机器视觉仿真实验平台的研究与设计

《龙源日报》的研究与设计网络机器视觉仿真平台: 刘钊，胡佳，吴怀怀资料来源: “教学论坛·早期”，2012年4月摘要: 随着计算机和成像技术的飞速发展，机器视觉相关理论和技术在生产和教学中变得越来越重要. 本文分析了智能，视觉和计算之间的关系，指出了对机器视觉系统进行进化和培训的重要性，设计了用于机器视觉研究和教学的视觉虚拟平台，并提出了基于视觉仿真的机器视觉研究和教学方法. 关键词: 进化计算机器视觉视觉虚拟平台CLC编号: G434文档代码: A物品编号: 1674-9324（2012）04-0210-03当前的机器视觉已成为制造，运输，机器人，军事等领域中各种智能系统的重要组成部分. 领域. 尽管大量相关研究成果不断涌现机器视觉实验平台，但在复杂，高速和实时的环境中，仍然难以通过计算获得相关的视觉信息. 主要原因是机器视觉的自适应性问题尚未解决. 解. 目前，机器视觉也已成为许多大学中许多电子的本科生和的重要课程. 在机器视觉的相关教学中，我们发现向学生展示了一系列难以相互融合的技术和方法. 在视觉系统的设计和研究过程中，需要长期的开发和试验. 由于实际实验的原因机器视觉实验平台，由于环境的限制，实验过程一般难以重现，相关算法的性能也难以比较和度量.

本文讨论了视觉，智能和计算之间的关系，并提出了一种通过进化计算实现机器视觉的方法，并建立了基于进化计算的机器视觉模型；为了促进基于进化计算的机器视觉研究，在本文的研究和实验中，设计了一个可视化的虚拟平台，为进化程序的学习和评估以及相关的实验和研究提供了一个有效的平台. 1.视觉，智能和计算早在1950年代，人们就注意到人类智能与机器之间可能存在着密切的关系. 六十多年来，人工智能在模拟人类思维的某些功能（例如推理，学习，计划等）方面取得了良好的成果. 各种功能的适应和有机整合远未达到预期的结果. 计算机对图像的理解是一个典型的问题. 对于包括人类在内的复杂的生物世界，进化论认为，生物之间要为生存而斗争，适应生存的人和不舒服的人都将被淘汰. 这是自然选择；生物利用遗传学，突变和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，类型从很少发展到很多. 人类的智力和视觉功能是自然界长期发展的产物. 生物体的进化并非孤立地发生. 实际上，进化可以发生在不同的生物学水平. 它可以在分子水平上反映DNA和蛋白质序列的协同突变，也可以在宏观水平上反映物种的形态特征和行为. 共同进化.

从DNA，基因组，蛋白质组和蛋白质结构的相互关系中我们可以看到，信息在生物进化过程中起着重要的作用. 如果我们将信息的生物处理视为一种计算类型，那么视觉，智能和计算之间的关系可以表示在图1中. 2. Visual Virtual Platform 1.基本概念. 在视觉系统的进化计算中，系统与外界之间的信息交换非常关键. 许多视频资料不仅需要及时提供给学习算法，而且经常需要重用以比较不同方法的处理效果. 我们将虚拟现实技术引入视觉系统的设计中. 这样，观察者（人员，代理或被叫过程）可以“进入”几乎无限的数据空间，并与其中的对象或对象进行交互. 该数据空间所描述的可能是现实世界中存在的事物. 也可能是尚未在现实​​世界中且完全是假设的事物. 为了验证相关的视觉算法并缩短算法的开发周期，建立了视觉系统仿真实验平台. 该仿真实验平台可用于目标识别等方面的实验，研究与开发，特别是使用进化计算方法进行训练和测试，具有安全，经济，可重复性好，不受现场条件限制的优点. 2.系统结构. 视觉虚拟平台的主要功能是根据现有媒体资料和检测对象的特征，以视频的形式再现实验环境或虚拟化指定的实验环境，以方便研究，开发，培训，视觉系统的调试和性能测试.

视觉虚拟平台的主要目的是为视觉应用提供服务. 为了更方便，快捷地设计高效，准确和实用的视觉系统，其真实性尤为重要. 为了实现上述功能，本文设计了如图2所示的系统机制. 可视虚拟平台包括: 场景和目标描述模块，背景媒体库，运动模拟模块，3D目标建模模块，视频合成模块，虚拟摄像机它由诸如决策程序接口和视频显示之类的模块组成. 该系统工作的基本原理是，操作员输入有关场景和目标的描述信息，从媒体库中选择适当的背景视频，并执行目标的运动模拟和建模. 然后将跟踪目标的图像合成为背景视频，然后可以将其发送到虚拟相机编程接口以进行输出或在经过适当处理后显示. 3.场景和目标描述. 为了使合成的视频真实和自然，不仅场景和目标图片都是真实的，而且两者之间的融合也非常关键. 在实际的视觉系统中，大多数目标信息来自从背景图像中分割出来的目标区域. 因此，在虚拟视觉平台的场景和目标描述中，目标描述的角色更为重要，而场景的描述角色仅是辅助角色. 本文采用手工指定和拼接的方法获得背景视频. 然后，使用运动模拟物理引擎计算目标的位置和姿势. 通过参数控制模块，可以设置获取的视频，例如视点，视角，获取模式（帧速率，格式）和其他参数.

视角和视角由坐标变换控制. 在计算机屏幕上显示三维对象是从三维空间到二维平面的投影过程. 它执行以下步骤: ①调整视点的位置. ②模型转换，即旋转，平移和缩放模型. ③投影变换，即将三维模型投影到二维屏幕上的过程. ④窗口变换，指定在屏幕上显示的场景的位置和大小. 通过以上步骤，可以用对应的二维平面物体来表示三维空间中的物体，该物体可以正确地显示在计算机屏幕上，并且可以与背景视频叠加后传递给视觉系统. . . 4.视频合成. 视频合成实际上是将背景视频中的每个帧图像叠加到指定区域中的指定目标图像上的过程. 考虑到背景与目标之间的边界区域经常模糊，即边界区域的像素值是背景与目标的组合，因此本文

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