视觉计算理论

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视觉计算理论范文第1篇

【关键词】计算机 视觉 图像处理 技术

一、引言

随着计算机技术的不断发展，在20世纪60年底产生了计算机视觉学这一学科。计算机视觉是借助计算机以及各种设备，进行生物视觉模拟的一种技术。计算机视觉学的主要任务，是借助已掌握的图片、视频等资料，进行计算与处理，和人类及其他生物的视觉过程一样，

得到相应形式的三维数据信息。计算机视觉学的发展，在工业、农业的生产中，地质勘探、天文、医学观察等领域也有着重要的应用价值。因此，视觉学的研究和应用转化受到了越来越多的重视。

二、计算机视觉学的图像分割研究

（一）数据驱动的分割研究

在计算机视觉学应用过程中，经常进行的数据驱动分割有下面几项内容：第一种是边缘检测的分割、第二种是区域分割、第三种是边缘和区域相互结合的分割。第一种基于边缘检测的分割，这种分割的基本方法：首先对检测图像的边缘点进行检测，然后根据一定的法则进行轮廓的连接，获得分割的区域。基于边缘检测的分割其难点是边缘检测时如何处理好抗噪声性能、检测的精度之间的矛盾。所以，在研究的过程中，提出了多种多尺度边缘检测的方法，按照实际问题进行多尺度边缘信息设计等方案，以获得更为合适的抗噪性能和检测的精度。第二种基于区域的分割，它的基本思想是按照图像数据的特点，将整个图像的空间划分成为几个不同的区域进行图像处理。

（二）计算机视觉学模型驱动的分割

经常使用的模型驱动分割有下面三种，第一种模型是基于动态轮廓的模型、第二种模型是组合优化模型、第三种模型是目标几何与统计模型。第一种是基于动态轮廓的模型用在进行分割目标的动态轮廓，因为其能量函数使用的是积分运算，有着很好的抗噪性能，对于目标的局部模糊也不敏感，所以其适用性很广。但这种分割方法容易收敛到局部最优，因此要求初始轮廓应尽可能靠近真实轮廓。通过组合优化的方法进行分割问题的处理，是使用一目标函数综合表示分割的相关要求以及约束，把分割变为目标函数的优化求解。因为目标函数多数情况下作为多变量函数存在的，因此可以通过使用随机优化的方法来实现。

（三）计算机视觉学图像分割的半自动方法

通过对人工参与程度的分，我们可以得出图像分割，主要有三种类型即：人工图像分割、半自动图像分割、自动图像分割等。人工图像分割指的是操作者使用鼠标，将分割区域的轮廓进行勾画的方法，人工图像分割的缺点是费时费力，而且很容易就会受到一些主观因素的影响，并且人工图像分割的可重复性较差。自动图像分割不需要借助人机交互就能完成，但是也很难实现同一批图像处理的满意分割效果。半自动分割这种形式指的是将人机交互同自动分割结合在一起，半自动分割可以实现对不同图像与处理需求的适应，并且可以大大降低计算过程的复杂性。在计算机技术不断发展的背景下，计算速度和容量有了大幅度的提升，计算机图像处理及视觉应用取得了丰硕的成果。

三、计算机视觉技术的分析

（一）以模型为研究对象的处理方法

在以模型世界作为研究对象的视觉学研究过程中，以Roberts的开创性工作作为一种标志，在他的工作过程中，引进了三维物体与二维物体成像的关系，使用较为简单的边缘特征提取、组合线段等手段和方法。他对三维关系的分析只是按照简单的边缘线段的约束关系，缺乏对人类或其他动物视觉系统感知三维空间关系的充分考虑。但是早期的这些研究工作，对计算机视觉学的研究和发展发挥了良好的促进意义，但是对于较为复杂的景物就不能够奏效。

（二）以计算理论为主体的视觉模型

随着计算机视觉研究的不断深入，在二十世纪七十年代，计算机视觉技术的研究，开始向着更为理性的阶段发展，主要表现在：不同本征特性的恢复，恢复的内容有三维形状恢复、运动恢复、光源恢复等等。研究的出发点是光学、生理学以及射影几何的视角出发，对成像及其逆等问题进行研究。在这个过程中，一些学者提出了以表示作为核心、通过算法作为中间转换过程的视觉处理模型，例如：著名的计算机视觉学研究者Marr就提出了这些观点，在他的理论里面，对表示的重要意义进行强调，并且从不同层面上对信息处理问题进行了研究。

（三）计算机视觉的应用研究

在现实生活和生产的过程中，计算机视觉主要应用在照片资料、视频资料处理上，例如：航空照片的处理、卫星照片的编译、医学领域的辅诊断、移动机器人视觉导航等等。其中，工业机器人手眼系统的研发，成为计算机视觉应用最具代表性的成果之一。因为工业生产、施工等现场等因素具有一定的复杂性，这种环境下的光照、成像特点等等可以控制，这就使得计算机视觉的应用更为简单，对于系统的实际构成有着很好的作用。移动机器人与工业机器人不同之处就是移动机器人具有一定的行为能力，这就需要研究者解决机器人的行为规划问题。在移动机器人种类、智能化水平不断提升的背景下，对视觉能力的要求也越来越高，这也使得计算机视觉有了更为广阔的应用前景。

四、结语

综上所述，计算机视觉学作为人类科技发展和社会进步的一种学科体现，在前进和发展的过程中，通过研究者和应用者的不断总结和探究，取得了丰硕的成果。在未来视觉技术发展的道路上，仍然有大量的工作需要进行研究。

参考文献：

[1]韩祥波， 刘战丽. 计算机图像处理技术在农产品检测分级中的应用[J]. 安徽农业科学 ， 2013，（34）

[2]赵萍， 李永奎， 林静， 白雪卫. 数字图像处理技术在农产品方面的应用[J]. 农机化研究 ， 2012，（11）

视觉计算理论范文第2篇

关键词：双重编码；视觉传达；设计

中图分类号：TP393.4

加拿大心理学家阿伦佩维奥（Allan Urho Paivio）在1969年就提出了双重编码理论（Dual- Coding Theory）。该理论认为人的大脑中存在两个功能独立却又相互联系的认知系统：语言系统和非语言系统（心理表象系统）。语言系统处理语言信息，并将它以字符为基本单位编码储存在文字记忆区；非语言系统则是处理非语言信息，编码是以心理表象作为基本单位存储在图像记忆区，并在对应的语言记忆区内留下一个文字对照版本。这两个系统相互独立工作，并能直接被激活。非语言系统被物体或物体的表象激活，语言系统被单词、词组激活。然而，这两种系统能够相互关联着进行工作，一个重要原因是：这两种系统彼此能同时以视觉形式和语言形式呈现相同的信息，用来增强记忆和识别。换句话说，信息是可视的，可通过同时运用视觉和语言来增强信息的回忆和识别。此外，将知识以图表的形式展现，为基于语言的理解提供了强有力的补充，大大降低了语言的认知负荷，促进了知识的传播和更新。

基于双重编码理论的视觉传达设计是通过大脑的感性认识，运用双重编码将信息再传递给大脑的这一过程。根据双重编码理论，长时记忆的编码既有语义编码，又有表象编码。如果人们对信息仅以语义形式进行编码，其理解及记忆效果肯定是不理想的。结合视觉传达设计的定义，就是以人为本，借助媒介将信息再传递给人的过程。基于双重编码理论的视觉传达设计就是可以借助视觉媒介来表现和传达，其内涵包括能源、新材料应用等诸多方面。

1 基于双重编码理论下的视觉传达设计理念

当前，视觉传达设计是依托电子计算机而进行的媒体设计，其作品往往都需要硬件、软件、设计师和用户共同完成，具有逻辑性、交互性和高技术性的特点。如果视觉传达设计承载着基于双重编码理论的研究，那所呈现的形式将丰富多彩。随着技术革新和行业的快速发展，基于双重编码理论的视觉传达设计也越来越丰富。

2 基于双重编码理论下的视觉传达设计特征

2.1 具有导向性。在现实生活中，人们通过视觉感官获取信息时，会不由自主的追寻其内在联系。比如在阅读过程中，视觉方面会传递出熟悉词语的习惯，这说明视觉传达是有导向性。

2.2 具有交互性。视觉传达设计是通过数字媒体以信息传达为目的，目前传统的视觉传达在形式上有一定的局限性。在双重编码理论的引导下，进行视觉传达设计不仅要有内在和外在形式，还要能领悟到使用者的真实想法。只有这样才能使数字媒体成为人们视觉传达获取信息的便捷工具，也只有这样，视觉传达的交互性才能使各类文化更具向心力和凝聚力。

2.3 具有综合性。在设计过程中，需要坚持科学发展观，坚守“以人为本”的原则。基于双重编码理论下的视觉传达设计，视觉传达设计既要在生理、心理方面满足人们需求，又要在物质、精神方面满足人们需求。

3 双重编码理论下视觉传达设计面临多元化发展

3.1 双重编码理论下视觉传达设计多元化发展的成因。视觉传达设计是利用数字媒体技术并辅助电子计算机而进行设计的，体现出新颖前卫的艺术风格。随着时代的进一步发展，视觉传达的作品将成为几种类型的混合产物，不再拘泥于传统固态模式，而是体现出任何事物皆在发展的理念。例如用编辑软件来编制特定的程序，并在制作过程中运用计算机的辅助设计形成完整的作品。经过电脑软件组合后的图形图像，肯定会带给人们身临其境、相当震撼的感觉，这无疑会有好的视觉传达效果，双重编码理论下的视觉传达设计走向多元化发展是必然。多元化发展是我国视觉传达设计走向未来、走向世界的必然动力，现在的数字化平台使信息能较为容易的交互，需要完成的是构建具有自身个性化特点的设计平台：（1）具备新型的、综合性特征较强的学科特征；（2）在多元化背景下，展现中华民族优秀的传统民族风俗；（3）反映中华文化与知识经济、市场经济联合运营的时代特征。

3.2 双重编码理论下视觉传达设计多元化发展的历程。多元化、差异化相互融合的意义在于保持国家民族自身特色，维持好彼此间差异的完整性。在中国当代视觉传达设计的发展历程中，多元化是不可或缺的标志。但在复杂因素的影响下，发生多元化的同时还存在融合的过程。在视觉传达发展的时代，多元化的设计也在人们获取信息方面发生着巨大的变化，越来越多的人们开始追求新感觉、新形式的视觉传达，人们探索多元化、差异化发展的步伐是不会停止的。所以说双重编码理论下的视觉传达设计也只有走多元化发展道路，加强自身设计和差异化发展参与市场竞争，并在此基础上不断交互、融合，不断实现创新、提高。

4 运用基于双重编码理论的视觉传达设计，使教学效果得到提升

4.1 引导学生思路，形成师生之间良性互动。课堂教学中教师将图表进行讲解展示，学生眼看图表，耳听讲解，形成教师、学生、教学内容三者之间的有效交流。同时，教师通过图表提出问题，学生根据问题绘制图表，师生之间再根据图表进行讨论，形成课堂教学的良性互动。

4.2 启迪学生形象思维和抽象思维。教师通过具体的图表将教学内容展示给学生，使学生的认识由抽象到具体，由感性到理性，这样学生在形象思维能力得到提升的同时带动抽象思维能力的相应提升。

4.3 通过立体、直观、实用的教学手段，使得教师易教、学生易学。教师将内容配以图表，让学生充分理解事物之间内在和外在的联系，同时将教学内容进行概括，将文字浓缩成直观的图表，大大节省了教学时间。

4.4 激发学生学习兴趣和创新意识。在图表教学中，教师可根据教学内容的要求，通过学生制作图表来检测教学效果。同时，为了使自己的图表跟内容更加贴切，会对文章反复推敲，学生之间也会互相交流，从而激起无穷的学习乐趣。

4.5 增强学生口头表达能力和写作能力。该方法摆脱了教师满堂灌，采取图表法和任务教学法相结合的方式。在图表展示后，教师可让学生以看图说话的方式练习口语或进行简短的小组讨论，进而推动写作练习。

双重编码理论下的视觉传达设计的研究，是从以上四个方面展开论述的。从理论上看，双重编码理论下的视觉传达设计是依托现代信息技术和现代媒体技术而发展起来的，并且也将伴随着科技的更新与时代的进步而不断发展。从实践上看，双重编码理论下的视觉传达设计是综合了数字媒体设计与视觉传达设计的一项创新发展，是人们在数字媒体时代为满足视觉传达的需求而进行的一种突破，也将成为信息传播的一种更加有效的媒介形式。

参考文献：

[1]郭弟强.探究发展中的视觉传达设计[J].艺术与设计，2009（3）：73-75.

[2]吴伟.视觉传达设计的多元化和个性化[J].艺术百家，2003（3）.

视觉计算理论范文第3篇

关键词:计算机视觉;教学应用;教学改革

计算机视觉是人工智能学科中的一门重要课程。随着相关应用在多个领域中的出现,越来越多的学生开始对这门课产生了浓厚的兴趣。如何让学生能够在整个课程中保持盎然的兴趣,并为有志于深入研究计算机视觉的学生指明方向,成为我们教师首先应注重的问题。

在实际的教学工作中,通过不断摸索总结,我们认为,以实际应用引导学生的学习兴趣,既满足了学生想了解计算机视觉实际应用的需求,又加深了学生对于算法的理解,把算法放在一个实际应用中,学生可以理解怎么用,为什么这么用。在这样的目标导引下,我们从选择教材开始,准备教学内容(包括合理的应用实例的选择)、制作PPT、探索教学方法,形成了目前以实际应用为主导的创新教学体系,非常受学生欢迎。在此,我们对这期间遇到的问题,解决方法、心得体会做一个总结和思考,希望能对同行有些许参考作用。

1选择教材

在我们这个专业,每年的上研率基本都保持在50%左右。在本专业的研究生阶段,也开设了双语教学的计算机视觉课程。另外,毕业后选择参加工作的同学也基本都进入和本专业非常相关的一些单位,所从事的工作,都是和在学校学习的知识密切相关。

因此,如何让这门课程的教学既兼顾本科毕业就参加工作的那部分同学,又兼顾继续深造的学生的需求,也是在这门课程讲授的过程中,需要特别注意的一个问题。对于本科毕业就要参加工作的同学而言,需要“广度”,需要了解计算机视觉这门课在各个领域中的应用,在实际中接触到相关的项目或工作时,能够知道去哪里可以找到自己需要的参考资料;而对于要进一步深造的同学而言,则需要一定的“深度”,为研究生阶段的研究打下基础。

全盘考虑到这些学生毕业之后的去向,我们选择了两本教材。一本是贾云得教授编著,科学出版社于 2000年出版的《机器学习》[2],这是一部顺应了时代与教学发展要求的教材,对计算机视觉中的基本概念、基本算法、基本算法的应用、经典应用进行了由浅入深的介绍。内容涵盖了所有经典的数字图像处理与机器视觉方法,也对一些已经得到非常好实际应用的方法,如光流法等作了简要介绍。另外还选择了一本英文原版的计算机视觉的经典著作,Ramesh Jain 教授等所著的《Machine Vision》[3],机械工业出版社于2003年出版。这是国内外非常推崇的一本计算机视觉著作,该教材条理清晰,深入浅出,对计算机视觉的基本原理、算法、应用的介绍非常详尽。

在教学中,我们采用了英文的PPT,但主要用的教材是贾云得教授的《机器视觉》,这样中英文对照讲解,一方面加深学生对教学内容的理解,另一方面也为学生今后阅读专业的英文论了相应准备。

2教学内容和工程实例的选取

2.1选取教学内容

本课程之前,大学二年级的本科生已开设数字图像处理课程,但所讲的基本原理和算法都非常浅显,所以在教学内容的安排上,分为两大部分:数字图像处理部分和视觉部分。数字信号处理部分主要讲解在视觉部分会用到的一些基本算法,为后面进入计算机视觉部分打基础。这部分约占总课时的1/3。视觉部分的课时也分为两部分:算法讲解与实例讲解。在算法讲解部分,对计算机视觉的基本算法、经典算法都做了深入浅出的讲解。实例部分则选择了经典的工业应用,让学生能够对所学算法进一步加以理解。

2.2选取适当的工程实例

就计算机视觉的教学内容而言,各个孤立的算法和方法对本科生来讲,有些抽象不好理解。如果在教学上仅仅通过老师在课堂上的讲解,很难让学生深入地理解相关的教学内容,而选择一个触手可及且简单好理解的工程实例往往就会达到意想不到的教学结果,学生可以把课堂上所学的枯燥理论与现实中活生生的事物联系起来,从而加深对教学内容的理解。

通过反复比对、反复论证,我们选择了在讲解基本原理和算法之后,在课程结束前,专门留出课时讲解手机制造这个例子。手机现在是人手一部,是这些年青学子再熟悉不过的事物了,通过对手机主板、手机键盘的制造过程的讲解,把所学的算法都融合进来,学生在觉得有趣的同时,不知不觉就加深了对所学算法的理解。

另外,在教学的过程中,我们还不断穿插其他学生耳熟能详的实例,如数码相机原理中的一些算法的讲解,我们和学生一起探讨应该怎么选择数码相机。再有,滤波器算法、在课堂上对Photoshop功能的演示,与所学算法关联起来,学生都很容易理解接受。

3教学点滴

3.1点睛之笔

在第一节课的讲述中,我们的重点不在于Marr理论,而是告诉学生:

人工智能就是要让计算机像人一样,能够会听、会看……

我们这门课程就是要让计算机“会看”,要像人一样会看。进而展示给学生一些我们精心挑选的图片,让学生自己判断,是不是自己的眼睛“骗了”自己,人眼和计算机看到的到底有什么不一样。

每次讲到这里,学生都会进行热烈的讨论,每个人都有不同的看法,每个人都有自己的坚持,不知不觉中,对这门课就产生了浓厚的兴趣,有了继续深入学习下去的愿望。在课堂讨论的最后,比较人眼对图片的判断以及计算机的判断后,让学生自己总结归纳,我们这门课到底要研究些什么,都有可能应用在哪些方面,然后对争议比较大的提议一一探讨。每到这个时候,大家的积极性就都被激发出来,在不断的争论与思想碰撞中找出正确的结论。

3.2拿身边的事物说“事”

计算机视觉课程的前半部分,多涉及到图像处理的一些常见算法。在讲授各种各样的滤波器和算子时,并没有针对各个滤波器和算子摆出一堆示例图片,让学生比较滤波前后的差异,从而很生硬地理解滤波器与算子的功能。取而代之的,我们首先以现在人手一台的数码相机为例提出问题,你为什么要选择你手里的这台数码相机?当初选这个品牌和型号时,你的考虑是什么?历年学生的回答几乎都是看网上测评,或者在网上看别人怎么说。这时列出我们收集到的各个品牌相机的测评报告,列出它们的优缺点,然后引导学生去思考,例如这个品牌的相机的缺点是照片发灰,不是很鲜亮,而另一个品牌的相机则绿的特别绿,红的特别红,为什么?那么有可能是哪部分的算法不够完善,为什么?

通过如此简单的对比,学生的积极性被完全激发。原来,数码相机这个几乎人人都有,大家都熟悉的“玩具”竟然和自己在课堂上学到的知识这么密切相关。

再有,就是利用学生们都熟悉的PS(Photoshop),演示现在所谓的“完美证件照”是怎么来的。为什么可以把疙疙瘩瘩的脸部皮肤变得光滑?在PS中,你就是点了一下鼠标,其实在后台,是加入了一个滤波器进行了滤波。各种这样的演示,学生都非常喜闻乐见。因为他们突然发现,原来那些事物,和我自己接触到这些看似枯燥的理论之间,还有这么深刻的联系。

还有一个很受学生欢迎的例子就是对于“鼓形失真”的讲解。我们的老师每次讲到这里,都不会简单告诉学生“鼓形失真”发生的原因是什么,应该怎么解决?老师都会问学生,明星为什么都一窝蜂去减肥?现在的女明星为什么都要去弄个“锥子脸”?课堂上就会出现一个小,男同学和女同学的看法各异,彼此之间开始争论不休。此时再趁热打铁地问学生,如果拿着相机,离自己的鼻子一公分,会拍出什么样的效果?有学生开始拿出手机对着自己和别人开拍,有的学生开始头头是道地分析。每到这种学生都开始热烈讨论的时候,就可以适时引导学生往正确的方向去,让他们自己找到正确的分析解决方法,往往这个时候,学生都会颇有成就感,对于问题的理解也会特别的深刻。

3.3选择合适的实际应用

在所有理论讲解结束后,我们会留出2～4次课讲述计算机视觉在工业上的应用。这些年来,对于手机制造这样一个工业应用,非常受学生欢迎。正如“数码相机”这个例子一样,现在学生都是人手一部手机,是大家再熟悉不过的东西。这个例子涉及到了在前面理论讲述中的大部分算法,如二值图像的处理、模板匹配、高斯滤波器等。学生通过对这个工业应用的理解,更进一步加深了对算法的理解。

以讲解手机键盘的制造过程为例,向学生提出和前面所讲内容相关的问题,引导学生自发思考,如为什么选择模板匹配法,而不是采用其他更复杂更精确的方法等等。每到这个时候,课堂气氛总是分外热烈,学生各抒己见,在不断争论中,更进一步加深对课本上枯燥理论的认识。

在这里需要注意的问题是一定要一步一步提出问题,循循善诱,引导学生一层一层地深入思考。如果问题的答案过于“深藏不露”,则有可能触发学生的抵触情绪,无法继续深入地思考。

4结语

通过多年的教学摸索,我们认为,在计算机视觉课程的讲述中,以实际应用引导学生这样的教学方法非常可取,而且也收到了很好的效果。另外,除了制定好的教学大纲,并选择合适的教材外,根据学校现在的时间情况,我们选择了多媒体手段辅助教学,充分利用Matlab和大屏幕投影等方方面面的优势,结合多种方法进行教学,对讲好计算机视觉这门课,非常有益。

参考文献:

[1] 林尧瑞,马少萍. 人工智能导论[M]. 北京:清华大学出版社,1989.

[2] 贾云得. 机器视觉[M]. 北京:科学出版社,2000.

[3] Ramesh Jain. Machine Vision[M]. 北京:机械工业出版社,2003.

[4] 蔡自兴. 智能控制原理与应用[M]. 北京:清华大学出版社,2007.

Innovation in the Course of Computer Vision

HAN Hong, JIAO Li-cheng

(School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China)

视觉计算理论范文第4篇

伴随着计算机技术的快速发展，图像处理技术在社会中的应用也越加广泛，图像分割技术优势越加显著。图像分割是图像处理上面的关键性环节，是图像处理过程中的重要因素，对于图像理论发展具有决定性因素。近年，图像分割技术已经取得了较大的成果，特别是在模糊理论和神经网络方面，众多研究程度已经开始逐渐在图像处理中应用，促进图像处理技术发展。

【关键词】数字图像处理 图像分割 灰色系统 神经网络

近几年，图像处理已经在社会中广泛应用，图像分割技术在图像处理上面的重要性越加显著。图像分割技术是图像处理中的基础性技术之一，图像分割技术质量直接影响着图像识别及分析质量，因此图像分割技术已经成为识别系统中的关键性因素。

1 图像分割发展现状及应用领域

1.1 发展现状及存在的问题

在图像分割中使用统一方法，是现在很多研究人员的主要研究方向，所以图像分割还是困扰视觉领域上的主要问题，还有很多问题没有得到很好的处理，现如今图像分割还存在以下几个问题：

1.1.1 与人类视觉机理相脱节

伴随着研究人员对于视觉机理不断深入性研究，人们对于视觉认识也越加深入，现在图像分割上面所使用的方法已经与视觉机理研究成果之间存在一定差异，难以提高图像分割精准性。提高图像分割精准性，积极探索先进分割方法，就必然将人类视觉特点考虑在内，让图像分割与人类视觉特点相结合，满足人工神经网络理论。

1.1.2 知识的利用问题

图像分割在实际利用作用主要表现在，对于灰度及空间信息分割，这种分割方式所产生的效果与人类视觉分割之间的效果之间存在较大差异。在图像分割中应该积极与人类视觉相结合，了解更多知识，这充分认识到分割图像上面知识重要性，同时在视觉上面，人们在研究中经常将已经掌握图像分析，这样就解决了知识所存在的不确定因素，提高图像分割重要性。

1.2 应用领域

图像处理中的重要技术就是图像分割技术，伴随着图像处理在个领域内的广泛应用，现在图像分割技术所应用的范围也越加广泛。到现在为止，图像分割技术已经在工业、产品生产等等领域内应用。

2 灰色系统理论

2.1 灰色理论的主要内容及特点

灰色系统理论一共包含两个部分的理论体系，分别是灰色系统理论与灰色系统分析方法，整个理论体系主要内容就是灰色朦胧集，将灰色序列作为重要的方法。灰色理论系统所涉及知识范围十分广泛，在短时间内已经取得了快速发展，应用广泛，主要是由于灰色理论系统在实际应用具有三个特点，分别是系统性、联系性及动态性。

2.2 灰色关联分析

灰色系统分析理论的重要组成内容就是灰色关联分析，核心思想就是将几个曲线之间所具有的几何形状进行对比分析，也就是不同几何形状之间越相似，关联度也就越高，发展拜年话形式越加贴近。灰色关联度主要是从定量角度对于系统之间各各因素关系变化分析，通过大小、方向、速度等等因素判断不同因素之间的关联性。现在在灰色关联计算中，所使用的方法较多，例如绝对关联度、点关联度等等。

3 基于灰色关联和神经网络的图像分割

3.1 人工神经网络

人工神经网络就是根据人脑处理方式所形成的智能信息处理理论，模拟人脑学习方式。近几年，人工神经网络研究工作在取得了较大的成果，其中最为显著特点表现在信息分布及储存上面，与人类视觉系统越加吻合，具有较高的自学习性及兼容性，发展快速，已经在信息领域上面应用较大的市场前景。

3.2 神经元模型与数字描述

在对于神经网络神经元与生物神经元对比中发现，生物神经元主要由三个部分构成，分别是细胞体、树突和轴突，这些部分别承担着信息处理到传输等工作。

在神经元数学模型描述中，第i个神经元能够接受到其他神经元所传输的信号x，突触强度主要应w表示，这称之为权系数。这种神经元数学方程式为：

方程式中的θ表示的是阙值，f表示的是激励函数。

3.3 基于灰色-BP网络的图像分割

在图像分割中已经开始广泛应用神经网络，其中主要应用的是神经网络中的BP网络，同时应用已经十分成熟。在图像处理过程中具有较多的隐藏层数及节点缺陷，隐藏层数及节点个数对于网络泛化能力具有一定影响，如果要是应用BP网络，那么最后输出样本结果才是最合适的。网络节点要是过多，主要就是将网络训练结果考虑在内，其中包含噪声的影响，网络泛化能力在不断降低，节点个数要是过少，网络就不能够有效整合数据信息，网络泛化能力也会受到影响，最后对于网络整体运行造成影响。在网络结构优化上面，很多研究人员也根据实际情况提出了一些计算方式，希望能够简化网络结构，例如敏感计算法等等，但是研究人员所提出的计算方法在实际应用中取得的效果并不是十分显著。笔者所提出的灰色系统和BP网络结合，能够有效解决BP网络所存在的节点问题，提高图像分割精准度，与传统BP算法相比较，泛化能力更加显著，网络运行更加稳定，分割效果更为显著。

在BP神经网络具有代表性结构，拓扑结构为三层，也就是一个输入层，一个隐含层，一个输出层。为了能够提升网络运行性能，经常使用修改学习效率及优化方法等等方式。

设一个具有Q层的人工神经网络，其中第一层为输入层，第Q层为输出层，那么该网络的输入输出变换关系为：

i=1，2，…，nq 其中η为系统的学习效率，

w为修正权系数，

该式表示第q层第i个节点与第j个节点在t次学习后的值

4 结论

图像分割质量对于数字图像处理算法工作具有重要作用，因此图像分割已经成为理解系统与识别系统在研究中十分重要的因素。本文基于灰色系统理论的数字图像处理算法简单研究，还存在一定不足，仅供参考。

参考文献

[1]陈志国，傅毅，孙俊.群体智能算法的遥感图像处理研究[J].计算机应用研究，2013（08）：2538-2540.

[2]王伟，王辉，张潇.基于免疫和灰色系统理论的网络认知研究[J].微电子学与计算机，2013（06）：117-121.

[3]李晓峰，刘光中.人工神经网络BP算法的改进及其应用[J].四川大学学报（二程科学版），2015（03）.

[4]邵虹，徐全生，崔文成.基于BP神经网络的人脸图像识别方法的研究[J].沈阳工业大学学报，2014，2（04）：346-348.

[5]匡锦俞，丁俊民，陈十禄.图像的小波系数神经网络预测编码[J].北京师范大学学报，2015，35（04）：464-467.

作者简介

邵黄兴（1991-），男，安徽省宣城市人。同济大学软件学院在读硕士。研究方向为数字图像处理。

视觉计算理论范文第5篇

关键词：视觉传达;新媒体;实践教学;数字化

一、数字化市场催生新媒体技术模式教学

随着我国经济的发展，市场已经开始数字化，教学模式从单一的黑板、粉笔教学发展到多媒体电教化教学。新的教学模式有许多，如PPT教学、投影教学、视频教学、录音教学、计算机辅助教学等。电教化教学模式的使用使课堂教学更加多样化，生动形象，便于学生更好地学习知识。新媒体是指在新的技术支撑体系下出现的媒体形态。新媒体分为数字媒体、数字杂志、数字报纸、数字影视等，包括网络媒体、网络电视、网络课程、资源共享课程等。“多媒体教学模式可以比传统的教学模式节省30%的时间和30%的成本，提高学生的学习效果，并且可以在课堂互动性和学习效率方面建立直接的意义联系。”①新媒体教学是市场发展的必然结果。随着社会的高速发展，信息的数字化和设计对象的数字化使现代视觉传达设计发生了翻天覆地的变化，这种变化的影响不亚于印刷的发明，对视觉传达设计产生了巨大的影响。信息的数字化带来了设计工具、设计思维和设计方式的变化，也带来了设计对象的变化。电脑软件、网络、数字游戏、数字电视等新媒体的出现，扩大了视觉传达设计的范围。“新媒体视觉传达设计成为了现代视觉传达设计的新宠和前沿，这所有的一切也把视觉传达设计推向了空前繁荣的地步、历史发展的浪尖。”

二、数字化展示平台对视觉传达设计的冲击

在物质文明和精神文明高速发展的当今时代，数字化悄无声息地走进人们的生活，并且深深地影响着每一个人。为了适应高速发展的社会，企业需要数字化展示平台，以确保信息快速转化、、接受和处理。随着计算机技术的发展，展示平台数字化、扩大化，视觉传达设计发生了巨大的变化。数字化展示平台对视觉传达设计的冲击较大，使视觉传达设计跟随社会的发展而改变。数字化展示平台的发展使中国的视觉传达设计拥有了一定的发展空间。

1.社会发展对视觉传达设计的需求

视觉传达设计与科技和艺术相关，是兼具艺术性与专业性，并以视觉为沟通方式的一种表现形式。“设计行业是为了更好地实现商品竞争和推广而存在的。”③视觉传达设计是一种流行的艺术，它为流行而设计，用设计引导潮流。商业设计艺术需要简单、明确、直白，要被广大群众所喜爱并接受。随着社会经济的发展，数字化传播媒体快速发展，各种信息爆炸式地传播，以往单一的设计方式受到了信息多元化的冲击。网络为人们提供了各种各样的信息，大量的商业信息和琳琅满目的商品，激发出人们强烈的购买欲望。现在人们对视觉传达设计的要求不再只是功能属性的简单介绍，而更多地希望获得视觉享受、文化享受等。这就要求视觉传达设计更加个性化，更加关注人们心理层面的需求。

2.对视觉传达设计表现形式的冲击

（1）改变了视觉传达设计的方法和过程随着数字化展示平台的广泛应用，视觉传达设计从根本上得到了改变。展示平台的数字化使以往复杂、烦琐的工作得到了简化，尤其是手工操作部分，设计者可以把更多的精力放在创造、想象、思维上面。许多设计的最终成果都可以在电脑上完成和展示，不再需要各类纸张、颜料、画笔等绘图工具。

（2）拓展了设计者的工作手段和领域近年来，计算机技术的发展比较迅猛，特别是图形、图像表现日益增强，促进了视觉传达设计的发展，数字化展示平台也不断地发展，视觉传达设计的主题和创意更加丰富多彩。在设计过程中，设计者不再受纸、笔、颜料等传统工具或空间、时间的限制，可以在不同的环境中情境化地感受设计成果。

（3）提供创意思路和空间计算机技术使设计者不必受技术和介质的限制，可以随心所欲地进行设计。电脑软件可以让设计者进行低成本创作，无须考虑材料纸张、加工制作等费用，还可以给设计者提供更好的创作环境，不再受到一些客观条件的限制。设计者的创作思维也有了更大的自由度，能获得更大的创意空间和更多的设计思路。

3.对视觉传达设计传播方式的冲击

（1）高效的传播方式以往的展示平台主要包括报纸、杂志、户外广告、电视等。这些展示平台受到时间和空间的限制，传达的内容有限，并且受到外界条件的限制。数字化展示平台将广播、印刷、网络、电视、电子出版、通信、计算机等融为一体，使视觉传达设计的传播具备多种媒介形式的优势，信息传播更加高效、快速、便捷。

（2）视觉效果更佳与不断发展的数字化展示平台相比，以往的设计表现手法和思想已经难以满足社会、市场和人们的需求。数字化展示平台为视觉传达设计注入了新鲜的血液，赋予其新的内涵，打破了时空的限制，使设计的空间更广阔，使设计者的美学理念和设计才华得到更好的发挥，视觉效果更佳。

三、视觉传达设计实践教学调研解析

近年来，我国的视觉传达设计教学逐渐偏向实践技能的教授，注重将理论知识和技能技法运用于实践，各美术院校和设计专业院校均在实践教学领域进行探索。“视觉传达设计教学与实践相结合，不仅是为了让学生检验理论对于实践的指导而是体现实践是理论的实现。”④职业院校艺术设计实践教学主要包括工厂实践和设计实践两个方面。实践教学的作用主要体现两个方面：一是使学生与市场接轨；二是使艺术设计教育更好地发展。视觉传达设计重在实践，教师可以采取“实践—理论—实践”的形式进行教学。为了适应社会的发展需求，在艺术设计教学中，教师必须清醒地认识到实践教学应与行业的发展需求衔接，并且在教学中进一步突出实践环节，促进师生互动，提升学生的适应能力、协作能力、实践能力和创新能力。工厂实践的主要内容是让学生深入了解和把握工艺、材料、构造、性能、加工方法、制作成本等，这样学生将来就能更好地进行视觉传达设计，知道如何提高效率、了解工艺和材料、节约成本和增加收益。

四、视觉传达设计实践教学的内涵与创新

“数字化信息导致了新媒体大量的涌现，这给视觉传达设计提供了许多全新局面，对视觉传达设计课题和对象都有较大的影响。”⑤在新媒体技术环境下，视觉传达设计的对象发生了变化，工具发生了变革，设计的触角得到了延伸，视觉传达设计变得空前活跃起来，无论是设计作品、设计产业化程度，还是设计的广度与深度，都达到了空前的高度。视觉传达设计教学过程中，教师应在教授基本技法与知识的同时转变师生角色，培养学生的创意思维，鼓励学生参与实践、表达创意，探索视觉传达设计教学的新模式，从而培养出更多优秀的设计人才。在市场竞争中，设计者必须具有新颖的设计理念、超前的设计思维和高超的技术，这样才能使自己的作品脱颖而出。设计是一种追求个性的工作，如果学生只懂得模仿，就难以获得更好的发展。所以，教师在教学中必须重视对学生个性的培养，鼓励和帮助学生形成个性化的设计风格。在教学中，教师应该主要进行以下两种实践教学创新。

首先，在实践学习后，鼓励和引导学生进行思考、讨论。视觉传达设计是一门实践性较强的学科，以往的“教师授课，学生听讲”的教学模式已经不适应当前学科发展的需要。“教师与学生在实践学习中平等探讨更有助于学生创新能力的培养。”⑥教师可以引导者的姿态和学生交流，发挥学生的想象力，激发学生的求知欲望，并加以肯定。