计算机视觉的历史计算机视觉的历史
计算机视觉的最终⽬标是让计算机能像⼈类那样利⽤视觉观察和理解世界，具有⾃主适应变化环境的能⼒。下⾯简短介绍计算机视觉的发展
历史：
第⼀阶段：20世纪50年代，计算机视觉还属于模式识别领域，当时的主要⼯作是⼆维图像的分析和识别。尽管属于模式识别领域，但当时的
模式识别还不是⼀个独⽴的学科，直到60年代，模式识别才成为⼀门独⽴的学科。
第⼆阶段：20世界60年代中期，Robert的研究⼯作开创了以理解三维场景为⽬标的三维计算机视觉研究。Robert的系统能从⼆维数字图像中
抽取多⾯体的线画，利⽤已知多⾯体的模型分析分析线画中对应的物体在三维空间中真实的位置。由于Robert的研究给⼈们极⼤的启发，使
计算机视觉进⼊蓬勃发展时期。
第三阶段：20世纪70年代，David Marr在计算机视觉历史上画上了浓墨重彩的⼀笔，他提出了第⼀个较为完善的视觉系统框架——视觉计算
理论框架。他认为视觉是⼀个复杂的信息处理过程，并有不同的信息表达⽅式和不同层次的处理过程，⽽最终的⽬的是实现计算机对外部世
界的描述。由此他提出三个层次的研究⽅法，计算理论层、表征与算法层、实现层。并提出了⾃上⽽下，没有反馈的视觉处理框架，他认为
视觉主要是获得物体的三维形状，并把获得过程分为三个阶段：
1. 原始基元图（primal sketch）。基元图由⼆维图像中的边缘点，直线，曲线、顶点等基本⼏何元素构成。
2. 2.5维图（2.5dimensional sketch）。以观测者为中⼼的坐标系中，由输⼊图像和基元图恢复场景可见部分的深度、法线⽅向、轮廓
等，这些信息的包含了深度信息，但不是真正的物体三维表⽰，因此称为⼆维半图（另⼀部分是物体背⾯或是被遮挡的部分）。
3. 3维模型（3dimensional model）。在以物体为中⼼的坐标系中，由输⼊图像、基元图、⼆维半图来恢复、表⽰和识别三维物体。
Marr的理论给了我们研究计算机视觉许多珍贵的哲学思想和研究⽅法，同时也给计算机视觉研究领域创造了许多研究起点。到了⼆⼗世纪80
年代，计算机视觉领域进⼊前所未有的繁荣阶段。
现阶段：由于Marr派（3D重建）没有解决计算机视觉问题，且在⼀线⼯程中像识别、导航中存在⼀系列问题⽆法解决，出现了主动视觉、
定性视觉、⽬的视觉等学派，结束了重建理论⼀同天下的局⾯（⽂章结尾详细介绍Marr视觉计算理论的形成以及计算机视觉理论之争）。
现在计算机视觉现在的两⼤任务分别是：重建、识别。
三维重建的步骤：
1. 图像获取
2. 相机标定
3. 特征提取
4. ⽴体匹配
5. 三维重建
识别：
1. 识别重建后的三维物体（过程如下图）
2. 识别⼆维图像中的物体
Marr视觉计算理论的形成
Bela Julesz是Bell 实验室的匈⽛利籍的计算机⼯程师，在处理航测数据时，他知道利⽤⽴体图对可以从伪装中很容易的发现⽬
标。例如对英国40 年代⽤飞机和氢⽓球从两个邻近点拍摄的德国科隆莱茵河浮冰⽴体图中，可以看到在浮冰中挟带着有趣的深
度表⾯，尤其是在桥的防波柱附近。但是当他读了⼀些⼼理学有关⽴体视觉的⽂献时，⼤吃⼀惊的发现，当时⼼理学界流⾏的观
点是⽴体视觉需要先单眼识别。50年代末，刚好Bell 实验室有了⼤型的计算机，为了证明⾃⼰的观察（⼯程界的常识），他⽤计
算机设计了有视差的随机点⽴体图对（RDS-random-dot stereogram），这些单眼看起来完全⽆序的图像到了⽴体镜下，就出现
了设计要求的各式各样的深度图案。证实⽴体视觉前于识别，甚⾄能够改变原来的单眼图形。
Julesz的⼯作震惊了学术界，但是⽂章的发表很不顺利，他投到美国光学学会会刊的⽂章被当时光学界的权威K Ogel 否决了。幸
运的是他得到了Bell 实验室领导的⽀持，发在实验室的杂志上。这样⼀个⾥程碑似的计算机设计改变了⽴体视觉理论研究。为视
觉研究打开了⼀扇新的门。
晚年Julesz在谈到⾃⼰的⼯作时，说他之所以能设计RDS，是因为他是⼀个计算机⼯程师。他认为RDS的出现是两种⽂化的冲
突，两种语⾔的交汇（⼯程和⼼理学），他不埋怨K Ogel。他说对于⼀个年轻的科学⼯作者来说被⼀个有名的学者作为学术上的
对⼿，⽐有⼀个有⼒的⽀持者更有益。
RDS很快被⽣物物理所的郑竺英介绍到到中国来，她与海军总院的的眼科医⽣彦少明合作，⼀起把RDS⽤到⽴体视觉的检查
上，在1985年出版了国内第⼀本“⽴体视觉检查图”，成了中国特有的颜⽒标准。
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