1. 核算機(jī)視覺(jué)的概念

核算機(jī)視覺(jué)就是用各種成像體系替代視覺(jué)器官作為輸入靈敏手法，由核算機(jī)來(lái)替代大腦完結(jié)處理和解說(shuō)。核算機(jī)視覺(jué)的終究研討方針就是使核算機(jī)能像人那樣經(jīng)過(guò)視覺(jué)觀(guān)察和了解國(guó)際，具有自主習(xí)慣環(huán)境的才能。但在完結(jié)終究方針曾經(jīng)，人們盡力的中期方針是建立一種視覺(jué)體系，這個(gè)體系能依據(jù)視覺(jué)靈敏和反響的某種程度的智能完結(jié)必定的使命。（這里要指出的一點(diǎn)是在核算機(jī)視覺(jué)體系中核算機(jī)起替代人腦的效果，但并不意味著核算機(jī)必須按人類(lèi)視覺(jué)的辦法完結(jié)視覺(jué)信息的處理。核算機(jī)視覺(jué)能夠而且應(yīng)該依據(jù)核算機(jī)體系的特色來(lái)進(jìn)行視覺(jué)信息的處理、指導(dǎo)。）

2. 核算機(jī)視覺(jué)的開(kāi)展

視覺(jué)研討是在Roberts之前都是依據(jù)二維的，而且多數(shù)是選用模式辨認(rèn)的辦法完結(jié)分類(lèi)作業(yè)的。Roberts首要用程序成功地對(duì)三維積木國(guó)際進(jìn)行解說(shuō)，在之后類(lèi)似的研討中，Huffman。 Clowes以及Waltz等人對(duì)積木國(guó)際進(jìn)行了研討并別離處理了由線(xiàn)段解說(shuō)景象和處理暗影等問(wèn)題。積木國(guó)際的研討反映了視覺(jué)前期研討中的一些特色，即從簡(jiǎn)化的國(guó)際動(dòng)身進(jìn)行研討。這些作業(yè)對(duì)視覺(jué)研討的開(kāi)展起了促進(jìn)效果，但關(guān)于略微雜亂的景象便難以見(jiàn)效。

20世紀(jì)70年代中期，以Marr, Barrow和Tenebaum等人為代表的一些研討者提出了一整套視覺(jué)核算的理論來(lái)描述視覺(jué)進(jìn)程，其中心是從圖畫(huà)康復(fù)物體的三維形狀。在視覺(jué)研討的理論上，以Marr的理論影響最為深遠(yuǎn)。其理論著重標(biāo)明的重要性，提出要從不同層次去研討信息處理的問(wèn)題。關(guān)于核算理論和算法完結(jié)，他又特別著重核算理論的重要性。這一結(jié)構(gòu)盡管在細(xì)節(jié)上甚至在主導(dǎo)思想上還存在不齊備的方面，許多方面還有許多爭(zhēng)議，但至今仍是現(xiàn)在核算機(jī)視覺(jué)研討的基本結(jié)構(gòu)。

進(jìn)入80年代中后期，跟著移動(dòng)式機(jī)器人等的研討，視覺(jué)研討與之親近結(jié)合，許多引進(jìn)了空間幾許的辦法以及物理常識(shí)，其首要方針是完結(jié)對(duì)路途和妨礙的辨認(rèn)處理。這一時(shí)期引進(jìn)自動(dòng)視覺(jué)的研討辦法，運(yùn)用了間隔傳感器，并選用了多傳感器交融等技能。

3. 核算機(jī)視覺(jué)研討存在的問(wèn)題

國(guó)際各國(guó)的研討者們依照Marr提出的基本理論結(jié)構(gòu)，對(duì)核算機(jī)視覺(jué)體系的各個(gè)研討層次進(jìn)行了許多的研討，并提出了相應(yīng)的處理辦法，但總的來(lái)講，這些辦法都存在著一些問(wèn)題，或缺少通用性，或抗干擾才能差，或存在多解性，其原因如下：一是核算機(jī)視覺(jué)是一個(gè)逆問(wèn)題，即輸入圖畫(huà)為二維圖畫(huà)的灰度，它是三維物體幾許特征、光照、物體資料外表性質(zhì)、物體的色彩、攝像機(jī)參數(shù)等許多要素的函數(shù)。由灰度反推以上各種參數(shù)是逆問(wèn)題，而這些問(wèn)題大都是非線(xiàn)形的，問(wèn)題的解不具有唯一性，而且對(duì)噪聲或離散化引起的差錯(cuò)都極端靈敏；另一個(gè)原因是Marr的視覺(jué)體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)自上而下的、模塊的、單向的、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型的結(jié)構(gòu)。神經(jīng)生理學(xué)的深入研討標(biāo)明，這種結(jié)構(gòu)與人的視覺(jué)體系還有很大距離，生物視覺(jué)體系的認(rèn)知進(jìn)程是一種與外界交互效果的有意圖、自動(dòng)性進(jìn)程，而不只僅是一種被迫式的反響。

4. 機(jī)器人視覺(jué)的概念

1. 機(jī)器人視覺(jué)體系是指用核算機(jī)來(lái)完結(jié)人的視覺(jué)功用，也就是用核算機(jī)來(lái)完結(jié)對(duì)客觀(guān)的三維國(guó)際的辨認(rèn)。2. 機(jī)器人視覺(jué)首要研討用核算機(jī)來(lái)模擬人的視覺(jué)功用從客觀(guān)事物的圖畫(huà)中提取信息，進(jìn)行處理并加以了解，終究用于實(shí)踐檢測(cè)、丈量和操控。

人類(lèi)視覺(jué)體系的感觸部分是視網(wǎng)膜，它是一個(gè)三維采樣體系。三維物體的可見(jiàn)部分投影到視網(wǎng)膜上，人們依照投影到視網(wǎng)膜上的二維成像來(lái)對(duì)該物體進(jìn)行三維了解。如果把三維客觀(guān)國(guó)際到二維投印象看作是一種正改換的話(huà)，則機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)所要做的是從這種二維投影圖畫(huà)（灰度陣列）到三維客觀(guān)國(guó)際的逆改換，也就是依據(jù)這種二維投影圖畫(huà)去重建三維的客觀(guān)國(guó)際。

5. 機(jī)器人視覺(jué)的開(kāi)展

機(jī)器人視覺(jué)體系按其開(kāi)展可分為三代。第一代機(jī)器人視覺(jué)的功用一般是按規(guī)定流程對(duì)圖畫(huà)進(jìn)行處理并輸出效果。這種體系一般由一般數(shù)字電路搭成，首要用于平板資料的缺點(diǎn)檢測(cè)。第二代機(jī)器人視覺(jué)體系一般由一臺(tái)核算機(jī)，一個(gè)圖畫(huà)輸入設(shè)備和效果輸出硬件構(gòu)成。視覺(jué)信息在機(jī)內(nèi)以串行辦法流動(dòng)，有必定學(xué)習(xí)才能以習(xí)慣各種新?tīng)顩r。第三代機(jī)器人視覺(jué)體系是現(xiàn)在國(guó)際上正在開(kāi)發(fā)運(yùn)用的體系。選用高速圖畫(huà)處理芯片，并行算法，具有高度的智能和一般的習(xí)慣性，能模擬人的高度視覺(jué)功用。

6. 核算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器人視覺(jué)的比較

核算機(jī)視覺(jué)與機(jī)器人視覺(jué)有許多的類(lèi)似之處，兩者的基本理論結(jié)構(gòu)、底層理論、算法等是類(lèi)似的，但核算機(jī)視覺(jué)與機(jī)器人視覺(jué)研討的終究意圖不同：前者首要研討視覺(jué)查驗(yàn)，精度要求高，速度不是首要考慮的問(wèn)題；而機(jī)器人視覺(jué)首要研討在視覺(jué)引導(dǎo)下機(jī)器人對(duì)環(huán)境的效果，有實(shí)時(shí)性的要求。因而機(jī)器人視覺(jué)研討存在更多的困難。

7. 機(jī)器人視覺(jué)體系的辦法（本文略）

8. 機(jī)器人視覺(jué)國(guó)內(nèi)外的使用

國(guó)外機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)使用于許多方面，如用于海洋石油挖掘，海底勘查的水下機(jī)器人;用于醫(yī)療外科手術(shù)及研討的醫(yī)用機(jī)器人;協(xié)助人類(lèi)了解宇宙的空間機(jī)器人;完結(jié)特殊使命的核工業(yè)機(jī)器人等。盡管我國(guó)在機(jī)器視覺(jué)方面的開(kāi)展與國(guó)際先進(jìn)水平比較還有必定距離，但機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的研制作業(yè)也獲得了必定的效果。我國(guó)視覺(jué)機(jī)器人使用首要有以下意圖:用以替代人類(lèi)從事風(fēng)險(xiǎn)、有害和惡劣環(huán)境、超凈環(huán)境下的作業(yè);把人從齷齪、深重的勞作中解放出來(lái);進(jìn)步勞作生產(chǎn)率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，快速呼應(yīng)商場(chǎng)要求，加強(qiáng)在國(guó)際商場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)才能。

9. 機(jī)器人視覺(jué)現(xiàn)在存在的首要問(wèn)題

現(xiàn)在的機(jī)器人視覺(jué)存在以下一些問(wèn)題：

1. 怎么精確、高速(實(shí)時(shí))地辨認(rèn)出方針。

2.怎么有效地結(jié)構(gòu)和組織出牢靠的辨認(rèn)算法，而且順暢地完結(jié)。這期待著高速的陣列處理單元，以及算法(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、小波改換等算法)的新打破，這樣就能夠用極少的核算量高度地并行完結(jié)功用。

3.實(shí)時(shí)性是一個(gè)難以處理的重要問(wèn)題．圖畫(huà)采集速度較低以及圖畫(huà)處理需要較長(zhǎng)時(shí)刻給體系帶來(lái)顯著的時(shí)滯，此外視覺(jué)信息的引進(jìn)也顯著增大了體系的核算量，例如核算圖畫(huà)雅可比矩陣、估量深度信息等等．圖畫(huà)處理速度是影響視覺(jué)體系實(shí)時(shí)性的首要瓶頸之一。

4.穩(wěn)定性是一切操控體系首要考慮的問(wèn)題，關(guān)于視覺(jué)操控體系，無(wú)論是依據(jù)方位、依據(jù)圖畫(huà)或許混合的視覺(jué)伺服辦法都面臨著如下問(wèn)題：當(dāng)初始點(diǎn)遠(yuǎn)離方針點(diǎn)時(shí)，怎么確保體系的穩(wěn)定性，即增大穩(wěn)定區(qū)域和確保大局收斂；為了防止伺服失敗，怎么確保特征點(diǎn)一直處在視場(chǎng)內(nèi)。

10. 機(jī)器人視覺(jué)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研討的問(wèn)題

依據(jù)現(xiàn)在狀況，機(jī)器人視覺(jué)應(yīng)在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步加強(qiáng)研討：

1.圖畫(huà)特征的挑選問(wèn)題。視覺(jué)伺服的功能親近依賴(lài)于所用的圖畫(huà)特征，特征的挑選不只要考慮辨認(rèn)的目標(biāo)，還要考慮操控目標(biāo)。從操控的觀(guān)念看，用冗余特征可抑制噪聲的影響，進(jìn)步視覺(jué)伺服的功能，但又會(huì)給圖畫(huà)處理添加難度。因而怎么挑選功能最優(yōu)的特征，怎么處理特征以及怎么評(píng)估特征，都是需要進(jìn)一步研討的問(wèn)題。針對(duì)使命有時(shí)可能需要從一套特征切換到另一套，能夠考慮把大局特征與部分特征結(jié)合起來(lái)。

2.結(jié)合核算機(jī)視覺(jué)及圖畫(huà)處理的研討效果，建立機(jī)器人視覺(jué)體系的專(zhuān)用軟件庫(kù)。

3.加強(qiáng)體系的動(dòng)態(tài)功能研討?，F(xiàn)在的研討多集中于依據(jù)圖畫(huà)信息斷定希望的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)這一環(huán)節(jié)上，而對(duì)整個(gè)視覺(jué)伺服體系的動(dòng)態(tài)功能缺少研討。

4.使用智能技能的效果。

5.使用自動(dòng)視覺(jué)的效果。自動(dòng)視覺(jué)是當(dāng)今核算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器人視覺(jué)研討領(lǐng)域中的一個(gè)熱門(mén)課題。它著重的是視覺(jué)體系與其所處環(huán)境之間的交互效果才能。與傳統(tǒng)的通用視覺(jué)不同，自動(dòng)視覺(jué)著重兩點(diǎn)，一是以為視覺(jué)體系應(yīng)具有自動(dòng)感知的才能，二是以為視覺(jué)體系應(yīng)依據(jù)必定的使命(Task Directed)或意圖(Purposive Directed)。自動(dòng)視覺(jué)以為在視覺(jué)信息獲取進(jìn)程中，應(yīng)更自動(dòng)地調(diào)整攝像機(jī)的參數(shù)，如方向、焦距、孔徑等并能使攝像機(jī)迅速對(duì)準(zhǔn)感興趣的物體。更一般地，它著重凝視機(jī)制(Attention)，著重對(duì)散布于不同空間范圍和時(shí)刻段上的信號(hào)選用不同的分辨率有挑選性地感知，這種自動(dòng)感知既可在硬件層上經(jīng)過(guò)攝像機(jī)物理參數(shù)的調(diào)整完結(jié)，也能夠在依據(jù)被迫攝像機(jī)的前提下，在算法和標(biāo)明層上經(jīng)過(guò)對(duì)已獲得的數(shù)據(jù)有挑選性地處理完結(jié)。一起，自動(dòng)視覺(jué)以為不依據(jù)任何意圖的視覺(jué)進(jìn)程是毫無(wú)意義的，必須將視覺(jué)體系與具有的意圖(如導(dǎo)航、辨認(rèn)、操作等)相聯(lián)系，然后構(gòu)成感知／效果環(huán)(Perception／Action Cycle)。

6.多傳感器交融問(wèn)題。視覺(jué)傳感器具有必定的運(yùn)用范圍，如能有效地結(jié)合其它傳感器，使用它們之間功能互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)，便能夠消除不斷定性，獲得愈加牢靠、精確的效果。