计算机视觉技术与应用(6篇)

计算机视觉技术与应用篇1

关键词：计算机视觉；智能交通；监控系统

中图分类号：TP277

近些年来，随着我国人民生活水平提高，使私家车辆的数目急剧增长，并且车辆的增长速度远远超出市政建设的力度。这样的事实导致城市交通拥堵、违规通车、车祸增加，所以迫切的要求加快市政建设，实施高效率的交通监控措施，基于计算机视觉的智能交通监控系统也由此得到了相应的广泛的发展和应用。那么，计算机视觉技术下的智能交通监管系统究竟应该如何设计与实现呢？

1计算机视觉下的智能交通监控系统

1.1计算机视觉技术

计算机视觉技术即利用各种图像摄录设备将通过对视觉目标进行识别、跟踪、测量并将由此获取的视觉信息传输至计算机并进而利用图像技术进行视觉信息处理以达到进一步进行智能化处理的视觉处理技术。

1.2智能交通系统（ITS）

智能交通系统（ITS）是指通过现代化的网络信息技术、自动控制技术等有效综合手段在一定范围内建立的全方位发挥作用的交通运输综合管理和控制系统。作为交通运输管理体系的一场新的革命，近年来，由此技术进一步开发形成的监控系统已经在各个道路的关键路口、路段和其他交通繁忙地域普遍建立，为交通运输管理提供了自动化、智能化的信息收集和处理等多方面的服务。但是，随着城市建设的迅猛发展和人流、车流量的猛增，更加智能化的交通管理系统的开发和利用显然也成为了当务之急。

2计算机视觉下的智能交通监管系统的建立

正是基于新的发展需要，我们有必要把计算机视觉和智能交通监控系统进一步结合起来，首先通过计算机视觉分别对各个道路的关键路口、路段和其他交通繁忙地域等相应位置实时进行交通信息采集，然后，通过信息传输系统、或者进行处理后存入服务器并将处理过的实时交通信息及时传输到监控指挥系统，以实现对于各个道路的关键路口、路段和其他交通繁忙地域的实时监控和管理。由此，显然就需要设计以下各个子系统并共同构建为一个完整的体系。

计算机视觉下的智能交通监管系统

实时交通信息收集系统

监控指挥系统

高质量信息存储传输系统

图1计算机视觉下的智能交通监管系统工作程序示意图

3智能交通监控系统的实现

计算机视觉下的智能交通监管系统实现的第一步是通过实时交通信息收集系统实时进行交通信息采集，即通过对于运动物体的分割，在图像找出有意义的部分，抽出运动目标的特征，进而通过连续画面间的变化判断目标的运动状况。在这一系统运行中，首先可以“摄像头读入”的初始视频，使用相应的算法提取“背景”，然后通过原图与背景运算形成相应的“前景”，由此即可进一步通过矩形框的使用来达到“运动目标检测”与信息采录的目的。

图2视觉监控系统原理图

3.1系统功能实现

对运动物体的检测主要有光流法以及差分法两种方法，由于光流法比较复杂和耗时，实时检测很难实现，因而，现有实时交通信息收集系统一般通过差分法的应用来进行开发和实现。

3.1.1帧间差分法

帧间差分法对运动目标进行分割处理过程中使用较多也最为简单实用的一种方法，其基本原理就是通过在连续的图像序列中两个或三个相邻帧间采用基于像素的帧间差分并且阈值化来提取图像的运动区域，进而通过逐象素比较获取前后两帧图像之间的差别来判断运动物体的移动状况。在实际操作中，一般可以假设用于获取序列图像的视频设备为静止物体，设视频中连续两帧的图像为It（x，y）和It+1（x，y），然后通过对连续两帧的图像相应的像素进行比较，利用Dt（x，y）=It+1（x，y）-It（x，y）这一方程求出相应的阈值来检测出运动物体的移动状况：

Mt（x，y）=

当然，必须注意的是，由于帧间差分法所得到的差分图像在现实中并非由理想封闭的轮廓区域组成的，因而，运动目标的轮廓自然也就往往是局部的、不连续的，且其误差往往随着运动物体速度的增大而增大，因而，这一方法并不适于对于高速运动目标的有效检测。

3.1.2背景差分法

与帧间差分法不同，背景差分法则是利用当前图像与背景图像的差分来检测物体运动状况一种方法。其基本原理是在可控制环境下，通过对于运动背景的固定假设，设待检测运动物体的图像为I（x，y），背景图像为B（x，y），通过输入图像与背景模型进行比较，利用D（x，y）=I（x，y）-B（x，y）这一方程求得到图像中的各像素的变化信息，进而检测运动物体的移动状况：

Mt（x，y）=

当然，在实际运用中，背景差分法的关键，是要建立一个背景模型，并更新模型。

3.2程序功能的实现

本程序功能实现所主要使用的是OpenCV函数。OpenCV能够实现对图像数据的操作，包括分配、释放、复制、设置和转换数据，以及对摄像头的定标、对运动的分析等。在函数实现上，用到了Cv图像处理的连接部件函数，运动分析与对象跟踪中的背景统计量的累积相关函数等相关的函数。本系统就是运用图3介绍使用到的函数名及其功能和使用格式等来实现对视频流的运动车辆的轮廓检测的。

图3寻找轮廓程序主要算法流程

实验证明，本系统能够较好地实现对视频流的运动目标的轮廓检测和对象跟踪，并能实时更新背景，车辆跟踪正确率在95%以上，虽然存在着轮廓检测正确率稍差的缺点，但其主要原因是由于摄像头所处的角度和运动目标靠近程度的影响，从根本上并不影响对于运动目标的实际检测。

4结束语

加快城镇化进程是我国发展的大趋势，在这一趋势下，城市病的治理当然可以离不开现代化的科学技术。但是，必须注意的是，无论多么先进的管理系统，最终都只有通过人的行为才能够发挥有效的作用，在这个意义上，设计与使用先进的交通监控系统固然是解决交通问题的技术条件，但是，交通问题的解决，最终还必须依赖于人的素质的全面提高。

参考文献：

[1]戴俊乔.城市道路交通视频监控系统架构和性能的研究[J].科技与创新，2014（06）.

[2]张伟龙，李刚，王雨翔.基于计算机视觉的智能交通监控系统[J].小型微型计算机系统，2014（07）.

[3]庞其富.浅谈城市轨道交通视频监控系统设计方案[J].通讯世界，2014（01）.

计算机视觉技术与应用篇2

关键词：计算机图形图像技术；视觉传达设计；实现意义

中图分类号：TP391.41

自从计算机产生以来，随着技术的不断发展和延伸，计算机软件技术已经逐渐地渗透到人们生活当中的各个角落。从视觉传达的方式上来看，视觉传达设计要素整个概念从很久以前就已经出现了，但是将视觉传达设计要素和计算机图形图像技术相结合的理论提出却是最近几十年间的事情。将计算机图形图像技术和视觉传达设计要素充分联系起来便可以使受视者更加方便且容易地对事物的概念和内在含义进行理解，因此可以说计算机图形图像技术对视觉传达设计要素具有十分重要的实现意义。

1计算机图形图像技术与视觉传达设计的含义

计算机图形图像设计是指利用计算机的各种技术对其存储器中的设计数据进行处理，并将设计出来的图纸展示在显示器或是绘图软件上的一种手段。从视觉传达设计的角度出发，它是指对文字、色彩、图形、编排等基本要素的信息通过计算机技术进行有目的的创作，而我们通常把这种技术成为计算机图形图像技术[1]。

视觉传达是指以视觉符号为信息传递的通道，表达传播的方式通过视觉语言来进行，通常指的就是人与人之间通过“看”这种形式来进行的交流。视觉传达设计是指针对设计的内容进行处理使其具有视觉传达的功能。视觉传达设计多是指平面设计，以印刷物为媒介，主要包括书籍设计、企业形象设计、标志设计、包装设计、广告设计等。视觉传达设计主要针对色彩、图形、编排、文字等基本要素进行艺术创作，在人们的生活中有着极其重要的作用。

图形是有意识、有内涵创造出的视觉符号，它具有直观性。计算机图形图像技术在视觉传达领域得到了充分地应用，它的繁荣发展给视觉传达设计领域的发展带来了突破。在计算机技术迅速发展的今天，在视觉传达设计中应用计算机图形图像技术不仅可以丰富人们的文化和精神世界，对设计艺术的发展也起到了不容忽视的重要作用[2-3]。

2计算机图形图像技术对视觉传达设计要素的意义

2.1计算机图形图像技术对编排要素的实现意义

计算机图形图像技术对视觉传达当中的编排要素具有十分重要的意义，而编排要素所设计到的面非常之广，例如广告设计、影像创意等都与其有着密不可分的联系。对广告和影像的图片进行合理完美的编排能够带来与众不同的创意效果。设计艺术的一个主要分支是视觉创意设计，这一类设计往往没有带有明显的商业目的，但是它给喜欢设计的人们提供了一个广阔的设计空间，也就因为这样越来越多的设计者对计算机图像设计开始感兴趣，并在具体的学习过程中加入了自己的风格与特色，使视觉传达更具创造力。对视觉传达编排要素要求特别严格的工作是广告摄影及手绘，它的目的是运用视觉传达设计的手段将企业的包装风格、行为观念、经营理念、管理特色、营销策略与准则打造成一个完整统一的形象，它希望通过计算机图形图像技术的编排来使产品达到满意的效果[4]。除此之外，计算机图像设计的优点是想象力及创造力丰富，原本风马牛不相及的对象可以通过强大的图形处理软件编排在一起，利用各种替换和修改技术使图像发生本质性的变化。举例而言，对于果汁饮品瓶子进行编排设计也可以达到意想不到的效果，我们常常看到在瓶面上会有滴答的果汁掉入人物口中的图案设计，这样的设计不仅增强了视觉的逼真效果，也让人们感到新鲜可爱。这样的图形图像设计在市场上数不胜数，给饮品的生产厂家带来了很大的经济效益。

2.2计算机图形图像技术对色彩要素的实现意义

所谓色彩就是人眼收到可见光以后对物体所产生的第一感觉的视觉反应，因此在视觉传达当中，色彩要素是其中一个比较重要的要素。计算机的图形和图像设计通过对色泽、明度和纯度等的调整和把握，可以将三维立体的效果进行再现，使人能够更加直观地观察到一个事物的本身。因此，计算机设计师可以借助计算机的图形和图像技术将生活当中丰富多彩的色彩充分地传达给受视者，这样受视者便可以通过计算机所传达的各式各样的色彩信息来充分地了解这个世界，而且还能将其充分地应用到生活当中的各个领域。比如，能够吸引消费者眼球的往往是新颖别致的包装设计，在我们的日常生活中，我们也能够看见各类商品的包装都是五花八门。服装的包装、食品的包装等都与计算机图形图像的视觉传达设计紧密联系[5]。实现商品价值和使用价值的手段往往是商品的包装，无论是我们看到的海报、宣传彩页，还是我们正在阅读的书籍封面，这些平面印刷品都具有丰富的视觉传达效果。要想引起人们的兴趣，首先要做的就是需要通过计算机图形图像设计软件对其进行新颖的颜色设计。只有这样才能引起人们的广泛兴趣，从而加深对其在文化性、知识性和思想性方面的认识。只要对产品进行不同的透明度、不同的色彩设置都能够传达不一样的视觉效果。

2.3计算机图形图像技术对图形要素和文字要素的实现意义

计算机图形图像技术对图形要素的实现意义主要体现在图形图像的调整与制作和图形图像的划分两个方面。对采集来的图像计算机图形图像技术可以从两个方面对其进行调整与制作处理。一是方便设计需要，对图片可以进行滤镜特效、色彩调整和图像合成等处理。二是通过计算机绘图技术来进行绘制，例如一种图形或图像通过技术参数的设置可以在纵横两个轴上实现大数量的散布，与此同时更有颜色、透明度、形状等多种变化，这些变化都是在几秒钟内完成的，手绘是不能在这么短的时间内达到的。计算图形图像技术对图形图像进行了明确的划分，分为矢量图和位图。位图是按位对图标进行绘制，而矢量图则是以数字的方式对绘画过程中几何图形的各种要素进行记录并绘制。前者能够设计出色彩和亮度丰富的图像，而后者则能够将事物原本的轮廓和线条表现出来。此外，计算机的图形图像设计也可以应用到文字设计当中，并且操作起来非常的简单。在常用的软件中，只要在工具栏中选择设计“字体颜色”、“字体”、“字体”、“字体大小”，在选定后的区域输入想要输入的文字，之后也可以对文字进行艺术处理。文字在进过计算机图像设计的处理后会发生各种各样的变化，不仅增强了视觉传达的效果，也提高了作品的诉求率。例如商家在广告图片中各种各样的文字设计不仅增强了广告效果，也传递着快乐的氛围。因此，计算机图形图像设计可以使任何形式的文字都能够在视觉传达过程中实现其自身所蕴含的图形意义。

3结束语

本研究主要针对计算机图形图像技术对视觉传达设计要素的实现意义等方面的内容做出了简要的分析和研究，文中笔者也提及了一些自己的主观看法。因此，在今后的时间里，相关的工作人员和技术人员需要不断地努力，争取将计算机图形图像技术和视觉传达设计要素更好地结合在一起，这样便能够使视觉传达更具有延续性和生命力。

参考文献：

[1]黄兰，何天泉.高校视觉传达专业计算机辅助设计的学科建设[J].艺术教育，2010（12）：45-46.

[2]童江涛.教学课件设计的视觉传达分析[J].艺术研究，2011（01）：32-33.

[3]钱璐.平面设计软件教学与绘画结合的探讨[J].美术大观，2011（06）：07-08.

[4]侯庭卓.Photoshop辅助色彩构成教学探索[J].艺术与设计（理论），2011（04）：28-29.

计算机视觉技术与应用篇3

近年来，经济的发展和人们生活水平的提升也使得人们的出行更加便捷，越来越多的人都是自己驾车出行，这样导致公路上的交通流量不断增加，如何保障交通的顺畅性和安全性成为人们关注的重点问题。信息技术的发展推动了计算机视觉技术的出现，为交通安全性的提升提供了一定的保障。本文主要对计算机视觉技术进行分析，进一步探讨计算机视觉技术在智能交通系统中的应用。

【关键词】计算机视觉技术智能交通系统应用

智能交通系统简称ITS，这是一种新型的交通管理系统。该系统主要结合了信息化技术、计算机技术以及数据传输技术等多种技术，用来对整个交通运输体系进行管理，可以实现人、车、路的全面监控和管理。计算机视觉艺术作为智能交通系统中的一个重要环节，受到相关工作人员的高度重视。随着计算机视觉技术的发展，不仅为交通行业的发展提供了更多的便捷，同时还能够筛选道路交通的各种信息，进一步增强了智能交通系统的灵活性和准确性。

1计算机视觉技术的概述

计算机视觉也被称为图像分析和图解理解，其包括的理论主要有摄影几何学、概率论、图像处理理论以及人工智能理论等部分。计算机视觉技术主要是用二维投影图像实现三维物体重构。这种技术的应用范围比较广泛，不仅应用于二维图像识别方面，同时还用于三维物体的识别和重建上面。通过计算机视觉技术能够获取专业化的三维信息，对三维信息的获取一般有两种方法，其中一种是直接获取法，还有一种是间接获取法。直接获取法主要是通过计算机视觉技术的效果来确定三维运动中产生的各种参数，这一过程对摄像机运动问题的关注程度较高；间接获取的方式就是将单幅图像和摄像机焦距相结合，来判断被测量位置视觉上的信息。计算机视觉技术的关键就是实现特别匹配，在特殊情况下可以利用不同的摄像C同时收集运动信息，从而提高相关控制的精确度。

2计算机视觉技术在智能交通系统中的应用

计算机视觉技术在智能交通系统中的应用可以实现道路交通的监控，同时还能够实现自动收费、智能导航等功能，主要应用有以下几个方面的内容。

2.1交通监控中对计算机视觉技术的应用

基于计算机视觉技术的交通监控系统主要分为三个步骤，首先是对车辆和行人进行跟踪和分割，其次是对车流量进行分析和计算，并且计算车辆的平均速度和道路上车辆的队列长度，最后根据道路的交通状况来规划形式线路，从而有效缓解道路交通拥堵的现状，方便人们减少出行时间。车辆和行人作为道路中运动的主要目标，在监控场合下，需要对运动时间进行有效分割，常用到的分割方式包括光流法和帧差法两种，其中前一种分割方式主要是依据图像中不同的运动用映射参数正确的表达，这样可以将具有同样映射参数的光流量进行分配，从而完成参数分割。计算机视觉在交通监控中的应用主要是对车辆速度、车辆数目、车辆分类进行检测。随着计算机通信技术的发展，计算机视觉技术也是日新月异，基于计算机视觉的交通监控系统具有较强的实时工作性，能够快速的适应高度公路以及城市道路交通的监控。

2.2车辆导航中对计算机视觉技术的应用

实现车辆的智能导航是计算机视觉技术在智能交通中应用的典型案例。这种技术主要为驾驶人员提供道路信息和车辆运行状况两大信息。通过车辆智能导航系统的运行能够对道路两边的界限进行有效的识别，将车辆引向规定的行驶车道，在车辆行驶过程中，该系统能够自动检测车辆与前方其他车辆之间的距离，从而提醒驾驶人员保持车辆的安全距离，最终实现安全导航驾驶。通过该系统的摄像机运动能够识别其他车辆的行驶状况，并且通过计算检测点的方式计算车辆的模拟匹配点。车俩智能导航系统中就使用了计算机视觉技术，可以从中提取相关信息，计算车辆行驶的安全距离和速度。

2.3计算机视觉技术用于车辆辅助驾驶

计算机视觉技术在车辆辅助驾驶中的应用主要是帮助驾驶人员对外界的变化做出反应。具体表现为车辆在市内行驶时，计算机视觉技术的应用能够识别周边道路的标记，并且对交通标志、其他车辆和行人进行识别，然后筛选相关信息进行计算，让驾驶人清楚外界的具体状况，从而避开其他的车辆和行人，能够从根本上减少交通事故的发生，增强车辆的安全运行。辅助驾驶的形式转变为人机交互的方式，一定程度上能够满足驾驶人员对信息的需求。

2.4计算机视觉技术用于车辆智能收费

车辆收费是车辆在公共交通位置行驶中的一个关键环节。随着科学技术的发展，车辆收费系统逐渐向着计算机技术的应用方向发展，计算机视觉技术在各地区交通发展中的应用是现代化交通发展的一个重要突破口。很多地区的智能化收费都是通过识别车牌的方式来实现收费，我国在车牌识别这方面仅仅限制于单目车牌和双目车牌的识别，其中单目车牌识别的核心就是将车牌照位置作为核心部分，我国大部分地区都是将单目系统作为核心部分来使用。采用双目系统对车牌进行识别，也可以对车辆的型号进行识别，通过大量的实践发现，双目系统进行车牌识别的实用性较强。但是这种识别方式在实际应用过程中仍然存在着信息获取难度大、车牌照定位难度大等多种问题，尤其是车辆在高速路上行驶时，对于车牌信息的获取更为困难，因此，在这方面还需要加大研究和实践。

3结束语

随着计算机视觉技术的智能化发展，其在智能交通系统中的应用能够解决多方面的问题。该技术的应用不仅能够实现车辆的实时监控，同时还能够实现车辆导航以及车辆收费，帮助驾驶人员识别车辆行驶中存在的障碍物，这样一来，可以增强车辆行驶的安全性，同时还能够提高我国道路交通系统的整体管理水平。但是该技术应用中也存在不足之处，未来发展中需要降低视觉系统的价格，减少系统的尺寸，从而增强系统对车辆信息的处理速度，最终实现对道路交通的全面监测。

参考文献

[1]王春波，张卫东，许晓鸣.计算机视觉技术在智能交通系统中的应用[J].测控技术，2000（05）：22-24.

[2]郁梅，蒋刚毅，郁伯康.智能交通系统中的计算机视觉技术应用[J].计算机工程与应用，2001（10）：101-103+121.

[3]顾晶.基于计算机视觉的智能交通监控系统的研究[D].东南大学，2006.

[4]谢萍萍，黄传春.计算机视觉技术在智能交通系统中的应用[J].福建电脑，2008（10）：77+133.

计算机视觉技术与应用篇4

关键词：计算机视觉技术铁路检测应用

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1007-3973（2012）002-075-03

1前言

自1825年世界第一条铁路在英国出现以来，铁路已经成为人们不可或缺的交通工具，越来越多的人在使用铁路出行，由于近年来铁路事故频频发生，促使了计算机视觉技术在铁路检测上的广泛使用并大力发展。

传统的铁路检测一直是靠人工和静态检测，这种检测缺乏实时性和准确性，并且效率低下，根本无法满足铁路的发展。这就要求研究一种新的检测方法来适应环境的发展，人们就试图将计算机视觉技术应用于铁路检测上，并取得了很好的效果。将计算机视觉技术应用在铁路检测上显著提高了铁路检测的实时性、准确性，有效的减轻了人工检测中工作条件恶劣，工作量大等缺点。它能在列车行驶的过程中就能对铁路和列车状况进行检测，并及时的做出预警，防止安全事故的发生。目前有关铁路检测主要集中在铁路信号检测、轨道检测、接触网检测、电力机车检测及站台环境监测等五个方面。

2计算机视觉技术

计算机视觉，也称机器视觉。它是利用一个代替人眼的图像传感器获取物体的图像，将图像转换成数字图像，并利用计算机模拟人的判别准则去理解和识别图像，达到分析图像和作出结论的目的。

计算机视觉是多学科的交叉和结合，涉及到数学、光学、人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、图像理解、模式识别等多个领域。计算机视觉已有多年的发展历程。随着计算机、控制理论、模式识别、人工智能和生物技术的发展，计算机视觉在机器人、工业检测、物体识别的应用越来越广，研究方向也从二维到三维，从串行到并行，从直接依赖于输入信号的低层处理到依赖于特征、结构、关系和知识的高层处理。

一般的计算机视觉系统是有CCD(电荷耦合器件)摄像机、装备有图像采集板的计算机、光照系统以及专用图像处理软件等组成。CCD摄像机将所要研究的对象和背景以图像的形式记录下来，这其实是一个光电传感器，将光学信号转成电信号，图像采集板把采集的电信号转为数字信号，即数字化，一般情况下在摄取图像时都需要一个照明系统提供光照，然后再用专用的图像处理软件对图像进行处理，输出分析结果。

3计算机视觉技术在铁路信号中的应用

铁路信号灯和现在的交通公路上的红绿灯是一个功能，但铁路和公路不同，铁路有限定的道路，列车必须在限定的股道上行驶，所以一旦与其他车辆相遇的话根本没有办法避让，如果发生车祸将会对国家和人民的生命和财产造成严重的损失，因此列车必须严格按照信号灯的指示行驶。

铁路信号灯识别主要是利用了信号灯在不同情况下会发出特定色彩光的特点。文献[1]在HSV空间中对S分量图像边缘检测和膨胀等，结合各种信号灯色调H分量的取值范围得到信号灯区域，然后多次腐蚀直到消除孤立点得到信号灯的边缘，最后填充信号灯区域，从而实现了信号灯的识别。在文献[2]也与此类似。文献[3]将彩色图像由RGB模式转化为HSI模式，用彩色特征聚类分析法来对图像进行分割，文中提出了基于颜色和形状相结合的复杂环境中目标检测与识别方法，用Hough变化来提取目标边界，从而提取出特定目标，而后得到指示灯区域所有像素的H，S统计值确定信号灯的颜色。在文献[4]提出一种基于改进的Hough变化的吊车信号灯识别算法。Roberto将摄取的图片转换到HIS颜色空间，用基于形状特征和模板匹配的方法探测到相关的铁路标志而放弃无关的基础设施。

为了部分消除因为光照条件、背景和拍摄角度对目标识别的影响，文献[5]提出使用一种利用sift特征的方法，它首先建立已知样本模型的特征集，然后将视频流每帧灰度图像的sift特征与之比较，从而实现对目标的检测或跟踪。实验表明该方法不仅能避免目标的错误识别，而且也明显优于基于边缘检测的算法，在识别准确率上达到了90%。

4计算机视觉技术在轨道检测中的应用

随着世界铁路运营速度的不断提高，列车在行驶时对轨道的撞击、摩擦加剧，这就会造成轨道的变形、零件松动、磨损乃至缺失等，这些都会对列车的安全性造成严重影响，极有可能会造成铁路安全事故的发生。因此轨道设备具备良好的状态是铁路运输安全的重要保证。

随着电子技术和检测技术的发展，轨道检测技术也经历了翻天覆地的变化，其中也有不少研究机构将计算机视觉技术应用于轨道检测上，且取得了若干有效的检测方法。

轨道表面缺陷对列车行驶的质量和铁路系统的安全性会造成严重的影响，文献[7]提出了一种轨道表面缺陷检测的实时视觉检测系统。利用跟踪提取算法分割出轨道的灰度图像，然后用局部归一化法增强轨道图像的对比度，最后用基于投影轮廓的缺陷定位法检测缺陷。该算法对噪声有较强的鲁棒性和计算速度快，在一定程度上克服了光照不均和轨道表面反射性质不同对图像的影响，但对局部归一化过程中参数的选择有待进一步研究，以使该系统有更强的鲁棒性。该系统在216km/h速度下能进行实时检测，但随着检测速度的提高检测的准确度会明显下降且缺乏实时性。

文献[8]利用一排结构光视觉传感器，将钢轨轮廓的大圆周和小圆周的中心作为检查点。首先结构光视觉传感器拍摄铁轨侧面并且将其标记在参考坐标帧中，最后通过比较测量的钢轨轮廓与参考轮廓的比较计算出铁轨磨损程度。该方法简单快速精确且不需要特殊的图像处理设备，在列车较高速度时仍然能达到良好效果。

5计算机视觉技术在接触网检测中的应用

接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。它是轨道交通的主要组成部分，主要为机车提供动力，接触网的连接件由于受外界因素的影响容易产生过热现象，严重时会导致供电中断，引发列车停运事故。

我国的计算机视觉技术的接触网检测系统是基于德国相关技术而建立起来的，目前基于计算机视觉技术的接触网磨耗检测主要有两种方案：(1)基于镜面反射，激光照射接触线，线性CCD照相机捕获反射图像；(2)基于漫反射原理和CMOS(互补金属氧化物半导体)照相机。由于长期的频繁摩擦，接触网与受电弓接触部分很少被空气氧化，所以用光进行照射时该部分光反射率明显高于其他部分，因此这也为计算机视觉技术用于接触网检测提供了可能。

基于机器视觉的接触网检测系统主要是建立在图像识别和图像处理等视觉技术基础之上的，检测的内容涵盖接触网的所有基本几何参数。随着铁路的发展，原有的检测系统已经暴露出了一些问题，已无法满足需求，所以研究人员在系统硬件设备不变的情况下提出了许多改进的算法，如文献[9]针对现行的接触网定位器倾斜度检测方法效率低下、精确度不高的缺点，提出了一种基于计算机视觉的接触网定位器倾斜度自动测量装置，应用图像分割、剔除干扰线、图像细化等算法，对采集的图像进行处理，然后利用改进的霍夫(Hough)变换检测细化后的图像，对相邻的特征像素点进行聚类并感知编组，最后用随机Hough变换使感知编组后的每条线段更接近直线，进而计算装置中定位器的倾斜度，实验证明该算法精度高、速度快。

6计算机视觉技术在电力机车检测中的应用

在列车的行进过程中，机车车轮与钢轨接触面不断发生摩擦，也就是轮缘与踏面的摩擦。从而会造成踏面的擦伤或剥离，而剥离会严重影响列车运行的安全性和平稳性以及轨道设施的使用寿命，因此需要对轮缘进行定期的检测和维修。

传统的检测方法需要人工逐项检测，存在费时费力、工作量大、工作环境差、效率低等缺点，所以人们就提出了一种基于计算机视觉技术的检测技术，该技术是一种非接触式检测方法，它能检测出所有关于火车轮缘轮廓的几何参数，从而计算出火车轮缘的磨损情况。这种检测方法检测速度快、准确率高且大大减轻了劳动强度，在实验中取得了满意的效果，并且在实际检测中也得到了广泛的应用。

文献[10]中研发设计了一种利用CCD成像测量技术、图像处理理论和计算机控制等相关技术，提出了一种非接触式的在线测量系统。采用二元多项式方法对由于硬件装置引起的误差的图像进行几何校正，用统计均值法对图像进行分割，从而求出车轮踏面的各项参数，通过在实验室对标准物进行测试实验而得到的测量数据结果进行分析而得出。此系统能够完成对火车轮对几何参数的测量，并且可得到相对准确的测量结果。

为了解决检测轮缘高度和宽度存在精度难以保证及稳定性不高的问题，文献[11]提出了一种基于三角法测量的在线监测系统，该系统由CCD高速摄像机和结构光发射器完成数据的采集，然后利用三角测量原理导出测量模型和计算模型，根据轮缘高度和宽度的定义完成对高度和宽度的测量，最终对轮缘磨损程度进行量化，实验表明该算法测量精度高，结果稳定可靠。

7计算机视觉技术在站台环境监测中的应用

近年来铁路交通事业发展迅速，铁路客流量也不断增大，如中国每年的春运期间都有上亿人次通过火车返乡，各种危害乘客安全的事故也时有发生，因此世界各国特别是中国站台监控就显得越来越重要，目前的站台监控主要是依靠安装在各个角落的闭路电视或专业技术人员，这不仅需要专业技术知识还需要大量的人力物力。随着计算机、图像处理等技术的快速发展，对站台的自动监控也逐渐成为发展趋势。

近年来人们做了许多关于站台人群检测的研究，这些研究大都使用铁路站台中的闭路电视（CCTV）系统，在现代的CCTV系统中基本上使用的是数字化图像，在人群监测过程中大量使用了数字图像处理技术，如边缘检测、细化、像素计算等，通过图像的处理可以轻易的得到想要的结果。

文献[12]仍采用原有的CCTV监控系统拍摄的灰度图像作为处理对象，利用基于视觉的经过最小二乘法和全局搜索的混合算法训练的工业的额神经网络来估算站台的拥挤程度，该系统在实际的运行中获得了较高的精确度，虽然不能计算人数但却能实时的预测人群的密度。

文献[13]所设计的系统就较为复杂，它利用多台摄像头对站台进行检测。首先判断站台上列车的四种状态，如：没有列车、有列车、列车正在出站、列车正在入站等，然后对物体或行人检测及跟踪，最后对所检测的结果综合分析，做出合理的预警或警告。

8计算机视觉技术在铁路检测上的发展趋势

随着计算机视觉技术的铁路检测中的应用越来越广泛和深入，并且随着计算机视觉技术等关键技术的不断发展，计算机视觉技术在铁路检测上应用发挥更大的作用，它就目前而言在铁路检测的应用上仍然存在技术难题需要研究：

计算机视觉技术与应用篇5

关键词：视觉；形象设计；专业课程；教学改革

中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1005-5312（2014）05-0261-01

随着时代的不断进步，计算机应用的领域越来越广，对于各行各业都产生了不同程度的渗透作用。其中，计算机对于艺术领域的影响是巨大的。相反的，艺术设计也因计算机技术的开发与不断地深入研究，使得其在艺术表现形式的获取上取得了不菲的成绩。艺术设计作为一门交叉性学科，在现代看来，如何实现与其他学科的有机融合显得越来越重要。教育工作者尤其应注重在这方面的研究。

一、改变教学模式

传统的视觉形象设计教学模式没有从手工时代的思想约束中解放出来，在专门的教室里进行长期的作画过程对于学生来说相当枯燥，久而久之，学生对专业课的学习便无法产生浓厚的兴趣。根据这种情况，现代新兴的教学模式建议教育工作者采取将计算机教学与艺术基础课相结合的方式，取代传统的艺术设计课惯用模式，将色彩、速写、图形等的设计取法于计算机仿真模仿。除此之外，计算机具有随意缩放的功能，在设计过程保证作画质量的同时使得学生的作画设计更加逼真，更加精确且规范；计算机还具有修改方便、勾形快捷以及渲染效果良好等的优势，是辅助学生开展课程学习的利器。需要看到的是，传统手工设计所需要的各种工具，如笔、纸、尺、规等等在利用计算机设计时都可以免除，对于节省资本用于开展其他课程活动这方面来说，产生了很多积极影响。这种结合计算机技术展开视觉形象设计的方式为学习者解放思想，自由发挥想象力提供了必要的空间，作品的完成度也大大提高了。

二、实现动态方式进行艺术设计

计算机应用于视觉形象设计教学使得艺术设计不再枯燥无味，实现了图画的动态化，为艺术设计创造了独特的交流方式。如用Flash实现角色动画、网页动画、互动游戏设计等等。计算机与艺术设计的及时交互为视觉形象设计的发展提供了发展的空间。首先，这种功能使得学生改被动为主动，在设计过程中，可以实现学习者主动参与到艺术设计的目标。其次，这种交互作用使得学生增多了艺术判断的渠道，对选用不同的过程得出相应结果来提高学生的学习兴趣来说大有裨益。计算机技术领域的多媒体技术作为一种新兴的辅助教学工具，具有将图像、文本、声音、视频等因素结合于一体的效果，丰富艺术表现力的同时还相应提高了作品的感染力。如影视合成中的AfterEffectsCS4，PremiereCS4课程的设置就是如此。所谓影视合成就是将虚拟的场景、物品、角色与实拍的场景、物品或者角色等合成在一起。与影视合成相关的是影视编辑，影视编辑就是剪辑。它是一门具有综合性质的课程，因此需要在早期入学时便开设课程，为日后的学习打下坚实的基础。

三、注重社会应用的价值

视觉形象设计课程作为一门计算机数字艺术在很多时候是以交叉学科的身份出现的，在动画、电影、电视领域运用越来越广泛。作为一门融合性的学科，教育工作者对于学生跨学科的教育要求也应有所提高。只有全面认识到各个相关学科所起到的作用才可以促进视觉形象设计教学事业的全面发展。其中，首先运用到的便是计算机辅助设计。现在我们运用的高档彩色输出以及打印领域的技术创举就是其中的内容。某些学校开设的PhotoshopCS4，CorelDRAW就是关于计算机辅助设计的课程。其次，计算机绘画。可感压力的数字画笔的使用取代了传统画笔的地位，并在艺术设计领域发挥着不可小觑的作用。随着手部压力的微弱变化就可以在计算机画板上展现出不同的效果，与手工时代的画笔所造成的效果几乎一致，此外还给学习者带来了传统画笔所不能带来的福利。及时交互等优势使计算机超越了传统工具被动的地位，2D插画和概念艺术广泛应用于商业广告插画、出版物插图、游戏美术中。最后，是计算机多媒体动画技术的运用。这项应用十分广泛的计算机艺术形式按制作方法，可分为二维动画和三维动画；按长短，可分为动画短片、动画电影（电视剧）；按剧种，可分为故事片、儿童剧、科教片等。具体情况，在次不再赘述。

四、结束语

综上所述，计算机技术与视觉形象设计这类艺术设计类课程相结合所产生的效益是某个独立的学科所无法实现的。数字媒体技术的发展给艺术设计带来了耳目一新的风格与形式，为视觉形象设计的创新提供了无限发展的空间。相信未来我国在这方面取得成果将越来越多，其教学水平也将更上一层楼！

参考文献：

计算机视觉技术与应用篇6

计算机的发展及应用，使人们的生活日新月异。计算机辅助设计源于计算机图形技术的产生，计算机辅助设计的研究构想发端于1950年，但使用计算机绘图的最早记录是在1963年，美国麻省理工学院的研究人员伊凡·苏泽兰在美国计算机联合会会议上发表了名为《画板》的博士论文，从而开始了计算机辅助设计的发展历程。他从1950年开始着手开发通过图形技术来处理人与电脑交互对话的操作系统。1963年，这套以电脑主机、显示屏、光电笔和键盘为工具的图形画线系统得到实现。这套图形画线系统开发和引进了许多计算机绘图的基本思想和技术，使用户可以运用电脑画出直线、复杂曲线以及简单的标准部件。

最初CAD被解释为“计算机辅助绘图”，由于当时计算机在设计上的作用是替代传统手工绘图的一种新工具，但随着后来信息技术的飞速发展，计算机技术在各领域的广泛应用，CAD的含义也在不断变化扩展，随着20世纪70年代像素的产生、80年代三维曲面造型系统的开发等，使电脑绘图从只能用“线”这一基本绘制元素发展到可以用点、面、体进行绘制计算机图形，从而使CAD的含义也发展成现在人们比较熟知的计算机辅助设计这个概念了。1970年的威尼斯双年展首次接纳了计算机绘画作品，这也标志着新的视觉艺术形式的诞生得到了社会的承认。

我国的计算机辅助设计起源于20世纪70年代。与国外计算机辅助设计发展的轨迹相似，国内计算机辅助设计的研究与应用基本上是从各高等院校发展起来的。20世纪90年代初，随着我国现代化进程的迅速发展以及计算机的进一步普及，在环境艺术设计和创作领域，计算机技术应用的价值，逐渐得到人们的重视。

二、我国计算机辅助环境艺术设计的现状

计算机作为信息时代重要的技术工具，在环境艺术设计领域得到普遍应用。在20世纪90年代前，国内对环境艺术设计效果的表现是使用手工绘制的方法，到了20世纪90年代初期，计算机辅助设计技术开始在我国建筑业应用。计算机辅助设计技术在建筑设计表现领域以不可逆转的潮流迅速发展。尤其是到了20世纪末，计算机辅助设计逐渐成为建筑效果表现的主流。起初，设计师主要运用AutoCAD软件进行施工图的绘制，在方案阶段还以手绘为主。但随着相关专业软硬件的更新和进步，它自身的强大优势得以显示，同时对传统手绘表现产生了越来越大的冲击。

随着近十几年来我国计算机辅助环境艺术设计的发展，计算机建筑效果表现的类型己经有了很细致的划分，可以分为：计算机建筑效果图、计算机建筑漫游动画和计算机建筑效果虚拟现实。计算机建筑效果图主要是通过3DSMAX，Lightscape，Photoshop等计算机软件制作的静态的效果图。通过计算机三维软件从平面、立面数据中得到透视图，透视点位置及视点角度均可变换，然后再渲染出二维图像，这种方式是目前社会上应用最广泛的。计算机漫游动画是利用3DSMAX软件的三维动画功能，在建筑物的室内或室外的设计阶段就能以可视的、动态的方式全方位展示建筑物所处的地理环境、建筑物外貌和各种附属设施以及建筑物内部空间的效果，使人们能够在未来的建筑物中漫游，因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。

三、计算机辅助环境艺术设计的发展趋势

当前，随着计算机软硬件技术的迅猛发展，计算机辅助设计在环境艺术设计领域受到了广泛的重视和应用，比如各种方案的汇报、投标以及招商广告中随处可见，从而出现了大量的绘图软件的教程以及在教学上更加重视计算机绘图软件的教学课程。人们更多的关注计算机技术，想方设法掌握各种绘图软件，在模型、材质、灯光以及各种渲染技法上花费大量的时间，而忽略了最终的效果图的艺术性。计算机辅助设计是科学与艺术以及计算机与艺术设计相结合的边缘学科。计算机辅助设计在视觉艺术创造规律、形式法则和审美方法与传统的艺术设计是相同的。所谓视觉艺术，是通过人的视觉感受而将客观内容纳入主观心灵并予以对象化呈现的艺术形态。一些美学研究者认为，从审美主体的角度来看，艺术离不开创造者和欣赏者两个方面，而这两个方面都要通过一定的感官和相应的感性物质媒介，前者创造出审美对象，后者达到审美愉悦。所以说，作为视觉艺术的计算机辅助设计作品既要真实的描绘场景，又要使欣赏者达到审美偷悦。不可否认，人们的欣赏水平在不断提高，求新、求异的视觉口味也越来越高。这源于技术的发展、审美的进步，计算机技术的发展对于社会和艺术创造产生了重大的推动作用。

在计算机辅助环境艺术设计发展的初级阶段，设计师的目标是使效果图具有真实感，能够模拟未来场景的真实效果，具有一定的实用性。目前的计算机建筑效果图的风格单一，已经不能满足大众的不断提高的视觉口味。计算机建筑效果图既是表现的技术同时它又是视觉艺术。设计师创造出审美对象，筑物内部空间的效果，使人们能够在未来的建筑物中漫游，因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。使用的软件有Creator系列三维建模工具及Vega场景管理软件。计算机建筑效果虚拟现实技术强调的是一种身临其境的感觉，采用的是人与人之间自然的交互方式。它可以实现逼真的、纯三维的场景，可以全方位、多角度、完全由用户自由控制在场景中漫游。作为建筑师可以从多个角度观察建筑方案，所以说虚拟现实技术不仅可以使用于建筑表现，而且也是一种推敲方案的有利手段。VR技术在我国的环境艺术设计领域中有着广泛的应用前景，将给环境艺术设计带来革命性的改变。

设计师创造出审美对象，要使欣赏者达到审美愉悦而不是审美疲劳。为此，根据目前我国计算机辅助环境艺术的发展情况，未来计算机建筑效果图应呈现艺术化、人情化和多样化趋势。

参考文献：

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[2]张绮曼.中央工艺美术学院环境艺术设计系—室内设计的风格样式与流派[M].北京：中国建筑工业出版社.

[3]张绮受.中央工艺美术学院一环境艺术设计与理论[M].北京：中国建筑工业出版社.

[4]李小艺.环境艺术设计的新视界阅.北京：中国人民大学出版社.

[5]李砚祖.环境艺术设计.北京：中国人民大学出版社.