机器视觉技术的发展-深圳市视清科技有限公司

机器视觉技术的发展

机器视觉技术的发展

由于几乎有85%的信息是通过眼睛得到的，因此人的视觉非常重要，国内外的学者均在进行人工视觉的研究。下面讨论关于人的视觉功能、人工视觉、视觉监控技术的发展以及智能视觉监控技术与今后的发展方向等方面的问题。并指出，智能视觉监控系统，能大部分代替人的视觉，而且在超高速、超精细、超远距离、不可见光范围等方面扩大人的视觉功能。

一、引言

大家知道，通常人们对贵重物品的爱护告诫说，要像爱护自已的眼睛一样。这足以说明，人的眼睛是非常重要的。实际上，人眼是一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂的精巧的光传感器， 几乎有85%的信息是通过眼睛得到的，尤其在现在的信息化社会显得更为重要。因此，国内外的学者均在进行人工视觉的研究。模仿人眼的功能，首先，研发了光 电探测器件，能感知光辐射的强弱;接着研发了光电成像器件，先是真空摄像管，后是电荷耦合器件CCD，现在是CMOS图像传感器。目前，到处是各种样式的CCD与CMOS固体摄像机，用它们进行二维与三维图像的采集，并以它们为前端进行图像传输、处理、识别、跟踪、记录、显示的视频监控系统。

但是，到目前为止，人眼的种种高级神经活动是任何人工传感器所望尘莫及的。以CCD与CMOS固体摄像机为前端的视觉监控系统，除数字化、网络化外，还必须要智能化。

现代社会是一个人口密集、高度复杂的社会，人类的活动范围越来越大，面临的突发事件和异常事件越来越复杂，因此监控的难度和重要性也越来越突出。由于人工本身固有的不足，人力越来越难以胜任分析和理解采集到的数量惊人的视频数据。实际上，智能视觉监控系统的出现首先是由于平安城市大规模监控系统运行的需要，工作人员根本无法管理和监看成千上万的摄像头，因而在很大程度上失去了监控系统的预防与积极干预功能。

如果系统具备智能，即具有自动识别和分析图像所含信息的功能，即能解决上述问题而大大提高系统的性能。所以，目前世界各国政府和学者，都密切关注智能视觉监控技术。它和以往监控技术本质的区别是采用计算机视觉的方法，它在几乎不需要人为干预的情况下，通过对摄像机拍录的图像序列进行自动分析，来对动态场景中的目标进行定位、识别和跟踪。并在此基础上，分析和判断目标的行为，从而做到既能完成日常管理，又能在异常情况发生的时候及时做出反应。

因此，只有具有高度智能化的视觉监控系统，才能接近和超越人的视觉功能，并可在超高速、超精细、超远距离、不可见光范围等方面扩大人的视觉功能。以下先从人的视觉功能入手，再介绍人工视觉、视觉监控技术的发展以及智能视觉监控技术与今后的发展方向。

二、人的视觉功能

人眼是一个直径为23mm的近似球体，眼球前方横径为11mm的透明角膜具有屈光作用，角膜后的虹膜中央有称为瞳孔的圆孔，它可以扩大或缩小，以调节进入眼球的光亮。虹膜后的水晶体相当于光学系统中 的透镜，其直径为9mm。在眼球的后方有视网膜，即光学成像的地方。调焦是通过睫状肌的收缩，来改变水晶体的屈光力而实现的。在视网膜上有锥状细胞和杆状 细胞，它们和网膜上的其他细胞形成微小的感光单元。这些感光单元接收光刺激后转化为神经冲动，经视神经传导到大脑的高级视觉中枢，从而产生亮度和彩色的感 觉，同时也形成有关物体形状和大小的判断。因此，人眼是一个高灵敏度、高分辨率和极为复杂的精巧的光传感器。

据统计，在向大脑传送信息的三百万条神经纤维中，视神经纤维占了二百万条，人体内视神经细胞的接收器的数目为2×108，而处于第二位的听觉接受细胞的 接收器却仅为3×104，两者相差近四个数量级。所以视觉是人类感受外界事物、获取信息的最重要的感官，几乎有85%的信息是通过眼睛得到的。下面从感知 信号的角度来简单地回顾一下人的视觉功能。