信息技術(shù) 第二冊（五年制高職）教案 9.2.3 計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的典型應(yīng)用

.2.3計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的典型應(yīng)用近年來，計(jì)算機(jī)視覺已成為人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)最熱門的子領(lǐng)域之一。隨著算法的迭代、算力持續(xù)提升、以及數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長，計(jì)算機(jī)視覺不僅在技術(shù)方面了取得了快速的發(fā)展，而且在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、服務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域也實(shí)現(xiàn)了廣泛地落地使用，并展現(xiàn)了巨大的市場潛力。以下我們舉例描述計(jì)算機(jī)視覺在各個(gè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用場景。手機(jī)拍照（1）自動(dòng)美顏：計(jì)算機(jī)視覺可以識別人臉和五官，自動(dòng)對圖片進(jìn)行美顏處理，例如調(diào)整皮膚色澤、磨皮、祛斑、提亮等。（2）智能姿勢識別：計(jì)算機(jī)視覺可以識別人體姿勢，自動(dòng)對拍攝的照片進(jìn)行剪裁和調(diào)整，例如自動(dòng)裁剪頭像、自動(dòng)調(diào)整照片角度等。（3）智能拍攝場景識別：計(jì)算機(jī)視覺可以識別拍攝場景，自動(dòng)選擇最佳拍攝模式和參數(shù)，例如自動(dòng)切換到夜景模式、自動(dòng)調(diào)整曝光時(shí)間等。（4）照片分類和管理：計(jì)算機(jī)視覺可以識別照片中的物體和場景，自動(dòng)將照片分類和管理，例如將照片按照時(shí)間、地點(diǎn)、人物等進(jìn)行分類。（5）人臉識別和標(biāo)簽添加：計(jì)算機(jī)視覺可以識別照片中的人臉，自動(dòng)為每個(gè)人添加標(biāo)簽，方便用戶進(jìn)行搜索和管理。（6）智能相冊制作：計(jì)算機(jī)視覺可以自動(dòng)將用戶的照片進(jìn)行篩選和剪輯，制作出具有情感和故事性的相冊，例如自動(dòng)生成旅游相冊、婚禮相冊等。圖像視頻審核隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，催生了自媒體的高速發(fā)展。隨著2009年新浪微博、2011年手機(jī)微信、2016年抖音平臺的陸續(xù)上線，自媒體進(jìn)入國人的視野，到現(xiàn)在，平臺依然在不斷涌現(xiàn)，參與者不斷增加，我國自媒體行業(yè)進(jìn)入蓬勃發(fā)展期。與此同時(shí)，圖像、視頻信息傳播量井噴式增長，這對網(wǎng)絡(luò)安全管理造成了巨大的挑戰(zhàn)?；谟?jì)算機(jī)視覺的圖像視頻審核技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)審核過濾色情、暴力、政治敏感等非法語言、圖片或視頻信息，以及對視頻直播內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)審核，成為網(wǎng)絡(luò)凈化的重要助力。智能制造工業(yè)質(zhì)檢在工業(yè)流水線中，很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)就是對零部件做質(zhì)量檢測。目前，大多數(shù)工廠的零部件檢測還是采用人眼觀察為主的檢測方式。但是，人工視覺檢測很大程度上取決于檢驗(yàn)員的能力、經(jīng)驗(yàn)、專心程度，容易導(dǎo)致遺漏、分類錯(cuò)誤等問題。隨著機(jī)器視覺（計(jì)算機(jī)視覺在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，通常被稱為機(jī)器視覺）的迅速發(fā)展，越來越多穩(wěn)定可靠的機(jī)器視覺缺陷檢測產(chǎn)品被實(shí)際應(yīng)用。通過機(jī)器視覺對零部件進(jìn)行缺陷檢測，可實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定、可靠、非接觸的工作輸出，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低返工概率，減少人力投入。圖1所示是采用機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行電子元器件的質(zhì)檢方式，表1列舉出人工質(zhì)檢與機(jī)器視覺質(zhì)檢效能的對比。圖1機(jī)器視覺電子元器件質(zhì)檢表1人工質(zhì)檢與機(jī)器視覺質(zhì)檢效能對比維度人工檢測機(jī)器視覺檢測效率效率低（s級），且因人而異效率高（ms級）精度受主觀影響，精度一般高精度可靠性易疲勞，受情緒影響穩(wěn)定可靠工作時(shí)間工作時(shí)間有限，注意力集中時(shí)間更少24小時(shí)不眠不休數(shù)字化需要人工登記，無法細(xì)化到零件個(gè)體自動(dòng)記錄、可追溯成本人力、管理成本高規(guī)?；蟪杀窘档铜h(huán)境適應(yīng)性不適合惡劣危險(xiǎn)環(huán)境適合惡劣危險(xiǎn)環(huán)境智慧農(nóng)業(yè)在農(nóng)作物生長過程中，作物的葉、莖桿、果實(shí)的顏色、外觀形態(tài)、紋理等特征時(shí)刻發(fā)生變化，利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地監(jiān)測作物形態(tài)變化，研究外界環(huán)境對作物生長狀況產(chǎn)生的影響和作物生長機(jī)制具有重要意義?？梢詰?yīng)用在以下場景：（1）作物病蟲害檢測：計(jì)算機(jī)視覺可以通過拍攝植物葉片的照片，自動(dòng)識別作物病蟲害，提高農(nóng)作物的防治效率。（2）作物生長狀態(tài)監(jiān)測：計(jì)算機(jī)視覺可以通過拍攝作物的照片，自動(dòng)識別作物生長狀態(tài)，例如生長期、葉面積、株高等，幫助農(nóng)民科學(xué)決策。（3）智能灌溉控制：計(jì)算機(jī)視覺可以通過監(jiān)測土壤濕度、作物生長狀態(tài)等數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉水量和灌溉時(shí)間，提高灌溉效率。（4）無人機(jī)巡視：計(jì)算機(jī)視覺可以搭載在無人機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)田的實(shí)時(shí)巡視和監(jiān)測，例如監(jiān)測作物的生長狀況、檢測地面的裂縫等。（5）智能收獲：計(jì)算機(jī)視覺可以自動(dòng)識別作物的成熟度和品質(zhì)，自動(dòng)控制農(nóng)機(jī)進(jìn)行收獲，提高收獲效率和品質(zhì)。如圖2所示，利用計(jì)算機(jī)視覺判斷果實(shí)成熟度。圖2利用計(jì)算機(jī)視覺判斷果實(shí)成熟度智慧醫(yī)療據(jù)統(tǒng)計(jì)，70%的臨床診斷需要借助專業(yè)的醫(yī)學(xué)影像，醫(yī)生需要根據(jù)實(shí)際醫(yī)學(xué)影像才能做出更加精準(zhǔn)的診斷。常見的醫(yī)療影像有X光片、超聲波、CT（ComputedTomography，即電子計(jì)算機(jī)斷層掃描）、核磁共振等。隨著深度學(xué)習(xí)算法的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)也迅速進(jìn)入醫(yī)療行業(yè)，目前，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于圖像重建、病灶檢測、圖像分割、圖像配準(zhǔn)和計(jì)算機(jī)輔助診斷（CAD）中。利用計(jì)算機(jī)視覺進(jìn)行醫(yī)療影像輔助診斷，可以有效提升閱片的精細(xì)度、提高閱片的效率，降低誤診率、漏診率。智慧安防計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在安防視頻監(jiān)控處理領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用，通過視頻壓縮、摘要、檢索等智能化應(yīng)用，提高錄像查看效率；通過圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原等智能圖像處理技術(shù)，還原模糊圖像使圖像細(xì)節(jié)特征更清晰。下面列舉一些具體應(yīng)用：（1）人臉識別：計(jì)算機(jī)視覺可以通過攝像頭拍攝的視頻或圖像，自動(dòng)識別人臉信息，包括性別、年齡、表情、身份等，幫助安防部門進(jìn)行人員識別和管理。（2）車輛識別：計(jì)算機(jī)視覺可以通過攝像頭拍攝的視頻或圖像，自動(dòng)識別車輛信息，例如車牌號碼、車型、顏色、速度等，幫助交通部門進(jìn)行車輛管理和違法處理。（3）行為分析：計(jì)算機(jī)視覺可以通過攝像頭拍攝的視頻或圖像，自動(dòng)識別人員的行為，例如是否攜帶危險(xiǎn)物品、是否出現(xiàn)異常行為等，幫助安防部門進(jìn)行預(yù)警和處理。（4）區(qū)域監(jiān)控：計(jì)算機(jī)視覺可以通過攝像頭拍攝的視頻或圖像，自動(dòng)識別區(qū)域內(nèi)的人員和車輛，例如公共場所、機(jī)場、車站等，幫助安防部門進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。（5）智能報(bào)警：計(jì)算機(jī)視覺可以通過對攝像頭拍攝的視頻或圖像的分析，自動(dòng)識別異常情況，例如煙霧、火災(zāi)、闖入等，幫助安防部門實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警和處理。（6）安防數(shù)據(jù)分析：計(jì)算機(jī)視覺可以通過對攝像頭拍攝的視頻或圖像的分析，自動(dòng)提取數(shù)據(jù)，例如人流量、車流量、停車位使用率等，幫助安防部門進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和決策。計(jì)算機(jī)視覺在安防領(lǐng)域的應(yīng)用將極大地提高安防的效率和準(zhǔn)確性，提高社會(huì)安全水平，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。自動(dòng)駕駛在自動(dòng)駕駛中，車輛在行駛時(shí)需要實(shí)時(shí)地去感知周圍的環(huán)境，包括行駛在哪里、周圍有什么障礙物、當(dāng)前交通信號怎樣等。就像我們?nèi)祟愅ㄟ^眼睛去觀察世界，無人車也需要這樣一種“眼睛”，這就是傳感器。自動(dòng)駕駛車輛的傳感器有很多種，例如激光雷達(dá)、高清攝像頭、夜視攝像頭、超聲波傳感器、毫米波雷達(dá)等，每種傳感器都有自己的特點(diǎn)和作用，它們協(xié)作起來幫助車輛感知周圍的環(huán)境，而計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對傳感器提供的各種圖像和信息進(jìn)行分析和識別，幫助車輛做出決策和控制。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以幫助自動(dòng)駕駛完成以下功能：（1）物體檢測與識別：計(jì)算機(jī)視覺可以通過車載攝像頭拍攝的視頻或圖像，自動(dòng)檢測和識別車輛周圍的物體，例如路標(biāo)、車輛、行人、動(dòng)物等，幫助車輛做出決策和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。（2）車道檢測與跟蹤：計(jì)算機(jī)視覺可以通過車載攝像頭拍攝的視頻或圖像，自動(dòng)檢測和識別車道線，跟蹤車輛行駛軌跡，幫助車輛自動(dòng)駕駛和保持行車安全。（3）交通標(biāo)志識別：計(jì)算機(jī)視覺可以通過車載攝像頭拍攝的視頻或圖像，自動(dòng)識別交通標(biāo)志，例如限速標(biāo)志、禁止標(biāo)志、指示標(biāo)志等，幫助車輛遵守交通規(guī)則和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。（4）障礙物檢測與避讓：計(jì)算機(jī)視覺可以通過車載攝像頭拍攝的視頻或圖像，自動(dòng)檢測和識別