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《機(jī)器視覺(jué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、機(jī)器視覺(jué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)摘要：隨著計(jì)算機(jī)和成像技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)相關(guān)的理論和技術(shù)在生產(chǎn)和教學(xué)中變得越來(lái)越重要。本文分析了智能、視覺(jué)和計(jì)算三者之間的關(guān)系，指出了進(jìn)化和訓(xùn)練對(duì)于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的重要性，設(shè)計(jì)了一種用于機(jī)器視覺(jué)研究和教學(xué)的視覺(jué)虛擬平臺(tái)，提出了基于視覺(jué)仿真的機(jī)器視覺(jué)研究和教學(xué)方法。關(guān)鍵詞：進(jìn)化計(jì)算；機(jī)器視覺(jué)；視覺(jué)虛擬平臺(tái)機(jī)器視覺(jué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)摘要：隨著計(jì)算機(jī)和成像技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)相關(guān)的理論和技術(shù)在生產(chǎn)和教學(xué)中變得越來(lái)越重要。本文分析了智能、視覺(jué)和計(jì)算三者之間的關(guān)系，指出了進(jìn)化和訓(xùn)練對(duì)于機(jī)器視覺(jué)系
2、統(tǒng)的重要性，設(shè)計(jì)了一種用于機(jī)器視覺(jué)研究和教學(xué)的視覺(jué)虛擬平臺(tái)，提出了基于視覺(jué)仿真的機(jī)器視覺(jué)研究和教學(xué)方法。關(guān)鍵詞：進(jìn)化計(jì)算；機(jī)器視覺(jué)；視覺(jué)虛擬平臺(tái)當(dāng)前機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)成為制造、交通、機(jī)器人、軍事等領(lǐng)域中各種智能系統(tǒng)中重要部分。雖然大量相關(guān)的研究成果不斷涌現(xiàn)，但是在復(fù)雜、高速、實(shí)時(shí)的環(huán)境下，要利用計(jì)算得到相關(guān)的視覺(jué)信息，卻依然很困難，其主要原因在于機(jī)器視覺(jué)的自適應(yīng)性問(wèn)題沒(méi)能得到很好的解決。目前機(jī)器視覺(jué)也成為許多高校中電子類專業(yè)本科高年級(jí)及研究生的一門重要的專業(yè)課程。在機(jī)器視覺(jué)的相關(guān)教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，呈現(xiàn)在學(xué)生面前的是一系列的彼此難以融合的技
3、術(shù)和方法，在視覺(jué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究過(guò)程中，存在開(kāi)發(fā)與實(shí)驗(yàn)的周期過(guò)長(zhǎng)，由于實(shí)際的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的限制，實(shí)驗(yàn)過(guò)程一般難于重現(xiàn)，相關(guān)的算法的性能難于對(duì)照和衡量等問(wèn)題。本文對(duì)視覺(jué)、智能、和計(jì)算三者之間的關(guān)系進(jìn)行了探討，提出了通過(guò)進(jìn)化計(jì)算實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)的途徑，建立了基于進(jìn)化計(jì)算的機(jī)器視覺(jué)模型；為了方便基于進(jìn)化計(jì)算的機(jī)器視覺(jué)的研究和實(shí)驗(yàn)，本文設(shè)計(jì)了一種視覺(jué)虛擬平臺(tái)，為進(jìn)化程序的學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)、相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和研究提供了高效的平臺(tái)。一、視覺(jué)、智能、和計(jì)算早在20世紀(jì)50年代人們就注意到人類智能與機(jī)器之間可能存在著密切的聯(lián)系。六十多年來(lái)，人工智能在人類思維的部分功
4、能的模擬，比如推理、學(xué)習(xí)、規(guī)劃等，取得了較好的效果，但是在模擬認(rèn)知、心智、形象思維、靈感思維、對(duì)未知環(huán)境的適應(yīng)、以及各項(xiàng)功能的有機(jī)融合時(shí)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果。計(jì)算機(jī)對(duì)于圖像的理解問(wèn)題就是一個(gè)典型的難題。對(duì)于包括人類在內(nèi)的紛繁復(fù)雜的生物界，進(jìn)化論認(rèn)為，生物之間存在著生存斗爭(zhēng)，適應(yīng)者生存下來(lái)，不適者則被淘汰，這就是自然的選擇；生物正是通過(guò)遺傳、變異和自然選擇，從低級(jí)到高級(jí)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，種類由少到多地進(jìn)化著、發(fā)展著。人類的智能和視覺(jué)功能是自然界長(zhǎng)期演化的產(chǎn)物。生物的進(jìn)化不是孤立的進(jìn)行的，實(shí)際上，進(jìn)化可以發(fā)生在不同的生物學(xué)層次，可以體
5、現(xiàn)在分子水平上dna和蛋白質(zhì)序列的協(xié)同突變，也可以體現(xiàn)在宏觀水平上物種形態(tài)性狀、行為等的協(xié)同演化。從dna、基因組、蛋白質(zhì)組、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等相互關(guān)系上我們可以看出，在生物演化的過(guò)程中，信息扮演了重要的角色。如果我們把生物對(duì)于信息的處理看成計(jì)算的一種，那么，視覺(jué)、智能、計(jì)算的關(guān)系可用圖1表示。二、視覺(jué)虛擬平臺(tái)1.基本思想。在視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)化計(jì)算過(guò)程中，系統(tǒng)和外界信息交流是非常關(guān)鍵的，眾多的視頻材料不僅需要及時(shí)提供給學(xué)習(xí)算法使用，而且常常需要重復(fù)使用，以比較各種不同方法的處理效果。我們將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到視覺(jué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。借助于這種方式，觀
6、察者（人、智能體、或者調(diào)用的處理過(guò)程）可以“進(jìn)入”到一個(gè)幾乎是無(wú)限的數(shù)據(jù)空間之中，與其中的事物或?qū)ο筮M(jìn)行交互。該數(shù)據(jù)空間所描述的可以是現(xiàn)實(shí)世界中存在的事物；也可以是現(xiàn)實(shí)世界中尚未存在，完全是假想的事物。為了驗(yàn)證相關(guān)的視覺(jué)算法、及縮短算法的開(kāi)發(fā)周期，本文建立了視覺(jué)系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別等方面的實(shí)驗(yàn)、研究和開(kāi)發(fā)，特別是對(duì)于采用進(jìn)化計(jì)算方法進(jìn)行的訓(xùn)練和測(cè)試，具有安全、經(jīng)濟(jì)、可重復(fù)及不受場(chǎng)地條件限制等優(yōu)勢(shì)。2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。視覺(jué)虛擬平臺(tái)主要功能是：根據(jù)已有的媒體材料、檢測(cè)對(duì)象的特性，用視頻的方式，再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境或者虛
7、擬出指定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，以便于視覺(jué)系統(tǒng)的研究、開(kāi)發(fā)、訓(xùn)練、調(diào)試和性能測(cè)試。視覺(jué)虛擬平臺(tái)主要目的是服務(wù)于視覺(jué)應(yīng)用程序，為了更方便快捷地設(shè)計(jì)出高效、準(zhǔn)確的、實(shí)用的視覺(jué)系統(tǒng)，所以其真實(shí)性就顯得特別重要。為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本文設(shè)計(jì)了如圖2所示的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)，視覺(jué)虛擬平臺(tái)包括：場(chǎng)景和目標(biāo)描述模塊、背景媒體庫(kù)、運(yùn)動(dòng)仿真模塊、3維目標(biāo)建模模塊、視頻合成模塊、虛擬相機(jī)和決策編程接口、視頻顯示等模塊組成。系統(tǒng)工作的基本原理是，通過(guò)操作人員輸入關(guān)于場(chǎng)景和目標(biāo)描述信息，從媒體庫(kù)中選擇適當(dāng)?shù)谋尘耙曨l，并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和建模。然后將跟蹤目標(biāo)的圖像合成到背景視頻
8、中，該視頻適當(dāng)處理后，即可送到虛擬攝像機(jī)編程接口輸出，或者顯示。3.場(chǎng)景和目標(biāo)描述。為了使得合成的視頻真實(shí)自然，不僅要求場(chǎng)景和目標(biāo)圖片真實(shí)，而且二者之間的融合也非常關(guān)鍵。由于在實(shí)際的視覺(jué)系統(tǒng)中，目標(biāo)的信息大多來(lái)源于從背景圖像中分割出來(lái)的目標(biāo)區(qū)域，因
