計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在交通工程測(cè)量中的應(yīng)用理工論文

　　一、引言

　　隨著科技的發(fā)展,計(jì)算機(jī)替代人的視覺與思維已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí),這也是計(jì)算機(jī)視覺的突出顯現(xiàn)。那么在物體圖像中識(shí)別物體并作進(jìn)一步處理,是客觀世界的主觀反應(yīng)。在數(shù)字化圖像中,我們可以探尋出較為固定的數(shù)字聯(lián)系,在物體特征搜集并處理時(shí)做到二次實(shí)現(xiàn)。這既是對(duì)物體特征的外在顯現(xiàn)與描繪,更是對(duì)其定量信息的標(biāo)定。從交通工程領(lǐng)域的角度來看,該種技術(shù)一般應(yīng)用在交管及安全方面。監(jiān)控交通流、識(shí)別車況及高速收費(fèi)都是屬于交通管理的范疇;而對(duì)交通重大事件的勘察及甄別則是交通安全所屬。在這個(gè)基礎(chǔ)上,筆者對(duì)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的組成及原理進(jìn)行了分析,并形成視覺處理相關(guān)技術(shù)研究。

　　二、設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)構(gòu)成

　　計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)的應(yīng)用是建立在視覺系統(tǒng)的建立基礎(chǔ)上的。其內(nèi)部主要的構(gòu)成是計(jì)算機(jī)光源、光電轉(zhuǎn)換相關(guān)器件及圖像采集卡等元件。

　　(一)照明條件的設(shè)計(jì)。在測(cè)量物體的表征時(shí),環(huán)境的創(chuàng)設(shè)是圖像分析處理的前提,其主要通過光線反射將影像投射到光電傳感器上。故而要想獲得清晰圖像離不開照明條件的選擇。在設(shè)計(jì)照明條件時(shí),我們通常會(huì)視具體而不同處理,不過總的目標(biāo)是一定的,那就是要利于處理圖像及對(duì)其進(jìn)行提取分析。在照明條件的設(shè)定中,主動(dòng)視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)光是較為典型的范例。

　　(二)數(shù)據(jù)采集的處理。如今電耦合器件(CCD)中,攝像機(jī)及光電傳感器較為常見。它們輸出形成的影像均為模擬化的電子信號(hào)。在此基礎(chǔ)上,A模式與D模式的相互對(duì)接更能夠讓信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)并達(dá)到數(shù)字處理標(biāo)準(zhǔn),最后再量化入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理范圍�？陀^物體色彩的不同,也就造就了色彩帶給人信息的差異。一般地黑白圖像是單色攝像機(jī)輸入的結(jié)果;彩色圖像則需要彩色相機(jī)來實(shí)現(xiàn)。其過程為:彩色模擬信號(hào)解碼為RGB單獨(dú)信號(hào),并單獨(dú)A/D轉(zhuǎn)換,輸出后借助色彩查找表來顯示相應(yīng)色彩。每幅圖像一旦經(jīng)過數(shù)字處理就會(huì)形成點(diǎn)陣,并將n個(gè)信息濃縮于每點(diǎn)中。彩色獲得的圖像在16比特,而黑白所獲黑白灰圖像則僅有8比特。故而從信息采集量上來看,彩色的圖像采集分析更為繁復(fù)些。不過黑白跟灰度圖像也基本適應(yīng)于基礎(chǔ)信息的特征分析。相機(jī)數(shù)量及研究技法的角度,則有三個(gè)分類:“單目視覺”、“雙目”及“三目”立體視覺。

　　三、研究與應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)

　　從對(duì)圖像進(jìn)行編輯的過程可以看出,計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)在物體成像及計(jì)算后會(huì)在灰度陣列中參雜無效信息群,使得信息存在遺失風(fēng)險(xiǎn)。成像的噪聲在一定程度上也對(duì)獲取有效信息造成了干擾。故而,處理圖像必須要有前提地預(yù)設(shè)分析,還原圖像本相,從而消去噪音。邊緣增強(qiáng)在特定的圖像變化程度中,其起到的是對(duì)特征方法的削減。基于二值化,分割圖像才能夠進(jìn)一步開展。對(duì)于物體的檢測(cè)多借助某個(gè)范圍來達(dá)到目的。識(shí)別和測(cè)算物體一般總是靠對(duì)特征的甄別來完成的。

　　四、分析處理三維物體技術(shù)

　　物體外輪擴(kuò)線及表面對(duì)應(yīng)位置的限定下,物體性質(zhì)的外在表現(xiàn)則是其形狀。三維物體從內(nèi)含性質(zhì)上來看也有體現(xiàn),如通過其內(nèi)含性質(zhì)所變現(xiàn)出來的表層構(gòu)造及邊界劃定等等。故而在確定圖像特征方面,物體的三維形態(tài)是最常用的處理技術(shù)。檢測(cè)三維物體形狀及分析距離從計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)角度來看,渠道很多,其原理主要是借助光源特性在圖像輸入時(shí)的顯現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)的。其類別有主動(dòng)與被動(dòng)兩類。借助自然光照來對(duì)圖像獲取并挖掘深入信息的技術(shù)叫做被動(dòng)測(cè)距;主動(dòng)測(cè)距的光源條件則是利用人為設(shè)置的,其信息也是圖像在經(jīng)過測(cè)算分析時(shí)得到的。被動(dòng)測(cè)距的主要用途體現(xiàn)在軍工業(yè)保密及限制環(huán)境中,而普通建筑行業(yè)則主要利用主動(dòng)測(cè)距。特別是較小尺寸物體的測(cè)算,以及擁有抗干擾及其他非接觸測(cè)距環(huán)境。

　　(一)主動(dòng)測(cè)距技術(shù)。主動(dòng)測(cè)距,主要是指光源條件是在人為創(chuàng)設(shè)環(huán)境中滿足的,且從景物外像得到相關(guān)點(diǎn)化信息,可以適當(dāng)顯示圖像大概并進(jìn)行初步分析處理,以對(duì)計(jì)算適應(yīng)功率及信息測(cè)算程度形成水平提高。從技術(shù)種類上說,主動(dòng)測(cè)距技術(shù)可分為雷達(dá)取像、幾何光學(xué)聚焦、圖像干擾及衍射等。除了結(jié)構(gòu)光法外的測(cè)量方法均為基于物理成像,并搜集所成圖像,并得到特殊物理特征圖像。從不同的研究環(huán)境到條件所涉,以結(jié)構(gòu)光法測(cè)量作為主要技術(shù)的工程需求較為普遍,其原理為:首先在光源的設(shè)計(jì)上由人為來進(jìn)行環(huán)境考慮測(cè)算,再從其中獲取較為全面的離散點(diǎn)化信息。在離散處理后,此類圖像已經(jīng)形成了較多的物體真是特征表象。在此基礎(chǔ)上,信息需要不斷簡化與甄別、壓縮。如果分析整個(gè)物體特征信息鏈,則后期主要體現(xiàn)在對(duì)于數(shù)據(jù)的簡化分析。如今人們已經(jīng)把研究的目光轉(zhuǎn)向了結(jié)構(gòu)光測(cè)量方法的應(yīng)用,體現(xiàn)在物體形狀檢測(cè)等方面。

　　(二)被動(dòng)測(cè)距技術(shù)。被動(dòng)測(cè)距,對(duì)光照條件的選擇具有局限性,其主要通過對(duì)于自然光的覆蓋得以實(shí)現(xiàn)。它在圖像原始信息處理及分析匹配方面技術(shù)指向較為突出。也通過此三維物體之形狀及周圍環(huán)境深度均被顯露。在圖像原始信息基礎(chǔ)上的應(yīng)用計(jì)算,其與結(jié)構(gòu)光等相比繁雜程度較高。分析物體三維特性,著重從立體視覺內(nèi)涵入手,適應(yīng)物體自身特點(diǎn)而存在。不過相對(duì)來說獲得圖像特征才是其適應(yīng)匹配的條件保障。點(diǎn)、線、區(qū)域及結(jié)構(gòu)紋理等是物象特征的主體形式。其中物特較為基礎(chǔ)與原始的特征是前兩個(gè)特征,同時(shí)它們也是其他相關(guān)表征的前提。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)測(cè)量基本原理為對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行構(gòu)建分析,并對(duì)其圖像表征進(jìn)行特征匹配,以得到圖像不同區(qū)間的視覺差異。

　　五、結(jié)束語

　　通過對(duì)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的研究,悉知其主要的應(yīng)用領(lǐng)域及技術(shù)組成。在系統(tǒng)使用的基礎(chǔ)上深入設(shè)計(jì),對(duì)系統(tǒng)主要構(gòu)成環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。從而將三維復(fù)雜形態(tài)原理、算法及測(cè)量理論上升到實(shí)際應(yīng)用。隨著社會(huì)對(duì)于計(jì)算機(jī)的倚賴程度增加,相信該技術(shù)在建筑或者其他領(lǐng)域會(huì)有更加深入的研究及應(yīng)用。