1. 計算機視覺的概念

　　計(ji)算(suan)機(ji)視(shi)覺(jiao)就(jiu)是(shi)用(yong)各(ge)種(zhong)成(cheng)像(xiang)係(xi)統(tong)代(dai)替(ti)視(shi)覺(jiao)器(qi)官(guan)作(zuo)為(wei)輸(shu)入(ru)敏(min)感(gan)手(shou)段(duan)
，由(you)計(ji)算(suan)機(ji)來(lai)代(dai)替(ti)大(da)腦(nao)完(wan)成(cheng)處(chu)理(li)和(he)解(jie)釋(shi)。計(ji)算(suan)機(ji)視(shi)覺(jiao)的(de)最(zui)終(zhong)研(yan)究(jiu)目(mu)標(biao)就(jiu)是(shi)使(shi)計(ji)算(suan)機(ji)能(neng)像(xiang)人(ren)那(na)樣(yang)通(tong)過(guo)視(shi)覺(jiao)觀(guan)察(cha)和(he)理(li)解(jie)世(shi)界(jie)
，具(ju)有(you)自(zi)主(zhu)適(shi)應(ying)環(huan)境(jing)的(de)能(neng)力(li)。但(dan)在(zai)實(shi)現(xian)最(zui)終(zhong)目(mu)標(biao)以(yi)前(qian)
，人(ren)們(men)努(nu)力(li)的(de)中(zhong)期(qi)目(mu)標(biao)是(shi)建(jian)立(li)一(yi)種(zhong)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)
，這(zhe)個(ge)係(xi)統(tong)能(neng)依(yi)據(ju)視(shi)覺(jiao)敏(min)感(gan)和(he)反(fan)饋(kui)的(de)某(mou)種(zhong)程(cheng)度(du)的(de)智(zhi)能(neng)完(wan)成(cheng)一(yi)定(ding)的(de)任(ren)務(wu)。（這zhe裏li要yao指zhi出chu的de一yi點dian是shi在zai計ji算suan機ji視shi覺jiao係xi統tong中zhong計ji算suan機ji起qi代dai替ti人ren腦nao的de作zuo用yong，但dan並bing不bu意yi味wei著zhe計ji算suan機ji必bi須xu按an人ren類lei視shi覺jiao的de方fang法fa完wan成cheng視shi覺jiao信xin息xi的de處chu理li。計ji算suan機ji視shi覺jiao可ke以yi而er且qie應ying該gai根gen據ju計ji算suan機ji係xi統tong的de特te點dian來lai進jin行xing視shi覺jiao信xin息xi的de處chu理li、指導。）

　　2. 計算機視覺的發展

　　視覺研究是在Roberts之前都是基於二維的

，而且多數是采用模式識別的方法完成分類工作的。Roberts首先用程序成功地對三維積木世界進行解釋，在之後類似的研究中，Huffman。 Clowes以及Waltz等(deng)人(ren)對(dui)積(ji)木(mu)世(shi)界(jie)進(jin)行(xing)了(le)研(yan)究(jiu)並(bing)分(fen)別(bie)解(jie)決(jue)了(le)由(you)線(xian)段(duan)解(jie)釋(shi)景(jing)物(wu)和(he)處(chu)理(li)陰(yin)影(ying)等(deng)問(wen)題(ti)。積(ji)木(mu)世(shi)界(jie)的(de)研(yan)究(jiu)反(fan)映(ying)了(le)視(shi)覺(jiao)早(zao)期(qi)研(yan)究(jiu)中(zhong)的(de)一(yi)些(xie)特(te)點(dian)，即(ji)從(cong)簡(jian)化(hua)的(de)世(shi)界(jie)出(chu)發(fa)進(jin)行(xing)研(yan)究(jiu)。這(zhe)些(xie)工(gong)作(zuo)對(dui)視(shi)覺(jiao)研(yan)究(jiu)的(de)發(fa)展(zhan)起(qi)了(le)促(cu)進(jin)作(zuo)用(yong)
，但(dan)對(dui)於(yu)稍(shao)微(wei)複(fu)雜(za)的(de)景(jing)物(wu)便(bian)難(nan)以(yi)奏(zou)效(xiao)。

　　20世紀70年代中期
，以Marr, Barrow和Tenebaumdengrenweidaibiaodeyixieyanjiuzhetichuleyizhengtaoshijiaojisuandelilunlaimiaoshushijiaoguocheng，qihexinshicongtuxianghuifuwutidesanweixingzhuang。zaishijiaoyanjiudelilunshang，yiMarr的de理li論lun影ying響xiang最zui為wei深shen遠yuan。其qi理li論lun強qiang調tiao表biao示shi的de重zhong要yao性xing
，提ti出chu要yao從cong不bu同tong層ceng次ci去qu研yan究jiu信xin息xi處chu理li的de問wen題ti。對dui於yu計ji算suan理li論lun和he算suan法fa實shi現xian，他ta又you特te別bie強qiang調tiao計ji算suan理li論lun的de重zhong要yao性xing。這zhe一yi框kuang架jia雖sui然ran在zai細xi節jie上shang甚shen至zhi在zai主zhu導dao思si想xiang上shang還hai存cun在zai不bu完wan備bei的de方fang麵mian，許xu多duo方fang麵mian還hai有you很hen多duo爭zheng議yi，但dan至zhi今jin仍reng是shi目mu前qian計ji算suan機ji視shi覺jiao研yan究jiu的de基ji本ben框kuang架jia。

　　進入80年nian代dai中zhong後hou期qi，隨sui著zhe移yi動dong式shi機ji器qi人ren等deng的de研yan究jiu

，視shi覺jiao研yan究jiu與yu之zhi密mi切qie結jie合he，大da量liang引yin入ru了le空kong間jian幾ji何he的de方fang法fa以yi及ji物wu理li知zhi識shi，其qi主zhu要yao目mu標biao是shi實shi現xian對dui道dao路lu和he障zhang礙ai的de識shi別bie處chu理li。這zhe一yi時shi期qi引yin入ru主zhu動dong視shi覺jiao的de研yan究jiu方fang法fa
，使shi用yong了le距ju離li傳chuan感gan器qi，並bing采cai用yong了le多duo傳chuan感gan器qi融rong合he等deng技ji術shu。

　　3. 計算機視覺研究存在的問題

　　世界各國的研究者們按照Marr提ti出chu的de基ji本ben理li論lun框kuang架jia，對dui計ji算suan機ji視shi覺jiao係xi統tong的de各ge個ge研yan究jiu層ceng次ci進jin行xing了le大da量liang的de研yan究jiu，並bing提ti出chu了le相xiang應ying的de解jie決jue方fang法fa，但dan總zong的de來lai講jiang，這zhe些xie方fang法fa都dou存cun在zai著zhe一yi些xie問wen題ti，或huo缺que乏fa通tong用yong性xing，或huo抗kang幹gan擾rao能neng力li差cha
，或huo存cun在zai多duo解jie性xing，其qi原yuan因yin如ru下xia：一是計算機視覺是一個逆問題，即輸入圖像為二維圖像的灰度
，它是三維物體幾何特征
、光照、物體材料表麵性質
、物體的顏色、shexiangjicanshudengxuduoyinsudehanshu。youhuidufantuiyishanggezhongcanshushiniwenti，erzhexiewentidadoushifeixianxingde

，wentidejiebujuyouweiyixing，erqieduizaoshenghuolisanhuayinqidewuchadoujiqimingan；另一個原因是Marr的視覺係統框架是一個自上而下的
、模塊的、單向的、數shu據ju驅qu動dong型xing的de結jie構gou。神shen經jing生sheng理li學xue的de深shen入ru研yan究jiu表biao明ming，這zhe種zhong結jie構gou與yu人ren的de視shi覺jiao係xi統tong還hai有you很hen大da差cha距ju，生sheng物wu視shi覺jiao係xi統tong的de認ren知zhi過guo程cheng是shi一yi種zhong與yu外wai界jie交jiao互hu作zuo用yong的de有you目mu的de
、主動性過程，而不僅僅是一種被動式的反應。

　　4. 機器人視覺的概念

　　1. 機器人視覺係統是指用計算機來實現人的視覺功能，也就是用計算機來實現對客觀的三維世界的識別。2. 機器人視覺主要研究用計算機來模擬人的視覺功能從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理並加以理解
，最終用於實際檢測、測量和控製。

　　人(ren)類(lei)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)的(de)感(gan)受(shou)部(bu)分(fen)是(shi)視(shi)網(wang)膜(mo)
，它(ta)是(shi)一(yi)個(ge)三(san)維(wei)采(cai)樣(yang)係(xi)統(tong)。三(san)維(wei)物(wu)體(ti)的(de)可(ke)見(jian)部(bu)分(fen)投(tou)影(ying)到(dao)視(shi)網(wang)膜(mo)上(shang)，人(ren)們(men)按(an)照(zhao)投(tou)影(ying)到(dao)視(shi)網(wang)膜(mo)上(shang)的(de)二(er)維(wei)成(cheng)像(xiang)來(lai)對(dui)該(gai)物(wu)體(ti)進(jin)行(xing)三(san)維(wei)理(li)解(jie)。如(ru)果(guo)把(ba)三(san)維(wei)客(ke)觀(guan)世(shi)界(jie)到(dao)二(er)維(wei)投(tou)影(ying)像(xiang)看(kan)作(zuo)是(shi)一(yi)種(zhong)正(zheng)變(bian)換(huan)的(de)話(hua)
，則(ze)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)所(suo)要(yao)做(zuo)的(de)是(shi)從(cong)這(zhe)種(zhong)二(er)維(wei)投(tou)影(ying)圖(tu)像(xiang)（灰度陣列）到三維客觀世界的逆變換，也就是根據這種二維投影圖像去重建三維的客觀世界。

　　5. 機器人視覺的發展

　　機(ji)器(qi)人(ren)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)按(an)其(qi)發(fa)展(zhan)可(ke)分(fen)為(wei)三(san)代(dai)。第(di)一(yi)代(dai)機(ji)器(qi)人(ren)視(shi)覺(jiao)的(de)功(gong)能(neng)一(yi)般(ban)是(shi)按(an)規(gui)定(ding)流(liu)程(cheng)對(dui)圖(tu)像(xiang)進(jin)行(xing)處(chu)理(li)並(bing)輸(shu)出(chu)結(jie)果(guo)。這(zhe)種(zhong)係(xi)統(tong)一(yi)般(ban)由(you)普(pu)通(tong)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)搭(da)成(cheng)，主(zhu)要(yao)用(yong)於(yu)平(ping)板(ban)材(cai)料(liao)的(de)缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)。第(di)二(er)代(dai)機(ji)器(qi)人(ren)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)一(yi)般(ban)由(you)一(yi)台(tai)計(ji)算(suan)機(ji)，一(yi)個(ge)圖(tu)像(xiang)輸(shu)入(ru)設(she)備(bei)和(he)結(jie)果(guo)輸(shu)出(chu)硬(ying)件(jian)構(gou)成(cheng)。視(shi)覺(jiao)信(xin)息(xi)在(zai)機(ji)內(nei)以(yi)串(chuan)行(xing)方(fang)式(shi)流(liu)動(dong)
，有(you)一(yi)定(ding)學(xue)習(xi)能(neng)力(li)以(yi)適(shi)應(ying)各(ge)種(zhong)新(xin)情(qing)況(kuang)。第(di)三(san)代(dai)機(ji)器(qi)人(ren)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)是(shi)目(mu)前(qian)國(guo)際(ji)上(shang)正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)使(shi)用(yong)的(de)係(xi)統(tong)。采(cai)用(yong)高(gao)速(su)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)芯(xin)片(pian)
，並(bing)行(xing)算(suan)法(fa)，具(ju)有(you)高(gao)度(du)的(de)智(zhi)能(neng)和(he)普(pu)通(tong)的(de)適(shi)應(ying)性(xing)
，能(neng)模(mo)擬(ni)人(ren)的(de)高(gao)度(du)視(shi)覺(jiao)功(gong)能(neng)。

　　6. 計算機視覺和機器人視覺的比較

　　計算機視覺與機器人視覺有很多的相似之處，兩者的基本理論框架、底層理論、算法等是相似的，但計算機視覺與機器人視覺研究的最終目的不同：前者主要研究視覺檢驗
，精度要求高，速度不是主要考慮的問題；而機器人視覺主要研究在視覺引導下機器人對環境的作用
，有實時性的要求。因此機器人視覺研究存在更多的困難。

　　7. 機器人視覺係統的方法（本文略）

　　8. 機器人視覺國內外的應用

　　國外機器視覺係統應用於很多方麵，如用於海洋石油開采
，海底勘查的水下機器人;用於醫療外科手術及研究的醫用機器人;幫助人類了解宇宙的空間機器人;完(wan)成(cheng)特(te)殊(shu)任(ren)務(wu)的(de)核(he)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)等(deng)。雖(sui)然(ran)我(wo)國(guo)在(zai)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)方(fang)麵(mian)的(de)發(fa)展(zhan)與(yu)世(shi)界(jie)先(xian)進(jin)水(shui)平(ping)相(xiang)比(bi)還(hai)有(you)一(yi)定(ding)差(cha)距(ju)
，但(dan)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)的(de)研(yan)製(zhi)工(gong)作(zuo)也(ye)取(qu)得(de)了(le)一(yi)定(ding)的(de)成(cheng)果(guo)。我(wo)國(guo)視(shi)覺(jiao)機(ji)器(qi)人(ren)應(ying)用(yong)主(zhu)要(yao)有(you)以(yi)下(xia)目(mu)的(de):用以代替人類從事危險、有害和惡劣環境、超淨環境下的工作;把人從肮髒
、繁重的勞動中解放出來;提高勞動生產率，改善產品質量，快速響應市場要求，加強在國際市場的競爭能力。

　　9. 機器人視覺目前存在的主要問題

　　目前的機器人視覺存在以下一些問題：

　　1. 如何準確、高速(實時)地識別出目標。

　　2.如何有效地構造和組織出可靠的識別算法，並且順利地實現。這期待著高速的陣列處理單元
，以及算法(如神經網絡法
、小波變換等算法)的新突破，這樣就可以用極少的計算量高度地並行實現功能。

　　3.實時性是一個難以解決的重要問題．圖tu像xiang采cai集ji速su度du較jiao低di以yi及ji圖tu像xiang處chu理li需xu要yao較jiao長chang時shi間jian給gei係xi統tong帶dai來lai明ming顯xian的de時shi滯zhi，此ci外wai視shi覺jiao信xin息xi的de引yin入ru也ye明ming顯xian增zeng大da了le係xi統tong的de計ji算suan量liang，例li如ru計ji算suan圖tu像xiang雅ya可ke比bi矩ju陣zhen、估計深度信息等等．圖像處理速度是影響視覺係統實時性的主要瓶頸之一。

　　4.穩定性是所有控製係統首先考慮的問題
，對於視覺控製係統
，無論是基於位置、基於圖像或者混合的視覺伺服方法都麵臨著如下問題：當初始點遠離目標點時，如何保證係統的穩定性，即增大穩定區域和保證全局收斂；為了避免伺服失敗，如何保證特征點始終處在視場內。

　　10. 機器人視覺應當進一步研究的問題

　　根據目前情況
，機器人視覺應在以下幾個方麵進一步加強研究：

　　1.tuxiangtezhengdexuanzewenti。shijiaosifudexingnengmiqieyilaiyusuoyongdetuxiangtezheng，tezhengdexuanzebujinyaokaolvshibiedezhibiao，haiyaokaolvkongzhizhibiao。congkongzhideguandiankan
，yongrongyutezhengkeyizhizaoshengdeyingxiang，tigaoshijiaosifudexingneng，danyouhuigeituxiangchulizengjianandu。yinciruhexuanzexingnengzuiyoudetezheng，ruhechulitezhengyijiruhepingjiatezheng
，doushixuyaojinyibuyanjiudewenti。zhenduirenwuyoushikenengxuyaocongyitaotezhengqiehuandaolingyitao
，keyikaolvbaquanjutezhengyujubutezhengjieheqilai。

　　2.結合計算機視覺及圖像處理的研究成果，建立機器人視覺係統的專用軟件庫。

　　3.加(jia)強(qiang)係(xi)統(tong)的(de)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)研(yan)究(jiu)。目(mu)前(qian)的(de)研(yan)究(jiu)多(duo)集(ji)中(zhong)於(yu)根(gen)據(ju)圖(tu)像(xiang)信(xin)息(xi)確(que)定(ding)期(qi)望(wang)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)運(yun)動(dong)這(zhe)一(yi)環(huan)節(jie)上(shang)
，而(er)對(dui)整(zheng)個(ge)視(shi)覺(jiao)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)的(de)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)缺(que)乏(fa)研(yan)究(jiu)。

　　4.利用智能技術的成果。

　　5.liyongzhudongshijiaodechengguo。zhudongshijiaoshidangjinjisuanjishijiaohejiqirenshijiaoyanjiulingyuzhongdeyigeremenketi。taqiangtiaodeshishijiaoxitongyuqisuochuhuanjingzhijiandejiaohuzuoyongnengli。yuchuantongdetongyongshijiaobutong，zhudongshijiaoqiangtiaoliangdian，yishirenweishijiaoxitongyingjuyouzhudongganzhidenengli
，ershirenweishijiaoxitongyingjiyuyidingderenwu(Task Directed)或目的(Purposive Directed)。主動視覺認為在視覺信息獲取過程中，應更主動地調整攝像機的參數

，如方向、焦距、孔徑等並能使攝像機迅速對準感興趣的物體。更一般地，它強調注視機製(Attention)
，強qiang調tiao對dui分fen布bu於yu不bu同tong空kong間jian範fan圍wei和he時shi間jian段duan上shang的de信xin號hao采cai用yong不bu同tong的de分fen辨bian率lv有you選xuan擇ze性xing地di感gan知zhi
，這zhe種zhong主zhu動dong感gan知zhi既ji可ke在zai硬ying件jian層ceng上shang通tong過guo攝she像xiang機ji物wu理li參can數shu的de調tiao整zheng實shi現xian，也ye可ke以yi在zai基ji於yu被bei動dong攝she像xiang機ji的de前qian提ti下xia，在zai算suan法fa和he表biao示shi層ceng上shang通tong過guo對dui已yi獲huo得de的de數shu據ju有you選xuan擇ze性xing地di處chu理li實shi現xian。同tong時shi，主zhu動dong視shi覺jiao認ren為wei不bu基ji於yu任ren何he目mu的de的de視shi覺jiao過guo程cheng是shi毫hao無wu意yi義yi的de，必bi須xu將jiang視shi覺jiao係xi統tong與yu具ju有you的de目mu的de(如導航、識別、操作等)相聯係，從而形成感知／作用環(Perception／Action Cycle)。

　　6.多duo傳chuan感gan器qi融rong合he問wen題ti。視shi覺jiao傳chuan感gan器qi具ju有you一yi定ding的de使shi用yong範fan圍wei
，如ru能neng有you效xiao地di結jie合he其qi它ta傳chuan感gan器qi，利li用yong它ta們men之zhi間jian性xing能neng互hu補bu的de優you勢shi，便bian可ke以yi消xiao除chu不bu確que定ding性xing，取qu得de更geng加jia可ke靠kao
、準確的結果。