王莹
中国人民大学信息学院 北京市 100080
摘要：所谓的计算机视觉技术其实就是一种用来研究该如何使机器学会像人一样观察物体的技术，换句话来说就是通过计算机的摄像功能来代替人眼的功能，对既定目标进行识别和测量等工作，并通过这样的方法进行计算分析，最终达到人眼观察的效果。而计算机的相关技术发展和理论研究都是想通过多维数据或者从图像中来获取重要信息的一种智能化系统。早在上个世纪中期，计算机技术就已经得到快速发展，并逐渐运用于各个领域，为提高人类的生活水平和改善世界的经济发展都做出了巨大的贡献。
关键词：计算机；视觉技术；发展；应用
引言：研究者们为了使计算机能够像人眼一样去观察物体，会利用例如相机之类的成像设备以及相关的图像处理软件。通过这些技术的利用，使得计算机可以在一定程度上模仿人类的观察力，并随之称为计算机视觉技术。最开始的计算机视觉技术与识别模式以及相应的图像处理并没有非常明确的范围划分，将一切使用计算机来处理相关图片和影像文件的技术都叫做计算机视觉技术。随着科学技术的进步，时代的不断发展，图像的处理技术越来越侧重于使用二维的图像作为基础进行处理，开始注重图像主要特征的分类，辨认，描述和解释。而计算机视觉技术更注重的是三维场景的分析，描述和提取。
一：计算机视觉技术的发展历程
早在上个世纪50年代开始，计算机视觉技术就已经由统计模式识别技术开始了，侧重于二维图像的识别和分析上。而十年后，就已经有研究者利用计算机的程序，从图像数字中提取出例如凌柱，立方体等三维结构并针对物体的形状以及其空间关系进行了阐述，通过这个三维场景的创建而使三维计算机视觉技术得到了发展。随后不久，就有麻省理工的研究者通过计算机视觉技术课程的开设，使得越来越多的人开始接触到计算机视觉技术，并在此期间培养出了一大批计算机视觉技术方面的专家。在此期间有很多研究计算机视觉技术的研究小组成立起来，通过各个国家的专业性教授，展开关于计算机视觉技术理论框架的探讨。很快，在上个世纪80年代的时候，计算机视觉技术就已经得到了蓬勃的发展，很多新理论，新方法，新概念都在不断涌现，例如主动视觉的理论框架，基于感知特征的物体识别的理论框架，视觉集成的理论框架等等。通过研究者们几十年的不懈努力，使得计算机视觉技术得到了非常大的发展，现如今，计算机视觉技术已经被运用于各个领域，各行各业运用计算机视觉技术也愈加成熟，相信在研究者们的不懈努力之下，未来计算机视觉技术一定会取得更大的突破，为全人类创造更大的福祉[1]。
二：计算机技术在各个领域中的应用分析
随着计算机视觉技术被越来越多的研究者们所发展，计算机视觉技术在各行各业也都得到了应用，下面主要对计算机视觉技术在农产品检测，林业，农业，工业以及电力系统自动化，图书馆等六个方面的应用展开分析。
（一）：农产品检测
农产品种植是一项受自然环境影响很大的作业，由于农产品的质量差异会导致农产品在形状，大小，颜色等外观上有很大的不同。因此，农产品在向外出售的时候，一般都要进行产品的等级划分，现在农产品检测会用到计算机视觉技术，对农产品相关作物的外型尺寸和颜色进行检测，对符合相关标准的农作物进行高价处理，对于一些有瑕疵的农作物则要向低端市场出售。通过对农产品进行检测，可以提高农作物等级划分的效率，同时还可以减少农作物由人工检测所带来的损坏，例如在检测西瓜作物时，就可以通过计算机视觉技术对西瓜的相关外形及其颜色进行检测，方便农民及时判断西瓜的成熟度，降低人工操作所带来的损失[2]。
（二）：林业
计算机视觉技术在林业生产中的应用，主要是用于林木球果的采集以及农药的喷洒方面。首先，对于林业的林木球果采集来说，工作量和工作难度都是非常大的，在以往通常都是采用人工采集的方法，农民会带有专业的采集设备来进行采摘[3]。而前些年随着机械设备的发展，出现了机械设备的摇振采种以及高空作业车来进行采集，虽说这两种方式大大提高了采集的效率性和安全性，但是现在有不少的林业都会采用计算机视觉技术来对球果所在之处进行图像分析，然后再结合相关专业设备进行采集，一方面大大节省了人力物力的消耗，同时还提高了采集的效率性。其次，对于农药的喷洒来说，运用常规的农药喷洒方法很容易造成大量农药被浪费，不仅达不到防止害虫的目的，同时还会浪费财力，物力，人力。运用计算机视觉技术，可以帮助对施药的目标进行图像分析，最终得出具体的施药位置以及准确的施药量。在计算机视觉技术的引导下会使得施药的工作效率得到最大程度的挥发，对于林业来说是一种利于未来发展的绝好技术[4]。
（三）：农业
计算机视觉技术在农业生产上的运用主要体现在两个方面。第一种就是对农作物的生长情况进行监测。通过运用计算机视觉技术可以使得在人工不接触农作物的情况下就能实时监测到农作物的生长情况，以及其生长环境的营养液浓度，风速，湿度，温度，光照等相关因素的具体数值，通过对相关数值的分析，可以很明确的知道农作物的生长环境，并及时纠正，很大程度上可以避免人工监测所带来的失误[4]。第二种就是对农作物相关病虫害的预报。运用计算机视觉技术，可以建立一个所有会损害到农作物的昆虫监测体系，并通过相关数字化模型对昆虫图像进行识别。例如可以将昆虫的一些数值提取出来，像是昆虫的复杂度，面积，周期等等，通过这些数据就可以很有效地监测到害虫并及时采取有效措施进行清除。除此以外，还可以运用一些数学形态方法来对说害虫进行检测，提取害虫的相关主要特征，对害虫建模处理，通过大数据库的建立，可以对所有害虫进行集中化监测，这不管是对农业生产来说，还是对计算机视觉技术的发展都是一件非常有益处的事情[5]。
（四）：工业
工业一直以来都是对产品质量要求非常严格的作业，计算机视觉技术在工业上的应用主要体现在以下三个方面，首先，第一点是产品的尺寸和形状检测上。对于工业制造来说，产品的尺寸以及其形状会直接影响到产品是否合格，以及在实际运用中会发挥到的作用效果[6]。运用计算机视觉技术可以对产品在三维及二维上的相关特征进行检验，例如相关产品的形状，位置及圆度等。第二，运用计算机视觉技术可以检测到产品有关零部件缺失的问题。在整个产品的生产过程当中，计算机视觉技术可以准确监测出产品内部是否存在杂质，以及产品外部是否缺少螺丝和铆钉之类的零部件[7]。第三，监测相关产品的表面质量。为了能够保障产品是完全合格的，除了要对产品的有关零件及其内部结构和相关尺寸，形状进行检测以外，也要对产品的表面质量进行检测。运用计算机视觉技术可以使得对产品表面的相关裂纹，划痕，粗糙度，纹理等各个方面进行非常有效的监测[8]。
（五）：电力系统自动化
电力系统自动化所运用到的计算机视觉技术主要体现在以下两点。
首先第一点是在人机界面当中的应用[9]。人机界面的相关运转会更加突出人主体地位的作用,简单来说，运用计算机视觉技术，可以使得用户在向计算机输入时，可以更加有效地实现身体，口，足，手等相关机能的转变，在向用户输出后，会有从视觉向嗅觉，触觉，听觉等方面的转变。其次，计算机视觉技术还被运用在锅炉火焰的相关检测中。运用计算机视觉技术，可以很有效地检测出锅炉的相关运转情况，也可以很大程度上的达到安全运转的作用。由于种类及相关复核的变化，会使得火的位置发生移动，所以为了保证安全性和准确性就必须要判断火焰的相关情况，如果只单纯的运用相关检测器，只能够判断有火焰有无开启，并不能够检测到火焰的具体情况，运用计算机视觉技术可以帮助弥补此类弊端，实现进一步检测的目的[10]。
（六）：图书馆
现在有越来越多的图书馆采用自动化管理的模式，通过计算机视觉技术的运用帮助图书馆自动化管理模式向着更深层次转化，主要会体现在书刊剔旧以及古籍修补的两个方面。首先对于古籍修补来说，在收藏过程中所受到光照，湿度，温度的影响很容易使得纸张发黄，出现虫洞，变脆等情况发生。在修补的过程中如果依靠这类技术，就可以开展更加具体的修补工作，能够大大提高修补工作的开展效率。其次，对于书刊的剔旧来说。几乎每个图书馆的藏书都是非常多的，对于一些非常旧的并且其使用率也非常低的文献资料一定要及时的清除干净，这样才能使得图书馆的相关文献得到最有效的更新。通过计算机视觉技术的运用，可以使得图书馆的相关工作变得更加有效率，极大程度上保障了工作的效率和准确性。
三：计算机视觉技术与相关领域的关系分析
计算机视觉技术作为一种现当代非常流行的学科，与非常多学科有着万缕千丝的联系，尤其是与一些相近相关学科会出现交叉交融的现象。下面主要列举几个最接近的学科。
（一）：图像图形处理
图像图形处理这门学科最关键的地方就是在对图像进行一定分析的基础之上，再研究相关目标的特点，以及其内在联系理解图标内的相关含义并解释清楚对应外在环境，由此指导接下来的一些工作。这与计算机视觉技术有着异曲同工之妙，都是借助一些工程技术手段，对客观的场景所得到的图像进行分析并对场景有一个解释和认识。
（二）：机器视觉
计算机视觉技术与机器人视觉，机器视觉都有着非常大的关系，在一定程度下，都可以作为相近意思的词来使用。简而言之，一般会将计算机视觉技术与图像解释和场景分析的方向靠拢，会将机器人视觉和机器视觉向着通过感应器来获取相关环境的图像，构建一些具有感知功能的体系，并通过这个体系来实现辨识物体和检测的算法。
（三）：模式识别
模式识别是指既具有一些相似部分，但又不完全相似的现象或者是客观事物所构成的一定类别。图形图像就是其中的一个种类，通过这个模式，可以在客观事件中建立起一个用于描述或者逻辑判断的技术，方便人们对事物进行客观描述。对于图形中的一些信息进行描述和分类一直都是模式识别的重要工作，在这个基础之上，进一步实现计算机视觉技术。
（四）：人工智能
人工智能主要是从判断事物，规划行为，理解世界，学习环境，解决问题，推理思维等方面来学习人类的能力。就目前为止，人工智能主要用计算机来再生，执行或者模拟一些与人类有关的技术和能力。视觉是人类智慧的体现，因而计算机视觉技术与人工智能有着非常大的关系。在很多计算机研究当中，都会儿运用到人工智能技术。除此以外，计算机视觉也是人工智能的一个重要开发领域，需要借助其相关理论研究成果和实际经验。
（五）：计算机图形
计算机图形学与计算机视觉模拟技术也有着非常大的关系，研究者会将计算机图形学叫做计算机视觉技术的逆反问题。视觉技术需要从二维图像中来提取三维的相关信息，但是计算机图形学要使用三维模型来还原一个二维的场景图形。但是仍然需要我们注意的是，计算机视觉技术还存在着非常多的不确定因素，但是计算机图形学却是处理确定性问题，通过既定的数学方式来解决相关问题。
结束语：计算机视觉技术的不断发展，对于提高我国的科技水平有着非常显著的作用，不仅影响我国的军事实力，同时对我国科技水平也有着非常大的影响。因此，计算机视觉技术的发展，也受到了越来越多国家的重视，相信计算机视觉技术在今后的发展道路上必将取得更大的成就，也一定会带领整个科技领域走向更大的发展舞台。
参考文献：
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[5]周静, 时云峰. 计算机视觉图像处理技术在茶学领域应用研究[J]. 福建茶叶, 2018, v.40；No.198(6):11-11.
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