2016-10-27 16:53:46 linghugoogle 阅读数 2410

《模式识别及其在图像处理中的应用》

1、模式识别基本框架

一般认为,模式识别是通过具体的事物进行观测所得到的具有时间、空间分布的信息,模式所属的类别或同一类中模式的总体成为模式类,其中个别具体的模式往往成为样本。

样本——预处理——特征选择和提取——分类器设计&&分类结果

【由上述分析可知,模式识别本身就是将特征空间映射为选择空间,将多维特征降维以减小复杂度,增加鲁棒性】

2、特征提取和选择

特征提取是指通过映射的方法用低维空间来表示样本的过程,特征提取后样本的可分性应该更好。常用方法:主元分析(PCA)、线性判别分析、核函数主元分析(Kernel PCA)、独立主元分析(ICA)、自组织映射(SOM)

特征提取后的各个特征的物理意义有时不是很明确,往往很难看出各个特征对分类器的影响,有的甚至有副作用。因此要在这些特征中选择一部分,这就是特征选择。

为了判断提取和选择的特征对分类的有效性,人们提出各种衡量特征分类性能的判据。最直接最有效的盘踞是计算分类器错误概率,但很难实现。最简单的判据是用于可用性判据的类内类间距离判据。

【由上述分析可知,提取和选择对算法性能有决定性的作用,具体操作上既可以通过有监督学习、也可以无监督的聚类分析;除此之外,判断标准很重要,只有有了判断标准,才能够对选择的算法进行衡量和改进,这是反馈】

3、模式识别的主要方法及其在图像处理中的应用

1)     统计决策法

以概率论和数理统计为基础,包括参数法和非参数法。参数法以Bayes决策准则为指导,其中最小错误率和最小风险贝叶斯决策是最常用的决策方法。参数估计方法在样本数据趋于无穷大时渐进理论,然而实际条件往往达不到。在样本数量有限的时候,往往根据样本直接设计分类器,这就是非参数方法。这类方法物理意义直观,但所得的结果和错误率往往没有直接联系。所设计的分类器不能保证最优。比较典型的有线性分类器、最近邻方法、K均值聚类发。

缺点:缺少结构信息。

2)     结构模式分析

利用模式的结构描述与句法描述之间的相似性对模式进行分类,每个模式由它的各个子部分(称为子模式或者模式基元)的组合来表示。对模式的识别常以句法分析的方式进行,即依据给定的一组句法规则来剖析模式的结构。当模式中的每一个基元被分辨出来后,识别过程就可通过执行语法分析来实现。

3)     模糊模式识别

将非此即彼的0,1判断更改为隶属度函数。模糊模式识别的关键在隶属度函数的建立,目前的主要方法有模糊统计、模糊分布法、二元对比排序法、相对比较法和专家评分法。

4)     人工神经网络模式识别

定义:用软件或者硬件的方法,建立许多以大量处理单元为结点,处理单元实现(加权值的)互联的拓扑网络,进行模拟。

主要特点:信息处理的并行性、自组织和自适应性、具有很强的学习能力和联想功能以及容错性能。

4、模式识别的新进展及其在图像处理中的应用

1)     支持向量机

2)     仿生模式识别

【这是篇2004年的论文,并且文章是综述,所以对SVM和仿生模式讲得不是很清楚,接下来找些SVM的论文研究研究】

 

《模式识别方法概论》

【这是篇2012年的文章,讲的内容很多与上面的文章有重复,所以不再每小节摘录,只摘录感觉写得好的地方】

1、为提高识别结果的可靠性,往往需要加入知识库(规则)以对可能产生的错误进行修正,或者引入限制条件大大缩小待识别特征在模型库的搜索空间。

2、SVM基本思想:先在样本空间或特征空间,构造出最优超平面,使得超平面与不同类样本之间的距离最大,从而达到最大的泛化能力。



2013-07-30 11:42:47 hualitlc 阅读数 3980

(本文针对论坛多个人的说法,自己整理了一下,恳请大家批评指教。)

一.区别

1.数字图像处理(Digital Image Processing)

数字图像处理是对已有的图像进行变换、分析、重构,得到的仍是图像。

Digital Image Processing,简称 DIP。输入的是图像,输出的也是图像。Photoshop中对一副图像应用滤镜就是典型的一种图像处理。常见操作有模糊、灰度化、增强对比度等。

图像处理,这个主要针对图像图像的基本处理,如图像检索或则图像识别,压缩,复原等等操作。

2.计算机图形学(Computer Graphics)

计算机图形学是给定关于景象结构、表面反射特性、光源配置及相机模型的信息,生成图像。

图形学讲的是图形,也就是图形的构造方式,是一种从无到有的概念,从数据得到图像。

Computer Graphics,简称 CG 。输入的是对虚拟场景的描述,通常为多边形数组,而每个多边形由三个顶点组成,每个顶点包括三维坐标、贴图坐标、rgb颜色等。输出的是图像,即二维像素数组。

计算机图形学,主要涉及图形成像及游戏类开发,如opengl等,还有就是视频渲染等

3.计算机视觉(Computer Vision)

计算机视觉是给定图像,推断景象特性实现的是从模型到图像的变换,也就是说从图像数据提取信息,包括景象的三维结构,运动检测,识别物体等。

Computer Vision,简称 CV。输入的是图像或图像序列,通常来自相机或usb摄像头。输出的是对于图像序列对应的真实世界的理解,比如检测人脸、识别车牌。

计算机视觉,里面人工智能的东西更多一些,不仅仅是图像处理的知识,还涵盖了人工智能,机器学习等领域知识

4.模式识别(Pattern Recognition

模式识别则是从特征空间到类别空间的变换。研究内容包括特征提取(PCA,LDA,LFA,Kernel,Mean Shift,SIFT,ISOMAP,LLE);特征选择;分类器设计(SVM,AdaBoost)等。

PR(模式识别)本质就是分类,根据常识或样本或二者结合进行分类,可以对图像进行分类,从图像得到数据。


二.联系

计算机图形学是计算机视觉的逆问题,两者从最初相互独立的平行发展到最近的融合是一大趋势。图像模式的分类是计算机视觉中的一个重要问题,模式识别中的许多方法可以应用于计算机视觉中。

Computer Graphics和Computer Vision是同一过程的两个方向。Computer Graphics将抽象的语义信息转化成图像,Computer Vision从图像中提取抽象的语义信息。Image Processing探索的是从一个图像或者一组图像之间的互相转化和关系,与语义信息无关。

CG 中也会用到 DIP,现今的三维游戏为了增加表现力都会叠加全屏的后期特效,原理就是 DIP,只是将计算量放在了显卡端。
CV 更是大量依赖 DIP 来打杂活,比如对需要识别的照片进行预处理。
最后还要提到近年来的热点——增强现实(AR),它既需要 CG,又需要 CV,当然也不会漏掉 DIP。它用 DIP 进行预处理,用 CV 进行跟踪物体的识别与姿态获取,用 CG 进行虚拟三维物体的叠加。

计算机图形学和数字图像处理是比较老的技术。计算机视觉要迟几十年才提出。

计算机图形学和数字图像处理的区别在于图形和图像。
图形是矢量的、纯数字式的。图像常常由来自现实世界的信号产生,有时也包括图形。
而图像和图形都是数据的简单堆积,计算机视觉要从图像中整理出一些信息或统计数据,也就是说要对计算机图像作进一步的分析。

计算机图形学的研究成果可以用于产生数字图像处理所需要的素材,计算机视觉需要以数字图像处理作为基础。计算机视觉与数字图像处理的这种关系类似于物理学和数学的关系。

数字图像处理主要是对已有的图像,比如说可见光的图像、红外图像、雷达成像进行噪声滤除、边缘检测、图像恢复等处理,就像用ps 处理照片一样的。人脸识别啊、指纹识别啊、运动物体跟踪啊,都属于图像处理。去噪有各种滤波算法;其他的有各种时频变化算法,如傅里叶变化,小波变换等,有很多这方面的书籍。
图形学主要研究如何生成图形的,像用autoCAD作图,就是图形学中算法的应用。各种动漫软件中图形算法的生成等。


2019-12-08 10:52:13 duozhishidai 阅读数 29

在我的理解里,要实现计算机视觉必须有图像处理的帮助,而图像处理倚仗与模式识别的有效运用,而模式识别是人工智能领域的一个重要分支,人工智能与机器学习密不可分。纵观一切关系,发现计算机视觉的应用服务于机器学习。各个环节缺一不可,相辅相成。

计算机视觉(computervision):用计算机来模拟人的视觉机理获取和处理信息的能力。就是指用摄影机和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉,并进一步做图形处理,用电脑处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。

计算机视觉研究相关的理论和技术,试图建立能够从图像或者多维数据中获取‘信息’的人工智能系统。计算机视觉的挑战是要为计算机和机器人开发具有与人类水平相当的视觉能力。

机器视觉需要图象信号,纹理和颜色建模,几何处理和推理,以及物体建模。一个有能力的视觉系统应该把所有这些处理都紧密地集成在一起。

图像处理(imageprocessing):用计算机对图像进行分析,以达到所需结果的技术。又称影像处理。

图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用数字摄像机、扫描仪等设备经过采样和数字化得到的一个大的二维数组,该数组的元素称为像素,其值为一整数,称为灰度值。

图像处理技术的主要内容包括图像压缩,增强和复原,匹配、描述和识别3个部分。

常见的处理有图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割和图像分析等。

模式识别(PatternRecognition)是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行处理和分析,以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程,是信息科学和人工智能的重要组成部分。

模式识别又常称作模式分类,从处理问题的性质和解决问题的方法等角度,模式识别分为有监督的分类(SupervisedClassification)和无监督的分类(UnsupervisedClassification)两种。模式还可分成抽象的和具体的两种形式。前者如意识、思想、议论等,属于概念识别研究的范畴,是人工智能的另一研究分支。我们所指的模式识别主要是对语音波形、地震波、心电图、脑电图、图片、照片、文字、符号、生物传感器等对象的具体模式进行辨识和分类。

模式识别研究主要集中在两方面:

一是研究生物体(包括人)是如何感知对象的,属于认识科学的范畴;

二是在给定的任务下,如何用计算机实现模式识别的理论和方法。

应用计算机对一组事件或过程进行辨识和分类,所识别的事件或过程可以是文字、声音、图像等具体对象,也可以是状态、程度等抽象对象。这些对象与数字形式的信息相区别,称为模式信息。

模式识别与统计学、心理学、语言学、计算机科学、生物学、控制论等都有关系。它与人工智能、图像处理的研究有交叉关系。

机器学习(MachineLearning)是研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。它是人工智能的核心,是使计算机具有智能的根本途径,其应用遍及人工智能的各个领域,它主要使用归纳、综合而不是演绎。

机器学习在人工智能的研究中具有十分重要的地位。一个不具有学习能力的智能系统难以称得上是一个真正的智能系统,但是以往的智能系统都普遍缺少学习的能力。随着人工智能的深入发展,这些局限性表现得愈加突出。正是在这种情形下,机器学习逐渐成为人工智能研究的核心之一。它的应用已遍及人工智能的各个分支,如专家系统、自动推理、自然语言理解、模式识别、计算机视觉、智能机器人等领域。

机器学习的研究是根据生理学、认知科学等对人类学习机理的了解,建立人类学习过程的计算模型或认识模型,发展各种学习理论和学习方法,研究通用的学习算法并进行理论上的分析,建立面向任务的具有特定应用的学习系统。这些研究目标相互影响相互促进。

人类研究计算机的目的,是为了提高社会生产力水平,提高生活质量,把人从单调复杂甚至危险的工作中解救出来。今天的计算机在计算速度上已经远远超过了人,然而在很多方面,特别是在人类智能活动有关的方面例如在视觉功能、听觉功能、嗅觉功能、自然语言理解能力功能等等方面,还不如人。

这种现状无法满足一些高级应用的要求。例如,我们希望计算机能够及早地发现路上的可疑情况并提醒汽车驾驶员以避免发生事故,我们更希望计算机能帮助我们进行自动驾驶,目前的技术还不足以满足诸如此类高级应用的要求,还需要更多的人工智能研究成果和系统实现的经验。

什么是人工智能呢?

人工智能,是由人类设计并在计算机环境下实现的模拟或再现某些人智能行为的技术。一般认为,人类智能活动可以分为两类:感知行为与思维活动。模拟感知行为的人工智能研究的一些例子包括语音识别、话者识别等与人类的听觉功能有关的“计算机听觉”,物体三维表现的形状知识、距离、速度感知等与人类视觉有关的“计算机视觉”,等等。模拟思维活动的人工智能研究的例子包括符号推理、模糊推理、定理证明等与人类思维有关的“计算机思维”,等等。

从图像处理和模式识别发展起来的计算机视觉研究对象之一是如何利用二维投影图像恢复三维景物世界。计算机视觉使用的理论方法主要是基于几何、概率和运动学计算与三维重构的视觉计算理论,它的基础包括射影几何学、刚体运动力学、概率论与随机过程、图像处理、人工智能等理论。

计算机视觉要达到的基本目的有以下几个:

(1)根据一幅或多幅二维投影图像计算出观察点到目标物体的距离;

(2)根据一幅或多幅二维投影图像计算出目标物体的运动参数;

(3)根据一幅或多幅二维投影图像计算出目标物体的表面物理特性;

(4)根据多幅二维投影图像恢复出更大空间区域的投影图像。

计算机视觉要达到的最终目的是实现利用计算机对于三维景物世界的理解,即实现人的视觉系统的某些功能。

在计算机视觉领域里,医学图像分析、光学文字识别对模式识别的要求需要提到一定高度。又如模式识别中的预处理和特征抽取环节应用图像处理的技术;图像处理中的图像分析也应用模式识别的技术。在计算机视觉的大多数实际应用当中,计算机被预设为解决特定的任务,然而基于机器学习的方法正日渐普及,一旦机器学习的研究进一步发展,未来“泛用型”的电脑视觉应用或许可以成真。

人工智能所研究的一个主要问题是:如何让系统具备“计划”和“决策能力”?从而使之完成特定的技术动作(例如:移动一个机器人通过某种特定环境)。这一问题便与计算机视觉问题息息相关。在这里,计算机视觉系统作为一个感知器,为决策提供信息。另外一些研究方向包括模式识别和机器学习(这也隶属于人工智能领域,但与计算机视觉有着重要联系),也由此,计算机视觉时常被看作人工智能与计算机科学的一个分支。

机器学习是研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。它是人工智能的核心,是使计算机具有智能的根本途径,其应用遍及人工智能的各个领域,它主要使用归纳、综合而不是演译。

为了达到计算机视觉的目的,有两种技术途径可以考虑。

•第一种是仿生学方法,即从分析人类视觉的过程入手,利用大自然提供给我们的最好参考系——人类视觉系统,建立起视觉过程的计算模型,然后用计算机系统实现之。

•第二种是工程方法,即脱离人类视觉系统框框的约束,利用一切可行和实用的技术手段实现视觉功能。此方法的一般做法是,将人类视觉系统作为一个黑盒子对待,实现时只关心对于某种输入,视觉系统将给出何种输出。

这两种方法理论上都是可以使用的,但面临的困难是,人类视觉系统对应某种输入的输出到底是什么,这是无法直接测得的。而且由于人的智能活动是一个多功能系统综合作用的结果,即使是得到了一个输入输出对,也很难肯定它是仅由当前的输入视觉刺激所产生的响应,而不是一个与历史状态综合作用的结果。

不难理解,计算机视觉的研究具有双重意义。其一,是为了满足人工智能应用的需要,即用计算机实现人工的视觉系统的需要。这些成果可以安装在计算机和各种机器上,使计算机和机器人能够具有“看”的能力。其二,视觉计算模型的研究结果反过来对于我们进一步认识和研究人类视觉系统本身的机理,甚至人脑的机理,也同样具有相当大的参考意义。

人工智能、大数据、云计算和物联网的未来发展值得重视,均为前沿产业,多智时代专注于人工智能和大数据的入门和科谱,在此为你推荐几篇优质好文:
1.学习了哪些知识,计算机视觉才算入门?
2.计算机视觉在智能交通领域,主要有哪几方面的应用?
3.计算机视觉影响人工智能的发展方式,主要有哪五种?

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2013-11-28 16:46:28 longzaitianya1989 阅读数 6758

学习了计算机视觉方向有段时间了,整理一下一些基本的概念:

计算机视觉,计算机图形学,模式识别,数字图像处理等概念和联系

1.计算机图形学

计算机图形学是给定关于景象结构、表面反射特性、光源配置及相机模型的信息,生成图像实现的是从模型到图像的变换。 

例如使用opengl进行渲染生成三维场景,这前提是我们已经给定了图形绘制,纹理,材质,灯光,摄像机等这些的配置信息,最后得到的是图形图像。

2.模式识别

模式识别则是从特征空间到类别空间的变换。研究内容包括特征提取(PCA,LDA,LFA,Kernel,Mean Shift,SIFT,ISOMAP,LLE);特征选择;分类器设计(SVM,AdaBoost)等。 这其中通过对先验知识的学习,训练分类器,得到特征与类别的映射关系模型,通过这一模型(分类器),将待测样本分开到相应类别中。

3.数字图像处理

数字图像处理,顾名思义,就是对已经数字化的图像进行处理,包括对数字图像的增强(空域和频域),形态学操作,图像分割,图像复原等操作,数字图像处理实在像素级别上对图像进行操作的,不涉及图像的内容。实现的是从图像到图像的变换。人是最终的解释者。

数字图像处理的三个层次:


4.计算机视觉和机器视觉

计算机视觉(Computer Vision, CV)是用计算机来模拟人的视觉机理获取和处理信息的能力。更准确点说,它是利用摄像机和电脑代替人眼使得计算机拥有类似于人类的那种对目标进行分割、分类、识别、跟踪、判别决策的功能。计算机视觉是给定图象,推断景象特性,实现的是从图像模型信息的变换,也就是说从图象数据提取信息,包括景象的三维结构,运动检测,识别物体等。 计算机是图像的最终解释者。机器视觉和计算机视觉有时候可以等同,机器视觉是计算机视觉的工程化。计算机视觉中的基本理论就是Marr理论。






计算机图形学是计算机视觉的逆问题,两者从最初相互独立的平行发展到最近的融合是一大趋势。图像模式的分类是计算机视觉中的一个重要问题,模式识别中的许多方法可以应用于计算机视觉中。

2014-02-19 10:06:27 AmazingJack 阅读数 2352

在我的理解里,要实现计算机视觉必须有图像处理的帮助,而图像处理倚仗与模式识别的有效运用,而模式识别是人工智能领域的一个重要分支,人工智能与机器学习密不可分。纵观一切关系,发现计算机视觉的应用服务于机器学习。各个环节缺一不可,相辅相成。

 

计算机视觉(computervision),用计算机来模拟人的视觉机理获取和处理信息的能力。就是是指用摄影机和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉,并进一步做图形处理,用电脑处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。计算机视觉研究相关的理论和技术,试图建立能够从图像或者多维数据中获取‘信息’的人工智能系统。计算机视觉的挑战是要为计算机和机器人开发具有与人类水平相当的视觉能力。机器视觉需要图象信号,纹理和颜色建模,几何处理和推理,以及物体建模。一个有能力的视觉系统应该把所有这些处理都紧密地集成在一起。

图像处理(imageprocessing),用计算机对图像进行分析,以达到所需结果的技术。又称影像处理。基本内容图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用数字摄像机、扫描仪等设备经过采样和数字化得到的一个大的二维数组,该数组的元素称为像素,其值为一整数,称为灰度值。图像处理技术的主要内容包括图像压缩,增强和复原,匹配、描述和识别3个部分。常见的处理有图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割和图像分析等。图像处理一般指数字图像处理。

模式识别(PatternRecognition)是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行处理和分析,以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程,是信息科学和人工智能的重要组成部分。模式识别又常称作模式分类,从处理问题的性质和解决问题的方法等角度,模式识别分为有监督的分类(Supervised Classification)和无监督的分类(UnsupervisedClassification)两种。模式还可分成抽象的和具体的两种形式。前者如意识、思想、议论等,属于概念识别研究的范畴,是人工智能的另一研究分支。我们所指的模式识别主要是对语音波形、地震波、心电图、脑电图、图片、照片、文字、符号、生物传感器等对象的具体模式进行辨识和分类。模式识别研究主要集中在两方面,一是研究生物体(包括人)是如何感知对象的,属于认识科学的范畴,二是在给定的任务下,如何用计算机实现模式识别的理论和方法。应用计算机对一组事件或过程进行辨识和分类,所识别的事件或过程可以是文字、声音、图像等具体对象,也可以是状态、程度等抽象对象。这些对象与数字形式的信息相区别,称为模式信息。模式识别与统计学、心理学、语言学、计算机科学 、生物学、控制论等都有关系。它与 人工智能 、 图像处理的研究有交叉关系。

机器学习(MachineLearning)是研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。它是人工智能的核心,是使计算机具有智能的根本途径,其应用遍及人工智能的各个领域,它主要使用归纳、综合而不是演绎。机器学习在人工智能的研究中具有十分重要的地位。一个不具有学习能力的智能系统难以称得上是一个真正的智能系统,但是以往的智能系统都普遍缺少学习的能力。随着人工智能的深入发展,这些局限性表现得愈加突出。正是在这种情形下,机器学习逐渐成为人工智能研究的核心之一。它的应用已遍及人工智能的各个分支,如专家系统、自动推理、自然语言理解、模式识别、计算机视觉、智能机器人等领域。机器学习的研究是根据生理学、认知科学等对人类学习机理的了解,建立人类学习过程的计算模型或认识模型,发展各种学习理论和学习方法,研究通用的学习算法并进行理论上的分析,建立面向任务的具有特定应用的学习系统。这些研究目标相互影响相互促进。

 

人类研究计算机的目的,是为了提高社会生产力水平,提高生活质量,把人从单调复杂甚至危险的工作中解救出来。今天的计算机在计算速度上已经远远超过了人,然而在很多方面,特别是在人类智能活动有关的方面例如在视觉功能、听觉功能、嗅觉功能、自然语言理解能力功能等等方面,还不如人。

这种现状无法满足一些高级应用的要求。例如,我们希望计算机能够及早地发现路上的可疑情况并提醒汽车驾驶员以避免发生事故,我们更希望计算机能帮助我们进行自动驾驶,目前的技术还不足以满足诸如此类高级应用的要求,还需要更多的人工智能研究成果和系统实现的经验。

什么是人工智能呢?人工智能,是由人类设计并在计算机环境下实现的模拟或再现某些人智能行为的技术。一般认为,人类智能活动可以分为两类:感知行为与思维活动。模拟感知行为的人工智能研究的一些例子包括语音识别、话者识别等与人类的听觉功能有关的“计算机听觉”,物体三维表现的形状知识、距离、速度感知等与人类视觉有关的“计算机视觉”,等等。模拟思维活动的人工智能研究的例子包括符号推理、模糊推理、定理证明等与人类思维有关的“计算机思维”,等等。

从图像处理和模式识别发展起来的计算机视觉研究对象之一是如何利用二维投影图像恢复三维景物世界。计算机视觉使用的理论方法主要是基于几何、概率和运动学计算与三维重构的视觉计算理论,它的基础包括射影几何学、刚体运动力学、概率论与随机过程、图像处理、人工智能等理论。计算机视觉要达到的基本目的有以下几个:

    (1)      根据一幅或多幅二维投影图像计算出观察点到目标物体的距离;

    (2)      根据一幅或多幅二维投影图像计算出目标物体的运动参数;

    (3)      根据一幅或多幅二维投影图像计算出目标物体的表面物理特性;

    (4)      根据多幅二维投影图像恢复出更大空间区域的投影图像。

计算机视觉要达到的最终目的是实现利用计算机对于三维景物世界的理解,即实现人的视觉系统的某些功能。

在计算机视觉领域里,医学图像分析、光学文字识别对模式识别的要求需要提到一定高度。又如模式识别中的预处理和特征抽取环节应用图像处理的技术;图像处理中的图像分析也应用模式识别的技术。在计算机视觉的大多数实际应用当中,计算机被预设为解决特定的任务,然而基于机器学习的方法正日渐普及,一旦机器学习的研究进一步发展,未来“泛用型”的电脑视觉应用或许可以成真。

人工智能所研究的一个主要问题是:如何让系统具备“计划”和“决策能力”?从而使之完成特定的技术动作(例如:移动一个机器人通过某种特定环境)。这一问题便与计算机视觉问题息息相关。在这里,计算机视觉系统作为一个感知器,为决策提供信息。另外一些研究方向包括模式识别和机器学习(这也隶属于人工智能领域,但与计算机视觉有着重要联系),也由此,计算机视觉时常被看作人工智能与计算机科学的一个分支。

机器学习是研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。它是人工智能的核心,是使计算机具有智能的根本途径,其应用遍及人工智能的各个领域,它主要使用归纳、综合而不是演译。

为了达到计算机视觉的目的,有两种技术途径可以考虑。第一种是仿生学方法,即从分析人类视觉的过程入手,利用大自然提供给我们的最好参考系——人类视觉系统,建立起视觉过程的计算模型,然后用计算机系统实现之。第二种是工程方法,即脱离人类视觉系统框框的约束,利用一切可行和实用的技术手段实现视觉功能。此方法的一般做法是,将人类视觉系统作为一个黑盒子对待,实现时只关心对于某种输入,视觉系统将给出何种输出。这两种方法理论上都是可以使用的,但面临的困难是,人类视觉系统对应某种输入的输出到底是什么,这是无法直接测得的。而且由于人的智能活动是一个多功能系统综合作用的结果,即使是得到了一个输入输出对,也很难肯定它是仅由当前的输入视觉刺激所产生的响应,而不是一个与历史状态综合作用的结果。

不难理解,计算机视觉的研究具有双重意义。其一,是为了满足人工智能应用的需要,即用计算机实现人工的视觉系统的需要。这些成果可以安装在计算机和各种机器上,使计算机和机器人能够具有“看”的能力。其二,视觉计算模型的研究结果反过来对于我们进一步认识和研究人类视觉系统本身的机理,甚至人脑的机理,也同样具有相当大的参考意义。

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