图象理解理论和系统

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1、第12章图象理解理论和系统12.1从感知到理解12.2图象理解理论框架12.3图象理解系统模型12.4具体系统分析12.5典型系统比较12.6讨论和展望章毓晋(TH-EE-IE)12.1从感知到理解1.感知理解的研究方法(1)分析方法分析方法从分析视觉刺激开始得到了对大脑结构研究结果的支持已发现存在完成基本功能的特殊细胞，例如感知边缘、线条、运动方向等的细胞建立在不变假设上。对一个给定的视网膜投影模式，可以认为有无穷个可能的场景会导致该模式的产生。不变假设认为，在这么多个可能的场景中，观察者总会选择一个且只选择一个章毓

2、晋(TH-EE-IE)12.1从感知到理解1.感知理解的研究方法(2)综合方法试图在感观刺激中找出所观察世界的等价物认为视网膜上的光学图象（包括图象随时间的变化）应该包含感知空间目标所需要的全部信息其基于思路是复杂和密集的视网膜刺激可帮助进入视觉世界的不变量，即其最基本和本质的特性章毓晋(TH-EE-IE)12.1从感知到理解2.图象理解系统完成视觉感知理解的系统是图象理解系统视觉信息从广义上说包括：由人类视觉系统感知的信息由人类发明的各种视觉装置所获取的信息以及由这些信息推导出的其它表示形式从上述这些信息中抽象出来的

3、高级表达和行为规划以及与这些信息密切相关的知识和处理这些信息所需的经验章毓晋(TH-EE-IE)12.1从感知到理解2.图象理解系统采集、表达、处理、分析和理解上述信息基本问题是模式问题（表达）基本问题是组织问题（管理）理论还不完善，仅初步的理论框架马尔（Marr）提出的视觉计算理论对人类视觉系统了解不充分信号处理问题人工智能问题章毓晋(TH-EE-IE)12.2图象理解理论框架12.2.1马尔视觉计算理论12.2.2对马尔理论框架的改进12.2.3关于马尔重建理论的讨论12.2.4新理论框架的研究章毓晋(TH-EE

4、-IE)12.2.1马尔视觉计算理论马尔1982年出版了《视觉》一书MarrD.1982.VisionAComputationalInvestigationintotheHumanRepresentationandProcessingofVisualInformation.W.H.Freeman一个理解视觉信息处理的框架要先理解视觉目的再去理解其中细节章毓晋(TH-EE-IE)12.2.1马尔视觉计算理论1.视觉是一个复杂的信息加工过程视觉是一个远比人所想象更为复杂的信息加工任务和过程，而且其难度常不为人们所正视为理

5、解视觉这个复杂的过程，要解决两个问题视觉信息的表达问题：某些信息是突出的和明确的，另一些信息则是隐藏的和模糊的视觉信息的加工问题：对信息处理、分析、理解，将不同表达形式转换，逐步抽象章毓晋(TH-EE-IE)12.2.1马尔视觉计算理论2.视觉信息加工的三个要素①计算理论；②算法实现；③硬件实现①计算理论可计算性问题：一个任务要用计算机完成，它应该是可以被计算的一般对于某个特定的问题，如果存在一个程序，对于给定的输入，这个程序都能在有限步内给出输出，这个问题就是可计算的章毓晋(TH-EE-IE)12.2.1马尔视觉计算

6、理论2.视觉信息加工的三个要素①计算理论视觉问题是否可用现代计算机计算？对计算机给定输入，能否得到人类视觉可获得的类似结果两方面的研究内容：①计算的是什么以及为什么要计算它们；②提出一定的约束条件，它们可唯一地确定最终得到的运算结果章毓晋(TH-EE-IE)12.2.1马尔视觉计算理论2.视觉信息加工的三个要素②算法实现需要给加工所操作的实体选择一种合适的表达选择加工的输入和输出表达确定完成表达转换的算法①一般情况下可以有许多可选的表达②算法的确定常取决于所选的表达③给定一种表达，可有多种完成任务的算法章毓晋(TH-E

7、E-IE)12.2.1马尔视觉计算理论2.视觉信息加工的三个要素③硬件实现有了表达和算法在物理上如何实现算法也是必不可少的算法的确定常依赖于物理上实现算法硬件的特点同一个算法也可由不同的技术途径实现章毓晋(TH-EE-IE)2.视觉信息加工的三个要素视觉信息加工三要素的含义要素名称含义和所解决的问题1计算理论什么是计算目的，为什么要这样计算2表达和算法怎样实现计算理论，什么是输入输出表达，用什么算法实现表达间的转换3硬件实现怎样在物理上实现表达和算法，什么是计算结构的具体细节12.2.1马尔视觉计算理论章毓晋(TH-E

8、E-IE)2.视觉信息加工的三个要素它们之间有一定的逻辑因果联系，但并无绝对的依赖关系实际上看成两个层次更恰当一旦有了计算理论，表达和算法与硬件实现是互相影响的12.2.1马尔视觉计算理论章毓晋(TH-EE-IE)12.2.1马尔视觉计算理论3.视觉信息的三级内部表达(1)基素表达（primalsketch）一种2-D表达，它是图