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人类眼中的大自然是一个丰富多彩的世界。人们可以用眼睛感知周围景物的图像,也可以根据以往的经验识别和理解这些图像的含义。现在计算机也能在一定程度上感知和理解场景图像,也就是计算机也能在一定程度上看到东西。

曾经有报道说,20世纪70年代初的一天,一个长胡子的男人在中东的一个机场登上了一架飞往巴黎的飞机。飞机抵达巴黎时,比尔德在海关出口处被法国警方逮捕。是电脑认定这是恐怖分子。虽然他伪装了自己,但还是躲不过电脑。原来,法国警方已经收集了那些恐怖分子的照片,并将图像输入电脑。在机场出口处,电眼3354电子摄像机监视着过往的旅客,并对旅客的图像进行分析对比等一系列处理。当正在处理的图像与存储的恐怖分子照片一致时,计算机系统会立即报警。

电脑的“眼睛”其实就是一些类似于相机的成像设备。由该成像设备获得的图像通过一些特殊的装置配合计算机进行预处理,以提高其视觉质量。然后可以转换成计算机内部的表示,也就是图像可以数字化。在计算机内部,所有的信息都用数字代码表示。数字数据量非常大。例如,如果将黑白电视图像数字化为5125128位图像,数据量将超过256KB。如果是彩色图像,至少要放大3倍。因此,图像必须进行压缩和存储,否则,在处理连续图像时,存储空间很快就会满,以至于计算机无法再对其进行处理。

接下来,计算机通过一系列复杂的数学变换处理图像的内部表示。

最后,从上述信息中获得场景中物体的三维描述,识别出存在的物体,并确定这些物体的位置和姿态。然后,将该表示与系统模型库中已有的对象模型进行匹配(即识别),然后可以进行进一步的定位。这类似于人的视觉过程。人们在看到一个图像后,要把这个物体分离出来,在大脑中搜索和回忆这个物体,识别这个物体,然后获取关于这个物体的信息。至此,计算机已经完成了对场景图像的感知和理解。

与人类视觉相比,计算机视觉还处于比较低的水平。人类视觉信息的不断研究和发现必将推动计算机视觉技术的发展。

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