人類的另一雙“慧眼”計(jì)算機(jī)視覺

Computer Vision 計(jì)算機(jī)視覺

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人們都說眼睛是心靈的窗戶，我們每天睜開眼都會(huì)看見這個(gè)多彩的世界，五彩斑斕的花朵、湛藍(lán)的天空、還有親人熟悉的笑容我們可以通過眼睛感知這個(gè)世界。

那你們知道視覺對于機(jī)器人是多么難能可貴嗎？你們知道什么是計(jì)算機(jī)視覺嗎？今天牛叔就為大家講一講什么是計(jì)算機(jī)視覺？

什么是計(jì)算機(jī)視覺？

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計(jì)算機(jī)視覺（Computational Vision）是由相機(jī)拍攝圖像，通過電腦對圖像中的目標(biāo)進(jìn)行識別和檢測。

可以說是機(jī)器學(xué)習(xí)在視覺領(lǐng)域的應(yīng)用，是人工智能領(lǐng)域的一個(gè)重要部分。它的研究內(nèi)容可以概括為：通過采集圖片或視頻，對圖片或視頻進(jìn)行處理分析，從中獲取相對應(yīng)的信息。

換而言之就是運(yùn)用照相機(jī)和計(jì)算機(jī)來獲取我們所需的信息。它是一門包含領(lǐng)域很廣的綜合性學(xué)科。

從現(xiàn)階段的研究來看，計(jì)算機(jī)視覺試圖建立一種人工系統(tǒng)，提出的越來越多的理論和技術(shù)是為了從圖像或者多維數(shù)據(jù)中獲取信息。計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)可以分為：圖像采集、處理、運(yùn)動(dòng)控制部分。

計(jì)算機(jī)視覺是使用計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備對生物視覺的一種模擬。

它的主要任務(wù)就是通過對采集的圖片或視頻進(jìn)行處理以獲得相應(yīng)場景的三維信息，就像人類和許多其他類生物每天所做的那樣。

計(jì)算機(jī)視覺行業(yè)概況

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計(jì)算機(jī)視覺按照產(chǎn)業(yè)鏈劃分可分為三層。

上游基礎(chǔ)層主要以芯片、數(shù)據(jù)集、算法為主，即我們常說的算法、算力與數(shù)據(jù);

中游基礎(chǔ)支持主要有生物特征識別技術(shù)、物體與場景識別技術(shù)、光學(xué)字符識別技術(shù)、視頻對象提取與分析技術(shù)等等;

下游應(yīng)用主要集中于互聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)開發(fā)、終端開發(fā)等領(lǐng)域。

目前，計(jì)算機(jī)視覺是深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域最熱門的研究領(lǐng)域之一。圖像分類、對象檢測、目標(biāo)跟蹤、語義分割、實(shí)例分割是計(jì)算機(jī)視覺五大關(guān)鍵技術(shù)。

計(jì)算機(jī)視覺既是工程領(lǐng)域，也是科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)富有挑戰(zhàn)性重要研究領(lǐng)域。

深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)研究中的一個(gè)新的領(lǐng)域，其動(dòng)機(jī)在于建立、模擬人腦進(jìn)行分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它模仿人腦的機(jī)制來解釋數(shù)據(jù)，深度學(xué)習(xí)在計(jì)算機(jī)視覺、語音識別和自然語言處理等領(lǐng)域有成功的應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)視覺市場規(guī)模預(yù)測

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未來，人們安全和效率需求不斷提升，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在各行業(yè)應(yīng)用能有效滿足人們需求，市場發(fā)展空間巨大。

國家政策對人工智能行業(yè)的支持也為計(jì)算機(jī)視覺的發(fā)展提供了有利的環(huán)境。隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)日漸成熟，企業(yè)商業(yè)化落地能力不斷提高，未來計(jì)算機(jī)視覺市場規(guī)模將迎來突破性發(fā)展。

根據(jù)對六大權(quán)威機(jī)構(gòu)的匯總，樂觀估計(jì)2020年我國計(jì)算機(jī)視覺市場規(guī)模有望突破1000億;綜合保守預(yù)測2020年我國計(jì)算機(jī)視覺市場規(guī)模在700億元左右。

計(jì)算機(jī)視覺行業(yè)市場促進(jìn)因素

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主要因素有以下幾點(diǎn)：

1，核心技術(shù)不斷演進(jìn);

2，是相關(guān)應(yīng)用越來越廣;

3，是應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬。

核心技術(shù)層面，得益于數(shù)據(jù)標(biāo)注行業(yè)的不斷發(fā)展，高質(zhì)量以及場景化的標(biāo)注能力不斷提高，計(jì)算機(jī)視覺能夠識別信息的種類從最初的文字信息，到人臉，人的體態(tài)識別，以及不同的物體。

除了提高算法精度以外，提高數(shù)據(jù)標(biāo)注效率也是計(jì)算機(jī)視覺企業(yè)的現(xiàn)實(shí)需求。

應(yīng)用范圍層面，安防攝像頭、交通攝像頭、金融、醫(yī)療、汽車、無人機(jī)、手機(jī)等領(lǐng)域都會(huì)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)視覺相關(guān)技術(shù)。

接下來牛叔會(huì)對計(jì)算機(jī)視覺會(huì)涉及到的主要領(lǐng)域進(jìn)行簡單的介紹。

計(jì)算機(jī)視覺未來發(fā)展領(lǐng)域

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AR、VR的技術(shù)

AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality，簡稱 AR），是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。

VR是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的簡稱，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。

計(jì)算機(jī)視覺是AR VR搭建視覺呈現(xiàn)模型的基礎(chǔ)，提供交互情景交流的核心基矗“互動(dòng)規(guī)律”，讓我們的雙眼、大腦適應(yīng)適應(yīng)，之后逐漸應(yīng)用在了醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域。

有了VR、AR，醫(yī)護(hù)人員在學(xué)習(xí)新技能、練習(xí)手術(shù)操作時(shí)，就能歷史上第一次在一個(gè) “犯了錯(cuò)誤也不要緊” 的環(huán)境下練習(xí)，萬一失誤，也不會(huì)對患者造成危險(xiǎn)。

在這個(gè)前提下，VR/AR與醫(yī)療的結(jié)合將分成三類：

第一類是“做手術(shù)” 類；

第二類是“醫(yī)師技能訓(xùn)練” 類；

第三類是“患者康復(fù)訓(xùn)練” 類。

視頻處理

更優(yōu)秀的視頻處理。無論是各種黑科技的美圖軟件還是各種奇幻的視頻處理，其核心技術(shù)都是利用計(jì)算機(jī)視覺進(jìn)行的降噪、視頻分割、視頻處理、視頻壓縮。

此外，相機(jī)中的人臉追蹤，快速對焦，人臉識別無疑不與計(jì)算機(jī)視覺有關(guān)?？梢灶A(yù)想得到在未來計(jì)算機(jī)視覺的幫助下將產(chǎn)生越來越多的“照騙”。

汽車駕駛方面

20世紀(jì)70年代開始，美國、英國、德國等發(fā)達(dá)國家開始進(jìn)行無人駕駛汽車的研究，在可行性和實(shí)用化方面都取得了突破性的進(jìn)展。

中國從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行無人駕駛汽車的研究，國防科技大學(xué)在1992年成功研制出中國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。

無人駕駛汽車是智能汽車的一種，也稱為輪式移動(dòng)機(jī)器人，而無人駕駛主要依靠車內(nèi)的以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來實(shí)現(xiàn)無人駕駛的目標(biāo)，這與計(jì)算機(jī)視覺是密不可分的。

建筑領(lǐng)域

通過計(jì)算機(jī)的相關(guān)運(yùn)用完成工程預(yù)決算以及工程量的計(jì)算，擬制招投標(biāo)文件及編制投標(biāo)書等等，應(yīng)用十分廣闊。

視頻理解

隨著新型網(wǎng)絡(luò)媒體的出現(xiàn)，以及5G時(shí)代的到來，視頻呈現(xiàn)爆炸式增長，已成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)最主要的內(nèi)容形式。

面對于海量的視頻信息，僅靠人工處理是無法完成的，因此實(shí)現(xiàn)視頻的智能化理解則成為了亟待解決的問題。

計(jì)算機(jī)視覺的相關(guān)運(yùn)用就在此起了很重要的作用。

圖像相關(guān)處理

可以分為以下幾個(gè)大方向：

1，圖像分類；

2，圖像分割；

3，圖像重構(gòu)；

4，圖像生成；

5，目標(biāo)檢測；

6，風(fēng)格遷移；

7，超分辨率。

下面是對以上內(nèi)容的簡單介紹。

圖像分類：圖像分類，也可以稱為圖像識別，顧名思義，就是辨別圖像是什么，或者說圖像中的物體屬于什么類別。

圖像分割：圖像分割是基于圖像檢測的，它需要檢測到目標(biāo)物體，然后把物體分割出來。圖像分割可以分為三種：普通分割、語義分割和實(shí)例分割。

圖像重構(gòu)：圖像重構(gòu)，也稱為圖像修復(fù)(Image Inpainting)，其目的就是修復(fù)圖像中缺失的地方，比如可以用于修復(fù)一些老的有損壞的黑白照片和影片。通常會(huì)采用常用的數(shù)據(jù)集，然后人為制造圖片中需要修復(fù)的地方。

圖像生成：圖像生成是根據(jù)一張圖片生成修改部分區(qū)域的圖片或者是全新的圖片的任務(wù)。這個(gè)應(yīng)用最近幾年快速發(fā)展，主要原因也是由于 GANs 是最近幾年非常熱門的研究方向，而圖像生成就是 GANs 的一大應(yīng)用。

目標(biāo)檢測：目標(biāo)檢測通常包含兩方面的工作，首先是找到目標(biāo)，然后就是識別目標(biāo)。目標(biāo)檢測可以分為單物體檢測和多物體檢測，即圖像中目標(biāo)的數(shù)量。

風(fēng)格遷移：風(fēng)格遷移是指將一個(gè)領(lǐng)域或者幾張圖片的風(fēng)格應(yīng)用到其他領(lǐng)域或者圖片上。比如將抽象派的風(fēng)格應(yīng)用到寫實(shí)派的圖片上。

超分辨率：超分辨率是指生成一個(gè)比原圖分辨率更高、細(xì)節(jié)更清晰的任務(wù)。

其他領(lǐng)域

除了上面簡單介紹的一些行業(yè)領(lǐng)域外，金融、醫(yī)療

無人機(jī)、手機(jī)、立體視覺、文字識別、生物特征識別技術(shù)、智能汽車、醫(yī)療影像診斷、人臉識別、視頻監(jiān)測等領(lǐng)域均有涉及。

人類從外界獲取的信息，有80%以上是通過眼睛獲得的。眼睛視覺對人類來說是重要的，而對于計(jì)算機(jī)來說計(jì)算機(jī)視覺也是他的十分重要的一項(xiàng)技術(shù)。

今年以來，國家從宏觀戰(zhàn)略層面全面推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，陸續(xù)在5G、AI、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域研究出臺(tái)相關(guān)政策舉措。計(jì)算機(jī)視覺是深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域最熱門的研究領(lǐng)域之一。

所以掌握這項(xiàng)技能知識不僅會(huì)為我們自身帶來十分多的好處，還可以為國家計(jì)算機(jī)領(lǐng)域貢獻(xiàn)出自己的綿薄之力。

名稱欄目：人類的另一雙“慧眼”計(jì)算機(jī)視覺
網(wǎng)頁URL：http://muchs.cn/article22/chsjjc.html

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