的线索,且需要人工进行反复地逐帧排查,耗时耗力;智能安防则是将视频内容结构化处理,通过大数据分析平台进行智能识别搜索,大大简化了工作难度,提高工作效率。 除此之外,在硬件层面上,传统安防产品超过4-5米的监控内容通常无法达到图像识别的像素要求,并容易受复杂环境中光影变化和移动

遮挡的影响而产生信息丢失,因此计算机会出现大量的误报漏报,这些局限为治安工作造成了一定的阻碍。 安防技术厂商在此基础上进行了创新,以格灵深瞳为例,目前已将摄像头的有效识别距离稳定至70-80米,同时开创了三维计算机视觉的应用,通过整合各类传感器达到类人眼的效果,减弱了环境对信息采集的负面影响,提高复杂环境下的识别准确度。 Analysys易观认为,计算机视觉的应用从行业痛点出发,以软硬件的方式大大优化了安防人员的作业效率与参考深度,是顺应行业升级的利好。不过,在实际应用过程中,对公安、交警、金融等常见安防需求方而言,更强的视觉识别效果往往意味着更多基础成本(存储、带宽等)的投入,安防厂商的未来将不只以技术高低作为唯一衡量标准,产品的实用性能与性价比的平衡才是进行突围、实现量产的根本,因此市场除了有巨大的应用空间外,还会引发一定的底层创新。

浅谈机器人视觉技术

浅谈机器人视觉技术 摘要 机器人视觉是使机器人具有视觉感知功能的系统,是机器人系统组成的重要部分之一。机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的二维图像,并通过视觉处理器进行分析和解释,进而转换为符号,让机器人能够辨识物体,并确定其位置。机器人视觉广义上称为机器视觉,其基本原理与计算机视觉类似。计算机视觉研究视觉感知的通用理论,研究视觉过程的分层信息表示和视觉处理各功能模块的计算方法。而机器视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统,只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分,而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟-数字转换器和帧存储器等组成。本文介绍了机器人的发展以及视觉计算理论和视觉的关键技术。 关键词:机器人、视觉、计算、关键技术 一、机器人发展概述 科学技术的发展,诞生了机器人。社会的进步也提出要求,希望创造出一种能够代替人进行各种工作的机器,甚至从事人类不能及的事情。自从1959年诞生第一台机器人以来,机器人技术取得了很大的进步和发展,至今已成为一门集机械、电子、计算机、控制、传感器、信号处理等多学科门类为一体的综合性尖端科学。当今机器人技术的发展趋势主要有两个突出的特点:一个是在横向上,机器人的应用领域在不断扩大,机器人的种类日趋增多;另一个是在纵向上,机器人的性能不 断提高,并逐步向智能化方向发展。前者是指应用领域的横向拓宽,后者是在性能及水平上的纵向提高。机器人应用领域的拓宽和性能水平的提高,二者相辅相成、相互促进。 智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器,是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果阎。智能机器人可获取、处理和识别多种信息,自主地完成较为复杂的操作任务,比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。要使机器人拥有智能,对环境变化做出反应,首先,必须使机器人具有感知

计算机视觉理论学习总结

第一部分:深度学习 1、神经网络基础问题 (1)Backpropagation 后向传播是在求解损失函数L对参数w求导时候用到的方法,目的是通过链式法则对参数进行一层一层的求导。这里重点强调:要将参数进行随机初始化而不是全部置0,否则所有隐层的数值都会与输入相关,这称为对称失效。 大致过程是: ●首先前向传导计算出所有节点的激活值和输出值, ●计算整体损失函数: ●然后针对第L层的每个节点计算出残差(本质就是整体损失函数对每一层激活值Z的 导数),所以要对W求导只要再乘上激活函数对W的导数即可 (2)梯度消失、梯度爆炸 梯度消失:这本质上是由于激活函数的选择导致的,最简单的sigmoid函数为例,在函数的两端梯度求导结果非常小(饱和区),导致后向传播过程中由于多次用到激活函数的导数值使得整体的乘积梯度结果变得越来越小,也就出现了梯度消失的现象。 梯度爆炸:同理,出现在激活函数处在激活区,而且权重W过大的情况下。但是梯度爆炸不如梯度消失出现的机会多。 dropout, regularization, batch normalizatin,但是要注意dropout只在训练的

时候用,让一部分神经元随机失活。 Batch normalization是为了让输出都是单位高斯激活,方法是在连接和激活函数之间加入BatchNorm层,计算每个特征的均值和方差进行规则化。 2、CNN问题 (1)思想 改变全连接为局部连接,这是由于图片的特殊性造成的(图像的一部分的统计特性与其他部分是一样的),通过局部连接和参数共享大范围的减少参数值。可以通过使用多个filter来提取图片的不同特征(多卷积核)。 (2)filter尺寸的选择 通常尺寸多为奇数(1,3,5,7) (3)输出尺寸计算公式 输出尺寸=(N - F +padding*2)/stride + 1 步长可以自由选择通过补零的方式来实现连接。 (4)pooling池化的作用 虽然通过卷积的方式可以大范围的减少输出尺寸(特征数),但是依然很难计算而且很容易过拟合,所以依然利用图片的静态特性通过池化的方式进一步减少尺寸。 (5)常用的几个模型,这个最好能记住模型大致的尺寸参数。 1、RNN原理: 在普通的全连接网络或CNN中,每层神经元的信号只能向上一层传播,样本的处理在各个时刻独立,因此又被成为前向神经网络(Feed-forward+Neural+Networks)。而在RNN中,神经元的输出可以在下一个时间戳直接作用到自身,即第i层神经元在m时刻的输入,除了(i-1)层神经元在该时刻的输出外,还包括其自身在(m-1)时刻的输出。所以叫循环神经网络 2、RNN、LSTM、GRU区别 ●RNN引入了循环的概念,但是在实际过程中却出现了初始信息随时间消失的问题,即 长期依赖(Long-Term Dependencies)问题,所以引入了LSTM。 ●LSTM:因为LSTM有进有出且当前的cell informaton是通过input gate控制之后 叠加的,RNN是叠乘,因此LSTM可以防止梯度消失或者爆炸。推导forget gate,input gate,cell state, hidden information等因为LSTM有进有出且当前的cell informaton是通过input gate控制之后叠加的,RNN是叠乘,因此LSTM可以防止梯度消失或者爆炸的变化是关键,下图非常明确适合记忆:

简单好上手的图像分类教程!

简单好上手的图像分类教程! 今天,Google AI再次放出大招,推出一个专注于机器学习实践的“交互式课程”,第一门是图像分类机器学习实践,已有超过10000名谷歌员工使用这个教程构建了自己的图像分类器。内容简明易上手,不妨来试。 几个月前,Google AI教育项目放出大福利,将内部机器学习速成课程(MLCC)免费开放给所有人,以帮助更多开发人员学习和使用机器学习。 今天,Google AI再次放出大招,推出一个专注于机器学习实践的“交互式课程”。公开的第一门课程是谷歌AI团队与图像模型方面的专家合作开发的图像分类机器学习实践。 这个动手实践课程包含视频、文档和交互式编程练习,分步讲解谷歌最先进的图像分类模型是如何开发出来的。这一图像分类模型已经在Google相册的搜索功能中应用。迄今为止,已经有超过10000名谷歌员工使用这个实践指南来训练自己的图像分类器,识别照片上的猫和狗。 在这个交互式课程中,首先,你将了解图像分类是如何工作的,学习卷积神经网络的构建模块。然后,你将从头开始构建一个CNN,了解如何防止过拟合,并利用预训练的模型进行特征提取和微调。 机器学习实践:图像分类 学习本课程,你将了解谷歌state-of-the-art的图像分类模型是如何开发出来的,该模型被用于在Google Photos中进行搜索。这是一个关于卷积神经网络(CNN)的速成课程,在学习过程中,你将自己构建一个图像分类器来区分猫的照片和狗的照片。 预计完成时间:90~120 分钟 先修要求 已学完谷歌机器学习速成课程,或有机器学习基本原理相关的经验。 精通编程基础知识,并有一些Python编程的经验 在2013年5月,谷歌发布了对个人照片进行搜索的功能,用户能够根据照片中的对象在

中国海洋大学计算机视觉课程大纲(理论课程)-中国海洋大学信息科学与

中国海洋大学计算机视觉课程大纲(理论课程) 英文名称:Computer Vision 【开课单位】信息学院计算机系【课程模块】工作技能 【课程编号】080504301305 【课程类别】选修 【学时数】68 (理论51 实践17 )【学分数】3.5 一、课程描述 (一)教学对象 计算机相关专业学生。 (二)教学目标及修读要求 1、教学目标 了解计算机视觉的应用领域,掌握基本的图像分割、特征检测、聚类及分类算法,理解相机模型以及相机标定方法,学会利用已有相关算法,使用OpenCV进行相关视觉应用的开发。 2、修读要求 计算机视觉属于计算机专业的一门新课,和研究前沿结合的比较紧密,需要学生具有数字图像处理、计算机图形学以及线性代和概率论方面的基础。 (三)先修课程 数字图像处理。 二、教学内容 (一)绪论 1、主要内容:介绍计算机视觉的基本概念,应用领域,发展历史等相关内容。 2、教学要求:了解计算机视觉的应用领域及学习的内容。 (二)第二章图像形成 1、主要内容:几何基元和变换,光度测定学的图像形成,数字摄像机。 2、教学要求:理解图像形成的物理过程,包括相机镜头的物理特性对图像形成过程的影响,掌握3D到2D的投影变换,掌握相机内参和外参的概念。 3、重点、难点:相机内参和外参的标定。 (三)第三章图像处理 1、主要内容:点算子,线性滤波器,其他邻域算子,傅里叶变换,几何变换等。 2、教学要求:掌握数字图像处理课程相关的基本内容,包括空间域的图像处理及频率域的图像处理基本方法。 3、重点、难点:傅里叶变换。 (四)第四章特征检测与匹配 1、主要内容:图像的点与块,图像的边缘,直线。 2、教学要求:理解图像特征的概念,掌握几种特征(点、块、边缘、直线)的检测方法,了解特征匹配的在图像拼接及相机标定等方面的应用。 3、重点、难点:几种特征描述子的生成过程。 (五)第五章图像分割 1、主要内容:活动轮廓,基于区域的分割。 2、教学要求:掌握几种流行的图像分割方法,包括基本的阈值方法,活动轮廓方法,基于聚类的方法。 (六)第六章基于特征的配准 1、主要内容:基于2D和3D特征的配准,姿态估计,几何内参标定。

浅谈计算机视觉与数字摄影测量

浅谈计算机视觉与数字摄影测量 发表时间:2018-06-19T16:47:42.070Z 来源:《基层建设》2018年第12期作者:熊健1 汪军2 施航3 [导读] 摘要:计算机视觉是数字摄影测量的重要组成部分,研究其相关课题有着重要意义。 1江苏省地质勘查技术院江苏南京 210000;2安徽省第四测绘院安徽合肥 230000 3华东冶金地质勘查局八一一地质队安徽滁州 239000 摘要:计算机视觉是数字摄影测量的重要组成部分,研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述,分析了计算机视觉与数字摄影测量的处理流程,并结合相关实践经验,分别从多个角度与方面就计算机视觉技术在影像处理系统中的实际应用展开了研究,阐述了个人对此的几点看法与认识,望有助于相关工作的实践。 关键词:计算机;视觉;数字摄影;测量 1前言 计算机视觉与数字摄影测量是一项实践性较强的综合性工作,其具体实施方法的特殊性不言而喻。该项课题的研究,将会更好地提升对计算机视觉的分析与掌控力度,从而通过合理化的措施与途径,进一步优化该项工作的最终整体效果。 2计算机视觉技术核心问题 视觉问题复杂性的本质在于相对声音等物理信号的描述,视觉信号充满了非常丰富的信息,描述起来也更加困难。比如,很多图像中蕴含了大量简单(如颜色、形状、纹理、几何特征等)及复杂(如场景、字符、物体分布、人物而部特征、人体姿势等)信息并具有较大的动态范围和主观性,如何攻克图像信息提取过程中的各种难题一直是当今计算機图像学研究的热点问题。而且,在科学家们还未完全破译生物视觉系统的奥秘的前提下,大多数CV问题只能采用“逆向推导机制”—依据己知或假设的关联将视觉系统的输入(数字图像)和输出(语义描述)对应起来,通过图片猜测真实世界物体具有的形状,照明度以及颜色分布。因此,基于概率论和数理统计的数学模型是最适合解决这类逆推问题的工具,这也是目前CV领域普遍采用各种统计模型和机器学习算法的本质原因。由于各种学习机制和统计模型需要基于先验知识并建立在对待测图像内容的约束、简化及假设的基础上,和生物视觉几亿年的发展进化相比,其建立的数学模型也只能片而而且粗糙地描绘出视觉系统输入与输出之间的关系。因此,对某组特定图像检测时表现十分优秀的系统,往往对另一组语义相同的图片素手无策;很多看似稳定的机器学习机制,在增加样本种类和数量后,检测率反而会下降;很多设计复杂的检测算法在实际应用中的表现反而不如一些简单且基本的数学描述困。 3计算机视觉与数字摄影测量的处理流程 3.1立体视觉 立体视觉是计算机视觉中的一个重要分支,一直是计算机视觉研究的重点和热点之一,在20多年的发展过程中,逐渐形成了自己的方法和理论。立体视觉的基本原理是从两个(或多个)视点观察同一景物,以获取在不同视角下的感知图像,通过三角测量原理计算像像素间的位置偏差(即视差)来获取景物的三维信息,这一过程与人类视觉的立体感知过程是类似的。一个完整的立体视觉系统通常可分为图像获取、摄像机定标、特征提取、影像匹配、深度确定及内插等6个大部分。其中影像匹配是立体视觉中最重要也是最困难的问题,也是计算机视觉和数字摄影测量的核心问题。 3.2影像匹配 立体视觉的最终目的是为了恢复景物可视表面的完整信息。当空间三维场景被投影为二维图像时,同一景物在不同视点下的图像会有很大不同,而且场景中的诸多因素,如光照条件,景物几何形状和物理特性、噪声干扰和畸变以及摄像机特性等,都被综合成单一的图像中的灰度值。因此,要准确地对包含了如此之多不利因素的图像进行无歧义的匹配,显然是十分困难的。 在摄影测量中最基本的过程之一就是在两幅或者更多幅的重叠影像中识别并定位同名点,以产生立体影像。在模拟摄影测量和解析摄影测量中,同名点的识别是通过人工操作方式完成的;而在数字摄影测量中则利用计算机代替人工解决同名点识别的问题,即采用影像匹配的方法。 3.3多目立体视觉 根据单张相片只能确定地面某个点的方向,不能确定地面点的三维空间位置,而有了立体像对则可构成与地面相似的立体模型,解求地面点的空间位置。双目立体视觉由不同位置的两台或者一台摄像机(CCD)经过移动或旋转拍摄同一幅场景,就像人有了两只眼睛,才能看三维立体景观一样,然后通过计算空间点在两幅图像中的视差,获得该点的三维坐标值。现在的数字摄影测量中的立体像对技术通常是在一条基线上进行的,但是由于采用计算机匹配替代人眼测定影像同名像对时存在大量的误匹配,使自动匹配的结果很不可靠。其存在的问题主要是,对存在特殊结构的景物,如平坦、缺乏纹理细节、周期性的重复特征等易产生假匹配;在摄像机基线距离增大时,遮挡严重,能重建的空间点减少。为了解决这些问题,降低双目匹配的难度,自1986年以来出现了三目立体视觉系统,即采用3个摄像机同时摄取空间景物,通过利用第三目图像提供的信息来消除匹配的歧义性。采用“多目立体视觉技术”可以利用摄影测量的空中三角测量原理,对多度重叠点进行“多方向的前方交会”,既能较有效地解决随机的误匹配问题,同时又能增加交会角,提高高程测量的精度。这项技术的应用,将很大程度地解决自动匹配结果的不可靠性,提高数字摄影测量系统的准确性。 4计算机视觉技术在影像处理系统中的实际应用 4.1计算机视觉技术关于图像的预处理的應用 影像测量系统在采集图像的时候,很容易受到周围环境的影响,例如:电磁波的干扰,光的折射,温度的影响等,这将很容易导致测量系统采集到事物图像在播发过程中都会夹杂着刺耳的噪声,对测量物品的边缘描述过于模糊,使得零件的精准度的测量受到了影响。因此需要把计算机视觉技术和影响测量系统的应用结合在一起,在测量产品,处理图像过程中,需要进行原始图像的修改和清晰度的矫正并且选择性的过滤影响产品测量的噪声。由于在测量过程中结合了计算机视觉技术,所以在图像的预处理的时候,不需要对图画质量的降低,可以运用计算机视觉技术对于图像进行修改,重要的部位采用灰色直方图修改技术特别标出,其他部位选择性消除。虽然计算机技术跟影像测量系统的结合很好的处理了这些的问题,但是也要避免在测量过程中受到噪音的干扰,从而使得图像变质。因此,在测量的时候可以先对周围环境进行预处理,采用计算机视觉技术中的边缘保持滤波算法降低周围环境的噪声影响,从而保证了测量图像的精确性。 4.2计算机视觉技术关于图像边缘处理的应用

相关文档
最新文档