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機(jī)器視覺簡(jiǎn)要介紹

一、什么是機(jī)器視覺？

    機(jī)器視覺就是機(jī)器的視覺，換句話說：就是將視覺感知賦予機(jī)器，使機(jī)器具有和生物視覺系統(tǒng)類似的場(chǎng)景感知能力。

    視覺是我們大的感知方式，我們可以在不實(shí)際接觸的情況下，通過視覺感知的方式獲取周圍環(huán)境的很多信息。在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，人們開始嘗試將視覺感知能力賦予機(jī)器。

    由于生物視覺系統(tǒng)非常復(fù)雜，我們目前還不能使得某一機(jī)器系統(tǒng)具備這一強(qiáng)大的視覺感知能力。我們現(xiàn)階段還是致力于：構(gòu)建一個(gè)在可控環(huán)境中處理特定任務(wù)的機(jī)器視覺系統(tǒng)。由于工業(yè)中的視覺環(huán)境可控，并且處理任務(wù)特定，所以現(xiàn)如今大部分的機(jī)器視覺被應(yīng)用在工業(yè)當(dāng)中。

二、機(jī)器視覺的主要任務(wù)是什么？

    機(jī)器視覺的主要任務(wù)：通過分析圖像，對(duì)圖像中所涉及到的場(chǎng)景或物體生成一組描述信息。

    也就是說，機(jī)器視覺系統(tǒng)的輸入是圖像（或者圖像序列），輸出是對(duì)這些圖像的感知描述。這組描述與這些圖像中的物體或場(chǎng)景息息相關(guān)，并且這些描述可以幫助機(jī)器來完成特定的后續(xù)任務(wù)，指導(dǎo)機(jī)器人系統(tǒng)與周圍的環(huán)境進(jìn)行交互。

    舉個(gè)例子：指導(dǎo)機(jī)器手臂按要求抓取傳送帶上的零件。零件的種類、位置和朝向是任意的，那么當(dāng)傳送帶上零件經(jīng)過上方攝像頭時(shí)，通過機(jī)器視覺就可以生成零件的一組描述：種類、位置和朝向，從而指導(dǎo)機(jī)器手臂按要求進(jìn)行抓取。下面給出機(jī)器視覺系統(tǒng)的示意圖。

圖1 機(jī)器視覺系統(tǒng)

三、機(jī)器視覺與其他相關(guān)領(lǐng)域之間存在怎樣的關(guān)系？

    機(jī)器視覺與圖像處理、模式分類和場(chǎng)景分析三個(gè)領(lǐng)域密切相關(guān)。

    （1）圖像處理主要是：根據(jù)現(xiàn)有的圖像得到一張新圖像。由于得到的是一張圖像，所以其輸出結(jié)果仍然需要人來對(duì)其進(jìn)行分析解釋。

    （2）模式分類的主要任務(wù)是：對(duì)“模式”進(jìn)行分類。這些“模式”是指事物的一組屬性或者說特征。通過這些屬性特征，將其劃歸為已知類中的某一類，也就是識(shí)別出了這個(gè)事物。

    （3）場(chǎng)景分析的關(guān)注點(diǎn)是：將一個(gè)簡(jiǎn)單的描述轉(zhuǎn)化為一個(gè)更為復(fù)雜、更為詳細(xì)、更利于我們做出判斷或得出結(jié)論的描述。這些輸出描述是對(duì)輸入描述的一種深化，輸出描述進(jìn)一步解釋了事物的深層聯(lián)系。

    通過上面的介紹可以發(fā)現(xiàn)，雖然這三個(gè)領(lǐng)域與機(jī)器視覺息息相關(guān)，例如：機(jī)器視覺當(dāng)中要用到圖像處理的相關(guān)技術(shù)，模式分類可以看作是機(jī)器視覺系統(tǒng)眾多任務(wù)中的一類，場(chǎng)景分析則可作為機(jī)器視覺的后續(xù)深化，但是它們的核心問題都不是：從圖像中獲得與之相關(guān)的符號(hào)描述。

    所以再次強(qiáng)調(diào)，機(jī)器視覺要解決的核心問題是：根據(jù)一張圖像或者一組圖像序列中得到事物的一個(gè)符號(hào)描述！下面給出了上述4個(gè)領(lǐng)域各自的處理任務(wù)。

圖2  四個(gè)領(lǐng)域各自的處理任務(wù)

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