计算机视觉运用精选(九篇)

第1篇：计算机视觉运用范文

关键词：视觉原理；计算机视觉艺术；数字媒体；应用

利用计算机所具有的视觉艺术，大众仅仅利用需要实施身体动作来直接性的操作以及控制，根本就不需要学习就能够启动以及进行一定的操作，这样更加方便老年人以及儿童的实际操作。在数字媒体当中，应该对计算机视觉艺术进行充分利用，更加方便人们的实际操作，同时还能够保证其更好的感受艺术方面所具有的魅力，让群众在足够放松的时刻能够对创作者的实际思想以及意图进行充分的了解以及掌握，对艺术价值进行充分发挥，进而来有效提升艺术人文的实际价值。

1对计算机视觉原理进行分析

通常来讲，计算机视觉还称为机械视觉，属于是机械来对人类视觉进行一定的模仿的光学识别系统，利用光学系统、感应器、光源等来实现物体定位、动作的追踪以及视线的判断等相关的功能。一般情况下，工程技术所运用的基本都是计算机视觉，当有着一定的环境以及模式时，计算机视觉在进行持续性的工作时，能够有效保证持续工作有着非常高的正确性以及准确性，还能够对人工不可以完成的任务进行很好的完成。当计算机视觉在进行实际的工作过程中，最为基本的条件是先对映像进行处理，之后输入模拟讯号，对数字影像进行一定的处理以及分析。实际的工作流程是：影像在摄入之后，应该对其进行一定的强化，除去噪声，之后对图像特征进行一定的压缩以及获取。在对数据库样本进行一定的对比之后，对程序进行有效的分析以及判断，做出有效的指令。

2对数字媒体当中计算机视觉艺术的实际应用进行分析

2.1艺术与计算机进行一定的融合时，应该对动画、声音以及图像等因素进行有效结合，在对艺术语言表现形式进行丰富的同时，应该提高作品的感染力

在有些结合视觉艺术以及数字媒体时，应该保证在对画面进行观看时，应该有效的欣赏画面，还可以有效的感受到声色等。利用高度仿真的听觉、触觉以及视觉，保证大众在进行玩游戏时，可以对虚拟世界进行真实的感受，还能够利用动作以及肢体语言等来和计算机实现有效的交流。保证大众不是对电影单独的进行欣赏，还应该更好的参与到其中，体会艺术的表演。

2.2在数字媒体当中运用计算机视觉艺术能够对艺术的实际表达形式进行有效的丰富

随着交互技术的逐渐成熟以及发展，让该技术得到了有效的拓展以及广泛的运用。运用交互技术，应该让人们不受到被动的欣赏，应该积极的参与到视觉艺术当中，保证大众的积极参与以及做出判断，同能够利用各种选择来呈现出过程以及解决，对观众的兴趣进行充分的调动，进而来有效提高大众的参与积极性。

2.3在电子游戏当中，运用计算机视觉艺术，应该在相对比较大型的电子游戏当中进行计算机视觉技术的运用

在实际的游戏过程当中，大部分的玩家基本上不再是仅仅运用键盘以及鼠标来实施游戏，大部分都是利用身体行动来移动。通常情况下，机器利用摄像机部来对玩家的具体身体动作进行一定的捕捉，玩家能够与机器相连接的手枪进行有效的操作，射中屏幕当中的对象。同时，手机上的相对比较小型的电子游戏，仅仅需要手指来滑动屏幕，就能够实现实物的运动以及跳跃等，进而来躲避障碍。除此之外，仅仅需要稍微的倾斜一些收集，就能够实现人物两侧的奔跑，同时还能够保证声光效果，实现互动，具有非常大的震撼力，会在很大程度上促进大众参与的积极性。

2.4分析数字媒体中计算机视觉技术的应用，保证数字媒体技术有效表现艺术

同时在实用艺术以及纯艺术当中，也会运用到数字媒体，该技术能够让相对比较单纯的个人视觉实现有效的创造，同时还能够把艺术箱社会性视觉产品进行转化，并得到一定的经济效益。同时，大众能够通过剪切以及拷贝等相关的方式来有效获取视觉技术，之后有效的转化艺术资源，有效奠定了创作视觉艺术的基础。现阶段，大众对于个性化以及独特性有着逐渐提高的需求，在对相对比较独特的视觉技术进行追求时，在一定程度上提高了评价视觉作品的标准。在数字媒体当中运用计算机视觉技术，会在很大程度上提高大众对美的享受，保证大众能够充分感受到舒适以及愉快的感觉，同时还能够得到审美方面的评价，在该过程当中，不能够参杂任何的因素，应该让计算机视觉因素仅仅对视觉美感以及视觉形式进行充分的追求，可以有效体现艺术的本质。同时，数字媒体有着美方面的品格，有效结合计算机视觉艺术，保证数字媒体艺术的美以及真。这个实际的运用过程能够有效提升审美方面的机制，更好的领悟视觉艺术当中所存在的美。

3结语

综上所述，在数字媒体当中，计算机视觉技术的运用，应该有效结合图像、动画、声音以及文本等多个因素，在对语言表现的具体形式进行一定的丰富时，应该让作品具有更大的感染力。除此之外，还应该保证视觉技术有何足够的光声效果，利用一定的互动，会具有非常大的震撼能力，积极促进大众的参与程度。还可以在很大程度上满足大众对于美方面的追求，进而对其所具有的艺术价值进行充分发挥，有效提升艺术所具有的人文价值。

参考文献

[1]刘晓,王会霞.计算机视觉艺术在数字媒体领域的应用研究[J].互联网天地,2015,07:21-24.

[2]丛婧.浅谈计算机视觉艺术在数字媒体的应用[J].电子制作,2013,18:75.

第2篇：计算机视觉运用范文

【关键词】CCD；视频数字信号处理器；设计

1 机器人视觉系统的硬件系统

1.1 机器人视觉系统的硬件由下述几个部分组成

1.1.1 景物和距离传感器常用的摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器和结构光设备等。

1.1.2 视频信号数字化设备其任务是把摄像机或CCD输出的信号转换成方便计算和分析的数字信号。

1.1.3 视频信号快速处理器，视频信号实时、快速、并行算法的硬件实现设备：如DSP系统。

1.1.4 计算机及其外设根据系统的需要可以选用不同的计算机及其外设来满足机器人视觉信息处理及机器人控制的需要。

1.1.5 机器人或机械手及其控制器。

1.2 机器人视觉的软件系统有以下几个部分组成

1.2.1 计算机系统软件选用不同类型的计算机，就有不同的操作系统和它所支持的各种语言、数据库等。

1.2.2 机器人视觉信息处理算法图像预处理、分割、描述、识别和解释等算法。

1.2.3 机器人控制软件。

2 CCD原理

视觉信息通过视觉传感器转换成电信号，在空间采样和幅值化后，这些信号就形成了一幅数字图像。机器人视觉使用的主要部分是电视摄像机，它由摄像管或固态成像传感器及相应的电子线路组成。这里我们只介绍光导摄像管的工作原理，因为它是普遍使用的并有代表性的一种摄像管。固态成像传感器的关键部分有两种类型：一种，是电荷耦合器件（CCD）；一种，是电荷注入器件（CID）。与具有摄像管的摄像机相比，固态成像器件重量轻、体积小、寿命小、功耗低。不过，某些摄像管的分辨率仍比固态摄像机高。偏转电路驱使电子束对靶的内表面扫描以便“读取”图像。玻璃屏幕的内表面镀有一层透明的金属薄膜，它构成一个电极，视频信号可从此电极上获得。一层很薄的光敏“靶”附着的金属膜上，它是一层由一些极小的球状体组成，球状的电阻反比于光的强度。在光敏靶的后面有一个带正电荷的细金属网，它使电子枪发射出的电子减速，以接近于0的速度达到靶面。在正常工作时，将正电压加在屏幕的金属镀膜上。在无光照时，光敏材料呈现绝缘体特性，电子束在靶的内表面上形成一个电子层以平衡金属膜上的正电荷。当电子束扫描靶内表面时，光敏层就成了一个电容器，其内表面具有负电荷，而另一面具有正电荷。光投射到靶层，它的电阻降低，使得电子向正电荷方向流动并与之中和。由于流动的电子电荷的数量正比于投射到靶的某个局部区域上的光的强度，因此其效果是在靶表面上形成一幅图像，该图像与摄像管屏幕上的图像亮度相同。也就是说，电子电荷的剩余浓度在暗区较高，而在亮区较低。电子束再次扫描靶表面时，失去的电荷得到补充，这样就会在金属层内形成电流，并可从一个管脚上引出此电流。电流正比于扫描时补充的电子数，因此也正比于电子束扫描处的光强度。经摄像机电子线路放大后，电子束扫描运动时所得到的变化电流便形成了一个正比于输入图像强度的视频信号。电子束以每秒30次的频率扫描靶的整个表面，每次完整的扫描称为一帧，它包含525行，其中的480行含有图像信息。若依次对每行扫描并将形成的图像显示在监视器上，图像将是抖动的。克服这种现象的办法是使用另一种扫描方式，即将一帧图像分成两个隔行场，每场包含262.5行，并且以2倍帧扫描频率进行扫描，每秒扫描60行。每帧的第一场扫描奇数行，第二场扫描偶数行。这种扫描方式称为RETMA（美国无线电、电子管、电视机制造商协会）扫描方式。还有一种可以获得更高行扫描速率的标准扫描方式，其工作原理与前一种基本相同。例如在计算机视觉和数字图像处理中常用的一种扫描方式是每帧包含559行，其中512行含有图像数据。行数取为2的整数幂，优点是软件和硬件容易实现。

讨论CCD器件时，通常将传感器分为两类：行扫描传感器和面阵传感器。行扫描CCD传感器的基本元件是一行硅成像元素，称为光检测器。光子通过透明的多晶硅门由硅晶体吸收，产生电子-空穴对，产生的光电子集中在光检测器中，汇集在每个光检测器中，汇集在每个光检测器电荷的数量正比于那个位置的照明度。两个传送门按一定的时序将各成像元素的内容送往各自的移位寄存器。输出门用来将移位寄存器的内容按一定的时序关系送往放大器，放大器的输出是与这一行光检测器中内容成正比的电压信号。

3 视频数字信号处理器

图像信号一般是二维信号，一幅图像通常由512×512个像素组成（当然有时也有256×256，或者1024×1024个像素），每个像素有256级灰度，或者是3×8bit，红黄兰16M种颜色，一幅图像就有256KB或者768KB（对于彩色）个数据。为了完成视觉处理的传感、预处理、分割、描述、识别和解释，上述前几项主要完成的数学运算可归纳为：

3.1 点处理常用于对比度增强、密度非线性较正、阈值处理、伪彩色处理等。每个像素的输入数据经过一定关系映射成像素的输出数据，例如对数变换可实现暗区对比度扩张。

3.2 二维卷积的运算常用于图像平滑、尖锐化、轮廓增强、空间滤波、标准模板匹配计算等。若用M×M卷积核矩阵对整幅图像进行卷积时，要得到每个像素的输出结果就需要作M2次乘法和（M2-1）次加法，由于图像像素一般很多，即使用较小的卷积和，也需要进行大量的乘加运算和访问存储器。

3.3 二维正交变换常用二维正交变换有FFT、Walsh、Haar和K-L变换等，常用于图像增强、复原、二维滤波、数据压缩等。

3.4 坐标变换常用于图像的放大缩小、旋转、移动、配准、几何校正和由摄影值重建图像等。

3.5 统计量计算如计算密度直方图分布、平均值和协方差矩阵等。在进行直方图均衡器化、面积计算、分类和K-L变换时，常常要进行这些统计量计算。

在视觉信号处理时，要进行上述运算，计算机需要大量的运算次数和大量的访问存储器次数。如果采用一般的计算机进行视频数字信号处理，就有很大的限制。所以在通用的计算机上处理视觉信号，突出有两个局限性：一是运算速度慢，二是内存容量小，为了解决上述问题，可以采用如下方案：

（1）利用大型高速计算机组成通用的视频信号处理系统为了解决小型计算机运算速度慢、存储量小的缺点，人们自然会使用大型高速计算机，但缺点是成本太高。

（2）小型高速阵列机采用大型计算机的主要问题是设备成本太高，为了降低视频信号处理系统的造价，提高设备的利用率，有的厂家在设计视频信号处理系统时，选用造价低廉的中小型计算机为主机，再配备一台高速阵列机。

（3）采用专用的视觉处理器为了适应微型计算机视频数字信号处理的需要，不少厂家设计了专用的视觉信号处理器，它的结构简单、成本低、性能指标高。多数采用多处理器并行处理，流水线式体系结构以及基于DSP的方案。

【参考文献】

第3篇：计算机视觉运用范文

【关键词】精密测量 计算机视觉图像 关键技术

在现代城市的建设中离不开测量的运用，对于测量而言需要精确的数值来表达建筑物、地形地貌等特征及高度。在以往的测量中无法精准的进行计算及在施工中无法精准的达到设计要求。本文就计算机视觉图像精密测量进行分析，并对其关键技术做以简析。

1 概论

1.1 什么是计算机视觉图像精密测量

计算机视觉精密测量从定义上来讲是一种新型的、非接触性测量。它是集计算机视觉技术、图像处理技术及测量技术于一体的高精度测量技术，且将光学测量的技术融入当中。这样让它具备了快速、精准、智能等方面的优势及特性。这种测量方法在现代测量中被广泛使用。

1.2 计算机视觉图像精密测量的工作原理

计算机视觉图像精密测量的工作原理类似于测量仪器中的全站仪。它们具有相同的特点及特性，主要还是通过微电脑进行快速的计算处理得到使用者需要的测量数据。其原理简单分为以下几步：

（1）对被测量物体进行图像扫描，在对图像进行扫描时需注意外借环境及光线因素，特别注意光线对于仪器扫描的影响。

（2）形成比例的原始图，在对于物体进行扫描后得到与现实原状相同的图像，在个步骤与相机的拍照原理几乎相同。

（3）提取特征，通过微电子计算机对扫描形成的原始图进行特征的提取，在设置程序后，仪器会自动进行相应特征部分的关键提取。

（4）分类整理，对图像特征进行有效的分类整理，主要对于操作人员所需求的数据进行整理分类。

（5）形成数据文件，在完成以上四个步骤后微计算机会对于整理分类出的特征进行数据分析存储。对于计算机视觉图像精密测量的工作原理就进行以上分析。

1.3 主要影响

从施工测量及测绘角度分析，对于计算机视觉图像精密测量的影响在于环境的影响。其主要分为地形影响和气候影响。地形影响对于计算机视觉图像精密测量是有限的，基本对于计算机视觉图像精密测量的影响不是很大，但还是存在一定的影响。主要体现在遮挡物对于扫描成像的影响，如果扫描成像质量较差，会直接影响到对于特征物的提取及数据的准确性。还存在气候影响，气候影响的因素主要在于大风及光线影响。大风对于扫描仪器的稳定性具有一定的考验，如有稍微抖动就会出现误差不能准确的进行精密测量。光线的影响在于光照的强度上，主要还是表现在基础的成像，成像结果会直接导致数据结果的准确性。

2 计算机视觉图像精密测量下的关键技术

计算机视觉图像精密测量下的关键技术主要分为以下几种：

2.1 自动进行数据存储

在对计算机视觉图像精密测量的原理分析，参照计算机视觉图像精密测量的工作原理，对设备的质量要求很高，计算机视觉图像精密测量仪器主要还是通过计算机来进行数据的计算处理，如果遇到计算机系统老旧或处理数据量较大，会导致计算机系统崩溃，导致计算结果无法进行正常的存储。为了避免这种情况的发生，需要对于测量成果技术进行有效的存储。将测量数据成果存储在固定、安全的存储媒介中，保证数据的安全性。如果遇到计算机系统崩溃等无法正常运行的情况时，应及时将数据进行备份存储，快速还原数据。在对于前期测量数据再次进行测量或多次测量，系统会对于这些数据进行统一对比，如果出现多次测量结果有所出入，系统会进行提示。这样就可以避免数据存在较大的误差。

2.2 减小误差概率

在进行计算机视觉图像精密测量时往往会出现误差，而导致这些误差的原因主要存在于操作人员与机器系统故障，在进行操作前操作员应对于仪器进行系统性的检查，再次使用仪器中的自检系统，保证仪器的硬件与软件的正常运行，如果硬软件出现问题会导致测量精度的误差，从而影响工作的进度。人员操作也会导致误差，人员操作的误差在某些方面来说是不可避免的。这主要是对操作人员工作的熟练程度的一种考验，主要是对于仪器的架设及观测的方式。减少人员操作中的误差，就要做好人员的技术技能培训工作。让操作人员有过硬过强的操作技术，在这些基础上再建立完善的体制制度。利用多方面进行全面控制误差。

2.3 方便便携

在科学技术发展的今天我们在生活当中运用到东西逐渐在形状、外观上发生巨大的变大。近年来，对于各种仪器设备的便携性提出了很高的要求，在计算机视觉图像精密测量中对设备的外形体积要求、系统要求更为重要，其主要在于人员方便携带可在大范围及野外进行测量，不受环境等特殊情况的限制。

3 计算机视觉图像精密测量发展趋势

目前我国国民经济快速发展，我们对于精密测量的要求越来越来高，特别是近年我国科技技术的快速发展及需要，很多工程及工业方面已经超出我们所能测试的范围。在这样的前景下，我们对于计算机视觉图像精密测量的发展趋势进行一个预估，其主要发展趋势有以下几方面：

3.1 测量精度

在我们日常生活中，我们常用的长度单位基本在毫米级别，但在现在生活中，毫米级别已经不能满足工业方面的要求，如航天航空方面。所以提高测量精度也是计算机视觉图像精密测量发展趋势的重要方向，主要在于提高测量精度，在向微米级及纳米级别发展，同时提高成像图像方面的分辨率，进而达到我们预测的目的。

3.2 图像技术

计算机的普遍对于各行各业的发展都具有时代性的意义，在计算机视觉图像精密测量中运用图像技术也是非常重要的，在提高图像处理技术做以提高。同时工程方面遥感测量的技术也是对于精密测量的一种推广。

4 结束语

在科技发展的现在，测量是生活中不可缺少的一部分，测量同时也影响着我们的衣食住行，在测量技术中加入计算机视觉图像技术是对测量技术的一种革新。在融入这种技术后，我相信在未来的工业及航天事业中计算机视觉图像技g能发挥出最大限度的作用，为改变人们的生活做出杰出的贡献。

参考文献

[1]汤剑.周芳芹.杨继隆.计算机视觉图像系统的技术改造[J].机电产品开发与创新周刊，2015，14（18）：33-36.

[2]马玉真.程殿彬.范文兵，计算机视觉检测技术的发展及应用研究[J].济南大学学报，2014，18（23）：222-227.

[3]李华.基于计算机视觉图像精密测量的关键技术分析[J].电脑知识与技术，2013（05）：1211-1212.

第4篇：计算机视觉运用范文

关键词：立体视觉；运动平台；adams

一、引言

随着信息、处理、计算机技术的发展，人们对于机器能够仅仅获取以一些平面的二维视觉信息越来越不满意，人们设想借助计算机的技术，能使机器人真正能“看到”精彩的三维世界。计算机技术、视觉传感器技术、摄像技术以及立体视觉理论的发展，利用视觉传感器来获取环境图像，并用计算机实现对视觉信息的处理，从而形成立体视觉，逐渐使这一设想变成现实[1-4]。本文采用了目前国内外进行机电一体化系统设计时最常用的虚拟样机技术，基于3d数字化设计平台ug，采用赫尔姆霍茨模型作为参考设计了一种新型的具有三自由度的双目立体视觉运动平台，如图1所示。

二、运动学仿真验证立体视觉运动平台的运动空间范围

运动学仿真的目的是为了验证立体视觉运动平台动力模型建模的合理性，检查运动自由度范围是否达到设计指标中要求的“眼睛”左右偏航运动空间范围（±60o）、“头部”俯仰运动空间范围（±45o）。同时通过运动学仿真，还可以检查视觉运动平台动力模型各个部件的之间有没有产生运动碰撞干涉。本文采用机械系统动力学自动分析软件adams对运动平台进行运动仿真分析[5]。

经过运行运动学仿真，可以得知各个自由度的运动空间范围如下：

（一）左偏航极限±60度、右偏航极限±60度、俯仰极限±45度位置，如图2所示

（三）没有发生偏航运动，仰视极限负45度位置，如图4所示

偏航和俯仰运动各个自由度运动范围曲线图如图5，图6，图7所示。WwW.lw881.com从上面各个极限位置、偏航和俯仰运动各个自由度运动空间范围曲线图可以观察到部件之间没有产生运动碰撞干涉现象，各个自由度的运动空间范围达到了设计的要求，从仿真结果也可以看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求，说明本立体视觉运动平台的机械系统结构设计是合理的，这为一般机器人立体视觉运动平台的机械结构设计提供实用的改进和参考依据。

三、驱动电机的输入扭矩分析

要验证选择的驱动电机的输入扭矩是否够，那么要测量俯仰电机和偏航电机的扭矩。在立体视觉运动平台中，电机主要是要克服转动过程中转动头和摄像机等运动部件的负载转矩。运动部件的负载扭矩在adams中通过测量扭矩的方式测量出来，如下图8，图9分别是偏航电机和俯仰电机的负载扭矩。

通过图8和图9，可以知道偏航和俯仰电机的负载是时间连续曲线。当偏航或俯仰运动到极限点时，驱动电机要进行变向运行，负载扭矩的方向也发生变化而出现突变拐点，拐点的值便是负载扭矩最大值，可以得知选择的电机的扭矩是足够的。仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。

四、结论

仿真的结果验证了视觉运动平台的俯仰和左右偏航自由度的运动空间范围符合设计要求。根据仿真结果可以看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求，说明本立体视觉运动平台的机械机构设计是合理的，这为一般机器人立体视觉运动平台的机械系统结构设计提供实用的改进和参考依据。

并通过仿真求解出俯仰电机和左右偏航电机的负载扭矩曲线，仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。

参考文献：

[1]唐新星.具有立体视觉的工程机器人自主作业控制技术研究[j].吉林大学博士论文,2007,(12):10-11.

[2]贾云得.机器视觉[m].北京:科学出版社,2000,(4):1-10.

[3]朱正德.零部件表面缺陷的机器视觉检测模[j].mc现代零部件,2005,(9):68.

第5篇：计算机视觉运用范文

计算机理论信息技术教学中的学生信息素养的培养

教育部颁布最新的《中小学信息技术课程标准》规定高中信息技术课的教学总目标是提升学生的信息素养。在现在的高中信息技术课中，虽已开始有意识地培养学生的信息素养，但中心还是围绕考纲，所以现在的教学过程中运用的多的还是仅仅以掌握一些基本操作作为主，至于如何获取信息、怎样获取信息，如何获取处理信息和应用信息的能力，教之甚少。比如，高中学生学业考试网上报名填个人信息时，只要根据括号内的例子在前面的文本框填好个人信息就行了，但许多同学对这个例子视而不见，甚至认为这个例子多余的，当它不存在，有的干脆坐着等老师来解决。其实他们只要动动鼠标在空文本框上点击一下，下拉菜单中也已有提示。所以说培养高中学生的信息素养是势在必行的。下面，我结合自己在高中信息技术教学过程中的一些尝试，谈一谈如何在信息技术教学中对学生信息素养进行培养。

一、充分利用教学常规管理，有效培养学生的信息素养

在信息技术课中我们要求学生养成最基本的信息素养习惯。第一：要求学生遵守机房的规章制度。要求学生上课时应对号入座，操作时要规范，不浏览不良网站，不沉溺虚拟游戏，不要为了躲避老师，乱拔网线或是破坏键盘等，要爱护设备。第二：保持机房整洁美观。学生进入机房要穿布鞋套，除跟上课有关的都不允许带入。第三：保持良好的学习习惯的形成。在必修教材最后一章中我们也讲到信息资源的管理：如何有序管理好信息资源，使之井井有条。比如电脑中文件夹的管理、桌面的管理等等。通过信息资源管理来提高信息利用的效率，更好地实现了信息的价值。生活中处处包含信息素养的影子。

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计算机理论双目立体视觉运动平台的动力学仿真分析

一、引言

随着信息、处理、计算机技术的发展，人们对于机器能够仅仅获取以一些平面的二维视觉信息越来越不满意，人们设想借助计算机的技术，能使机器人真正能“看到”精彩的三维世界。计算机技术、视觉传感器技术、摄像技术以及立体视觉理论的发展，利用视觉传感器来获取环境图像，并用计算机实现对视觉信息的处理，从而形成立体视觉，逐渐使这一设想变成现实[1-4]。本文采用了目前国内外进行机电一体化系统设计时最常用的虚拟样机技术，基于3D数字化设计平台UG，采用赫尔姆霍茨模型作为参考设计了一种新型的具有三自由度的双目立体视觉运动平台，如图1所示。

二、运动学仿真验证立体视觉运动平台的运动空间范围

运动学仿真的目的是为了验证立体视觉运动平台动力模型建模的合理性，检查运动自由度范围是否达到设计指标中要求的“眼睛”左右偏航运动空间范围（±60o）、“头部”俯仰运动空间范围（±45o）。同时通过运动学仿真，还可以检查视觉运动平台动力模型各个部件的之间有没有产生运动碰撞干涉。本文采用机械系统动力学自动分析软件ADAMS对运动平台进行运动仿真分析[5]。

经过运行运动学仿真，可以得知各个自由度的运动空间范围如下：

（一）左偏航极限±60度、右偏航极限±60度、俯仰极限±45度位置，如图2所示

（三）没有发生偏航运动，仰视极限负45度位置，如图4所示

偏航和俯仰运动各个自由度运动范围曲线图如图5，图6，图7所示。从上面各个极限位置、偏航和俯仰运动各个自由度运动空间范围曲线图可以观察到部件之间没有产生运动碰撞干涉现象，各个自由度的运动空间范围达到了设计的要求，从仿真结果也可以看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求，说明本立体视觉运动平台的机械系统结构设计是合理的，这为一般机器人立体视觉运动平台的机械结构设计提供实用的改进和参考依据。

三、驱动电机的输入扭矩分析

要验证选择的驱动电机的输入扭矩是否够，那么要测量俯仰电机和偏航电机的扭矩。在立体视觉运动平台中，电机主要是要克服转动过程中转动头和摄像机等运动部件的负载转矩。运动部件的负载扭矩在ADAMS中通过测量扭矩的方式测量出来，如下图8，图9分别是偏航电机和俯仰电机的负载扭矩。

通过图8和图9，可以知道偏航和俯仰电机的负载是时间连续曲线。当偏航或俯仰运动到极限点时，驱动电机要进行变向运行，负载扭矩的方向也发生变化而出现突变拐点，拐点的值便是负载扭矩最大值，可以得知选择的电机的扭矩是足够的。仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。

四、结论

仿真的结果验证了视觉运动平台的俯仰和左右偏航自由度的运动空间范围符合设计要求。根据仿真结果可以看出本运动平台运动空间范围广，验证了本视觉运动平台达到了运动功能的要求，说明本立体视觉运动平台的机械机构设计是合理的，这为一般机器人立体视觉运动平台的机械系统结构设计提供实用的改进和参考依据。

并通过仿真求解出俯仰电机和左右偏航电机的负载扭矩曲线，仿真结果对双目立体视觉运动平台的控制系统的性能定性分析提供了一种评价手段。

参考文献：

[2]贾云得.机器视觉[M].北京:科学出版社,2000,(4):1-10.

[3]朱正德.零部件表面缺陷的机器视觉检测模[J].MC现代零部件,2005,(9):68.

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二、充分利用信息技术教材，潜移默化地提升学生的信息素养

高中信息技术课程的学习模块旨在培养学生获取信息、处理信息信息和应用信息的能力，从而提高学生的信息素养。因此，教师在教学过程中一定要认真研究教材，发现教材中有用的信息素养内容，运用到教学中去。

例如我们在教学选修教材中“网页设计”这一节中，以绿色和地球为方向，让学生找有关绿色和地球相关方面的资料和图片，进行制作和加工,这样学生的学习积极性被调动起来，激发了他们学习的兴趣，自己动手，分工合作，这样学生在操作过程中不仅学会了网页制作中图片、文字的应用和选题立意规划，还提高了学生信息获取的基本操作能力和处理能力，而且对学生进行了极具说服力的环保意识的培养，同时这种教育也得到了升华，让学生意识到自己做为地球主人的责任感和危机感，无形中培养了学生的信息素养。

再比如，在讲计算机病毒这一章节时，可同时进行加强道德法律教育。

我校竟然有学生在百度贴吧里创设东南中学吧,然后对老师进行言语攻击，此外还公布老师生活中的私人照片等等，这给老师们带来了很大的伤害，也给学校造成了不良影响。老师应该是学生的良师和益友,怎么会有那么多恨和怨,有什么不能好好说的,这恰恰说明了学生缺乏信息伦理道德，所以加强道德法律教育是很重要的，也是很必要的。

计算机病毒、网络上不健康的、反动的内容，还有版权问题、应遵守的道德规范和相关的法律法规等，需要老师培养学生辨别信息真伪的能力，做个社会和网络文明人。

三、注重实践能力的培养，发展学生的自主获取信息和处理信息的能力的信息素养

学生填鸭式教育,让他们在遇到实际问题时就不能自我解决。信息技术教学是以操作为主，以培养学生的实践能力为主。比如,在学生上机练习时发现,有的学生操作时对话框中已提示出错,但他们还是按照错误的操作继续重复或等老师来解决。对于这种情况，不能让他们等待老师来告知结果，应该让学生根据信息提示和帮助菜单尝试解决问题。比如，学生在模拟试题库做习题时,最后显示的评分窗口应直接点击“关闭”按钮，才能一次性关掉这一套试题,这样才能进行下一套练习，而有的同学根据以往经验，直接点击窗口右上角的“X”，结果只是关闭当前的评分窗口，并未关掉整套试题。等做同一题库中另外一套试题时怎么也打不开。这时候我们应该要考虑，一般打开的窗口在任务栏上都有显示，万一操作不当,我们可以直接关闭任务栏上最小化窗口,而不是定向思维式重复打开试题库但却怎么也打不开。所以教学最终目标的不是会一个问题，而是要获得处理、解决这个问题的能力，也就是我们所说的最终目标信息素养。

四、提高教师的信息素养水平是提高学生信息素养的关键，教师以身作则为学生树立良好榜样

教师是信息的传播者，所以教师自身的信息素养直接关系到学生的信息素养。老师们不仅仅要掌握一定的计算机操作基本技能和网络知识，而且要培养和强化自己的信息意识，树立正确的人生观、价值观、世界观，用自己的榜样力量教育学生，把信息素养的培养渗透到教学中去。

总之，信息技术教学必须以培养学生的信息素养为中心，使学生的信息素养真正成为有用的基本技能，这就需要我们大家的共同努力，把信息素养作为一个基本条件和重要手段，为社会培养合格的人才。

【参考文献】

[1]教育部.《普通高中技术课程标准》

[2]张晓如、张再跃《中学计算机教育学》.中国科技大学出版社

第6篇：计算机视觉运用范文

一、计算机视觉检测技术含义

计算机的视觉又叫做机器视觉，通过利用计算机或者是其他的一些机械设备来帮助人们视线事物到图片的过程，从而进行三维世界的感知活动。计算机的快速发展，离不开神经心理学，心理学和认知科学方面的研究和发展，计算机视觉检测技术的发展方向就是对周围的三维空间进行感知和分析。一旦能够拥有这种能力，计算机不仅能感知到周围的总体环境，而且，还能够具有对物体进行描述，识别理解和储存的能力。

二、计算机视觉检测的基本原理

要实现人工智能对视觉的计算机处理是很重要的方面在计算机视觉应用领域中如果要让我们的计算机明白图像的信息就必须经过一系列的处理过程―――数字图像处理.数字图像的处理包括5个步骤：图像预处理（去除噪声）、分割处理分割后区域、测量、图像判读、图像技术.根据抽象程度和处理方法的不同图像技术可分为三个层次：图像处理、图像分析和图像理解.这三个层次的有机结合也称为图像工程.而计算机视觉（Computer vision）则是用计算机实现人的视觉功能对客观世界三维场景的感知、识别和理解.视觉检测按其所处理的数据类型又大致可分为二值图像、灰度图像、彩色图像和深度图像的视觉检测.另外还有X射线检测、超声波检测和红外线检测。

作为新兴检测技术计算机视觉检测充分利用了计算机视觉研究成果采用像传感器来实现对被测物体的尺寸及空间位置的三维测量能较好地满足现代制造业的发展需求.与一般意义上的图像处理相比计算机视觉检测更强调精度、速度和无损性以及工业现场环境下的可靠性.例如基于三角法的主动视觉测量理具有抗干扰能力强、效率高、精度合适等优点非常适合制造业生产现场的在线、非接触产品检测及生产监控.对人类视觉感知能力的计算机模拟促进了计算机视觉技术的产生和发展制造业上获取这些信息的目的有：（1）计算出观察点到目标物体的距离；（2）得出观察点到目标物体的运动参数；（3）甚至可以判断出目标物体的内部特性；（4）推断出目标物体的表面特征有时要求形成立体视觉。

三、亚像素检测技术

随着工业检测等应用对精度要求的不断提高，像素级精度已经不能满足实际检测的要求，因此需要更高精度的边缘提取算法，即亚像素算法。亚像素级精度的算法是在经典算法的基础上发展起来的，这些算法一般需要先用经典算法找出边缘像素的位置，然后使用周围像素的灰度值作为判断的补充信息，利用插值、拟合等方法，使边缘定位于更加精确的位置。现在的亚像素提取算法很多，如重心法、概率论法、解调测量法、多项式插值法、滤波重建法、矩法等。由于这些算法的精度、抗噪声能力和运算量各不相同，他们的应用场合也是各不相同的。

边缘是图像的基本特征，所谓边缘是指图像中灰度存在阶跃或尖顶状变化的像素的集合，边缘广泛存在于物体与物体、物体与背景之间。图像测量是通过处理被测物体图像中的边缘而获得物体的几何参数的过程，边缘的定位精度直接影响最终的测量结果。因此，图像边缘提取方法是检测的基础和关键之一。在视觉测量领域中，早期使用的都是像素级边缘检测方法，例如常用的梯度算子、Lapacian算子和门式算子等。以上的边缘检测方法的精度可以达到像素级精度，即可以判断出边缘位于某个像素内，但不能确定边缘在该像素内的更精确的位置。如果一个像素对应的实际长度较大，就会产生较大的误差，传统的整像素边缘检测方法就不再适用。

四、计算机视觉检测技术在机加工零件检测中的应用要素与过程

（一）曲阵CCD相机

面阵CCD是本项目图像采集系统中的主要设备之一，其主要功能是采集实验图像。该CCD相机主要由CCD感光芯片、驱动电路、信号处理路、电子接口电路和光学机械接口等构成。

（二）工业定焦镜头

在图像测量系统中，镜头的主要作用是将目标聚焦在图像传感器的光敏面上。镜头的质量直接影响到图像测量系统的整体性能，合理选择并安装光学镜头是图像测量系统设计的重要环节。

（三）数字图像采集卡

随着数字信号处理技术和嵌入式处理器技术在图像采集卡中的应用，使得图像采集卡向高速度、多功能和模块化方向不断发展。这类图像采集卡不仅具有高速图像采集功能，同时还具备部分图像处理功能，因此又可以称之为图像处理卡。

（四）标定板

为提高测量精度，需要进行摄像机标定。标定过程中，采用NANO公司的CBC75mm}.0型高精度标定板，外形尺寸为75mmx75mmx3.0mm，图形为棋盘格，其尺寸为2.0mmx2.0mm，精度为1级，即图形尺寸精度与图形位置精度为。

（五）背光源

背光方式只显示不透明物体的轮廓，所以这种方式用于被测物需要的信息可以从其轮廓得到的场合。因此，为精确提取轴的图像中的边缘特征，需采用背光源。为使图像边缘更锐利，光源颜色选择红色。

五、结语

随着计算机技术和光电技术的发展，已经出现了一种新的检测技术―基于计算机视觉的检测技术，利用CCD摄像机作为图像传感器，综合运用图像处理等技术进行非接触测量的方法，被广泛地应用于零件尺寸的精密测量中。本文以面阵CCD为传感器，研究了零件在线测量的方法，实现了零件尺寸的图像边缘亚像素定位测量，对面阵CCD在高精度测量方面的应用作了进一步的探索和研究，为面阵CCD在复杂零件尺寸高精度测量的实现打下了基础。

【参考文献】

第7篇：计算机视觉运用范文

关键词：机器视觉；图像处理；分拣；目标识别

引言

机器视觉技术是指用摄像机和计算机来模拟人的视觉功能。近年来随着自动化程度要求的不断提高，机器视觉作为一种新型的科学技术手段开始广泛应用于电子电器、航天、汽车及汽车零部件制造业、制药、工业和电子等领域。工件分拣是工业生产环节的重要组成部分。传统的传感器分拣技术需要将工件有序依次通过传感器的检测范围，灵活性差，检测速度慢，检测工件种类有限，有时需对工件进行接触造成工件损伤等，而利用机器视觉的分拣技术具有检测速度快、可靠性好、实时性高等特点，可以实现无接触、无损检测。本文提出了一种基于机器视觉的工件分拣系统，该系统把机器视觉技术应用到工件分拣问题中，建立摄像机标定的人机交互界面。同时研究了相关图像处理算法，利用阈值分割方法和边缘检测方法解决了工件识别问题以及定位工件中心，有效解决工件的分拣问题。

1视觉分拣系统的构成

本文以三轴运动控制平台为基础，构建了机器视觉分拣系统硬件平台，如图1所示。该工件分拣系统主要有三大模块组成：视觉模块、工件平台模块和分拣系统模块。

图1 机器视觉分拣系统实体图

视觉模块包括工业CCD、图像采集卡等，工件平台模块包括伺服电机、驱动器、丝杠、位置传感器、气动夹爪等，分拣系统模块包括运动控制卡、上位机等。工业CCD与上位PC机相连，用于采集图像数据并传送图像数据。上位机用于编写和运行人机界面和图像处理程序，处理完成的数据通过以太网发送至运动控制卡，运动控制卡根据上位机的数据控制三轴运动平台运动，最终实现工件分拣。

其工作示意图以及工作流程图如图2、图3所示。

图2 视觉分拣系统工作示意图

图3 视觉分拣系统的工作流程图

本文摄像机采用高灵敏度高分辨率CCD 摄像机，运动控制卡采用的是GALIL公司的DMC2143经济型四轴独立控制器，上位机采用PC或IPC，三轴运动平台是采用伺服电机驱动高精度丝杠螺母。

2 算法实现

2.1 相机的标定

在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机参数。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为相机标定（或摄像机标定）。无论是在图像测量或者机器视觉应用中，相机参数的标定都是非常关键的环节，其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响相机工作产生结果的准确性。

本文以正方体工件为标定模板，在工件正上方的位置拍摄一幅图像。如图4所示，获得正上方位置的目标图像，并根据图像点之间的对应关系即标定出相机内参数和外参数。该方法的目的是将空间坐标系变换到图像坐标系。

图4 目标工件原图

2.2 相机模型

本文中相机模型解决的是三维场景中的点与图像平面上的点的对应问题。针孔模型为线性模型，如图5 所示。空间点P（XW，YW，ZW）在图像平面上的像点为p（u，v），点是空间点P 与光心的连线和图像平面的交点。坐标的转换过程，如图6所示。

转换关系：

M3 为世界坐标到相机坐标的变换矩阵，可表述为旋转加平移变换，R 为3×3 旋转矩阵，为一正交矩阵，虽然有9 个元素，但只有3 个独立变量（φ θ 准）。T 为平移矩阵T=[Tx Ty Tz]T。M2 为相机坐标到图像坐标的转换矩阵，f 为焦距。M1 为图像坐标到像素坐标的转换矩阵，其中dx、dy 分别表示一个像素在x 与y 方向的物理距离，u0、v0 分别表示相机光心在像素坐标系中的位置。

若已知矩阵M1，M2，M3，就可建立起世界坐标和像素坐标的对应关系。相机的标定的任务就是求出每个变换矩阵中的参数，其中矩阵M3 中的（φ，θ，Tx Ty Tz）为相机的外部参数，矩阵M1，M2 中的（f，dx，dy，u0，v0）为相机的内部参数。

2.3 图像分割

在计算机视觉领域，图像分割（Segmentation）指的是将数字图像细分为多个图像子区域（像素的集合）（也被称作超像素）的过程。图像分割的目的是简化或改变图像的表示形式，使得图像更容易理解和分析。图像分割通常用于定位图像中的物体和边界（线，曲线等）。图像分割的方法有很多种，主要可以分为：阈值分割方法、边缘检测方法、区域提取方法、集合特定理论分割方法，在图像分割方面，本文综合运用了阈值分割方法和边缘检测方法。

2.3.1 边缘检测

边缘（edge）是指图像局部强度变化最显著的部分.边缘主要存在于目标与目标、目标与背景、区域与区域（包括不同色彩）之间，是图像分割、纹理特征和形状特征等图像分析的重要基础.图像分析和理解的第一步常常是边缘检测（edge detection）。

图像中的边缘通常与图像强度或图像强度的一阶导数的不连续性有关.图像强度的不连续可分为：（1） 阶跃不连续，即图像强度在不连续处的两边的像素灰度值有着显著的差异；（2） 线条不连续，即图像强度突然从一个值变化到另一个值，保持一个较小的行程后又返回到原来的值.在实际中，阶跃和线条边缘图像是很少见的，由于大多数传感元件具有低频特性，使得阶跃边缘变成斜坡型边缘，线条边缘变成屋顶形边缘，其中的强度变化不是瞬间的，而是跨越一定的距离。

图像先采用高斯函数进行平滑，然后再用拉普拉斯算子进行边缘检测，即Laplace-Gauss算法。它使用一个墨西哥草帽函数

作为滤波器。通常使用的LOG算子是一个 的模板如下：

将Sobel算子与LOG算子结合形成修正LO算法。具体地说，将取较小阈值的Sobel算子作为边缘检测的前提条件，然后进行LOG 的边缘检测，可得到较好的结果。

2.3.2 最佳阈值分割迭代算法

对单个图像目标的处理，采用了以颜色为优势特征的提取算法。算法针对目标与背景颜色的明显差异，将图像转化为灰度图像，利用从RGB 到HSV的转换公式：

（其中 或 ）

对调整后的灰度图像分别计算其R、G、B 分量值和H、S、V 分量值，将目标特征突显化。通过对各分量图像的对比，选取目标突显最为明显的R、G 和V 分量灰度图像。采用迭代法求出最佳阈值，再求出图像的全局阈值。得到全局阈值分割图像，利用该阈值对各图像分别进行阈值分割，并运用二值形态学方法对图像进行膨胀和腐蚀处理，以完全分离工件目标。工件进行灰度处理和阈值变换后的图像如下图7和图8所示。

图7 灰度处理 图8 阈值变换

（1）计算图像的最大和最小灰度值 和 ，令阈值T的初始值为

（2）根据阈值 将图像分割成目标和背景两部分，计算两部分的平均灰度值 。

式中，p（i，j）是图像在（i，j）处的灰度值；w（i，j）是灰度值p（i，j）的权重系数，一般取w（ij）=1.0。

（3）计算新阈值

（4）若 ，程序结束，得到最后的 即为最佳阈值T，否则，

返回步骤（2）。

2.4 图像特征与分析

2.4.1 边界提取

根据边界的定义，二值图像边界提取的算法非常简单，就是掏空内部点。所谓内部点就是其8-邻域的全部点都属于这个区域的点。所以，如果原图中有一点为黑，且它的8-邻域点全部为黑色时，则判定该点为内部点，从而将该点修改为白色背景点。【5】工件进行边界检测后的图像如图9所示。

图9 目标工件及工件边缘检测结果

2.4.2 轮廓跟踪

轮廓跟踪算法步骤如下：

1）按自下而上从左到右的顺序搜索，找到第一个值为1的点。它就是最左下方的边界点，记为A。

2）序号k=0.以A为起点，检查A的Director[k]方向的下一个像素点的值，如果其值为1，则它为边界点，将此点存入边界点组，并设置k=（k-2）mod8，以此点为起点在方向Director[k]继续搜索边界点，否则，k=（k+1）mod8，搜索Director[k]方向的点。

3）若搜索到的点等于起点A，则程序结束。

2.4.3 区域形心位置

物体的重心坐标 可用下式计算

对于二值图像，灰度只有0和1，

重心就是形心。如下图10所示。

图10 目标原件及形心结果示意图

如下是定位形心的部分编写程序：

// 循环变量

int i， j；

m00 = 0； m10 = 0； m01 = 0；

//计算0-1阶矩

for （j = 0； j < ih； j++）

{

for （i = 0； i < iw； i++）

{

if （bw[i， j] == 0） continue；

//计算0阶矩

m00 += bw[i， j]；

//计算1阶矩

m10 += i * bw[i， j]；

m01 += j * bw[i， j]；

}

}

//计算形心坐标

centerxy[0] = （int）（m10 / m00）；

centerxy[1] = （int）（m01 / m00）；

//用红色小方块标注形心

for （i = -2； i < 3； i++）

for （j = -2； j < 3； j++）

bm.SetPixel（centerxy[0] + i， centerxy[1] + j， Color.FromArgb（255， 0， 0））；

return bm；

}

3 工件分拣运动的实现

由图像处理算法生成的工件形心位置，为机械手抓取提供了坐标点。上位机将处理得到的坐标点作为运动控制参数发送给运动控制卡，运动控制卡内事先编写好的底层控制程序中含有接收位置参数的变量，当变量接收到参数后会发出驱动脉冲来控制伺服电机，使Z轴精确定位于工件上方，随后控制Z轴下降并由气动夹爪抓取工件，从而实现了目标抓取功能。

4 结语

本文详细阐述了机器视觉技术在工业分拣问题中所使用的分拣算法，采用阈值分割方法和边缘分割方法来定位图像中的物体和边界（线，曲线等），从而简化或改变图像的表示形式，使得图像更容易理解和分析。同时通过边缘检测和轮廓跟踪，从而确定工件形心位置。视觉系统最终根据图像坐标系与物体坐标系的关系，通过目标的相对位置和方向进行分拣。■

参考文献

[1]庄开岚，王吉忠，周洁.机器视觉技术在角度检测方面的应用研究[J].装备制造技术，2011（4）：9-10.

[2]李金义，杨成，王京.基于视觉定位的机器人搬运系统[J].制造业自动化，2011，33（2）：40-42.

[3]刘凌云.基于3D标靶的摄像机标定方法的改进[J].湖北汽车工业学院报到，2008，22（1）：33-36.

第8篇：计算机视觉运用范文

[论文摘要]随着计算机三堆技术在影视特效和动画制作方面应用的不断深入，计算机三维技术对于影视广告设计和影视栏目包装等影像作品的影响也越来越大，它能创造出完全由计算机虚拟出传统手法无法获取的镜头运动、角色动画或奇幻场景及一些令人惊叹的视觉特效，实现了科学技术和艺术的完美结合。为创意的发挥开辟了崭新的天地，如何有效地将计算机三维图形技术运用到影视广告设计中去，已经成为当今广告界最关注的话题之一。

计算机辅助设计(compute aideddesicln)自1946年在麻省理工学院诞生以来，开始只是应用于航天、自动化、生物等高科技领域，80年代以来CAD开始在各个应用领域普及，而三维图形技术的发展却比计算机辅助设计慢得多，计算机三维技术的最初雏形最早能够追溯到1962年。那一年在马塞诸塞州科技学院(MassachusettsInstitute of Technology)里念书的沙赦冷搏士(lvanSutherland，Ph.D)写了个程序可以直接在“阴极射线管”(Cathode Ray Tube)上，在各种不同的立体几何图形上画一些“光线”(Linesof light)。这种程序他把它叫做“基本图”(Sketchpad)，可以使用光笔交互地处理、显示二维和三维线框物体，这个系统主要还是用机的模拟。到60年代中期，实时全色彩渲染的动画系统开发成功，但这时的绝大多数阴极射线管(CRT)显示器却是单色的，不能够在计算机显示设备上预览，在今天看来，这种程序简直就像“原始人”一样，但是就是这个“原始人”打开了一扇在电脑应用领域里全新的大门——计算机图形图像技术。计算机图形图像技术经过四十几年的发展，逐步发展成为蕴藏着巨大商机的热门领域，计算机三维技术则是这个领域中一门重要技术并逐渐成为影视特技、计算机三维动画、影视广告设计、电子游戏、虚拟现实、互联网视频信息处理等技术中的一个重要的组成部分，而且其应用领域还在不断拓宽，正在改变着电影和影视广告设计行业的整个前后期制作和传播流程。计算机三维技术由于其高效、自由的特点在国际影视制作舞台上得到了空前高速的发展。好莱坞作为世界电影制作的最前沿，同时也是展示美国计算机三维技术的舞台，其电影产品对计算机三维技术的应用能力，以及所诞生出来的影视作品中所展现的艺术成就也是走在世界前列的。正是因为计算机三维技术具有种种传统技术所不能达到的能力和优势，这种技术几乎已经成为当前影视制作的通用技术。

近几年在我国上映的好莱坞大片，从早期的《侏罗纪公园》、《星球大战》、《泰坦尼克号》、到最近的《哈里波特》、《寂静岭》、《世界大战》、《加勒比海盗》、《魔戒》、《金刚》、《北极特快》、《贝奥武夫》等，在运用计算机三维特技方面取得了全球性的轰动，同时也给影视广告设计界带来宝贵的经验，推进了CG技术在全球影视广告设计范围内的广泛应用。所谓CG技术，即计算机图形图像技术的英文Computer Graphics缩写，是在1977年美国导演乔治·卢卡斯导演的美国影片《星球大战》大获成功后而风靡全球的，在《星球大战》中首次应用了计算机技术，在拍摄该片时，美国没有一家特效制作公司能够制作这部电影特效，卢卡斯便自己组建了工业光魔，用来开发和制作这部电影中所需要的特殊效果，全片用到了300多项特效制作技术，这是计算机技术第一次在电影特效制作方面的尝试。1989年凭着科幻片《终结者》一举成名的美国另一位导演詹姆斯·卡梅隆推出了策划已久的科幻片《深渊》，在这部电影中，LIM为其制作了大量的特殊效果，其中首次制作了一个全CG的水柱变形影像，同时运用了数字技术制作了海底的高级智慧生物，由于CG的制作使观众看到了全新的视觉效果，其影像也更为真实。这在当时观众中引起了一片惊叹之声，LIM凭借《深渊》很快在影视特效领域中开拓了一片新天地，对此，詹姆斯·卡梅隆这样说道：“视觉娱乐影像制作的艺术和技术正在发生着一场革命，这场革命给我们制作电影和其他视觉媒体节目的方式带来了如此深刻的变化，以至于我们只能用出现了一场数字化文艺复兴运动来描述它。”

计算机技术在动画制作方面的应用成绩是有目共睹的，从第一部彩色影院动画片《白雪公主》征式上映以来，其中除了少数的偶动画、沙动画、针幕动画、水墨动画等特种动画以外，动画片基本上都是二维动画片的天下，但自从1995年皮克斯公司推出世界上第一部纯三维动画长片《玩具总动员》以来，动画片市场的重心就逐渐向计算机三维动画转移，几乎每部三维动画影片都是“票房炸弹”。从《玩具总动员》的1.92亿美元，到《怪物史瑞克》的2.67亿美元，再到《海底总动员》的3.287亿美元——三维动画影片的票房可谓节节攀升。《怪物史瑞克》中那浓密的森林、绿油油的草地，《海底总动员》中那奇幻的海底世界，《汽车总动员》中那些表情生动但又真实无比的汽车，三维动画所带来的惊人的视觉效果，是二维动画无法比拟的。三维动画依赖的计算机三维技术通过电脑强大的运算能力来模拟现实，需要完成建模、赋材质，调动作、渲染等步骤。除了视觉效果“逼真”之外，与传统的二维动画相比，三维动画还具有许多突出优势：它不受帧数的限制，在模拟动作灯光都设置妥当的前提下，渲染程序可以自动产生足量的画面，使影片看起来如同现实一般流畅自然：在着色方面，三维动画的渲染步骤是一次性的过程，不必再像二维动画那样逐帧着色，大大减少了重复劳动。

随着计算机三维技术在影视特效和动画制作方面应用的不断深入，计算机三维技术对于影视广告设计和影视栏目包装等影像作品的影响也越来越大。它能创造出完全由计算机虚拟出传统手法无法获取的镜头运动、角色动画或奇幻场景及一些令人惊叹的视觉特效。实现了科学技术和艺术的完美结合。其变幻无穷的表现力及高效的工作方式，彻底地将专业人员从大量的摄录实景、繁琐的剪辑过程和昂贵的设备中解放出来，为创意的发挥开辟了崭新的天地，节约了宝贵的时间。如何有效地将计算机三维图形技术运用到影视广告设计中去，已经成为当今广告界最关注的话题之一。

第9篇：计算机视觉运用范文

关键词：单片机;视觉系统;优化

前言

在智能车车速不断提高的背景之下，赛车队的专用车型对其视觉系统的要求越来越高，循迹小车上要安装重要的传感器，这样的传感器可以是目前广泛应用于众多领域的摄像头。在智能汽车上，单片机能对数字信号进行及时有效的采集。该视觉系统设计的重点是要使设计能识别道路的路径。现阶段的汽车设计中，图像采集与处理技术已经被广泛应用，只有采用高速的处理器才能建立很好的图像控制系统，但是这样的设计不符合智能车设计所规定的使用平台和设计技术。

1.主要芯片

在该视觉系统的设计中，采用的主要芯片是MC9S12DG128，它属于16位的单片机，主要采用了增强型的CPU，其内部的总线时钟率较高，单片机内的资源丰富，具有不同类型的转换器等[1]。有具体的进行背景调试的模式，可以在任何情况下进行系统完整的背景调试，其工作的效率也会有一个很大的提高。

在具体的系统设计中，主要的芯片除了MC9S12DG128单片机，还有图像传感器。选用的图像传感器是由美国某家著名的汽车设计公司生产的，这种自带图像敏感阵列和转换元件，而且能提供不同格式的图像传感器具有较强的图像输出速度和分辨率，能自动增加图像的效益，自动进行曝光，调节白平衡，通过具体的总线设置开发系统的图像输出功能。

视觉系统中的存储器会按照一定的顺序对图像进行科学合理的读取，它允许接口电路简单、读取速度较快的动作同时进行。该系统采用的存储器具有高速度、低能耗、容量大的特点[2]，应用在具体的视觉设计中具有非常好的实际意义。

2.系统硬件结构设计

MC9S12DG128单片机的频率相对较低，而一般的摄像头的图像输出速度较高，其输出速率要达到30万像素，每一个像素信号的保持时间要有一定的时间限制，但是此种单片机的时间较短。

将图像传感器与单片机之间的数据缓存用一种简单的芯片来完成。在设计符合逻辑的电路的基础上，芯片中可以容纳大量的有传感器接受的图像数据，菜单可以从芯片中读取相应的数据[3]。图像采集中的系统的架构框架图如图1所示。

2.1摄像头同步信号分析。摄像头的同步信号英爱按照以下顺序进行分布，摄像头在完成一帧图像时要在两个正向脉冲之间完成;高电平时要在具体的时间限制内完成一行像素的扫描工作。准确的信号需要通过像素的同步信号才能读取一定的数值。高电平时输出的图像数据在两个脉冲之间有一定数量的正脉冲，每个正脉冲器件又有一定数量的不同类型的正脉冲。

2.2数字图像信号的采集。将图像传感器中输出的图像信号有效的存入存储器中，要通过一定的操作产生符合存储器要求的写时钟脉冲，然后将每一帧的同步信号引入单片机的输入口。当单片机检测到VSYN上跳时，高电平时的像素数据才是有效的，信号产生的下跳，能引导存储器输出图像数据。

3.单片机图像采集系统的优化

图像的有效采集要通过硬件结构可以让单片机来实现，大量数据的运动算能力有限，视觉系统的内部结构也不够完善。对其单片机的图像采集系统采用良好的方法及进行统一的优化，能使单片机更好的发挥其真正的性能，实现一些图像处理和采集工作，提高其工作效率。

3.1减小图像数据量。系统中的传感器具有较强的图像输出功能，在具体的设计研究中，设置其供内部使用的有效寄存器，可以使用特定区域的图像数据设置用户关心的图像信号。这样的情况下，图像的数据量可以大大减少，减少后期的处理难度，提高整个视觉系统的性能。

采用隔像素的方法降低视觉系统中的数据量，在一定的情况下加入计数电路，进行及时的像素采集，可以有效降低图像的数据量，在一定程度上减轻单片机的负担，保证系统图像的可用性。

3.2RFO异步读写图像数据。RFO异步读写系统拥有两套相对独立的读写指向，在两者都进行读写的过程中可以互不干扰。提高图像采集数据的工作效率就必须让图像输出比读写的速度快，最后保障图像的读写工作同时进行操作[4]。在这样的背景指导下，新的一帧图像如果开始被写入存储器后，就开始了单片机的读取数据的动作，在读取的过程中，有效减少单片机的资源浪费，使其获得最大的工作效率。

3.3优化程序算法。基于视觉系统的设计，单片机在一定范围内不能完成较为复杂的图像处理的众多算法。单片机的特性可以指导编写图像处理的算法，避免一些漏洞向的运算，要尽量的简化运算公式，或者采用大约的数字来进行计算，节约一些运算时间。基于图像分割的算法，在具体的视觉系统优化程序算法中确定最小的灰度，将计算的的值控制到最小。

在S12单片机的循迹小车的视觉系统设计中，存储器和单片机的图像处理系统具体的结构相对简单，而且不用花费太大的成本资源，具有很强的复制功能。尽管单片机不是很适合大数据型的图像处理，但是在具体的设计中通过一些优化的手段和方法，将其性能扩展，就可以完成一部分图像处理的工作，保证视觉系统的完整性[5]。将其视觉系统的采集系统设计应用在智能循迹小车上，使用单片机的运行，并配合图像传感器可以实现图像的采集和处理，从而及时的控制小车，使小车的整个运行达到完美的状态。

结语

在对智能汽车各项功能要求越来越多，越来越严格的背景之下，为了提高智能循迹小车的性能，在实际的比赛中取得较好的成绩和效果。在其视觉系统中利用单片机设计其图像采集系统，通过传感器实现对图像的采集的处理，分析主要的芯片功能和其优缺点，从不同的方面有效优化单片机图像采集系统，帮助循迹小车完成视觉系统的的设计，实现智能汽车行业的快速发展。（作者单位：东北林业大学）

参考文献：

[1]郑思敏.基于HCS12单片机的图形处理方案设计[J].现代电子技术，2010，33（4）：102-103.

[2]薛涛，邵贝贝.S12单片机BDM调试器使用技巧[J].电子技术应用，2009，35（2）：14-16.

[3]刘力.基于视频循迹的智能车软件设计[J].企业技术开发（学术版），2014，（2）：28-30.