计算机视觉与计算机图形学
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2022-10-28
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计算机视觉是一门研究如何使机器“看”的科学，更进一步的说，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。作为一个科学学科，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。这里所 指的信息
指 Shannon 定义的，可以用来帮助做一个“决定”的信息。因为感知可以看作是从感官信号
中提 取信息，所以计算机视觉也可以看作是研究如何使人工系统从图像或多维数据中 “感
知”的科学。
定义
计算机视觉是使用计算机及相关设备对生物视觉的一种模拟。它的主要任务就是通过对
采集的图片或视频进行处理以获得相应场景的三维信息，就像人类和许多其他类生物每天所
做的那样。 计算机视觉既是工程领域，也是科学领域中的一个富有挑战性重要研究领
域。计算机视觉是一门综合性的学科，它已经吸引了来自各个学科的研究者参加到对它的研
究之中。其中包括计算机科学 和工程、信号处理 、物理学、应用数学和统计学，神经生理
学和认知科学 等。
解析
视觉是各个应用领域，如制造业、检验、文档分析、医疗诊断，和军事等领域中各种
智能 ／自主系统中不可分割的一部分。由于它的重要性，一些先进国家，例如美国 把对计
算机视觉的研究列为对经济和科学有广泛影响的科学和工程中的重大基本问题，即所谓的重
大挑战（grand challenge）。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。作为一门学科，计
算机视觉开始于 60 年代初，但在计算机视觉的基本研究中的许多重要进展是在 80 年代取得
的。计算机视觉与人类视觉密切相关，对人类视觉有一个正确的认识将对计算机视觉的研究
非常有益。为此我们将先介绍人类视觉。 人类正在进入信息时代，计算机将越来越广
泛地进入几乎所有领域。一方面是更多未经计算机专业训练的人也需要应用计算机，而另一
方面是计算机的功能越来越强，使用方法越来越复杂。这就使人在进行交谈和通讯时的灵活
性与目前在使用计算机时所要求的严格和死板之间产生了尖锐的矛盾。人可通过视觉和听
觉，语言与外界交换信息，并且可用不同的方式表示相同的含义，而目前的计算机却要求严
格按照各种程序语言来编写程序，只有这样计算机才能运行。为使更多的人能使用复杂的计
算机，必须改变过去的那种让人来适应计算机，来死记硬背计算机的使用规则的情况。而是
反过来让计算机来适应人的习惯和要求，以人所习惯的方式与人进行信息交换，也就是让计
算机具有视觉、听觉和说话等能力。这时计算机必须具有逻辑推理和决策的能力。具有上述
能力的计算机就是智能计算机 。 智能计算机不但使计算机更便于为人们所使用，同时
如果用这样的计算机来控制各种自动化装置特别是智能机器人 ，就可以使这些自动化系统
和智能机器人具有适应环境，和自主作出决策的能力。这就可以在各种场合取代人的繁重工
作，或代替人到各种危险和恶劣环境中完成任务。
原理
计算机视觉就是用各种成象系统代替视觉器官作为输入敏感手段，由计算机来代替大脑
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