计算机视觉的主要技术
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计算机视觉的主要技术范文第1篇
随着计算机技术以及图像处理技术的快速发展，计算机视觉技术作为一种新兴的技术，其被广泛应用在军事、医学、工业以及农业等领域[1]。一般而言，计算机及视觉技术应用在农业的生产前、生产中以及生产后等各个环节，其主要就是鉴别植物种类，分级和检测农产品的品质。计算机视觉相较于人类视觉而言，其具有更多的优点，能够有效提高农业的生产率，实现农业生产与管理的智能化和自动化，促进农业的可持续发展。
一、计算机视觉技术概述
计算机视觉主要是指利用计算机来对图像进行分析，从而控制某种动作或者获取某描述景物的数据，是人工智能与模式识别的重要领域。计算机视觉兴起于20世纪70年代，其涉及的学科范围较为广泛，包括视觉学、CCD技术、自动化、人工智能、模式识别、数字图像处理以及计算机等。就目前而言，计算机视觉技术主要以图像处理技术为核心，是通过计算机视觉模拟人眼，并利用光谱对作物进行近距离拍摄，运用数字图像处理以及人工智能等技术，对图像信息进行分析和研究。计算机视觉技术主要步骤包括采集图像、分割图像、预处理、特征提取、处理和分析提取的特征等[2]。
二、农业机械中计算机视觉技术的应用分析
一般而言，农业机械中计算机视觉技术的应用，主要表现在以下三个方面：一是田间作业机械中的应用；二是农产品加工机械中的应用；三是农产品分选机械中的应用。
（一）田间作业机械中的应用
在田间作业机械中，计算机视觉技术的应用较晚。近年来，由于环境保护政策的提出，在农田作业的播种、植保以及施肥机械中的应用越来越广泛。在田间作业的过程中应用计算机视觉技术时，主要应用在苗木嫁接、田间锄草、农药喷洒、施肥以及播种等方面[3]。为了有效识别杂草，对除草剂进行精确喷洒，相关研究人员分析了美国中西部地区常见的大豆、玉米以及杂草二值图像的形态学特征，发现植物长出后14～23天内能够有效区别双子叶和单子叶的效果，准确率最高达到90%。在1998年开发出Detectspary除草剂喷洒器，其能够有效识别杂草，在休耕季节时，其相较于播撒而言，能够减少19%～60%的除草剂用量。在农业生产中，农药的粗放式喷洒是污染严重，效率低下的环节，为了有效改变这种现状，Giler D.K.等研制出能够精量喷雾成行作物的装置。该系统主要是利用机器视觉导向系统，使喷头能够与每行作物上方进行对准，并结合作物的宽度，对喷头进行自动调节，确保作物的宽度与雾滴分布宽度具有一致性，从而有效节省农药。一般而言，该系统能够促使药量减少66%，提高雾滴沉降效率和施药效率，减少农药对环境产生的影响。
（二）农产品加工机械中的应用
随着信息技术以及计算机技术的快速发展，计算机视觉技术被广泛应用在农产品加工的自动化中。如Jia P等提出了图像处理算法，该算法主要是以鲇鱼水平方向与主轴的形心位置和夹角为依据，检测鲇鱼的方位以及背鳍、腹鳍、头、尾的位置，从而确定最佳的下刀位置。此外，我国的黄星奕等人在研究胚芽米的生产过程时，在不经过染色的情况下，对胚芽米的颜色特性等进行分析，得出胚芽米颜色特征的参数为饱和度S。同时利用计算机视觉系统，自动无损检测胚芽精米的留胚率，其结果与人工评定的结果大体一致。
（三）农产品分选机械中的应用
在分级和鉴定农产品的品质时，可以利用计算机视觉技术对其进行无损检测。一般计算机视觉技术不需对测定对象进行接触，可以直接利用农产品的表面图像，分级和评估其质量，其具有标准统一、识别率高一级效率高等优势。计算机视觉技术在检测农产品时，主要集中在谷物、蔬菜以及水果等方面。Chtioui Y等人提出了结合Rough sets理论，利用计算机视觉技术对蚕豆品质的方法进行评价。该理论通过不同的离散方法对石头、异类蚕豆、过小、破损以及合格等进行有效区分，并利用影色图像，对其特征参数进行分类，最终分类的结果相比于统计分类结果，两者具有较好的一致性。
计算机视觉的主要技术范文第2篇
1、引言
随着经济的迅猛发展，汽车的迅速普及，根据社会对汽车产业的要求，车辆的各方面指标都受到人们越来越多地关注，汽车涂装过程中的瑕疵直接影响汽车的外观质量，因此如何在生产过程中利用计算机视觉检测技术检测出并及时修补汽车涂装过程中产生的瑕疵就成了首要的任务[1]。本文的研究内容是首先了解计算机视觉检测系统的工作原理，汽车涂装瑕疵的种类，然后结合两者的特点，应用计算机视觉检测系统检测汽车涂装瑕疵。该研究的价值在于两方面：①对于汽车生产的自动化和过程自动化，计算机视觉是现实真正意义的自动的基础和一种重要的质量控制的手段；②对于汽车涂装瑕疵的修补可以提高其修补的精度。
2、汽车涂装瑕疵的计算机视觉检测系统
汽车涂装瑕疵检测系统主要包括照明系统、图像采集卡、CCD摄像机、计算机以及软件处理等几个主要部分[2]。综合计算机视觉检测系统的构成和线结构光测量的原理，基于计算机视觉的汽车涂装瑕疵的检测系统大致是这样构成的：将线结构光投射到被测物上，所形成的光斑作为传感信号，用CCD摄像机采集光斑图像，采集到的图像信号被传输到计算机，根据图像处理和计算机视觉检测系统的处理产生处理结果，返回到涂装生产线，对车身的涂装进行修正，从而提高产品质量。汽车涂装瑕疵的视觉检测系统如图1所示[3]。
3、计算机视觉检测
计算机视觉是计算机对图像进行自动处理并报告“图像中有什么”的过程，也就是说它识别图像中的内容。图像中的内容往往是某些机器零件，而处理的目标不仅要能对机器零件定位，还要能对其进行检验。计算机视觉系统基本原理：机器视觉系统通常采用CCD相机摄取图像，将其转化为数字信号，再采用先进的计算机硬件与软件技术对图像数字信号进行处理，从而得到所需要的各种目标图像特征值，并在此基础上实现模式识别、坐标计算、灰度分布图等多种功能。计算机视觉系统能够根据其检测结果快速地显示图像、输出数据、指令，执行机构可以配合其完成指令的实施。计算机视觉系统主要由图像获取、图像分析和处理、输出显示或控制三个功能模块组成[4]。视觉检测按其所处理的数据类型可分为二值图像、灰度图像、彩色图像和深度图像的视觉检测。另外，还有X射线检测、超声波检测和红外线检测。一个完整视觉检测系统包括：图像采集、图像分割、零件识别、模型匹配和决策判断。Newman[5]等描述了利用深度图像进行零件检测的AVI系统，具有一定的代表性。一个典型的AVI系统如图2所示。
4、汽车涂装瑕疵的检测算法
由于汽车涂膜中一些缺陷的边界比较模糊，例如：气泡、爆裂气泡孔、气泡针孔、抽缩等等。边缘处灰度变化很小，直接用传统的微分边缘检测算法无法有效的检测出来。所以对缺陷模糊边缘的检测成为了算法的关键[6]。本文介绍了基于线结构光的边缘检测方法。汽车涂装表面被光源投射器发出的线结构光照射，反射出的图像被CCD摄像机所接收传输到计算机视觉检测系统中。若涂装表面没有瑕疵，则产生图3的图像。若涂装表面有瑕疵，则产生图4的图像[7]。
计算机视觉的主要技术范文第3篇
（广东农工商职业技术学院，广州 510663）
（Guangdong AIB Polytechnic College，Guangzhou 510663，China）
摘要： 本文就计算机视觉的理论框架进行阐述，对计算机视觉理论框架存在的问题进行分析，提出计算机视觉理论框架的新发展，以确保通过计算机视觉获得的景物信息更加完整。
Abstract： This paper expounds the theory framework of computer vision, analyzes the problems of theory framework of computer vision, and puts forward new development of the theory framework of computer vision to ensure that the scene information obtained through computer vision is more complete.
关键词 ： 计算机视觉；理论框架；问题；新发展
Key words： computer vision；theory framework；problems；new development
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）02-0209-02
0 引言
在计算机系统中，计算机视觉是通过模拟人类视觉，从而对不同事物进行相关描述，以获得更全面的信息。随着计算机视觉在文字识别、漫步机器人和导航中的成功应用，计算机视觉的理论框架研究显得越来越重要，对于促进我国计算机应用技术水平不断提升具有重要意义。
1 计算机视觉的理论框架
随着计算机视觉的不断研究和总结，从二维景物图像发展到三维景物图像，计算机视觉的理论框架主要有如下三个：
1.1 计算视觉理论框架 在七十年代中期，有关研究人员提出了第一个计算机视觉理论框架，即计算视觉理论，将视觉过程看作是信息处理过程，并将信息处理过程分为三个不同的层次，它们分别是计算理论层次、数据结构层次和硬件实现层次，从而对计算机视觉进行全面分析。根据相关数据和资料显示，视觉是对图像的位置、形状和特征等进行描述，因此，计算理论层成为了研究的重点，进而将视觉过程看作是从二维图像信息中对图像进行重塑，从而将三维物体的形状、位置和空间等反映出来，最终形成三维图像。由此可见，早期的视觉处理是从输入的二维图像中获得二维要素图，即图像中强度变化较强时的位置和几何分布情况、结构等；中期的视觉处理是从二维要素图中获得二点五维图，即以观察者为中心，对表面的法向、深度和不连续的轮廓等进行观测。虽然二点五维包含的深度信息比二维要多，但还不是真正意义上的三维表示，而仅仅是有多个相对独立的视觉模块组成的，在相关研究中被称作是“shape from X”模型，将运动视觉、立体视觉等融入到其中；后期视觉处理是指从二点五维图中获取物体的三维描述，从而将场景中的物体识别处理，确定物体的确切位置和姿态。
1.2 基于知识的视觉理论框架 在计算机视觉理论中，基于知识的视觉理论框架，是围绕感知特征群集来进行相关研究的，从而通过人类感知的经验来描述目标，最终确定物体在场景中的真正位置、形态等。相关研究人员认为，基于知识的视觉理论可以通过知识的引导来直接完成三维重建，以将相对应观察方向保持不变动二维特征称作是非偶然性聚类，而人体中视觉识别发挥重要作用的一种感知组织，通过对非偶然性聚类的检测，可以有效辨别出目标。因此，首先是利用感知组织来提取图像中相对于观察方向大范围变化，并且保持不变的分组和结构等；然后，利用概率排队的方法来进行模型匹配，从而缩小检测空间；最后，通过对观察点的未知求解和寻找模型参数对应关系，使三维模型的投影和图像得到最合适的匹配，最终完成三维重建。
1.3 主动视觉理论框架 第三种计算机视觉理论框架是中东视觉理论矿坑，是根据人类视觉的主动性特征提出的。由于人类视觉会根据自己的意识选择视野范围内所看见的事物的主次，从而移动身体、转向或者改变视角，因此，人们的视觉过程是与所在环境交互感知和动作的过程。在计算机视觉理论框架的主动视觉框架中，视觉行为不需要三维物体的相关精确信息，就可以完成物体重建。主动视觉系统根据所需的物体对象特征、分析结果和当前要求等，通过控制摄像机的相关操作，如取向、位置、焦距等，就可以完成相关处理任务和信息交换。与此同时，主动视觉还可以用改变摄像机的参数和处理摄像后的数据等，使图像的时间、空间和分辨率等发生变化，从而增强图像的感知效果。
2 计算机视觉理论框架存在的问题
现展中，计算机视觉理论框架的提出，是计算机视觉领域研究的重要突破，而在这个发展过程中，存在着如下一些问题，影响计算机视觉理论框架的更完善构建。由于视觉过程是成像过程的逆过程，存在着混合、投影、噪音和畸变等干扰因素，使图像三维重建存在不稳定性和不确定性，因此，从一幅景象到多幅景象的重建存在很多困难，使三维图像的准确性和通用性大大降低。并且，计算视觉理论认为输入是被动的，整个视觉过程自下而上不存在反馈，处理目的没有发生任何改变，因此，对物体的确切位置和形状有一定要求。另外，有关学者提出计算机视觉理论框架没有充分运用知识，对知识表达没有给以高度重视，从而忽略知识推理和知识库的构建，没有对空间约束和场景假设进行充分考虑，从而使场景假设受到局限。并且，没有进行多次的分析和试验，致使计算机视觉理论框架构建存在很多问题。
基于知识的理论框架忽略了计算视觉理论的重要性，认为人类视觉和重建无关，然而，在进行物体尺寸判断、物体距离估算等情况时，光靠识别是不够的，必须要依靠三维重建，才能将物体的确切位置、形状等准确地描述出来。
主动视觉理论没有排除三维重建，通过改变摄像机的参数和角度等，来改变物体空间、时间和分辨率的感知效果，从而对图像出来过程进行相关约束，使很多不稳定和不合适的问题得到有效解决，最终完成三维重建。运用主动视觉理论框架，可以大大降低问题的难度，但主动视觉理论框架仍存在缺乏高层知识指导的问题，导致主动视觉框架还不够完整，使计算机视觉理论框架构建受到一定影响。
3 计算机视觉理论框架构建的新发展
在计算机视觉理论框架的构建过程中，计算视觉理论比较系统地解释了从二维图中获取三维物体形态的方法和可能性，而基于知识的实际理论和主动视觉理论则对计算视觉理论进行了补充和进一步提升。因此，计算机视觉理论框架的新发展，可以以计算视觉理论为主，将基于知识的视觉理论和主动视觉理论结合到一起，从而使计算机视觉系统框架变得更加完善。
在实际应用过程中，将早期视觉处理分为图像分割、图像预处理和二维模式识别等，以对二维图像进行滤波降噪和图像增强等，因此，不需要知识引导和控制视觉目的。在图像分割、二维图像模式识别、中期处理、后期处理和三维模式识别的过程中，没有知识引导和模型匹配，最终得出的图像效果会更好、更完整。在早期视觉处理和后期视觉处理中，二维模式和三维模式的识别，需要根据物体的实际情况来确定，由于特征、模型等各不一样，所以，二维物体和三维物体的描述方式也各不相同。由于二维信息的质量会影响三维信息的效果，因此，在计算机视觉中，二维信息应当给以高度重视。而模型库和视觉目的的应用，为计算机视觉理论框架构建提供了更多的信息。由此可见，在计算机视觉系统中，通过视觉目的来进行物体形象、位置等的输出判断，同时，运用视觉目的可以对图像分割和二维模式识别、中期视觉处理、后期视觉处理和三维模式识别等进行有效控制，最终使三维重建的图像信息更加完整。
4 结束语
随着高科技信息技术的不断推广，计算机视觉理论框架的研究已经成为目前重点关注对象之一，虽然取得了一定的成绩，但计算机视觉理论框架构建还不够完善。因此，计算机视觉理论框架未来的发展，需要对计算实际理论、基于知识的视觉理论和主动视觉理论进行更深层次的研究，将理论和实践应用紧密结合在一起，从而使计算机视觉理论框架研究的成果可以更加辉煌。
参考文献：
[1]尹宏鹏.基于计算机视觉的运动目标跟踪算法研究[D].重庆大学,2009.
计算机视觉的主要技术范文第4篇
关键词 疲劳驾驶 人眼、人脸 嘴巴 专利
中图分号：C18 文献标识码：A
0引言
造成交通事故的原因25%-30%产生于疲劳驾驶，因此疲劳驾驶已成为诱发交通事故的重要因素。国内外专家和学者针对疲劳驾驶的检测开展了大量的研究工作，目前研究的重心主要集中在基于计算机视觉的疲劳驾驶检测，因此对基于计算机视觉的疲劳驾驶检测的相关专利进行分析尤为必要。
1基于计算机视觉的疲劳驾驶检测专利申请数据分析
1.1全球专利申请量趋势
从图1可以看出，基于计算机视觉的疲劳驾驶检测专利申请量从1990-2001年间处于技术研发初期，专利申请量相对较少。从2002年开始该领域的专利申请量逐渐呈现持续增长趋势，并在2014年达到最大值153件。由此可知，随着疲劳驾驶的增多，人们对疲劳驾驶的检测也越来越重视，相应的研究也正不断增加。基于此，在今后的一段时间内，相关的专利申请量有望继续保持。
1.2专利申请产出地区分布
目前各领域的专利申请量主要集中在中国、美国、韩国、日本和欧洲，通过对该领域在中国、美国、韩国、日本和欧洲的专利申请量进行统计分析发现，中国的申请量以48%的占比雄居第一，其他几个地区的申请量相差不大，具体如图2所示。
1.3在华专利申请量变化趋势
图3为1990年至2014年基于计算机视觉的疲劳驾驶检测在华的申请量变化趋势图，由该图可以看出，1990-2002年是技术的萌芽期，在2003年以后申请量才呈现逐年增长的趋势，并且在2012年-2014年将均维持在较高的申请量。因此，该领域国内虽然起步较晚，但是最近几年申请量相对其他地区却具有压制性的优势。
1.4在华主要申请人分析
图4展示了在华主要申请人的申请量份额，主要以科研院所和大型汽车企业为主，其中吉利汽车公司以领先优势排名第一。
2主要技术分支的专利申请分析
基于计算机视觉的疲劳驾驶检测的主要技术分支有：基于人眼的驾驶疲劳检测、基于人脸的驾驶疲劳检测、基于嘴巴的疲劳检测。下面从三个技术分支的发展概况、三个技术分支的主要工作原理及重点专利等方面进行分析。
2.1全球专利申请主要技术分支的申请量趋势图
由图6可知，近年来基于人眼和人脸的驾驶疲劳检测的申请量呈现较快增长，申请量也较基于嘴巴的疲劳检测的申请量大，体现了该领域近年来的发展趋势，并体现出基于人眼和人脸的驾驶疲劳检测的技术分支发展已较为成熟。三个技术分支在2006年之前，申请量的差别不大且数量均较小，显示出在2006年以前三个分支的区别并不明显，发展也较为缓慢，这说明基于计算机视觉的疲劳驾驶检测也是近10年才兴起的一项技术，它依赖于图像处理技术的发展水平。
2.2在华专利申请主要技术分支的申请量趋势图
由图7可知，三个技术分支在2006年以前均只有零星的申请量，这与该领域在全球的发展情况相符合，基于人眼的疲劳驾驶检测在华申请量自2006年以来呈现稳步增长，且近年来申请量最大。基于人脸的疲劳驾驶检测申请量虽小于基于人眼的疲劳驾驶检测，但近年来的申请量也呈现出稳步增长的势头。然而，基于嘴巴的疲劳驾驶检测虽有增长趋势，但申请量一直都较小。由此可知，在国内疲劳驾驶的检测主要是采用人眼检测和人脸检测，这两个分支是国内的研究的热门，也是今后国内在该领域的发展趋势。
3结语
通过对基于计算机视觉的疲劳驾驶检测专利的申请量的总体分析，以及基于人眼、基于人脸、基于嘴巴三个技术分支的申请量趋势分析可知，基于计算机视觉的疲劳驾驶检测在近10年取得了较快发展，这与计算机图像处理技术的发展密不可分；同时，科研院所作为该领域研究的主体，应加强与中小企业的合作。国内疲劳驾驶的检测研究主要集中在人眼检测和人脸检测，这两个分支是国内的研究的热门，同时，基于人眼的疲劳检测其发展方向明确，后续发展将集中在眼睛定位算法的研究上，并且定位精度将越来越高，越来越满足实际的要求。
参考文献
[1] 朱淑亮.基于视频图像分析与信息融合的驾驶员疲劳检测技术研究[J].济南：山东大学，2011.
[2] 刘学.基于人脸图像分析的疲劳驾驶检测方法研究[J].南京：南京航空航天大学，2012.
[3] 张灵聪，王正国，朱佩芳，等.汽车驾驶疲劳研究综述[J].人类工效学，2003.
计算机视觉的主要技术范文第5篇
关键词：农业机械；新技术；发展
1.农业机械新技术的应用和发展的重要性
我国是一个农业大国，农业是我国国民经济的基础，农业机械新技术的应用和发展具有重要的意义。
第一，提高机械的运作效率。目前在农业机械的使用方面，有的机械在使用过程中不能清晰地识别农作物的位置，比如，在收割小麦的过程中，有的小麦受到大风影响产生倒伏，对这些倒伏区域，机械在收割过程中很容易漏掉。所以在农业机械中使用新技术有利于弥补农业机械的漏洞，提高机械的运作效率。
第二，解放劳动力，促进经济发展。农业是一个需要大量年轻劳动力的行业，农业机械新技术的应用有利于实现农业种植、收割的自动化，解放劳动力。这些年轻的劳动力投入到其他的领域，有利于促进我国经济的发展。
2.农业机械新技术的应用
21世纪是个科技迅速翻新的时代，目前农业机械领域的新技术也层出不穷，下面介绍几种最新出现的农业机械新技术。
（1）计算机视觉技术。计算机视觉技术出现于20世纪70年代末，主要利用计算机视觉技术进行农产品品质和农产品等级的检查。计算机视觉是一种以图像处理为基础而兴起的学科，主要对视觉信息处理的计算理论、表达与计算方法进行研究。[1]随着计算机视觉技术应用领域的不断扩展，目前在农业机械生产方面，计算机视觉技术不仅能够用于检查农产品品质和分级，还可以用于播种和收割。但是由于计算机视觉技术在农业机械方面的使用时间比较短，一些技术难题还没有得到解决，所以计算机视觉技术在农业机械方面的应用还需要继续研究。
（2）人工智能技术。随着智能化的发展，智能技术在农业机械方面的应用也得以实现。美国运用人工智能技术发明了激光拖拉机，不仅可以控制拖拉机的行进方向，还能够对拖拉机进行具体的定位。[2]通过人工智能技术，人们建立了一个庞大的数据库，通过这个数据库可以对土地的具体情况进行掌握，以设计出具体的农业生产所需的化肥、种子、农药、水等原料的用量。
（3）机器人技术。比智能化更进步的就是机器人技术，机器人技术在农业机械中的应用，这是计算机信息网络和计算机视觉技术以及自动化控制等技术的结合的产物。目前研发出了除草机器人、播种机器人、浇水机器人、施肥机器人等，利用机器人进行农业生产活动，可以节省人工费用，解放劳动力，避免有些农业生产活动，对人体产生危害。
（4）自动控制技术。在农业机械中运用自动控制技术，可以帮助操作者降低操作难度，同时可以根据地势的高低和秸秆的长短来调节高度，保证机械使用过程中的安全性，提高农业机械使用的可靠性，提高农业生产效率。
3.农业机械新技术的发展
农业机械新技术的应用和发展都是为了提高农业的生产率服务的，所以农业机械新技术的发展主要表现为以下几点：
第一，加速新技术的使用和推广。科学技术是第一生产力，加速计算机视觉技术、自动控制技术、智能化技术等新技术在农业机械中的使用，同时引进国外先进的机械新技术，对推动我国农业的发展，提高农业的生产效率具有重大的意义。
第二，政府补贴。新型机械的购买都是生产个体自行组织的，资金压力大，使得机械新技术难以推广，所以对于农业机械新技术的推广使用，政府要在物质上予以补贴，拓展新机械的使用范围。
第三，提高农业资源利用效率。机械使用的目的就是为了提高农业的生产效率，提高农业资源的利用率。例如，在传统的农业生产过程中，对农作物秸秆的处理方式，绝大多数情况就是焚烧，不仅浪费资源，而且污染空气。但是农业机械新技术的使用通过将农作物的秸秆进行粉碎处理，将农作物秸秆转化为肥料，不仅提高了农作物资源的使用效率，也减小了空气的污染程度。
4.结语
随着科技的发展，计算机视觉技术、自动控制技术、智能化技术等新技术在农业机械方面的应用越来越广，农业机械新技术的应用和推广将大大提高我国农业的生产效率，提高农业资源的利用率，促进国民经济的发展。
参考文献：
[1]田 静.探讨农业机械新技术的应用与发展[J].中国农资，2013（36）： 74.
