浅谈智能视觉技术应用与发展

　　然而求左右图像像素的对应关系是一个不适定性问题(Ill-PosedProblem)，因为本质上彩色摄像机捕获的表面的外观，并不包含深度信息，求对应关系只能根据外观的相似度来推导，而不是同一位置的外观也可能是相似的。因此虽然多年来学者们在这个方向上尝试了各种可能的手段，仍不能取得满意的效果。另外，计算像素对应关系以及根据对应关系并利用像素间的相关性进行优化得到深度都需要耗费大量的计算资源。到目前为止，该问题仍是一个开放性问题，没有能够产品化而得到普遍的应用。

　　另一种利用图像感应器获取三维信息的原理与雷达类似：采用主动的方式由一个激光发射器向场景中发射激光(一般是肉眼不可见的红外激光)，然后用一个接受感应器接受反射回来。发射的激光可以是一些特定的规则模式，远近不同的对象反射回来后模式会不同(如大小)，这样通过分析接收到的发射红外图像就可以得到深度信息。这种方式称之为结构光(StructuredLight)深度获取方法;发射的激光也可以是一些相位固定，远近不同的对象发射会得到不同的相位，这样根据接收到的激光的相位可以分析出激光飞行的时间，从而得到深度。这种方式称之为飞行时间(Time-of-Flight，ToF)深度获取方式。

　　不管是结构光还是ToF方式的摄像头，早期由于其制造工艺复杂，造价很贵，而且感应速度很慢远达不到实时，只能应用在一些专业领域。随着制造技术及电子技术的发展，最近两年来，这类利用光源获取深度信息的技术取得了突破性的进展。一些价格低廉并且速度很快的三维成像设备开始面世。不少公司都发布了可以实时采集深度信息的摄像头(例如MicrosoftKinect、

　　PrimeSense、华硕Xtion)等。这些摄像头可以以大于30帧每秒的速度采集分辨率超过640x480的深度图像。所谓深度图像指以像素矩阵的形式组织的场景中的深度信息，与普通图像不同的是，图像中的每一个像素的值不是颜色或者灰度值，而是该像素描述的点离摄像机的距离。Kinect是微软在2010年发布的专为XBOX360游戏机开发的体感设备，它使用结构光产生深度图像。Kinect的全身体感技术引发了基于深度信息的研究热潮如图1所示。

图1kinect体感技术演示

　　深度图像的处理和识别虽然不是一个全新的研究方向，但是以前由于受限于深度摄像头，其研究都局限在一些专业的领域，很多地方还是空白。随着廉价实时的深度摄像头的出现，对人机交互和计算机视觉提出了很多新的问题。从近两年计算机视觉和模式识别的顶级国际会议IEEEConferenceonComputerVisionandPatternRecognition(CVPR)上发表的论文来看深度图像处理相关的论文越来越多并且影响力也越来越大。

　　其次，由于廉价、实时的深度图像摄像头的出现，在视频监控领域也有了不俗的应用。韩国一名程序员利用Kinect开发出了一款监视边境线的系统，如图2所示。这个系统早在去年8月就开始开发，直到最近才向外界公开，并被韩国军方使用。这个系统利用Kinect摄像头的红外线功能检测穿过韩朝两国边境线的物体，能够识别动物和人。如果系统检测到穿过边境线的是人，就会立即拉响最近的警报。

图2Kinect摄像头的红外线检测功能演示

　　微软表示Kinect最具潜力的一个新用途就是用来确保家庭安全，它的运动跟踪系统完全可以胜任这种类似安防摄像机的工作。虽然传统的安防摄像机也可以很出色的完成安防工作，但Kinect的感应功能引入以后就可以更精准的跟踪入侵者的活动，以便让记录下了更有利用价值的视频资料。欧洲的一家高端视频监控公司也利用KINECT进行安全监控，他们开发的产品使用户可以通过手势来改变监控录像的布局，可进行录像、变焦、快退、孤立片段的操作以及内容显示如地图和网页等。

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