前言：中文期刊网精心挑选了计算机视觉的研究内容范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
计算机视觉的研究内容范文1
在我国市场经济不断发展的盛况下，我国科技发展水平也紧随其后，成为世界上的科技强国之一。在计算机水平的不断提高下，计算机视觉技术应运而生。其中，计算机视觉技术被应用与各个领域，并在各个领域都得到广泛有效的应用，比如军事领域、医疗领域、工业领域等。本文针对计算机视觉技术在交通领域中的应用进行分析。
【关键词】计算机视觉 交通领域 探究
近年来，随着科技水平的提高，计算机视觉技术逐渐被人们熟知并广泛应用。相较于其他传感器来说，视觉能获得更多的信息。因此，在我国交通领域中，也对计算机视觉技术进行研究完善，将计算机视觉技术应用在交通领域各个方面中，并取得了显著的成效。
1 计算机视觉的概述及基本体系结构
1.1 计算机视觉概述
通过使用计算机和相关设备，对生物视觉进行模拟的方式，就是计算机视觉。对采集到的图片或视频进行相应的技术处理，从而获得相应的三维信息场景，是计算机视觉的主要任务。
计算机视觉是一门学问，它就如何通过计算机和照相机的运用，使人们获得被拍摄对象的数据与信息所需等问题进行研究。简单的说，就是让计算机通过人们给其安装上的“大脑”和“眼睛”，对周围环境进行感知。
计算机视觉是一门综合性学科，在各个领域都有所作为，已经吸引了各个领域的研究者对其研究。同时，计算机视觉也是科学领域中一个具有重要挑战性的研究。
1.2 计算机视觉领域基本体系结构
提出第一个较为完善的视觉系统框架的是Marr，他从信息处理系统角度出发，结合图像处理、心理物理学等多领域的研究成果，提出被计算机视觉工作者基本接受的计算机视觉系统框架。在此基础上，研究者们针对视觉系统框架的各个角度、各个阶段、各个功能进行分析研究，得出了计算机视觉系统的基本体系结构，如图1。
2 计算机视觉在交通领域的应用
2.1 牌照识别
车辆的唯一身份是车辆牌照。在检测违规车辆、稽查被盗车辆和管理停车场工作中，车辆牌照的有效识别与检测具有重要的作用和应用价值。然而在实际应用工作中，虽然车牌识别技术相对成熟，但是由于受到拍摄角度、光照、天气等因素的影响，车牌识别技术仍需改善。车牌定位技术、车牌字符识别技术和车牌字符分割技术是组成车牌识别技术的重要部分。
2.2 车辆检测
目前，城市交通路口处红绿灯的间隔时间是固定不变的，但是受交通路口的位置不同、时间不同的影响，每个交通路口的交通流量也是持续变化的。此外，对于某些交通区域来说，公共资源的配备，比如交通警察、交通车辆的数量是有限的。如果能根据计算机视觉技术，对交通路口的不同时间、不同位置的交通情况进行分析计算，并对交通流量进行预测，有利于为交通警察缩短出警时间、为交通路口的红绿灯根据实际情况设置动态变化等技术提供支持。
2.3 统计公交乘客人数
城市公共交通的核心内容是城市公交调度问题，一个城市如何合理的解决公交调度问题，是缓解城市运力和运量矛盾，缓解城市交通紧张的有效措施。城市公交调度问题，为公交公司与乘客的平衡利益，为公交公司的经济利益和社会效益的提高做出了巨大的贡献。由于在不同的地域、不同的时间，公交客流会存在不均衡性，高峰时段的公交乘客过多，平峰时段的公交乘客过少，造成了公交调度不均衡问题，使有限资源浪费严重。在计算机视觉智能公交系统中，自动乘客计数技术是其关键技术。自动乘客计数技术，是对乘客上下车的时间和地点自动收集的最有效的技术之一。根据其收集到的数据，从时间和地点两方面对客流分析，为城市公交调度进行合理的安排。
2.4 对车道偏离程度和驾驶员工作状态判断
交通事故的发生率随着车辆数量的增加而增加。引发交通事故的重要因素之一就是驾驶员疲劳驾驶。据相关数据显示，因车道偏离导致的交通事故在40%以上。其中，驾驶员的疲劳驾驶就是导致车道偏离的主要原因。针对此种现象，为减少交通事故的发生，计算机视觉中车道偏离预警系统被研究开发并被广泛应用。针对驾驶员眨眼频率，利用计算机视觉对驾驶员面部进行图像处理和分析，再根据疲劳驾驶关注度与眨眼频率的关系，对驾驶员的工作状态进行判断。此外，根据道路识别技术，对车辆行驶状态进行检测，也是判断驾驶员工作状态的方法之一。这两种方法，是目前基于计算机视觉的基础上，检测驾驶员疲劳状态的有效方法。
2.5 路面破损检测
最常见的路面损坏方式就是裂缝。利用计算机视觉，及时发现路面破损情况，并在其裂缝程度严重之前进行修补，有利于节省维护成本，也避免出现路面坍塌，车辆凹陷的情况发生。利用计算机视觉进行路面检测，相较于之前人工视觉检测相比，有效提高了视觉检测的效率，增强了自动化程度，提高了安全性，为市民的出行安全带来了更高保障。
3 结论
本文从计算机视觉的概述，及计算机视觉基本体系结构，和计算机视觉在交通领域中的应用三面进行分析，可见计算机视觉在交通领域中的广泛应用，在交通领域中应用的有效性、显著性，以此可得计算机视觉在现展过程中的重要性。随着计算机视觉技术的越来越成熟，交通领域的检测管理一定会加严格，更加安全。
参考文献
[1]段里仁.智能交通系境在我国道路空通管理中的应用[J].北方工业时报，2015（06）.
[2]王丰元.计算机视觉在建筑区间的应用实例分析[J].河北电力学报，2015（04）.
[3]李钊称.主动测距技术在计算机数据分析中的作用探析[J].计算机应用，2015（08）.
[4]马良红.三维物体影像的摄取与分析[J].中国公路学报，2014（05）.
[5]朱学君，沈睿.关于计算机视觉在交通领域中的探讨[J].信息通信，2013（01）：123.
[6]王大勇.关于计算机视觉在交通领域中的应用分析[J].科技与企业，2013（01）：115.
作者简介
夏栋（1988-），男，湖北省孝感市人。现为同济大学软件学院在读硕士。研究方向为计算机视觉。
计算机视觉的研究内容范文2
关键词：计算机图形学；计算机视觉；可视化技术
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0054-02
计算机图形学、计算机视觉以及可视化技术三者均是计算机领域重要组成部分，要做好计算机知识，就要先学好计算机图形学，但计算机图形学学习相对枯燥，尤其是算法教学难以理解，为解决这一问题，计算机视觉与可视化技术被应用到计算机图形学中。可见，三者之间存在一定的联系，因此，有必要对计算机图形学、计算机视觉以及可视化技术展开研究。
1 计算机图形学概述
1.1 计算机图形学目的
所谓的计算机图形学实际上就是怎样利用计算机表示图形，并利用计算机完成图形计算与处理，而这一过程的实现需要得到相关算法的支持。学习计算机图形学的目的是利用计算机技术为人们呈现既带有美感又不缺真实的图形（如下图1所示），为实现这一目标，就需要按照图形的要求创设合适的场景，并在一些光照模型的作用下，做好光照效果设计，在这一过程中需要计算机图形学能够与其他计算机技术相配合。经过计算机图形学出来的图像，多会以数字图像的方式展示出来，总的来说，计算机图形学与图像处理之间存在着一定的联系[1]。计算机图形学的涉及范围相对宽泛，不仅有图形硬件设计，还包括动画制作，虚拟现实等多个部分。此外，计算机图形学在动画制作中的应用频率也很高，如45分钟一集的动画影片中，85%的画面都需要用算机图形学来完成，由此可见，计算机图形学的应用频率极高，并在动画制作中发挥着不可替代的作用。因此，应重视计算机图形学的应用。
1.2 计算机图形学应用
随着计算机图形学的发展，它被应用到各个领域中，并发挥着重要作用。首先，在计算机辅助设计与制造中的应用，这是计算机图形学应用最多的领域，在计算机图形学被应用以后，不仅可以设计出更精准的图形，还能做好人机交互设计，强化修改能力。计算机图形学还被应用到三维形体重建中，利用该技术可以将原理的二维信息转化为三维信息，如在某次工程图纸设计中就应用了计算机图形学，经过一系列的处理以后，三维形体逐渐形成，最终实现了重建。其次，在医学领域中的应用。计算机图形学在医学领域中的应用多以计算可视化的形式展示出来，如在脑部手术中，医生为看清患处真实情况，经常需要利用在可视化技术的作用下将复杂的数据转化为图像，这时就体现了计算机图形学在其中的应用[2]。再者，在计算机动画中的应用，人们看到的动画影片就是计算机图形学作用的结果，以动画人物的行走为例，为保证动画人物的行走与自然人不存在过大差异，就需要应用大量的计算机技术，并在计算机图形学的作用下完成设计。最后，在计算机艺术中的应用。计算机图形学在计算机艺术中也有广泛应用，它不仅可以用于艺术制作，很多场景都是通过计算机图形学来完成的，现阶段，一些人正在利用计算机图形学创设人体模拟系统，其目的是让已故人士再次出现在荧屏上，这一目标的实现就需要得到计算机图形学的支持。
2 计算机视觉技术
2.1 计算机视觉技术含义
所谓的计算机视觉技术，实际上就是用计算机取代人眼做识别、跟踪以及测量等，同时也兼顾图形处理，其目的是让图像在计算机被处理以后更适于识别。对于计算机视觉技术来说，意在实现人工智能，主要是从图像与多维数据等方面实现人工智能系统设计[3]。计算机视觉是一种在相关理论与模型基础上发展起来的视觉系统，其主要构成部分有以下几种：
（1）程序控制，这一点主要体现在机器人设计上；（2）事件检测，多体现在图像监测上；（3）信息组织，主要体现在图像数据库等方面。计算机视觉三个阶段如图2所示，通过观察图1可以发现，计算机视觉存在于图像处理始终，从早期处理直到后期结束都存在，最终实现了3D描述，可见，计算机视觉具有十分重要的作用[4]。
2.2 计算机视觉技术的应用
现阶段，现代社会已经进入信息化时代，计算机技术也被应用到各个领域，并发挥着重要作用。计算机视觉的应用促使计算机实现了智能化，在该技术的支持下，计算机可以像人一样透过视觉看待世界万物，且具有良好的适应能力，但这一目标的实现还需要很长时间，需要一系列的努力才能实现。现阶段，计算机视觉应用最多的就是车辆视觉导航，然而，这种导航还没有实现完全自主导航，这也是需要进一步研究的地方。计算机视觉技术的适应性较好，特别适合在工业领域应用，即便是存在电子在干扰或温度变化较大的地方都能很好的运行，其整体效果也不会受到影响，再者，计算机视觉技术的嵌入性较好，成本相对较低，尤其适合在PC方案中使用，同时，具有一定的非接触能力，能够获取大量信息，且不受距离限制，总的来说，计算机视觉技术总体效果较好，适合利用在各种工业环境中应用，因此，应重视计算机视觉技术的应用[5]。同时计算机视觉还被应用到移动机器人设计中，主要是利用小波模板展示人体形态，然后做图像扫描，这样就可以顺利完成小波变换，进而了解到人的存在。同样，将计算机视觉应用到机器人设计上，可以自动检测出正在行动的人或车辆，而无法检测到静止的人，之所以会出现这样情况，主要是由于其中采用率步态分析法。
3 可视化技术
3.1 可视化技术含义
可视化技术是一种综合了计算机图形学与图像处理于一体的技术，它可以将复杂的数据转化为图像并在屏幕上展示出来。在可视化技术中，融合了以上两种技术的特点，并在多个领域都有应用，随着可视化技术的应用，不仅有效实现了数据表示，还强化了数据处理能力，更对数据决策分析有一定作用[6]。现阶段，虚拟现实技术已经成为可视化技术主要发展方向。
3.2 可视化技术的应用
首先，在计算机图形学教学中的应用，计算机图形学相对枯燥，相关知识也很抽象，不便于学生理解，在计算机图形学中最重要的部分是曲线曲面，而这些曲线曲面多是与数学模型有关，具有一定的抽象性，学生理解难度较大，以往教师只能通过一系列的公式演算帮助学生理解，尽管这样依然难以让学生掌握曲线变化情况，学生依旧无法正确理解。为减少这种情况的发生，可视化技术被应用到计算机图形学教学中，教师将抽象的知识用动画的形式展示出来，学生只要观看动画，拖动一定的控制点就可以了解到曲线变化情况，这样一来不仅增加了教学趣味性，学生也可以随意变动曲线，让复杂的知识变得简单，深化学生对计算机图形学知识的深度理解，同时，利用可视化技术在一定条件下，还可以完成代码编译，如在Actoin ScriPt中做编译，这样也可以增强学生的理解能力[7]。
其次，在医学领域中的应用。医学领域对于可视化技术的应用主要体现在放射治疗与矫正手术上。通过可视化技术可以屏幕上看到手术整个过程，并将原来细节部位放大，手术医生观察的更加细致，手术成功几率也会大幅度提升，患者生命也能得到保证（如图3所示）。如在对某名患者进行身体检查的过程中需要应用到可视化技术，由于通过检查会获得大量数据，而这些数据又相对复杂，但在可视化技术下就可以通过图表、曲线图或立柱图的方式展示出来，经过可视化技术的作用，了解到患者的血糖为5.6mmol/L，医生可以根这一数据做出诊断，而不必再分析这些数据。据不完全统计，80%的医疗检查工作都是需要利用可视化技术。
地质勘探是我国最重要的工作之一，由于多数矿藏都深埋地下，即便使用探测仪受多种因素影响也无法了解到实际矿藏情况，这就需要应用到可视化技术，在可视化技术的作用下，相关工作人员可以了解到地下有无矿藏，如果存在矿藏，相关工作人员也可以了解到矿藏所在位置与实际储备量，进而为矿藏开采奠定基础。如在地质勘探中，相关工作人员利用可视化技术做地形图整理，然后从中提取地形数据，再用CATIA做导入，这样就可以完成地形模型创建，这样就完成了三维地质模型创建工作，同时在相关工作台的影响下，还可以完成地形数据导入，进而生成一定的地形云点，如果其中存在错误，可视化技术也可以将其中的错误内容删除，这些都是可视化技术所带来的好处[8]。由此可见，可视化技术已经成为地质勘探中不缺少的技术。
最后，在气象预报中的应用（如图4所示）。利用可视化技术能够将数据转化为图像，通过观察图像就可以了解到云层变化情况，同时也能了解到实际风力大小与风走向等，气象预报人员就可以根据图像做出精准分析，需要了解气象变化的人也能了解到现实情况，如果气象条件恶劣，相关工作人员也可以及时做出工作调整，减少危险事件的发生。据不完全统计，可视化技术在气象预报中的应用频率高达100%，由此挽回的经济损失高达13.2亿元，可见，可视化技术在气象预报中的应用十分有必要，因此，应重视可视化技术在气象预报中的应用。
4 结语
通过以上研究得知，计算机图形学、计算机视觉以及可视化技术三者各具特色，三者间也存在一定的关系，尤其是可视化技术综合了前两者的特点，并融合了其他技术，在很多领域中都有应用。可视化技术是现阶段应用最多的一种技术，在计算机图形学教学中也有应用，并发挥着不可替代的作用。本文分析了计算机图形学、计算机视觉以及可视化技术的含义与应用，希望能为相关人士带来有效参考，正确利用这些技术。
参考文献：
[1]陈敏雅，金旭东.浅谈计算机图形学与图形图像处理技术[J].长春理工大学学报，2011（01）：138-139+146.
[2]柳海兰.浅谈计算机图形学的发展及应用[J].电脑知识与技术，2010（33）：9551-9552.
[3]滑瑞朋.计算机图形学的应用及研究[J].山西科技，2012（05）：37-38+45.
[4]刘涛，仲晓春，孙成明，郭文善，陈瑛瑛，孙娟.基于计算机视觉的水稻叶部病害识别研究[J].中国农业科学，2014（04）：664-674.
[5]关然，徐向民，罗雅愉，苗捷，裘索.基于计算机视觉的手势检测识别技术[J].计算机应用与软件，2013（01）：155-159+164.
[6]许志杰，王晶，刘颖，范九伦.计算机视觉核心技术现状与展望[J].西安邮电学院学报，2012（06）：1-8.
计算机视觉的研究内容范文3
关键词：三目摄像机；标定；立体视觉；外部参数
一、绪论
1.1研究的背景及意义
计算机视觉是当今极为重要的学科之一，它在具有很强的挑战性的同时又拥有广泛的应用前景和实用价值。计算机视觉以视觉理论为中心，以图像处理、模式识别、计算机技术和生理学、心理学为基础，研究内容主要有两个方面：一是开发从输入图像数据自动构造场景描述的图像处理系统；二是理解人类视觉机理，用机器代替人去做人类难以达到或根本无法达到的工作[1]。
计算机视觉应用的广泛性体现在其不仅用于文字、指纹、面部、商标以及图像数据库、检测集成电路芯片、多媒体技术这些图像方面，还应用到机器人导航、工业检测和产品的自动装配、CT图像器官重建和遥感照片解释等空间物体的定位、识别以及重建上。现如今，计算机视觉已经应用到机器人、地理、医学、物理、化学、天文等各大的研究领域。
作为多个学科交叉与融合中心的计算机视觉，摄像机是其研究的重要工具，而摄像机标定又是计算机视觉研究的一个关键问题，故摄像机的标定越来越受到广泛的重视。摄像机标定是通过物体空间上的点与图像中的对应点的几何关系，来确定摄像机的内外参数的过程。标定结果是否准确影响着三维测量的精度和三维重建的结果，而且实时的标定更能满足自动导航机器视觉的需要[2]。
伴随着应用的发展，摄像机广泛地被应用于三维立体的测量、视觉检测、运动检测等领域。由此，对摄像机标定的精度要求也日益增加。摄像机标定结果的优劣影响了计算机视觉在各领域的应用。摄像机标定的准确与否，对能否提高计算机视觉在各领域测量的准确度有重要影响[3]。因此，研究摄像机标定方法具有重要的理论研究意义和实际应用价值。
1.2摄像机标定技术研究的发展及现状
摄像机有一个图像平面和提供三维空间到图像平面转换的镜头。由于镜头会产生畸变，不能把这个转化过程简单描述为投射变换。所以它表示的是畸变的模型，这些模型近似于真实数据，而其精确性则依靠于建立的模型及模型参数的准确性。
首先进行摄像机标定工作的是加拿大的Deville，他于1910年建立实验室，使用多个瞄准仪对他的“测量摄像机”（surveying camera）进行标定[4]。上个世纪三十年代后期，美国标准局发明了一种精确镜头，用来检测摄像机，同时将它用在摄像机标定上。四十年代后期，该项工作得到进一步加深，有了更多对高精度的需求和对易操作设备的需求。1955年，Carman出版了 《棋盘平面度的干涉测量和控制》，该书引起了社会各界对摄像机标定的关注。二战时期，随着飞机的大规模使用，航空摄影与制图兴起，为得到更加精确的测量结果，对摄像机镜头的校正要求也变得更高。五十到七十年代也是镜头校正技术发展最为迅速的时间段。在这期间，各种镜头像差的表达式逐步被提出并且得到普遍认同与采用，建立了很多的镜头像差的模型，D.C.Brown等人作出了比较大的贡献，他们导出了近焦距情况下给定位置处径向畸变表达式并证明了近焦距情况下测量出镜头两个位置的径向畸变就可以求出任何位置的径向畸变[5]。这些径向与切向像差表达式成为后来各摄像机的标定非线性模型的基础。这段时间里，研究的重点是如何校正镜头与用何种方法补偿镜头像差，这些研究对促进各性能镜头组的研制起到了重要作用。在1999年，张正友提出了一种简便的摄像机标定方法，该方法介于传统标定和自标定之间，操作方便灵活，能够得到不错的精度，满足了众多拥有桌面视觉系统的用户在摄像机标定方面的需求。
1.3本文的主要研究内容
本文的主要研究多个摄像机的标定问题。标定主要是对摄像机内外参的测量计算，利用这些参数对多个摄像机识别的物体尺寸进行衡量并建立起多摄像机系统的数字环境。
论文的内容包括：
第一章为绪论，介绍摄像机标定相关的研究背景、国内外研究现状。
第二章为摄像机标定理论基础：主要介绍标定的坐标系与待标定的参数。
第三章提出本文的多摄像机标定方法与实验过程。
第四章进行全文的总结。
二、摄像机标定方法研究
2.1摄像机标定原理
摄像机通过透镜将三维物体投影到--维图像平面上，这个成像变换的过程称为摄像机成像模型。摄像机成像模型有多种，最常用的为小孔成像模型。由于实际的摄像机镜头会发生一定的畸变，使得空间点所成的像不在线性模型描述的位置而会发生一定的偏移，为了能准确的标定摄像机参数，标定的过程中要考虑非线性畸变因子。
一般来说，得到标定结果后要对其精度进行评估，然而很难得到准确的摄像机标定参数真值作为参考，其中基于图像坐标和世界坐标的绝对和相对误差的评价方法应用广泛，本文将对这些方法的原理进行探讨。
2.2摄像机标定坐标系建立
首先定义了四个坐标系，如图1所示，图像坐标系的坐标原点为O0，列与行由坐标轴u和v表示；成像平面坐标系的原点是摄像机光轴与图像坐标系的交点0l，x、y 轴分别与u、v 轴平行；在摄像机坐标系中，坐标原点0c即为在摄像机的光心，Xc、Yc轴与x、y 轴平行，与图像平面垂直是摄像机光轴作为Zc轴，0c0l为摄像机焦距f；世界坐标系是假想的参考坐标系，可固定于场景中某物体上，用于描述摄像机的位置，由Xw，Yw，Zw轴组成。
图（1）
2.3摄像机外部参数构成
主动视觉传感器从在笛卡尔直角坐标系中的运动表现为相应的旋转矩阵和平移矩阵，故摄像机外部参数表现为旋转矩阵R和平移矩阵T，则摄像机坐标系与世界坐标系的转化关系可以表示成：
上式中（Xc，Yc，Zc）表示空间点在摄像机坐标系下的坐标，（Xw，Yw，Zw）表示空间点在世界坐标系下的坐标。根据靶标点在像空间坐标系和物方空间坐标系中的坐标，通过分解旋转矩阵线性计算像空间坐标系与物方空间坐标之间的转换参数，即外方位元素（摄站参数）[6]。
2.4各摄像机相对位置确定
三目摄像机拥有三个视觉传感器，而三个传感器之间的相对位置可通过已获得的外部参数进行确定。将三个摄像机坐标系设置为，Oci xci yci zci（i=1，2，3），由2.3中所介绍的内容可知，这三个摄像机坐标系与世界坐标系的关系为：
i=（1，2，3）
由此我们可以得到任意两个摄像机i，j的坐标系转换关系：
其中： = = i，j=1，2，3
三、摄像机标定实验过程及结果
3.1实验系统介绍
实验中被用来标定的是一个多摄像机系统，摄像机标定有关的基本参数、系统组成和开发环境如下：
（1）硬件环境
标定板、三目摄像机和图像采集卡等。
（2）软件环境
OpenCV开源视觉库，它仅由一系列C函数和少量C++类构成，为Python、MATLAB等语言提供了接口，在图像处理和计算机视觉方面实现了很多通用算法。
3.2实验过程
本系统以棋盘格模板作为标定模板。采用激光打印机打印棋盘格黑白方块间隔纸，方块边长为3cm，共6行9列，将打印纸固定在一块平板上，作为标定模板，如图（2）。安装三目摄像机系统，调节固定好个摄像机位置，如图（3）。手持标定板在三目摄像机前方各个位置拍摄5组共15张各姿态的照片，利用Canny算子进行像点灰度中心提取、同名像点匹配并解算出三个摄像机在标定板坐标系中的外部参数值。
3.3标定结果
摄像机1：
R= T=
摄像机2：
R= T=
摄像机3：
R= T=
四、总结
随着计算机技术的高速发展，计算机视觉成为当今热门的研究课题，受到了广泛关注。本文就如何在机器视觉的理论基础上对三目视觉系统进行标定进行了研究，讨论了计算机视觉理论知识，分析摄像机标定原理以及标定坐标系的建立。同时通过计算机视觉知识的分析讨论了基于三目视觉系统的摄像机标定技术，完成了三目视觉系统的外部参数标定实验。三目摄像机测量系统外部参数的标定能够解决测量作业现场、测量控制场建立难的问题，为快速地建立简单实用的控制场提供了方案，有一定的实用价值。
参考文献
[1] 荆丽秋.双目视觉系统标定与匹配的研究与实现[D].哈尔滨工程大学，2009.DOI：10.7666/d.y1489086.
[2] 马颂德.计算机视觉―计算理论与算法基础[M].北京：科学出版社，1998.
[3] 王荣一.摄像机标定及关键技术研究[D].哈尔滨理工大学，2011.DOI：10.7666/d.y2012483.
[4] Clarke T A，Fryer J G.The development of camera calibration methods andmodels.Photogrammetric Record，1998，16（91）：51-66
[5] Brown D C.Decentering distortion of lenses.Photogrammetric Engineering，1 966，32（3）：444-462.
[6] 范亚兵，黄桂平，高宝华等.三目立体工业摄影测量系统外部参数的快速标定[J].测绘工程，2012，21（5）：48-52.DOI：10.3969/j.issn.1006-7949 .2012.05.013
计算机视觉的研究内容范文4
关键词OpenCV；科学教育；推广价值
1、OpenCV库简介
OpenCV是由Intel微处理器研究实验室的视觉交互组开发的一个跨平台计算机视觉库，它的代码都是开源的而且都经过非常好的优化，并且具有很好的移植性，可以根据需求导入到合适的环境中使用。它可以实现有关图像识别与处理和计算机视觉技术方面的很多通用算法。它的优势是可以运行在当代社会使用热门的各大操作系统上，适用性强，还可以脱离外部库而独立运行。OpenCV的C和C++都是经过优化的开源代码，采用灵活的接口，提升计算机的运行速度。其中包含的函数就有500多个，包括的种类有C和C++等。OpenCV因为免费面向市场，已经被社会各界广泛使用。现已应用于人机互动、图像识别、图像分割、目标追踪、3D重建、机器视觉、结构分析等数个领域。OpenCV主要包括以下几个部分：①cxcore:核心功能模块，包含一些基本函数，运用于各种数据类型的计算。②cv:图像处理和计算机视觉功能。③ml:机器学习模块，主要内容是分类器。④cvaux:包括大部分实验性的函数，例如ViewMorph-ing、三维跟踪、PCA、HMM等。⑤Highgui:图像界面接口，支持摄像头的读取和转换。
2、OpenCV处理图像的功能
OpenCV中有很多的函数，可以实现很多不同的功能，其中最具有学习价值的部分就是图像处理。处理图像主要分为三部分：加载图像，显示图像，处理图像。
2.1加载图像
不同类型的图像有着不同的内部结构。我们需要根据图像的结构采用合适的方法将图像文件中的数据读入内存。OpenCV中的cvLoadImage()函数，可以加载图像数据。而且图像的格式不影响加载的效果，加载后它以一个指向IplImage结构体的指针形式返回，大大方便了后续处理的过程。2.2显示图像加载图像后需要通过函数使其显示。cvNamedWindow()函数由HighGUI库提供，它可以在屏幕上创建一个窗口，将图像显示出来。cvShowImage()函数的作用是在这个创建的窗口中显示出加载过后的图像。观察图像时经常用到的重要函数还有可以使程序暂停的函数cvWaitKey()，以及用于释放内存的函数cvReleaseImage()和cvDestoryWindow()，掌握并运用这些函数，就可以轻松的实现观察图像的功能。
2.3处理图像
OpenCV中包含的多种函数，可以达到图像处理技术方面的很多效果，包括图像灰度化函数cvtColor（），边缘检测函数Sobel（）、Laplacian（）、Canny（），其中Canny算子只能处理8位灰度图，其余两种8位32位都可以，合并梯度函数addWeighted（），放大缩小函数resize（），阈值化操作函数imshow（）等等。适当选用合适的函数并加以运用即可达到目标所需。
3、OpenCV的推广价值体现
OpenCV可以应用在社会的各个领域，价值就体现在每个科学的产物当中。举个近在身边的例子，随着社会的发展，生活质量的提高，人们的居住环境也在逐渐改善，楼层越盖越高，无数摩天大楼，商业大厦群起而立，电梯已经成为了我们日常生活中必不可少的工具。尽管现在电梯的功能、质量不断地提升，但是仍然存在些许不足，当我们在学校的教学楼内等电梯时发现了一个问题，那就是在电梯使用的高峰期时，比如在上下课时段，有很多人都在同一楼层等电梯。但是此时只有一台离该楼层最近的电梯会过来，而其余的电梯都会自动向其它叫梯楼层运行或是闲置。可是此时这一台电梯只能容纳有限数量的人，时常不能使所有人坐上电梯，这样就无法满足全部人的需求，由此就导致了有部分人无法及时地坐上电梯，需要继续等候，而闲置的电梯又不能及时地被利用。这样不仅不能合理地利用资源，反而浪费了许多不必要的时间。因此，我们想到可以通过利用图像识别与处理的方法来弥补这个不足，首先通过硬件设备连接拍照捕获候梯人像，后台运行判断出候梯人数，然后运用语言编程来确定调动电梯的个数，从而来达到实现自动控制每个电梯的运行的目的，使所有人都能在第一时间乘坐电梯。而上文中提到的OpenCV就可以完成这项艰巨的任务。我们将OpenCV导入编程环境，其次修改电梯工作系统的运行程序，将软件与硬件设备相连通，这样通过调度程序，就可以轻松高效地解决这个问题。使用这种方法，不仅可以节约人们的候梯时间，方便学生、老师上课，而且可以合理有效地调度电梯，使电梯的价值得到最大化。见微知著，OpenCV可以应用在每个领域，对各界的发展起到推动作用，造福社会的科技发展，方便人们的生活。
4、科学教育存在的问题
在历年的教学模式中，老师们往往会强调理论知识的重要性，但却忽略了对学生使用动手能力的培养，学生不能独立完成实践性的技术操作，也就是说教学模式缺乏实践性。只有将理论与实践相结合，才能实现知识价值的最大化，因此，应当在教学中配合着实践课程，举一反三，让学生们更加深刻地学习和了解所学到的知识。而如今虽然一部分学校也开设了实践课程，但也只是浅尝辄止，并没有过多地讲授计算机技术实践方面的知识，学生们也没有真正拥有动手实践能力，这使学生们的技术知识十分受限。虽然现在多数学生对计算机略懂一二，但是实际上仅仅会使用类似Word等简单的软件，而技术要求较高的一些软件及工具却全然不知，甚至对自己所学过的课程软件的使用也是马马虎虎，这对于未来工作所需的能力来讲，实在是九牛一毛。目前中学生使用电脑的重心更多放在了社交软件和游戏上，很少有人利用计算机学习更多的技能，这对青少年的发展实在是利大于弊的，而且这样也失去了计算机的正向价值。因此，我们应该改变现有的教学模式，一边教授理论知识，一边配合指导学生动手操作，将理论与实践相结合，也能让学生更好地消化和吸收所学到的知识，并且引导学生正确使用计算机，发挥计算机的价值，让学生们都能够在计算机中获得更多的知识。
5OpenCV开源算法库在各个领域的实例化体现
OpenCV在医学领域、军事领域、安全防护领域等都有很大的重要意义。在医学领域中，由于有了这个开源算法库，我们可以尽可能地调用它，从而来进行图像处理、对象检测，让医生更好更快速观测人体结构，及时发现病症。在军事领域中，大多数无人操作的机器运作，比如无人机飞行、水下无人驾驶仪、无人驾驶汽车等等，都需要用到OpenCV来对图像进行处理，并进行分析，并且可以检测出人眼看不到的事物，这是OpenCV能够带来人类的巨大的进步。在安全防护领域中，我们现实生活中常见的汽车的安全驾驶，房屋入侵的检测、自动监视报警系统等等,正是由于这些技术，让我们的环境更加安全，这都是我们生活中息息相关不可缺少的。现如今，国家的科学技术飞速发展，日益强盛，OpenCV的成绩有目共睹，未来的发展需要科学技术的不断推进，才能为祖国未来的其他事业提供强有力的后盾。
6OpenCV在科学教育中的作用
在文化改革的大背景下，文盲的概念早已从没有文化转变成了不会使用计算机。因为随着科技的进步，计算机的使用已经越来越广泛，计算机已经逐步取代了以往人工可以完成的许多工作，比如在超市生成的结账单、用计算机控制动力系统的运行、人造卫星轨迹的计算等等，这些都依赖于计算机强大的功能。计算机的推广证明着我国科技的发展和人类文明的进步，由此可见，计算机技术知识的掌握对现代人来说是十分重要的。如果想要成为一个真正有技术、有能力的人才，就务必要熟练掌握计算机技术的使用。但是目前当代社会的教育在计算机技术方面的内容还不够丰富。减压政策开放以来，教育课时被压缩，技术知识的传输也相应减少，学生们的能力也因此日益下降。而科学教育，顾名思义，是使科学技术在教育过程中得以传承。想要科学地教育学生，就必须要多多讲授科学技术方面有关的知识。说到科学技术，它的重点自然是计算机技术，而OpenCV作为计算机视觉技术的核心，可以说也是计算机技术甚至科学教育中的一个重要部分。在教育中普及并传承这个技术无疑可以提高学生们的技术水平。但是，相信有大多数的人在此之前从未听说过计算机视觉技术，也并不了解OpenCV库，更加不会学习到与之有关的技术知识。在这样严峻的形势下，我们更应该将类似OpenCV方面技术有关的知识通过教育传递下去。各大高校应积极开展有关计算机的活动，开设与计算机技术有关的课程。这样才能根据社会的需求来培养更多的综合性人才。如果可以将其投入到现代教育当中，定会使现在的教育事业更加辉煌，也能使祖国的未来更加璀璨。
参考文献
[1]于仕琪,刘瑞祯.学习OpenCV(中文版)[M].北京:清华大学出版社,2009.
[2]阴法名.基于OpenCV图像处理[J].科技信息,2009(32):220.
[3]贾小军,喻擎苍.基于开源计算机视觉库OpenCV的图像处理[J].计算机应用与软件,2008,25(4):276-278.
[4]陈胜勇.基于OpenCV的计算机视觉技术实现[M].北京:科学出版社,2008.
[5]刘洁,冯贵玉,张汗灵.一种图像处理和计算机视觉的开发工具[J].计算机仿真,2006(11).
计算机视觉的研究内容范文5
1 双目立体视觉概述
双目立体视觉又称双目视觉技术，是目前计算机视觉应用领域的重要研究内容。双目立体视觉控制系统的组成因其采用的原理和应用功能的不同，组成也都各不相同。
双目立体视觉的实现原理是基于人眼的视网膜看物体的特性，从两个不同的方向来观看同一个物体的不同角度，从而实现清楚的了解到物体的图像的目的。双目立体视觉从不同的角度获得物体的投影信息，并根据匹配的结果，获取同一个物体不同偏差位置的信息。最后在依据三角测量技术，根据已经获得的这些偏差信息从而获得这些不同点对应的距离信息，并最终获得这些实际物体的具体坐标位置信息。
视差测距技术告诉我们，要清楚的观察到一个物体的全貌，需要两个观察物从不同的方向，或者固定一个观察物，移动另外一个观察物的方式，以达到拍摄同一个物体的目的。根据同一个物体在两个观察物当中的位置偏差，从而确定该物体的三维信息。一般来说，双目立体视觉的组成包括：图像获取设备、图像预处理设备、摄像机标定设备、立体匹配设备、根据二维信息实现三维重构设备等五个重要设备。
2 双目立体视觉技术的原理
立体画又可以称之为三维立体画，是一种人们可以从三维立体图中获取二维平面图信息的技术。三维立体图表面看似毫无规则，但是假如通过一些特殊的技术或者通过合理的观察手段和观察设备，就可以看到一组秩序井然的美妙图片。
三维立体图是一组重复的二维图片有序的堆积积累而成，因此可以呈现出立体效果。人体观察物体的原理大致如下：当人类通过左右眼观察所在的空间平面的时候，这些平面图都只是一些毫无秩序的图片。而当左右眼重新聚焦或者在观察画面的时候呈现一定的层次感，则人类的左右眼观察到的一组重复案在经过人体识别以后，这些画面之间将存在一定的距离差异，从而在脑中生成立体感。
双目立体视觉技术正是基于以上的原理，从两个不同的方向去观察物体，并获得目标图像的信息，并经过一定的处理获得三维重建的物体立体信息的技术。
双目立体视觉在计算机技术中实现三维重建的大致流程
如下。
1）摄像机定位，并通过单片机计算得到要获取图像信息需要的外部的参数的大概值，并根据这些参数值设定摄像机。
2）用设定参数的摄像机拍摄目标场景的画面，并采集这些画面的二维图的信息。
3）通过计算机技术实现双目匹配，并判定采集画面中的二维图像中的不同点之间的对应关系。
4）在第三步中若得到两组二维图像的关系是稠密的时候，则生成三维视差图。如果不是则进一步采集图片信息。
5）根据得到的视差图最终实现场景的三维图形的重建。
3 双目立体匹配技术的研究难点和未来的发展方向
尽管目前有很多学者都投身到双目立体匹配技术的研究和开发当中，直至目前为止也解决了很多关于视觉理论当中存在的很多缺陷问题。但是视觉问题是一个复杂且难以解决的问题，特别是在双目立体匹配问题方面更是困难重重。立体匹配技术的难点已经成为限制将双目技术应用到计算机技术当中的重要瓶颈。
立体匹配的主要手段就是找到计算机采集到两幅和多副图片的中像素的对应关系，然后根据这些像素关系判定并生成三维重建图。但是二维图像的匹配存在层层困难，主要体现在以下几个方面。
1）由于视角的问题或者观察物体存在遮挡问题，导致采集回来的图片信息存在盲点，这样子更难找到图片的匹配区域。
2）场景中的一些深度不连续的区域大都处在场景当中的边界位置，这些位置容易出现像素不高，边界不清晰等问题，这些问题也给图像匹配带了很多困扰。
3）场景当中的低纹理的图片匹配特征和匹配关系较少，而且该位置的每个像素点极为相似。假如只是通过简单的像素相似性检测的话，会检测到很多匹配结果，而这些匹配结果当中有一大部分是错误的。这样子的结果势必会导致最终的图像匹配正确率极为低下。
从以上的分析，我们可以看出立体匹配技术存在很多技术上的难点，这些都在很大程度上限制双目立体匹配技术在计算机当中的应用发展。如何才能设计出有效、准确、快速、通用性强的立体匹配算法将会是以后双目立体匹配计算发展的重要方向。也只有通过设计出一套行之有效的立体匹配算法才能使得双目立体匹配技术在计算机视觉当中得到广泛的应用。
4 结束语
人们通过眼睛可以感受到外界事物的存在，可以清楚的了解到事物的立体信息，分辨出观察物的广度和深度，以及物体的远近。因此人类视觉感知系统就是一个双目的立体感知系统。本文讲述的计算机中的双目立体匹配技术正是基于人眼视觉观察物体的原理，通过双目立体视觉原理，对计算机采集获得两幅二维图像的信息进行分析，并结合计算机的分析，最终获得同人类眼睛一样观察到物体三维表面信息的目的。双目立体匹配技术与计算机技术的完美结合帮助人们可以更加轻易的获得物体的信息。希望在不久的将来，可以将该项技术应用于人类的视网膜当中，以帮助一些视网膜存在问题的人们，让他们重新感受到光明，感受世间的温暖。
参考文献
[1]高文，陈熙霖.计算机视觉算法与系统原理[M].北京：清华大学出版社，2002.
[2]明祖衡.双目立体视觉测距算法研究[M].北京：北京理工大学，2008.
[3]刘昌，郭立，李敬文，刘俊，杨福荣，罗锋.一种优于SAD的匹配准则及其快速算法[J].电路与系统学报，2007，12（4）：137-14.
[4]陈蛟.双目立体匹配的算法研究及其多核并行化[M].南京：南京邮电大学，2012.
计算机视觉的研究内容范文6
【关键词】电力系统；发展趋势；新技术发展
0 前言
电力系统是我国国名经济的基石。电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。现代社会需要的是安全可靠经济的电能。电力系统主要由发电输电变电配电及用电等5部分组成。电力系统是一个具有复杂的大系统由于用户的不断增加的需求，电网对于技术的要求水平也提出了越来越高的要求。
1 电力系统自动化的发展趋势总的发展趋势的特点研究
1.1 电力系统自动化的图形化特点
因为电力系统联网工程的正式启动，电力系统的调度管理、数据计算分析呈现出传输路径的交叉性，信息更新越来越高速这样的几种特点。在计算机技术和通信技术的快速发展下，电力系统技术整合也在蓬勃发展着。电力系统信息数据处理上已经不再使用传统的处理方式，而是使用图形化处理这样的新技术，这样看到图形，电力系统管理者就能了解电力系统的变化发展趋势，也就能对未来电力系统软件开发带来丝丝先机。
1.2 电力系统自动化的远程化特点
过去电力系统的硬件平台大部分是计算机，外加使用扩展测控法对接口电路工作开展监测。此类的设计有很多的优势，这种类型的设计的周期很长，扩展性也很好。但是这样的设计方式也具有着高成本、大体积、大功耗以及灵动性差的多种缺点。现在，正是有着网络技术的不断更新和电子技术的不断进步，远动终端设备已经变为越来越接近最优化、智能化和小型化、协调化。因此，建立在此基础之上的电力系统也具备了远程化的特点，使电力系统自动化在控制系统方面的发展更加贴近智能化。
1.3 电力系统自动化的分布化特点
发电率范围在几十兆瓦至几千瓦之间并且模型较小的发电单元，它的地点处于用户周围还有有高效和可靠特点的称为电力系统自动化技术分布化。分布式发电主要包括以液体或气体为燃料的内燃机、太阳能发电、微型燃气轮机和风力发电等等的其他一些发电方式。这种发电技术具有很好的灵活性，能够给与用户各不相同的感受。还能为边远商业区域提供可靠的电力资源，让他们使用具有再生特点的资源进行多次发电，这样的电能还具有稳定度高的特点，是具有分度化的特色。极端及技术、新材料技术和电力电子技术都要作为支柱技术被在其中使用。
2 电力系统与新技术的结合
2.1 与智能计算机的结合
计算机视觉技术就是与智能计算机的结合之一。使用计算机视觉技术能够方便的获得多种图像信息。在电力系统中应用计算机视觉技术。目前，计算机视觉技术使用在电力系统中的作用是修改遥控系统在此同时提高它的性能。这主要表现在使用在线监测和开展无人操作或者环境监视，红外图像监测是电力设备在线监测常用方法中效果最好的。它既有这使用方便，又有着精准度较高的特点。红外图像识别方面主要就是使用计算机视觉技术，这样能取得较好的效果。计算机视觉技术的工作原理是在科学获取电力设备实时红外图像和电力设备正常工作时图像后，将两者开展对比。如果出现不正常。也就因此能够证明电力设备出现问题。第开展无人操作或者环境监视是使用微波双鉴探测器进行协助，将差分图像以及流光法一起使用对移动物体开展监测。如果出现不正常现象，那么系统就可以识别出来，并且警告我们。因为计算机视觉技术还处于起步阶段，其存在一定的不足之处。虽然计算机视觉技术发展迅速，但计算机视觉技术发展的并不完善，因为图像识别自身的复杂性的原因，所以现阶段还不能实现完全的无人操作。正是因为有着这些原因，在大多数情况下，计算机视觉技术只能够作为一种辅助技术。
2.2 与微机保护系统的结合
在电力系统自动化技术发展速度过快并且伴随着相关微机设备应用范围越来越普遍的情况下。人们越来越严格的要求微机保护系统。更简单的说，也就是原有的电力系统自动化技术当中的微机保护系统已经无法满足社会发展的需要。人们需要的微机保护系统应该具备更加牢靠与稳定的可以对通信进行保护的能力。这样才能够达到人们希望人机互动的效果。这样的系统在对硬件提高出高要求的同时也对软件业产生了更加具体的要求。例如，我国在上世纪末将第一套微机线路保护设备投入使用，并且该设备因为性能占据极大的优势从而获得世界各国用户的普遍认可。
在继电保护设备中，我们更加需要完善的问题就是设备的实时性。设备的实时性直接关乎电网的安全稳定，它直接受到其影响。假如设备实时性出现缺陷，会给电力系统带来难以补救损失的可能性。现阶段在我国电力系统中应用的嵌入式系统通常来说主要为C/C++语言。这是因为该系统不仅灵活性高并且可移植性也很强。同时该系统还使用了能够随时改变的模块化，目的在于处理好各种存在可能性会产生的问题但是却又不能够进行更换的难题。在提供便利的同时也能够尽最大的努力满足用户各种要求。
2.3 与GPS安全监控系统的结合
GPS的全称是全球定位系统。这是一个卫星系统。它能具有导航、定位、授时等功能的原因是它可以保证在地球上任意一点都可以同时被观测到。高精度、高效率和低成本都是GPS定位技术具有的优点。正是在这些优点的帮助下，它才能在各类大地测量控制网获得加强改造，也因此具有了较为普及的应用。目前，GPS技术出现了一个不断进步的境地，而将GPS技术使用到电力系统当中的条件也越来越松。电力系统使用GPS动态安全监控系统后取得效果很好。不仅能够对系统开展实时且有效的监控，同时还能够将GPS定位技术的精准度高并且效率快以及成本低的优势完全体现出来。可以对管辖区内的大地测量控制电网进行合理的监测。电力系统使用GPS动态安全监控技术后。基于GPS的动态安全监控系统指的是电力系统采用GPS所实现的光纤通信技术和同步测量技术。电力系统的动态安全监测管理主要包括动态相量测量系统、定时系统、中央信号处理系统和通信系统四个部分的内容。使用GPS和EMS监控系统能够做到对数据的动态、集中处理、定时等，为相量的控制提供条件。实现动态检测是我们必须做的，同时也是是电力系统发展的要求。
动态安全监控系统是基于GPS统一时钟的新一代EMS。各种各样的电磁暂态故障记录器和集中在稳态运行监控和数据采集（SCADA）系统是电力系统目前主是在录音的过程中使用的监控工具。前面具有记录数据冗余，记录时间短，缺乏沟通不同的录音机，让困难分析系统作为一个整体的动态特性：后者记录数据刷新间隔时间，但是用于系统的稳态特性。很难分析整个系统的动态行为的原因是都有一个共同的、缺乏精确的时间戳之间的联合不同位置即记录数据只是部分有效。新一代的基于GPS动态安全监控系统，是一个相结合的新的和现有的SCADA的动态安全监控系统。在这样的新技术下，GPS同步相量测量技术和光纤通讯技术和实施总量控制提供了条件。
在大型电力系统的稳定性和振动监测中常用的GPS系统的研究获得了一定的成果。在现实生活中已投入运行，例如GPS同步相量测量装置监控系统在南方电网投运。中国南方电网功率角振荡天骨干接触线己广泛应用在网格中的500千伏线路可以在实时调度中心观察。
3 结语
电力系统自动化技术无疑具有着很大的潜力在计算机技术、信息技术、控制技术的发展下，也将有更多的技术出现。随着它们的出现，电力系统将更加自动化，为人们提供更好的电能。
【参考文献】
