人工智能与计算机视觉
人工智能和计算机视觉的关系

人工智能和计算机视觉的关系人工智能和计算机视觉是当今科技领域中相互关联、不可分割的两个概念。
两者是相互影响的,而且彼此之间存在着深刻的联系。
首先,人工智能是一种机器能力,它使机器能够跟人一样进行推理、学习、智能决策等多种活动。
而计算机视觉则是人工智能的重要组成部分,它使计算机能够像人一样识别场景、对象、人物等信息,从而实现对整个世界的认知与理解。
可以说人工智能和计算机视觉是相互嵌套的,没有其中之一,就不能实现智慧化。
其次,人工智能和计算机视觉在应用方面有很多共通之处。
计算机视觉和人工智能可以被广泛应用于自动驾驶、智能家居、安防监控、医疗诊断等多种领域,这些应用场景需要计算机视觉的信息处理和人工智能的推理能力,而两者协同作用下,可以使这些系统更加智能化、高效率、可靠性。
第三,人工智能和计算机视觉技术的发展互相推动。
人工智能技术的广泛应用使计算机视觉技术得以快速发展,人工智能能力可以与计算机视觉技术结合起来,使得整个系统可以在更短的时间内进行数据处理,提供更加精准的结果。
反过来,计算机视觉技术的发展也为人工智能的应用提供了更多的数据和支持,推动人工智能技术不断的发展。
最后,计算机视觉和人工智能的发展也面临着很多的挑战和问题。
计算机视觉的算法主要依赖于大量标注好的数据进行训练,使计算机能够学习从而更好的识别目标,但在数据获取方面还存在很大的空间,同时还存在很多的识别误差、噪声等问题。
此外,人工智能的智能水平也需要不断的提高和更新,不能满足新的应用场景发展要求。
综合来看,人工智能和计算机视觉是相互关联、相互促进的技术。
它们不仅在理论研究和技术应用方面有着密切的联系,而且在产品和商业模式上也有着紧密的关系。
在未来,人工智能和计算机视觉的发展将会更加紧密、有序和可靠,给人们的生活、工作和社会发展带来更多的便利和智慧。
人工智能在计算机视觉中的应用

人工智能在计算机视觉中的应用随着科技的迅速发展,人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)在各个领域都得到了广泛的应用。
其中,人工智能在计算机视觉领域的应用引起了人们的极大兴趣和关注。
本文将对人工智能在计算机视觉中的应用进行介绍和探讨。
一、人工智能与计算机视觉的结合计算机视觉是指通过计算机技术模拟人类的视觉感知能力来实现对图像和视频的理解与处理。
人工智能则是一门研究如何使计算机能够像人一样思考和判断的学科。
将人工智能技术与计算机视觉相结合,可以使计算机具有更高级、更精确的视觉处理能力,进而实现更加复杂和智能化的应用。
二、人工智能在图像识别中的应用图像识别是计算机视觉领域的一个重要研究方向,即利用计算机技术对图像进行分类、标记和识别。
人工智能技术在图像识别中的应用已经取得了里程碑式的突破。
例如,通过利用深度学习算法和大规模图像数据集,人工智能可以实现自动识别图像中的物体、人脸、场景等。
这项技术可以应用于人脸识别、物体检测、安防监控等众多领域,大大提高了图像处理的效率和准确性。
三、人工智能在视频分析中的应用视频分析是计算机视觉中的另一个重要研究方向,主要研究如何对视频进行处理和分析。
人工智能的技术在视频分析中发挥了巨大作用。
例如,通过人工智能技术,可以对视频中的物体进行跟踪和识别,实现视频内容的自动标记和整理。
同时,人工智能还可以根据视频内容进行智能推荐和筛选,为用户提供个性化的视频服务。
此外,人工智能还可以应用于视频监控领域,实现对异常事件的自动检测和报警。
四、人工智能在医疗影像中的应用医疗影像是计算机视觉中的一个重要应用领域,主要研究如何利用计算机技术来处理和分析医学图像。
人工智能在医疗影像中的应用给医学诊断和治疗带来了革命性的变化。
例如,通过利用深度学习算法,人工智能可以实现对医学图像的智能分析和诊断,帮助医生准确判断病变和制定治疗方案。
此外,人工智能还可以通过对大量医学图像的学习,提取出一些潜在的医学特征,为医学研究和新药研发提供重要参考。
人工智能与计算机视觉技术

人工智能与计算机视觉技术随着科技的不断发展,人工智能和计算机视觉技术越来越受到人们的关注。
人工智能是一种模拟人类智能的领域,通过计算机程序实现人类智能的某些功能。
而计算机视觉技术则是指计算机利用摄像头或者其他图像输入设备,通过算法和模型的处理分析,来理解和解释图像或视频的能力。
本文将深入探讨人工智能与计算机视觉技术的发展和应用。
一、人工智能的发展人工智能的概念最早可以追溯到1956年,那时,科学家们开始尝试用计算机来模拟人类智能,解决一些日常问题。
然而,由于当时计算机的计算能力有限,人工智能的发展进展缓慢。
直到近年来,随着计算机性能的大幅提升,人工智能领域开始进入一个快速发展的阶段。
目前,人工智能已经应用于各个领域,如医疗、交通、金融等。
在医疗领域,人工智能可以通过分析大量的医学数据,帮助医生进行疾病诊断和治疗方案的制定。
在交通领域,人工智能可以通过智能交通系统来优化交通流量,减少交通事故的发生。
在金融领域,人工智能可以通过算法和模型,对金融市场进行预测和分析,帮助投资者做出更准确的决策。
二、计算机视觉技术的发展计算机视觉技术作为人工智能的一个重要分支,也在近年来取得了显著的进展。
计算机视觉技术通过图像的数字化表示和算法的处理,使计算机能够模拟人类的视觉系统,理解和分析图像或视频。
在计算机视觉技术的发展过程中,一个重要的里程碑是深度学习的出现。
深度学习是一种机器学习的方法,通过模拟人脑神经网络的结构和功能,让计算机可以自动提取图像的特征,并进行更准确的识别和分类。
计算机视觉技术已经广泛应用于各个领域。
在安防领域,计算机视觉技术可以通过监控摄像头实时监测并识别出危险人物或者异常行为。
在无人驾驶领域,计算机视觉技术可以通过车载摄像头和传感器,实时感知车辆周围的环境并做出相应的驾驶决策。
三、人工智能与计算机视觉的结合人工智能和计算机视觉技术的结合,将进一步拓展其应用范围。
例如,在智能家居领域,通过人工智能和计算机视觉技术的结合,可以实现智能识别家庭成员,自动调节温度、照明等个性化服务。
计算机视觉与人工智能

计算机视觉与人工智能引言:计算机视觉(Computer Vision)和人工智能(Artificial Intelligence)是两个快速发展的领域,它们不仅各自有着广泛的应用,而且两者之间也有着密不可分的联系。
本文将探讨计算机视觉和人工智能的定义、历史发展、应用领域以及未来发展趋势。
一、计算机视觉的定义与发展1. 计算机视觉的定义计算机视觉是指使计算机能够模拟和实现人类视觉系统的一种技术。
通过计算机视觉技术,计算机可以感知、理解和解释图像或视频数据,并进行相应的处理和分析。
2. 计算机视觉的发展历程计算机视觉作为一门学科源于会议世纪六七十年代,当时主要通过数字图像处理来实现对图像数据的分析和处理。
然而,由于当时计算机计算能力的限制以及算法的不完善,计算机视觉的发展进展缓慢。
随着计算机性能的提升以及图像采集技术的改进,计算机视觉逐渐迎来了快速发展的时期。
到了21世纪,计算机视觉在图像分析、目标检测、人脸识别等领域取得了显著的成果。
二、人工智能的定义与发展1. 人工智能的定义人工智能是指使计算机具备像人类智能一样的学习、推理、自然语言处理、问题解决和决策能力的一种技术。
通过人工智能技术,计算机可以模拟和实现人类思维和行为。
2. 人工智能的发展历程人工智能的概念最早可以追溯到20世纪50年代,当时的研究主要集中在逻辑推理和问题解决方面。
然而,由于计算机的局限性以及算法的不完善,人工智能在当时的发展进展有限。
20世纪90年代以后,随着计算机计算能力的提升、机器学习算法的发展以及大数据的普及,人工智能开始进入快速发展的阶段。
现在,人工智能已经应用于诸如语音识别、自然语言处理、机器人领域等广泛领域,并取得了很好的成果。
三、的联系与区别1. 的联系计算机视觉和人工智能都是人类对智能的模拟与实现,它们有着密不可分的联系。
计算机视觉通过感知、理解和解释图像数据,将复杂的视觉信息转化为具有意义的数据。
而人工智能则通过学习、推理和决策等技术,使计算机具备智能行为和决策能力。
人工智能在计算机视觉中的应用

人工智能在计算机视觉中的应用人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是一项以模拟和仿真人类智能的技术,它通过利用大数据和算法进行自动化决策和问题解决,逐渐在各个领域得到广泛应用。
计算机视觉(Computer Vision,简称CV)作为AI的一个重要分支,其目标是实现让计算机“看”的能力,通过图像和视频等视觉数据进行感知和理解,正逐渐改变着我们的生活和工作。
可以追溯到50年前,但直到近年来随着硬件技术和算法的不断进步,计算机视觉技术才取得了显著的进展。
以下是人工智能在计算机视觉中的几个主要应用领域。
1. 图像识别与分类图像识别与分类是计算机视觉中最早也是最主要的应用之一。
通过训练深度学习模型,计算机可以对图像进行分类和识别。
例如,计算机可以通过识别图像中的人脸进行人脸识别,这在安全领域和社交媒体上有广泛的应用;通过对图像中的物体进行分类,可以实现自动驾驶、智能交通和生产线的自动化等。
2. 目标检测与跟踪目标检测与跟踪是指从图像或视频中自动检测出感兴趣的目标,并对其进行跟踪。
这项技术在监控、安防和无人驾驶等领域有着广泛的应用。
通过目标检测与跟踪,计算机可以自动分析视频流中的目标行为与状态,例如识别出异常行为、追踪运动的目标等。
3. 图像分割与语义理解图像分割是指将图像划分为若干个具有独立语义的区域。
通过图像分割,计算机可以进一步理解图像中的不同部分,并提取出更多有用的信息。
例如,在医学图像分析中,可以利用图像分割技术对不同组织进行定位和分析;在自动驾驶中,则可以通过图像分割技术提取出车道线等信息。
4. 姿态估计与人体分析姿态估计与人体分析是指通过计算机视觉技术对图像和视频中的人体进行识别、跟踪和分析。
通过姿态估计,计算机可以判断人体的动作和状态,例如人体的姿势、行为和关节的运动。
该技术在虚拟现实、运动医学和人机交互等领域有着广泛的应用。
5. 增强现实与虚拟现实增强现实(Augmented Reality,简称AR)和虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)结合了计算机视觉和人工智能等技术,为用户提供了与现实世界或虚拟世界的交互体验。
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Al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(visualperception),视觉认知(visualcognition),图像和视频理解(imageandvideounderstanding)o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”。
根据这种定义,计算机视觉的目标是对环境的表达和理解,核心问题是研究如何对输入的图像信息进行组织,对物体和场景进行识别,进而对图像内容给予解释。
人工智能与计算机视觉技术的关联与区别
人工智能与计算机视觉技术的关联与区别人工智能(Artificial Intelligence,AI)和计算机视觉(Computer Vision)技术是当今科技领域的热门话题。
随着科技的不断发展,人们对于人工智能和计算机视觉的需求越来越大。
虽然这两个领域之间有着密切的关联,但它们在技术实现和应用场景上有着一些区别。
首先,人工智能和计算机视觉的关联表现在它们都涉及到机器对视觉信息的处理和理解。
计算机视觉是人工智能的一个分支领域,它使用计算机和算法来模拟和实现人类的视觉能力。
计算机视觉技术通过处理图像或视频数据的方式,来使计算机能够识别、理解和解释视觉信息。
这种技术的应用非常广泛,包括人脸识别、动作捕捉、图像分类等。
然而,人工智能不仅仅局限于计算机视觉技术。
人工智能是一个更广泛的概念,它指的是使机器具有类似人类智能的能力。
人工智能技术通过模拟和实现人类的认知能力,来使机器能够进行自主决策和学习。
除了计算机视觉,人工智能还包括语音识别、自动控制、自然语言处理等多个领域。
相比之下,计算机视觉更注重于图像和视频数据的处理和分析,而人工智能更关注于多领域、多模态的全面认知。
另外,人工智能和计算机视觉在技术实现上也有一些区别。
计算机视觉技术需要借助图像处理、模式识别、机器学习等技术手段,来实现对图像和视频数据的分析和理解。
这些技术可以通过特定的算法和模型来提取特征、进行图像分类和目标检测等任务。
而人工智能则更加注重于智能算法和模型的设计和应用。
人工智能技术可以通过深度学习、强化学习等方法,使机器能够自主学习和适应新的环境和任务。
此外,人工智能和计算机视觉的应用场景也有所不同。
计算机视觉的应用范围非常广泛,包括安防监控、无人驾驶、虚拟现实等。
人工智能则更关注于智能化的决策和交互,比如智能助理、智能机器人等。
在现实生活中,我们经常能够看到计算机视觉技术的应用,比如人脸解锁、图像搜索等。
而人工智能的应用则更多体现在智能音箱、智能家居等领域。
计算机视觉技术与人工智能发展前景
计算机视觉技术与人工智能发展前景计算机视觉技术与人工智能(AI)是近年来迅速发展的领域之一。
计算机视觉技术是使计算机能够通过对图像和视频数据进行处理和分析,实现对物体、场景和动作的理解、识别和推理。
人工智能是模拟人类智能和认知能力的计算机系统,通过学习和自主思考来实现复杂的任务。
随着计算机硬件性能的提升以及深度学习算法的发展,计算机视觉技术和人工智能的发展前景变得更加广阔。
这两个领域的结合将推动科技和工业界的发展,对各行各业都将产生巨大影响。
人工智能与计算机视觉技术的结合可以应用于许多领域,如自动驾驶、图像识别、医疗诊断、安全监控等。
自动驾驶技术是一个热门研究领域,依赖于计算机视觉技术对路况、交通标志、行人以及其他车辆进行识别和判断,从而使车辆能够自主地行驶。
图像识别技术可以在多个领域中应用,如人脸识别、商品识别、文字识别等。
医疗诊断领域的发展将使计算机能够通过图像数据分析和机器学习算法帮助医生进行快速和准确的诊断,提高医疗水平。
安全监控领域的发展将使计算机能够通过图像和视频数据识别异常行为或者犯罪活动,帮助警方进行犯罪预防和打击。
计算机视觉技术与人工智能发展的前景不仅限于以上几个应用领域。
随着硬件设备的进一步提升和算法的改进,计算机视觉技术和人工智能的应用将会更加广泛。
它们将能够应用于农业、智能家居、教育等领域,为人们的生活带来更多便利和创新。
在计算机视觉技术和人工智能的发展中,也面临一些挑战和问题。
首先,大规模数据集的收集和标注是计算机视觉技术和人工智能训练的基础,但是这个过程非常耗时和人力成本高。
其次,随着技术的发展,数据隐私和安全性也面临挑战,如何保护个人隐私和数据安全成为重要的讨论议题。
此外,计算机视觉技术和人工智能的应用中也存在一定的误判和错误率,需要进一步改进算法和提高技术水平。
为了应对这些挑战和问题,需要加强各领域之间的合作与交流。
学术界和工业界需要密切合作,共同研究和开发新的算法和技术,提高计算机视觉技术和人工智能的准确性和可靠性。
人工智能与计算机视觉
人工智能与计算机视觉在当今科技飞速发展的时代,人工智能(AI)和计算机视觉无疑是两颗璀璨的明星。
它们的出现和不断演进,正在深刻地改变着我们的生活和社会的运行方式。
人工智能,简单来说,就是让计算机像人类一样思考和学习。
它能够处理大量的数据,从中发现模式和规律,并基于这些信息做出决策和预测。
而计算机视觉,则是人工智能的一个重要分支,它专注于让计算机从图像或视频中获取有价值的信息。
想象一下,你走在街头,智能摄像头能够瞬间识别出你的身份,并根据你的喜好为你推送附近的美食和娱乐活动;无人驾驶汽车能够准确识别道路上的各种障碍物和交通信号,安全地将你送达目的地;医生可以借助计算机视觉技术快速分析医疗影像,更准确地诊断疾病。
这些看似未来的场景,如今正逐渐成为现实,而这背后的关键技术就是计算机视觉。
计算机视觉的实现并非易事,它需要克服许多挑战。
首先是图像的复杂性。
一张简单的图片包含了海量的信息,如颜色、形状、纹理、光照等。
计算机要从中提取出有用的特征,并理解这些特征的含义,需要强大的算法和计算能力。
其次是视角的多样性。
不同的角度拍摄同一个物体,其外观可能会有很大的差异,计算机需要学会在不同的视角下识别出相同的物体。
再者是背景的干扰。
在真实场景中,目标物体往往处于复杂的背景之中,如何将目标从背景中准确地分离出来,也是一个难题。
为了解决这些问题,科学家们提出了许多创新的方法和技术。
深度学习的出现,为计算机视觉带来了革命性的变化。
深度学习模型,如卷积神经网络(CNN),能够自动从大量的图像数据中学习到有效的特征表示,大大提高了图像识别的准确性。
通过多层的卷积和池化操作,CNN 可以捕捉图像中的局部和全局特征,从而实现对物体的精确识别。
除了图像识别,计算机视觉还在目标检测、图像分割、视频分析等领域有着广泛的应用。
目标检测旨在从图像中找出感兴趣的物体,并确定其位置和类别。
图像分割则是将图像分割成不同的区域,每个区域对应着不同的物体或背景。
人工智能与计算机视觉的结合
人工智能与计算机视觉的结合人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)和计算机视觉(Computer Vision)是两个独立而又密切相关的领域,它们的结合为我们带来了巨大的科技突破和创新。
本文将探讨人工智能与计算机视觉的结合带来的影响和应用领域。
一、人工智能与计算机视觉的背景与定义人工智能是一门研究如何使计算机能够像人一样思考和行动的学科,它通过仿真人类智能来解决问题并做出决策。
计算机视觉是将计算机与人类视觉相结合的一门学科,它通过利用计算机对图像和视频进行分析和理解,实现对图像和视频的自动理解和处理。
二、人工智能与计算机视觉的相互关系人工智能和计算机视觉是相互促进和影响的关系,二者的结合使得计算机能够进行更深入、更准确的图像和视频分析。
计算机视觉为人工智能提供了大量的训练数据,使其能够更好地理解和认知图像和视频。
而人工智能则为计算机视觉提供了更高级的算法和模型,使得计算机能够实现更复杂的图像和视频分析任务。
三、人工智能与计算机视觉的应用领域1. 图像识别与分类人工智能与计算机视觉的结合在图像识别与分类方面有着广泛的应用。
利用深度学习等算法,可以训练出模型来识别和分类图像中的对象或场景。
这一技术在医疗影像分析、智能安防、自动驾驶等领域都有着重要的应用。
2. 人脸识别与表情分析随着人工智能与计算机视觉的结合,人脸识别与表情分析技术得到了快速发展。
通过对人脸图像的分析,计算机可以识别出人脸中的特征并进行身份识别,同时还可以识别并分析人脸的表情,帮助人们更好地理解和交流。
3. 视频监控与分析结合人工智能和计算机视觉的技术,可以实现对视频监控的智能分析与处理。
通过对视频图像的实时分析,可以检测和识别出视频中的目标物体或人物,实现对视频监控的智能预警、行为分析等功能。
4. 增强现实(AR)与虚拟现实(VR)人工智能与计算机视觉的结合也在增强现实和虚拟现实技术中得到广泛应用。
通过对周围环境的实时感知与分析,计算机可以实时将虚拟对象与真实世界进行结合,实现更真实、更沉浸的交互体验。
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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。
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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”。
根据这种定义,计算机视觉的目标是对环境的表达和理解,核心问题是研究如何对输入的图像信息进行组织,对物体和场景进行识别,进而对图像内容给予解释。
计算机视觉(Computer Vision, CV)是一门研究如何让计算机达到人类那样“看”的学科。
更准确点说,它是利用摄像机和电脑代替人眼使得计算机拥有类似于人类的那种对目标进行分割、分类、识别、跟踪、判别决策的功能。
计算机视觉是使用计算机及相关设备对生物视觉的一种模拟,是人工智能领域的一个重要部分,它的研究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。
计算机视觉是以图象处理技术、信号处理技术、概率统计分析、计算几何、神经网络、机器学习理论和计算机信息处理技术等为基础,通过计算机分析与处理视觉信息。
通常来说,计算机视觉定义应当包含以下三个方面:1、对图像中的客观对象构建明确而有意义的描述;2、从一个或多个数字图像中计算三维世界的特性;3、基于感知图像做出对客观对象和场景有用的决策。
作为一个新兴学科,计算机视觉是通过对相关的理论和技术进行研究,从而试图建立从图像或多维数据中获取“信息”的人工智能系统。
计算机视觉是一门综合性的学科,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,同时与图像处理,模式识别,投影几何,统计推断,统计学习等学科密切相关,近年来,与计算机图形学,三维表现等学科也发生了很强的联系。
人工智能与计算机视觉计算机视觉与人工智能有密切联系,但也有本质的不同。
人工智能的目的是让计算机去看、去听和去读。
图像、语音和文字的理解,这三大部分基本构成了我们现在的人工智能。
而在人工智能的这些领域中,视觉又是核心。
大家知道,视觉占人类所有感官输入的80%,也是最困难的一部分感知。
如果说人工智能是一场革命,那么它将发轫于计算机视觉,而非别的领域。
人工智能更强调推理和决策,但至少计算机视觉目前还主要停留在图像信息表达和物体识别阶段。
“物体识别和场景理解”也涉及从图像特征的推理与决策,但与人工智能的推理和决策有本质区别。
计算机视觉和人工智能的关系:第一,它是一个人工智能需要解决的很重要的问题。
第二,它是目前人工智能的很强的驱动力。
因为它有很多应用,很多技术是从计算机视觉诞生出来以后,再反运用到AI领域中去。
第三,计算机视觉拥有大量的量子AI的应用基础。
计算机视觉技术的原理计算机视觉就是用各种成象系统代替视觉器官作为输入敏感手段,由计算机来代替大脑完成处理和解释。
计算机视觉的最终研究目标就是使计算机能象人那样通过视觉观察和理解世界,具有自主适应环境的能力。
在实现最终目标以前,人们努力的中期目标是建立一种视觉系统,这个系统能依据视觉敏感和反馈的某种程度的智能完成一定的任务。
例如,计算机视觉的一个重要应用领域就是自主车辆的视觉导航,还没有条件实现象人那样能识别和理解任何环境,完成自主导航的系统。
因此,人们努力的研究目标是实现在高速公路上具有道路跟踪能力,可避免与前方车辆碰撞的视觉辅助驾驶系统。
这里要指出的一点是在计算机视觉系统中计算机起代替人脑的作用,但并不意味着计算机必须按人类视觉的方法完成视觉信息的处理。
计算机视觉可以而且应该根据计算机系统的特点来进行视觉信息的处理。
但是,人类视觉系统是迄今为止,人们所知道的功能最强大和完善的视觉系统,对人类视觉处理机制的研究将给计算机视觉的研究提供启发和指导。
因此,用计算机信息处理的方法研究人类视觉的机理,建立人类视觉的计算理论,也是一个非常重要和信人感兴趣的研究领域。
这一领域的深入研究是从20世纪50年代开始的,走的是三个方向——即复制人眼;复制视觉皮层;以及复制大脑剩余部分。
复制人眼——让计算机“去看”目前做出最多成效的领域就是在“复制人眼”这一领域。
在过去的几十年,科学家已经打造了传感器和图像处理器,这些与人类的眼睛相匹配,甚至某种程度上已经超越。
通过强大、光学上更加完善的镜头,以及纳米级别制造的半导体像素,现代摄像机的精确性和敏锐度达到了一个惊人的地步。
它们同样可以拍下每秒数千张的图像,并十分精准地测量距离。
但是问题在于,虽然我们已经能够实现输出端极高的保真度,但是在很多方面来说,这些设备并不比19世纪的针孔摄像机更为出色:它们充其量记录的只是相应方向上光子的分布,而即便是最优秀的摄像头传感器也无法去“识别”一个球,遑论将它抓住。
换而言之,在没有软件的基础上,硬件是相当受限制的。
因此这一领域的软件才是要投入解决的更加棘手的问题。
不过现在摄像头的先进技术,的确为这软件提供了丰富、灵活的平台就是了。
复制视觉皮层——让计算机“去描述”要知道,人的大脑从根本上就是通过意识来进行“看”的动作的。
比起其他的任务,在大脑中相当的部分都是专门用来“看”的,而这一专长是由细胞本身来完成的——数十亿的细胞通力合作,从嘈杂、不规则的视网膜信号中提取模式。
如果在特定角度的一条沿线上出现了差异,或是在某个方向上出现了快速运动,那么神经元组就会兴奋起来。
较高级的网络会将这些模式归纳进元模式(meta-pattern)中:它是一个朝上运动的圆环。
同时,另一个网络也相应而成:这次是带红线的白色圆环。
而还有一个模式则会在大小上增长。
从这些粗糙但是补充性的描述中,开始生成具体的图像。
使用人脑视觉区域相似的技术,定位物体的边缘和其他特色,从而形成的“方向梯度直方图”由于这些网络一度被认为是“深不可测的复杂”,因此在计算机视觉研究的早期,采用的是别的方式:即“自上而下的推理”模式——比如一本书看起来是“这样”,那么就要注意与“这个”类似的模式。
而一辆车看起来是“这样”,动起来又是“这样”。
在某些受控的情况下,确实能够对少数几个物体完成这一过程,但如果要描述身边的每个物体,包括所有的角度、光照变化、运动和其他上百个要素,即便是咿呀学语的婴儿级别的识别,也需要难以想象的庞大数据。
而如果不用“自上而下”,改用“自下而上”的办法,即去模拟大脑中的过程,则看上去前景更加美好:计算机可以在多张图中,对一张图片进行一系列的转换,从而找到物体的边缘,发现图片上的物体、角度和运动。
就像人类的大脑一样,通过给计算机观看各种图形,计算机会使用大量的计算和统计,试着把“看到的”形状与之前训练中识别的相匹配。
科学家正在研究的,是让智能手机和其他的设备能够理解、并迅速识别出处在摄像头视场里的物体。
如上图,街景中的物体都被打上了用于描述物体的文本标签,而完成这一过程的处理器要比传统手机处理器快上120倍。
随着近几年并行计算领域的进步,相关的屏障逐渐被移除。
目前出现了关于模仿类似大脑机能研究和应用的爆发性增长。
模式识别的过程正在获得数量级的加速,我们每天都在取得更多的进步。
复制大脑剩余部分——让计算机“去理解”当然,光是“识别”“描述”是不够的。
一台系统能够识别苹果,包括在任何情况、任何角度、任何运动状态,甚至是否被咬等等等等。
但它仍然无法识别一个橘子。
并且它甚至都不能告诉人们:啥是苹果?是否可以吃?尺寸如何?或者具体的用途。
前面说过,没有软件,硬件的发挥非常受限。
但现在的问题是,即便是有了优秀的软硬件,没有出色的操作系统,也“然并卵”。
对于人们来说,大脑的剩余部分由这些组成,包括长短期记忆、其他感官的输入、注意力和认知力、从世界中万亿级别的交互中收获的十亿计知识,这些知识将通过我们很难理解的方式,被写入互联的神经。
而要复制它,比起我们遇到过的任何事情都要更加复杂。
计算机视觉的应用领域计算机视觉的应用领域主要包括对照片、视频资料如航空照片、卫星照片、视频片段等的解释、精确制导、移动机器人视觉导航、医学辅助诊断、工业机器人的手眼系统、地图绘制、物体三维形状分析与识别及智能人机接口等。
早期进行数字图像处理的目的之一就是要通过采用数字技术提高照片的质量,辅助进行航空照片和卫星照片的读取判别与分类。
由于需要判读的照片数量很多,于是希望有自动的视觉系统进行判读解释,在这样的背景下,产生了许多航空照片和卫星照片判读系统与方法。
自动判读的进一步应用就是直接确定目标的性质,进行实时的自动分类,并与制导系统相结合。
目前常用的制导方式包括激光制导、电视制导和图像制导,在导弹系统中常常将惯性制导与图像制导结合,利用图像进行精确的末制导。
工业机器人的手眼系统是计算机视觉应用最为成功的领域之一,由于工业现场的诸多因素,如光照条件、成像方向均是可控的,因此使得问题大为简化,有利于构成实际的系统。
与工业机器人不同,对于移动机器人而言,由于它具有行为能力,于是就必须解决行为规划问题,即是对环境的了解。
随着移动式机器人的发展,越来越多地要求提供视觉能力,包括道路跟踪、回避障碍、特定目标识别等。
目前移动机器人视觉系统研究仍处于实验阶段,大多采用遥控和远视方法。
在医学上采用的图像处理技术大致包括压缩、存储、传输和自动/辅助分类判读,此外还可用于医生的辅助训练手段。