基于計(jì)算智能的計(jì)算機(jī)視覺(jué)及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著信息獲取和信息處理技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺(jué)，即如何利用計(jì)算機(jī)技術(shù)高效準(zhǔn)確地從環(huán)境圖像或者視頻中獲取相關(guān)信息，進(jìn)而對(duì)客觀世界中的事物及發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行分析、判斷和決策，已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的研究課題。
　　 生物的視覺(jué)和智能，目前還是人類認(rèn)知的處女地。在生物視覺(jué)研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大量有趣的現(xiàn)象、結(jié)構(gòu)和功能，但是對(duì)于總的工作機(jī)制和機(jī)理還知道的很少。從信息處理的角度，對(duì)于已有的關(guān)于生物視覺(jué)和智能的研究成果進(jìn)行總結(jié)、分析與綜合等研究，必

2、將對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人工智能的發(fā)展產(chǎn)生強(qiáng)有力的推動(dòng)作用，同時(shí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人工智能的研究能為生物視覺(jué)和生物智能的工作機(jī)理提供重要線索。
　　 計(jì)算機(jī)視覺(jué)基于物理計(jì)算設(shè)備。七十年來(lái)，對(duì)于計(jì)算設(shè)備的能力上限，主流的科學(xué)家持悲觀的態(tài)度。究竟什么是計(jì)算?計(jì)算到底能干什么?這是計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基本問(wèn)題，是徹底解決計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人工智能的前提條件。
　　 自適應(yīng)性和智能化已經(jīng)成為困擾當(dāng)前計(jì)算機(jī)視覺(jué)的最大障礙。如何在復(fù)雜的背

3、景下，從樣本圖像和指定目標(biāo)中自主獲取目標(biāo)的模式，并利用這些模式對(duì)未知環(huán)境和圖像進(jìn)行分析和判斷；如何利用計(jì)算產(chǎn)生自適應(yīng)性；視覺(jué)和智能在信息處理的層面上究竟有什么樣的關(guān)系等問(wèn)題，是徹底解決計(jì)算機(jī)視覺(jué)的關(guān)鍵。
　　 本學(xué)位論文從生物視覺(jué)中總結(jié)出能代表視覺(jué)信息處理的共同特征的、計(jì)算機(jī)視覺(jué)可利用的生物學(xué)證據(jù)；在此基礎(chǔ)上，提出并論證了演化計(jì)算具有比算法更強(qiáng)的表達(dá)能力的觀點(diǎn)；將演化計(jì)算、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、并行計(jì)算等技術(shù)融合起來(lái)，找到一種適合于

4、目標(biāo)識(shí)別過(guò)程中使用的知識(shí)表示、知識(shí)進(jìn)化、知識(shí)使用的新的計(jì)算智能方法；將該方法應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)研究，解決帶鋼表面缺陷檢測(cè)過(guò)程中的準(zhǔn)確度和實(shí)時(shí)性問(wèn)題。本文研究工作主要貢獻(xiàn)是：
　　 (1)生物視覺(jué)
　　 對(duì)于高等哺乳動(dòng)物視覺(jué)領(lǐng)域中已經(jīng)取得的一些相關(guān)研究成果進(jìn)行歸納、總結(jié)和假設(shè)，從中找出能代表視覺(jué)信息處理的生物學(xué)證據(jù)，包括視覺(jué)與智能的同源性、演化機(jī)制、并行處理機(jī)制、自適應(yīng)機(jī)制、層次處理機(jī)制、和競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制等等。
　　 (

5、2)演化計(jì)算基本理論
　　 指出了算法和圖靈機(jī)的缺陷，對(duì)于“圖靈機(jī)是任意物理計(jì)算設(shè)備的精確模型”的論斷提出了質(zhì)疑；提出了演化計(jì)算的概念和相應(yīng)的自動(dòng)機(jī)模型，并對(duì)它的表達(dá)能力進(jìn)行了論證，證明了演化計(jì)算方法比算法或圖靈機(jī)的表達(dá)能力更強(qiáng)。
　　 (3)基于演化計(jì)算的模式識(shí)別
　　 將演化計(jì)算用于結(jié)構(gòu)模式識(shí)別和統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別，將演化計(jì)算方法用于統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的特征選擇、分類器參數(shù)，以及結(jié)構(gòu)模式識(shí)別中的基元結(jié)構(gòu)、基元關(guān)系選擇、基

6、元關(guān)系提取。該方法不僅使得編程人員的工作強(qiáng)度大大降低，而且得到的參數(shù)更為合理。
　　 (4)計(jì)算機(jī)視覺(jué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)
　　 為了提高視覺(jué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)速度，便于程序的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練、演化，提出將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和知識(shí)獲取過(guò)程之中，設(shè)計(jì)并建立缺陷檢測(cè)視覺(jué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以及目標(biāo)跟蹤視覺(jué)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別、分類訓(xùn)練、缺陷知識(shí)獲取等研究和開(kāi)發(fā)，具有安全、經(jīng)濟(jì)、可重復(fù)及不受場(chǎng)地條件限制等優(yōu)