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計算機視覺的用途范文第1篇

關鍵詞：計算機視覺；三維測量；結(jié)構(gòu)光；時間編碼；相位解包裹

基于計算機視覺的非接觸三維測量技術，以圖形、圖像為基礎來恢復三維形狀，具有高速高效、高度自動化、成本低廉等優(yōu)點。在要求自動、在線、快速的現(xiàn)代工業(yè)三維測量技術中，計算機視覺三維測量技術是最為重要的發(fā)展方向。

近年來，結(jié)構(gòu)光三維測量技術有了了長足的進步，取得了較多的研究成果。按照光投射圖案的不同，可以分為點、線和編碼結(jié)構(gòu)光法。其中，點、線結(jié)構(gòu)光法存在測量效率低的缺點；而編碼結(jié)構(gòu)光法極大地提高了測量效率，是計算機視覺三維測量技術的發(fā)展方向，但其測量準確度和分辨力有所降低。

結(jié)構(gòu)光編碼法分為空間編碼和時間編碼，空間編碼具有投射圖案幅數(shù)少的優(yōu)點，適用于動態(tài)測量，其缺點是解碼困難，測量誤差增大，存在分辨率較低。時間編碼方法將多個不同的編碼圖案按時序投射，將對應的編碼圖像序列組合起來進行解碼，具有采樣密度高、測量準確度高的優(yōu)點，成為最具實用性的計算機視覺三維測量方法，但其不適用于動態(tài)測量。本文將對時間編碼技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行總結(jié)分析。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于計算機視覺的結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)，包括投影單元、圖像獲取單元以及數(shù)據(jù)處理分析單元。具體測量過程為：a.計算機1產(chǎn)生編碼圖案（通常是正弦條紋圖案）并控制投影儀依次將編碼圖案投射到被測物表面上；b.計算機2控制數(shù)碼相機采集由于被測物表面調(diào)制而改變形狀的編碼圖像；c.通過分析編碼圖案計算包裹相位；d.采用一種適當?shù)南辔唤獍椒ǖ玫竭B續(xù)相位分布，這種連續(xù)相位是與被測物表面的高度變化成正比的；e. 根據(jù)數(shù)碼相機和投影儀之間的位置姿態(tài)參數(shù)通過標定方法獲得被測物表面的三維信息。基于計算機視覺的結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)的工作流程如圖1所示。

2 時間編碼方法

2.1 數(shù)字碼

2.1.1 二進制碼

二進制碼是較早采用的時間編碼方法，投射m幅編碼圖案形成2m個編碼值，可將被測空間劃分為2m個區(qū)域。該方法要求測量過程中測量系統(tǒng)和被測物位置不能有相對變化。Posdamer和Altschuler首先利用2m個簡單的二進制條紋進行編碼，編碼圖案如圖2所示。

為了提高二進制編碼結(jié)構(gòu)光法的抗干擾能力，Minou在原來基礎上發(fā)展了分時平行條紋編碼技術，利用二進制碼和海明糾錯碼結(jié)合編碼，該編碼具有25條編碼條紋，二進制編碼長度和糾錯碼長度分別為5和9，主要應用于深度抗噪檢測系統(tǒng)。為減小二進制編碼結(jié)構(gòu)光法三維測量系統(tǒng)的測量誤差，Trobina提出了二進制編碼結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)的誤差模型，并論證了圖像中條紋的準確定位是降低誤差的關鍵，同時也提出了兩種利用亞像素技術來準確定位黑白條紋邊緣的檢測方法。Valkenburg和Mclvor進一步研究了二進制碼條紋準確定位的方法。每幅采集的強度圖像被分成17 17像素的區(qū)域，并用一個二元三次多項式對每個區(qū)域進行插值，實驗結(jié)果表明，該方法對提高條紋定位準確度有所幫助。為減小被測表面反射率不一致、曲率不一致、顏色不一致以及環(huán)境光對二進制編碼結(jié)構(gòu)光法三維測量系統(tǒng)的影響，Skocaj和Leonardis提出通過增加不同照度的投射圖案來克服上述局限。

準確度有很大的影響，該方法只適用于表面顏色單一的物體的測量。

2.1.2 多值碼

在二進制碼的基礎上，通過增加灰度級數(shù)量的方法進行編碼可減少投射圖案數(shù)量，提高編碼效率。關于多值碼較有代表性的研究是Horn和Kiryati提出的一種灰度多值編碼方法，用Hillbert或Peano空間填充曲線來進行編碼，在特定噪聲條件下找到一組灰度級最少的編碼方案。實驗表明該方法在較少的投射圖案數(shù)量下獲得了較高的準確度。相對于格雷碼，多值碼具有類似于二進制碼缺點，即解碼時若碼值誤判存在于高位則帶來較大的解碼誤差。

2.2 相移法

相移法是基于物體深度變化對入射光波相位調(diào)制的一種三維測量方法。相移法測量作為一種高精度測量技術，被廣泛應用于許多科學研究和工程領域的精密測量中，其突出的優(yōu)點是能夠測量被測表面不規(guī)則的物體。相移法發(fā)展非常迅速，在三維測量中具有一定的優(yōu)勢。

Grevenkamp提出了一種簡單的三步相移方法來進行三維測量，投射圖案是三幅相移120°的正弦條紋。該方法的優(yōu)點是采樣密度高，分辨率高，測量精度高，由于該方法在相位計算階段涉及到一個耗時的反正切函數(shù)，所以處理速度比較慢。Song Zhang， Shing-Tung Yau還開發(fā)出基于2+1相移方法的可以測量動態(tài)對象的實時、三維測量系統(tǒng)，該方法是基于三步正弦相移方法，為了減少由運動引起的錯誤，把第三幅圖像換成相移為90°的圖像。該方法的特點是處理速度快，準確度高。Jiahui Pan等提出一種彩色相移方法，三幅正弦條紋圖案分別包含在RGB顏色通道中從而形成一幅彩色條紋圖案。該方法能夠在一幅編碼圖案中承載更多的信息量，與傳統(tǒng)三步正弦相移相比具有編碼圖案數(shù)量少、測量效率高的優(yōu)點，但其不適用于測量表面顏色豐富的被測物，而且顏色通道之間的顏色耦合問題也會導致測量結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，測量準確度較低。

上述條紋測量方法在實際測量過程中存在一個共性問題，那就是獲取的條紋圖像是非正弦的（當使用正弦相移法時）或者不是線性分布的（當使用梯形相移法或者三角形相移法時），條紋圖像中存在諧波，這將導致不可忽略的測量誤差。這主要是由投影儀的伽馬非線性和CCD照相機的非線性引起的，目前該問題已經(jīng)引起了許多國內(nèi)外研究人員的重視。

計算機視覺的用途范文第2篇

關鍵詞：螺紋測量，大型工具顯微鏡，光機電技術

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

1 引言

大型工具顯微鏡是工廠、科學研究機關及高等院校的計量部門或車間檢查站廣泛使用的一種多用途計量儀器。螺紋相關參數(shù)經(jīng)常在大型工具顯微鏡上面測量?！痘Q性與技術測量》是機械類本科專業(yè)高年級開設的一門重要專業(yè)課，該課程中實驗占了較大比重；其中，螺紋測量就是一項非常重要的實驗。然而在現(xiàn)有實驗室中，還存在著大量的舊設備。上述設備性能尚完好，短時間內(nèi)還可以繼續(xù)使用。但是，單純使用這些舊設備進行實驗操作，效率相對較低，不利于學生學習課程內(nèi)容、掌握新知識，影響效率。而隨著現(xiàn)代計算機技術、光機電技術的發(fā)展，設備升級換代速度加快。純粹購置新型設備固然可以，但是投資過大，且對本科教學意義不是很大。因此，在測量及教學過程中，我們應合理使用相關設備，并在其基礎上進行簡單改造，使其更便于操作，提高效率。本文以大型工具顯微鏡測量為例，采用現(xiàn)代光機電一體化手段對該設備進行改造。經(jīng)過改造后的設備，便于現(xiàn)場使用，可提高測量效率[1-3]。

2. 大型工具顯微鏡

大型工具顯微鏡是一種多用途計量儀器，可以做以下多項測定：？（1） 測量長度，？（2） 測量角度，？（3） 測量螺紋，？（4） 檢定形狀，（5） 使用光學定位器測量內(nèi)孔和各種槽的寬度；？（6） 使用雙像目鏡測量兩孔間中心距離等；？（7） 使用圓弧輪廓目鏡測量圓弧尺寸。大型工具顯微鏡的外形如圖1所示。

圖1 大型工具顯微鏡

如圖1所示，在大型工具顯微鏡上，1是目鏡，2是讀數(shù)顯微鏡，3是物鏡，4是玻璃載物臺，5是橫向手輪，6是圓工作臺手輪，7是縱向手輪。儀器的基本原理是利用光線透射后反射，照亮被測工件的外形輪廓；該輪廓經(jīng)顯微鏡的物鏡放大，成像在目鏡米字線分劃板上。該測量方式屬于非接觸測量。在大型工具顯微鏡上，可通過轉(zhuǎn)動手輪5和7使得工作臺4在兩個X、Y互相垂直的方向上移動。針對某些測量對象，為了擴大儀器測量范圍，可以在測微鼓端頭與工作臺之間可放入量塊。放入量塊之后，縱向測量范圍可增大至0-150 mm ，橫向則可增至0-50 mm 。通過旋轉(zhuǎn)手輪6，可使圓工作臺在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動的角度則可由工作臺的圓周刻度及游標讀出。同時，顯微鏡上附有可更換的目鏡頭，圖1所示目鏡1放大10倍。另外，物鏡3的放大倍數(shù)有1、1.5、3和5倍四種，因此總放大倍數(shù)為10、15、30和50倍[4-5]。

3. 圖像采集方法

在傳統(tǒng)的測量過程中，基本是采用手動來操作大型工具顯微鏡。首先通過目鏡觀察被測物件影像，通過轉(zhuǎn)動工作臺的手輪使儀器對準被測對象，然后在手輪上及讀數(shù)顯微鏡中讀取并記錄數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理。由于采用手工操作，目視讀數(shù)，實驗誤差較難控制。同時經(jīng)過長時間的實驗，易引起視覺疲勞，在發(fā)生狹小的目鏡里面經(jīng)常發(fā)生找不到測量線，從而導致測量無法繼續(xù)下去。

針對上述問題，將現(xiàn)代的光機電一體化技術應用于傳統(tǒng)大型工具顯微鏡，采用圖像采集系統(tǒng)將目鏡及讀數(shù)顯微鏡的圖像采集出來，并在終端顯示。圖像采集部分流程如圖2所示。通過工業(yè)攝像頭將目鏡及讀數(shù)顯微鏡的圖像進行采集，然后通過視頻轉(zhuǎn)換器送至終端顯示。其中，若采用圖像采集卡做為中間轉(zhuǎn)換裝置，則需要電腦主機及采集卡進行視頻采集。如果使用視頻轉(zhuǎn)換器，則可以直接將圖像輸入終端進行顯示。通過觀察放大了的圖像，便于實驗人員觀察及測量。

圖2 圖像采集流程圖

4. 結(jié)論

由于傳統(tǒng)大型工具顯微鏡相對陳舊，使得測量過程相對復雜，不便于演示和測量。為提高測量效率，以大型工具顯微鏡測量為例，給出其圖像采集方法。使用經(jīng)改造的設備進行測量，可提高測量效率。

參考文獻

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[2]李柱 等，互換性與測量技術[M]. 高等教育出版社，2005

[3]駱永明，大型工具顯微鏡的數(shù)字化技術改造[J]. 測試技術學報，V12，n3，1998，88-92

計算機視覺的用途范文第3篇

【關鍵詞】3D MAX；虛擬；建模；運用；自控元件

0 引言

三維模型獲取是計算機圖形學和計算機視覺領域的一個基本研究問題。然而，利用建模軟件（比如3D MAX和Maya等）手工進行三維模型構(gòu)建是一項十分繁瑣和代價昂貴的工作。因此，研究如何從現(xiàn)實世界直接和快速地獲取三維模型，成為該領域的熱點研究問題。目前，現(xiàn)實物體的三維結(jié)構(gòu)獲取作為一種數(shù)字存儲和記錄技術，在物體建模、場景建模、真實感繪制、機器人導航、目標識別和三維測量等科學和工程領域以及考古學、廣告、娛樂等其他文化領域有廣泛的應用需求。

1 研究現(xiàn)狀

客觀世界在空間上是三維的，而現(xiàn)有的圖像采集裝置所獲取的圖像是二維的。盡管圖像中含有某些形式的三維空間信息，但要真正在計算機中使用這些信息進行進一步的應用處理，就必須采用三維重建技術從二維圖像中合理地提取并表達這些三維信息。三維重建技術能夠從二維圖像出發(fā)構(gòu)造具有真實感的三維圖形，為進一步的場景變化和組合運算奠定基礎，從而促進圖像和三維圖形技術在航天、造船、司法、考古、工業(yè)測量、電子商務等領域的廣泛深入的應用。

1.1 三維信息的獲取

三維信息獲取的技術手段多種多樣，通常，人們獲取物體三維模型的方式有三種：第一種方式利用建模軟件構(gòu)造三維模型；第二種方式通過儀器設備獲取三維模型；第三種方式利用圖像或者視頻來重建場景的三維模型。

圖像是二維數(shù)據(jù)，但是在關于某一場景或物體的一幅或者多幅圖像中可以找到許多線索，從中人們能夠推知圖像所記錄的場景或物體的幾何信息。這些線索包括物體邊與邊之間的幾何關系、兩幅圖像的視差關系、兩幅圖像征點的對應關系以及物體輪廓信息等等。這些線索是場景中物體所具有的，稱為“被動線索”。有時候根據(jù)需要還可以創(chuàng)造線索，如在物體表面上用光線打上條紋或者制造出陰影，這樣的人造線索稱為“主動線索”。

對于使用主動線索的方法而言，又可以分為以下兩類。第一類利用場景中已知形狀的物體或者某些簡單幾何元素之間的關系進行建模。第二類使用物體的輪廓信息，物體在圖像上的輪廓是理解物體幾何形狀的一個重要線索。

對于以上所述可以用圖1來表示。

1.2 3D MAX 軟件

3D是three-dimensional的縮寫，就是三維圖形。在計算機里顯示3D圖形，就是說在平面里顯示三維圖形。不像現(xiàn)實世界里，真實的三維空間，有真實的距離空間。人眼有一個特性就是近大遠小，就會形成立體感。計算機屏幕是平面二維的，我們之所以能欣賞到真如實物般的三維圖像，是因為顯示在計算機屏幕上時色彩灰度的不同而使人眼產(chǎn)生視覺上的錯覺，而將二維的計算機屏幕感知為三維圖像。基于色彩學的有關知識，三維物體邊緣的凸出部分一般顯高亮度色，而凹下去的部分由于受光線的遮擋而顯暗色。這一認識被廣泛應用于網(wǎng)頁或其他應用中對按鈕、3d線條的繪制。

2 三維場景的制作

三維場景的制作主要分8個步驟：

（1）方案分析：按照設計草圖確定各部分的尺寸、材料、樣式以及方案的風格、色調(diào)，還要準備一些照片或圖片為參考。方案分析時還要確定建模的順序和方法、燈光布置的初步方案，并確定哪些需要在3DMAX完成，哪些需要在photoshop中調(diào)整及合成。

（2）創(chuàng)建框架：這一步是為確定視角做準備，模型應該盡量精簡，但各部分的距離和比例關系應該準確。

（3）建立攝像機：首先要確定攝像機的視角，視角應突出空間的特點，位置和方向應盡量開闊。

（4）精確建模：建模應在攝像機的視野范圍內(nèi)做，看不到的部分不用建模。模型的復雜程度應在滿足效果的情況下，越簡單越好，模型過于復雜，在展示效果圖中看不出差別，白白增加了建模和修改的時間以及電腦渲染的時間。

（5）編輯材質(zhì)和貼圖：在3DMAX中材質(zhì)與貼圖的建立和編輯都是通過材質(zhì)編輯器來完成的。并且通過最后的渲染把它們表現(xiàn)出來，使物體表面顯示出不同的質(zhì)地，色彩和紋理，材質(zhì)在三維模型創(chuàng)建過程中是至關重要的一環(huán)。

（6）設置燈光：打燈光時應盡量參考類似空間的照片或圖片的燈光效果，而不要憑空想象。用3DS MAX里的燈光模擬出真實光線的效果，并要考慮畫面的藝術效果。

（7）渲染輸出：確定渲染輸入的尺寸大小，該大小將決定圖像的用途以及清晰程度。

（8）后期處理：渲染合成展示效果圖并在photoshop中修改亮度、對比度以及細膩的光影變化，還要加上人物、植物、小飾品等配景。這些部分在photoshop中做既省事又出效果。增加配景時又要注意，樣式、顏色和風格應與整個空間協(xié)調(diào)統(tǒng)一，還要考慮畫面的構(gòu)圖。

三維場景的制作步驟如圖2所示。

3 案例分析

本次建模樣本位于山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊（山東中煤物探測量總公司），地址：山東省泰安市泰山大街西段，此次我要做的內(nèi)容是辦公大樓的三維立體建模。

3.1 基本框架的建立

首先修改系統(tǒng)單位，以方便數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，將辦公大樓的CAD底圖導入3DMAX中，根據(jù)平面圖的二維樣條線生成三維模型，用擠出或切片的方法先建立出辦公樓的基本框架?；究蚣苋鐖D3所示：

在辦公樓的粗模建立起來以后，要用之前對模型各個角度拍攝之后的照片，對這些照片用photoshop進行分析處理編輯，切出關鍵部位，對模型進行材質(zhì)的粘貼，需要注意的是這些圖片的大小必須都為2的冪次方，部分所需貼圖如圖4所示。

粘貼材質(zhì)之后的效果渲染圖如圖5所示。

3.3 燈光的設定

在燈光布置階段，只需按照實際燈光的位置和類型進行布置即可，架設上燈光之后的四個視圖如圖6所示：

3.4 后期處理

用Light scape進行渲染，首先是燈光的定義，包括日光的窗口定義和日光的強度等，然后調(diào)整各個材質(zhì)的參數(shù)，準確定義物體的物理屬性，再進行光能分析計算，再進行各項參數(shù)的仔細調(diào)整，最后渲染輸出，調(diào)整圖像的亮度、顏色、飽和度、對比度，修補渲染中留下的缺陷，加入室外的配景，最后完成作品，經(jīng)過渲染調(diào)色之后的圖片如圖7所示。

【參考文獻】

[1]趙一鳴，吳署曼，潘志庚.網(wǎng)上3D虛擬商場的設計與實現(xiàn)[J].系統(tǒng)仿真學報，2003.

[2]崔明.基于圖像序列的三維模型重建[J].系統(tǒng)仿真學報，2005.

[3]王莉莉，劉嶸.基于圖像的幾何三維重建方法[J].系統(tǒng)仿真學報，2001，（13）.

[4]高靖斌，賴遠征.Auto CAD2005建筑圖形設計實例教程[M].清華大學出版社，2005.

[5]孫啟善，胡愛玉，王玉梅.3D MAX/Vray1.5效果圖制作完全自學手冊[M].北京希望電子出版社，2009.

計算機視覺的用途范文第4篇

關鍵詞：Python編程；教學設計；非計算機專業(yè)；編程語言

Python是一門免費、開源的跨平臺高級動態(tài)編程語言，可以處理系統(tǒng)運維、圖形處理、數(shù)據(jù)庫編程、多媒體編程、軟件分析、Web編程、科學計算與可視化、機器學習、人工智能等，擁有眾多狂熱的支持者，使得各個領域的人員能快速實現(xiàn)和驗證自己的思路與創(chuàng)意。Python早就廣泛應用到企業(yè)之中，早在2004年，Google便已決心在快速開發(fā)方面使用Python。近日，IEEESpectrum了第四屆頂級編程語言交互排行榜。因為有各種不同語言的排行，所以IEEESpectrum依據(jù)不同的變量對流行度進行了排行。Python擊敗Java，C，C++等語言，躍居編程語言交互排行榜第一名。非計算機專業(yè)學習編程的目的并非為了培養(yǎng)專業(yè)的編程開發(fā)人員，而是一方面為了鍛煉學生邏輯思維、扎實的問題分析能力；另一方面為了方便學生在各個領域進行研究實踐。Python語言的優(yōu)勢在于資源豐富，擁有堅實的數(shù)值算法、圖標和數(shù)據(jù)處理基礎設施，建立了非常良好的生態(tài)環(huán)境，吸引了大批科學家以及各領域的專家使用。這也是非計算機專業(yè)學生學習Python編程的必要性。

1編程語言的學習對非計算機專業(yè)的重要性

1.1程序設計基礎在非計算機專業(yè)開設情況

我國大學針對非計算機專業(yè)開設的程序設計基礎課程，使用C語言作為基礎語言的較多。C語言作為程序設計基礎語言，能夠讓學生明白程序運行原理，計算機各個部件如何交互，程序在內(nèi)存中是怎樣的狀態(tài)以及操作系統(tǒng)與程序有怎樣的關系。但是對于非計算機專業(yè)學生來說，C語言語法復雜，調(diào)試程序困難，學生缺少對計算機體系的整體認識，也無需了解計算機底層知識，后續(xù)工作很難使用C語言來解決問題，所以并不適合教授給沒有任何計算機認知背景的非計算機專業(yè)學生。Java語言也是部分高校面向全校開設的程序設計基礎編程公選課，是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，具有簡單性、分布式、健壯性、可移植性、平立、動態(tài)性等特點。Java語言廣泛應用在Android應用、金融業(yè)應用的服務器程序、網(wǎng)站、嵌入式領域、大數(shù)據(jù)技術和科學應用等領域。但是對于非計算機專業(yè)學生而言，Java語言學習成本比較高，工作后的應用場景較少，語言本身重點關注代碼復用性和可移植性，這些特點說明Java并不適用于非計算機專業(yè)學生[1]。

1.2非計算機專業(yè)選擇Python的原因

Python語言由荷蘭人GuidovanRossum于1989年發(fā)明，第一個公開發(fā)行版發(fā)行于1991年，已經(jīng)有28年的歷史。Python在設計上堅持了清晰劃一的風格，這使得其成為一門易讀、易維護，并且被大量用戶所歡迎的、用途廣泛的語言。Python的設計哲學是“優(yōu)雅”“明確”“簡單”，具有豐富和強大的庫[2]。Python語言是最接近自然語言的編程語言，代碼簡潔高效，對于沒有編程經(jīng)驗的學生來說較易上手，學生無需糾結(jié)語法和程序編寫方式，而是更快的抽象問題并提出解決方案，這樣更容易激發(fā)學生的學習熱情。非計算機專業(yè)涉及范圍較廣，Python所能完成的工作也非常廣泛，除了Web編程、圖形處理、計算機視覺、軟件分析、物聯(lián)網(wǎng)管理、科學計算與可視化等領域，一些意想不到的領域Python也能涉及。例如Python也能夠用于電影視覺特效的制作，其中就包括了《星球大戰(zhàn)》某些電影特效的制作，從集體渲染到批量處理再到影片合成，Python將所有步驟都緊密黏合在了一起。2017年，“人工智能”首次被列入政府工作報告，Python也借助人工智能（ArtificialIntelligence，AI）和數(shù)據(jù)科學，攀爬到了編程語言生態(tài)鏈的頂級位置。隨著AI應用的發(fā)展，數(shù)百萬之眾的教師、公司職員、工程師、翻譯、編輯、醫(yī)生、銷售、管理者和公務員將裹挾著各自領域中的行業(yè)知識和數(shù)據(jù)資源，涌入Python和AI大潮之中，深刻地改變整個IT，或者說數(shù)據(jù)科技（DataTechnology，DT）產(chǎn)業(yè)的整體格局和面貌。

2非計算機專業(yè)Python編程教學設計

對于非計算機專業(yè)學生，學習編程語言是很有挑戰(zhàn)性的，學生專業(yè)不同，思維方式也不相同。為了引發(fā)學生學習興趣，達到較好的教學效果，教師要轉(zhuǎn)變課堂上的角色，讓學生成為課堂的主角[3]。針對該課程和學生特點，提出“分方向的理論與實踐指導”，學生可以有重點、有目標地進行學習。

2.1教學目標

計算機編程延伸到非計算機專業(yè)，對學生的掌握計算機理論知識和實踐技能要求較高?！俺绦蛟O計基礎”作為入門課程，除了教授學生一門編程語言的概念、語法及使用，還要教會學生編程思想、分析問題和解決問題的能力。

2.2教學內(nèi)容

非計算機專業(yè)Python編程教學涵蓋的基本內(nèi)容包括：基礎知識、Python序列、流程控制語句、函數(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O計等。后續(xù)應當著重針對學生的學習方向或者興趣點，有針對性地講解Python的標準庫和擴展庫，并以案例或者項目的形式展現(xiàn)Python在各個領域中的應用。通常，不同學校的公選課的學時不同，32學時或者48學時。無論多少，學生都無法只利用上課時間達到最佳的學習效果，所以課下的自主學習尤為重要。在學習每個知識點后，教師安排部分課下自主學習的內(nèi)容，以幫助學生更充分地掌握所學內(nèi)容，并安排大量與實際工作學習相關案例。

2.3教學方法

除了講授法、案例法等傳統(tǒng)教學方法，教師應當充分分析學生特點，并時刻觀察學生的反應。教師在引入新概念、新理論時要以學生學習或者生活中熟悉的內(nèi)容為切入點，自然并具有邏輯性，能夠解決問題，引發(fā)學習積極思考問題。實踐是編程語言學習必不可少的過程，通過實踐夯實理論知識，并親自動手操作解決實際問題。教師應當分專業(yè)引導學生參與課題或項目中的部分模塊，給學生創(chuàng)造更多機會去實踐，學生完成課題或項目后，充分體驗到編程的樂趣，從而更好地激發(fā)學生學習興趣。

2.4拓展學生視野

由于學生專業(yè)不同，教師應當充分備課，了解Python在各個領域中的突出應用，并學習相關領域中的應用背景與相關知識。如果能將所學知識帶入實際情境中，學生用于解決工作和學習中遇到的各類非通用計算問題，理解并實踐計算思維[3]。在拓展學生視野的過程中同時增進了教與學的相互促進，教師與學生都積極參與到教與學的互動中，提升了教學效果。隨著互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)深度融合以及人工智能的火熱，前沿性、基礎性、交叉性的學科研究越來越多，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和開拓精神。

3結(jié)語

身為教育工作者，從教與學的理論上思考編程語言公選課的教學問題。筆者認為，“分方向的理論與實踐指導”能夠培養(yǎng)學生基于自身學習、研究方向，學好用活書本知識，更重要的是與實踐應用相聯(lián)系，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、探究精神和創(chuàng)新思維能力。本文提出了面向非計算機專業(yè)學生開設Python編程教學入門的必要性，并針對該編程語言特點闡述了“分方向的理論與實踐指導”的教學設計，這是編程公選課教學適應高素質(zhì)人才培養(yǎng)要求的一種嘗試。只有在教學過程中，聯(lián)系本校學生實際情況，不斷創(chuàng)新、改革，才能使教學設計達到更好的效果，為社會培養(yǎng)真正有用的人才。

[參考文獻]

[1]王立翔.基于計算思維的python語言課程教學改革芻議[J].教育現(xiàn)代化，2017（15）：12-13.

[2]嵩天，黃天羽，禮欣.Python語言：程序設計課程教學改革的理想選擇[J].中國大學教學，2016（2）：42-47.

計算機視覺的用途范文第5篇

關鍵詞:智能 視頻 監(jiān)控 技術 應用

1.智能視頻監(jiān)控

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)由目視解釋轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣咏忉屖且曨l監(jiān)控技術的飛躍,是安防技術發(fā)展的必然。而當前的形勢將極大的促進這一發(fā)展過程,特別是智能化的趨勢更引人注目。智能視頻監(jiān)控技術已經(jīng)完全能夠滿足周界探測的應用。采用深入的智能識別技術,如判別聚眾打架等,也可以在部分其他場合滿足用戶的需求。

2.傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控存在的問題

2.1傳統(tǒng)的安保系統(tǒng)都需要專人監(jiān)視。傳統(tǒng)的安保系統(tǒng)必須有專人觀察、控制、分析攝像機里的圖像,從而由人做出非常正確的判斷和及時的處理;但是,這樣會消耗大量的人力資源,造成人力嚴重浪費,畢竟突發(fā)事件不是經(jīng)常發(fā)生的。同時,人較易疲勞、難于監(jiān)管,反而容易造成錯過事發(fā)處理的最佳時機,造成很多事件都需要事后才能進行緊急處理,使事件變得被動無措。

2.2安裝了攝像機并不意味著安全?，F(xiàn)有系統(tǒng)不能自動檢測入侵者、跟蹤目標;現(xiàn)有系統(tǒng)不支持對視頻畫面中的重要部分自動放大;現(xiàn)有系統(tǒng)各個攝像機之間無法自動切換持續(xù)跟蹤目標。

2.3傳統(tǒng)視頻監(jiān)控模式導致的信息爆炸。據(jù)市場調(diào)查機構(gòu) IMS Research 的調(diào)查報告中稱:“在傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控模式下,保安人員需要監(jiān)視太多的視頻畫面,遠遠超出人的接受能力,導致實際監(jiān)控效果低下。實驗結(jié)果表明,在盯著視頻畫面僅僅22 分鐘之后,人眼將對視頻畫面里95%以上的活動信息視而不見。因此我們需要智能視頻監(jiān)控來改善監(jiān)控效果,同時減輕保安人員的負擔。”

3.智能視頻監(jiān)控的主要優(yōu)勢

視頻監(jiān)控技術的升級換代除了追求高壓縮比、高清,還在從普通的視頻移動偵測向視頻分析邁進,具備更多面向特定應用的智能(如防丟失、風險管理、商業(yè)管理等等)。智能視頻的本質(zhì)就是對于視頻圖片進行一個數(shù)學上的分析處理,然后這個處理的結(jié)果為視頻的使用者提供一個決策和行動的建議。以下是智能視頻監(jiān)控的主要優(yōu)勢:

3.1快速的反應時間。毫秒級的報警觸發(fā)反應時間。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)大大提高了報警的及時性,在事故發(fā)生的第一時間就會發(fā)出報警信號,使得事件能夠在最短的事件內(nèi)得以解決。

3.2更有效的監(jiān)視。針對廣場、旅游景點等重要領域的監(jiān)控范圍廣、人流量大,且極易發(fā)生應急事件的問題,要求高速球需具備速度快、精度高的特點,在出現(xiàn)警情的情況下,能夠更快速、便捷的跟蹤目標移動物體,從而改變普通高速球的“被動監(jiān)控”的現(xiàn)狀,實現(xiàn)“主動監(jiān)控”。安保操作員只需要注意相關信息。

3.3強大的數(shù)據(jù)檢索和分析功能。能提供快速的反應時間和調(diào)查時間。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效提高報警精確度,大大降低誤報和漏報現(xiàn)象的發(fā)生。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設備(網(wǎng)絡攝像機和視頻服務器)集成了強大的圖像。

3.4有效擴展視頻資源的用途。無論是傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還是網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng),其所監(jiān)控到的視頻畫面都只能應用在安全監(jiān)視領域,而在智能視頻系統(tǒng)中,這些視頻資源還可以有更多的用途。

智能視頻監(jiān)控設備比普通的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控設備具備更加強大的圖像處理能力和智能因素,因此可以為用戶提供更多高級的視頻分析功能,它可以極大的提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的能力,并使視頻資源能夠發(fā)揮更大的作用。

4.智能視頻監(jiān)控的應用

4.1智能視頻監(jiān)控的潛在應用。安全類相關的應用是目前市場上存在的主要智能視頻應用。這些應用主要作用是協(xié)助政府或其他機構(gòu)的安全部門提高室外大地域公共環(huán)境的安全防護。此類應用主要包括:高級視頻移動偵測(Advanced VMD)、物體追蹤(Motion Tracking)、人物面部識別(Facial Detection)。

除了安全相關類應用之外,智能視頻還可以應用到一些非安全相關類的應用當中。這些應用主要面向零售、服務等行業(yè),可以被看作管理和服務的輔助工具,用以提高服務水平和營業(yè)額。此類應用主要包括:人數(shù)統(tǒng)計(People Counting)、人群控制(Flow Control)、人物面部識別(Facial Detection)、注意力控制(Attention Control)、交通流量控制(Traffic Flow)。

4.2智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實際應用

高清攝像機用于視頻數(shù)據(jù)采集;光端機是用來將光信號和電信號互相轉(zhuǎn)換的一種設備,對所傳信號不會進行任何壓縮;交換機是用來監(jiān)控終端間通訊和支持遠程監(jiān)控用的;硬盤陣列是用于存儲數(shù)據(jù)(主要是存儲視頻數(shù)據(jù))。如圖4-1所示,通過攝像機進行視頻數(shù)據(jù)采集,再通過網(wǎng)絡光端機進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化,然后存儲到服務器端的硬盤陣列中,客戶端通過視頻軟件把視頻數(shù)據(jù)以圖片的形式訪問到監(jiān)控大屏上。

5.總結(jié)

智能視頻監(jiān)測分析置于前端或后端各有優(yōu)勢,但總體而言置于前端的視頻分析會更穩(wěn)定,效果更好視頻信息在前端設備進行分析,不容易受視頻傳輸環(huán)節(jié)及視頻質(zhì)量的影響,使后端操作系統(tǒng)也更穩(wěn)定?？傊?智能視頻監(jiān)測分析置于前端是未來發(fā)展的重要趨勢。

參考文獻:

[1] 視頻監(jiān)控智能化發(fā)展厚積之后一定能爆發(fā).慧聰安防網(wǎng),2010,4