基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法的圖像處理技術(shù)分析

陳琦

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東省德州市 253034）

在此之前，受到技術(shù)發(fā)展水平的限制作用，物體在傳統(tǒng)模式下的二維環(huán)境中，僅能夠顯示出側(cè)面投影信息，展現(xiàn)形式過(guò)于單一，在社會(huì)不斷發(fā)展的背景下，科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，現(xiàn)有三維立體畫面技術(shù)變得越發(fā)成熟，新型顯示技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。為保證視覺(jué)呈現(xiàn)效果，現(xiàn)有專業(yè)技術(shù)人員需要以計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法為核心，使用圖像處理技術(shù)，借助三維空間對(duì)物體的坐標(biāo)信息用三維體素進(jìn)行展示，然后再次對(duì)畸變的投影圖像進(jìn)行校正處理[1]。這種圖像處理方式與此前的傳統(tǒng)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像展現(xiàn)方式進(jìn)行對(duì)比，具有更佳突出的精度優(yōu)勢(shì)。

1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法

科技時(shí)代背景下，人工智能技術(shù)高速發(fā)展，在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)均有著十分深入的應(yīng)用，在現(xiàn)有圖像處理中的運(yùn)用，主要體現(xiàn)為數(shù)學(xué)模型，較為常用的一種使用方式即為計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法，這種算法的技術(shù)優(yōu)勢(shì)較為突出。從本質(zhì)角度進(jìn)行分析，可以通過(guò)數(shù)據(jù)或者圖像完成信息任務(wù)[2]。此后，在對(duì)各類圖像進(jìn)行處理的過(guò)程中，可以結(jié)合已經(jīng)獲得的最終認(rèn)知結(jié)果，加以個(gè)人理解，對(duì)最終數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，但是，在使用計(jì)算機(jī)中的圖像處理工具時(shí)，需要面對(duì)較為煩瑣的流程，并且最終解釋方式具有多樣性特點(diǎn)，在這樣的情況下，技術(shù)人員一般會(huì)對(duì)現(xiàn)有圖像數(shù)據(jù)類型展開(kāi)分析，并借助物理概率模型完成對(duì)所得圖像信息的解釋任務(wù)，通過(guò)這樣的算法處理方式，對(duì)圖像進(jìn)行處理，即為計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法。

在使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法的過(guò)程中，可以更加充分的發(fā)揮出技術(shù)優(yōu)勢(shì)，確保圖像信息識(shí)別的精準(zhǔn)程度，同時(shí)，還能夠以圖像信息為基礎(chǔ)，進(jìn)一步繪制出新的模擬三維模型，保證提前預(yù)測(cè)效果精準(zhǔn)度，為后續(xù)環(huán)節(jié)的其他日常工作提供更為優(yōu)質(zhì)的輔助保障。

2 計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)

2.1 圖像處理技術(shù)的含義與圖像類別

使用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行解析和加工，可以使其轉(zhuǎn)化新的符合后續(xù)使用要求的目標(biāo)圖像，這種計(jì)算機(jī)處理技術(shù)即為圖像處理技術(shù)。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，大體分為兩種表現(xiàn)形式，詳情如下：

（1）針對(duì)投影圖像進(jìn)行專業(yè)轉(zhuǎn)化處理，使圖像能夠成為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中心可以有效識(shí)別出的關(guān)鍵數(shù)據(jù)形式，此后在對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)，為后續(xù)環(huán)節(jié)的其他處理任務(wù)提供良好保障作用；

（2）借助多種不同使用方式，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部空間存儲(chǔ)的所有圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理和轉(zhuǎn)化，主要任務(wù)為圖像格式的轉(zhuǎn)化，此后再完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理任務(wù)即可。

以圖像類別角度為基點(diǎn)進(jìn)行研究，主要分為兩個(gè)不同類別，詳情如下：

（1）模擬圖像，依次包括：攝影圖像、光學(xué)圖像，其中，攝影圖像對(duì)應(yīng)的是膠片照相機(jī)最終拍攝的照片，這種圖像在人們?nèi)粘Ｉ钌钪斜容^常見(jiàn)；

（2）數(shù)字化圖像。對(duì)于這種圖像類型而言，是一種新型技術(shù)，是在數(shù)字化技術(shù)水平不斷提升和信息技術(shù)水平持續(xù)發(fā)展后，在市場(chǎng)需求下生成的一種新興技術(shù)，再加上現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快，導(dǎo)致數(shù)字化圖像在很多情況下已經(jīng)成功取締此前的模擬圖像技術(shù)，不僅在圖像處理方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，圖像本身的精密度水平更高，所以，應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎隨處可見(jiàn)。

2.2 圖像處理技術(shù)的特點(diǎn)

常規(guī)情況下，圖像處理技術(shù)分別包含三方面內(nèi)容，詳情如下：

（1）該技術(shù)精密度水平較高?，F(xiàn)有圖像處理技術(shù)的成功應(yīng)用，可以將成功模擬出專業(yè)的圖像數(shù)字，在得到相應(yīng)的二維數(shù)組以后，可在相關(guān)設(shè)備的配合下，完成下一階段的圖像數(shù)字化處理任務(wù)，并對(duì)二維組數(shù)體量的大小比例做出隨意調(diào)控，應(yīng)用效果良好[3]。在此期間，使用專業(yè)掃描設(shè)備還能夠執(zhí)行等級(jí)量化設(shè)計(jì)，達(dá)到控制像素灰度的效果，確保技術(shù)精密度可以得到大幅度提升，充分滿足人們不斷增長(zhǎng)的像素要求；

（2）該技術(shù)具有良好的再現(xiàn)性優(yōu)勢(shì)。專業(yè)技術(shù)人員在完成圖像處理任務(wù)的過(guò)程中，并不需要面對(duì)過(guò)多的復(fù)雜要求，同時(shí)，執(zhí)行的處理任務(wù)較為簡(jiǎn)單，大部分工作是將待使用圖像內(nèi)容進(jìn)行再一次的真實(shí)場(chǎng)景還原，確保照片可以與現(xiàn)實(shí)更加貼近[4]。在此之前，傳統(tǒng)類型的模擬圖像處理方法在使用過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量受到一定影響，在圖像質(zhì)量出現(xiàn)大幅度下降后，無(wú)法落實(shí)展現(xiàn)圖像原本樣貌的最終目的?；诖?，在使用圖像處理技術(shù)后，能夠進(jìn)一步提升數(shù)字化圖像的清晰度和準(zhǔn)確度，充分展現(xiàn)出原圖的各項(xiàng)信息，并保證精準(zhǔn)度可以滿足使用要求。在這樣的情況下，現(xiàn)有圖像處理技術(shù)還具備穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)，能夠保證圖像質(zhì)量的同時(shí)，完成圖像的傳輸處理、復(fù)制處理、保存處理等操作目的，具備非常突出的高再現(xiàn)性使用優(yōu)勢(shì)；

（3）該技術(shù)在當(dāng)下的應(yīng)用范圍十分廣泛，各種不同格式的圖像的處理，大多需要配合不同的處理方式，才能夠保證最終處理效果可以達(dá)到理想水平，與此前的模擬圖像處理手段，現(xiàn)有圖像處理技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程中，可以對(duì)借助遙感圖像技術(shù)、波普?qǐng)D像技術(shù)、光圖像技術(shù)等多種手段完成信息源圖像的綜合處理，并且在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)均有著廣泛應(yīng)用，且應(yīng)用效果良好，可以有效保證圖像的最終處理效果[5]。

3 計(jì)算機(jī)視覺(jué)顯示系統(tǒng)

3.1 光場(chǎng)三維重構(gòu)

現(xiàn)有廣場(chǎng)三維重構(gòu)技術(shù)與傳統(tǒng)類型的二維顯示技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，在真三維立體凸顯的顯示任務(wù)中需要應(yīng)用到大量的復(fù)雜技術(shù)手段，從整體角度進(jìn)行分析，該技術(shù)具有明顯的先進(jìn)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，最終展示出的像素質(zhì)量更高。從具體角度出發(fā)，圖像處理技術(shù)人員需要以三維數(shù)據(jù)場(chǎng)內(nèi)任意一點(diǎn)為基礎(chǔ)，成功構(gòu)出一個(gè)立體化的三維空間，同時(shí)，還需要完成成像任務(wù)，在三維空間中設(shè)定基本單位，即像素點(diǎn)，此時(shí)的像素點(diǎn)信息可使用坐標(biāo)(x，y，z)形式進(jìn)行表示，在這樣的情況下，真三維立體圖像可以被視為由若干個(gè)不同的立體點(diǎn)共同組成的三維圖像。所以，在后續(xù)光場(chǎng)重構(gòu)過(guò)程中，借助光學(xué)引擎技術(shù)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)技術(shù)即可完成最終限時(shí)任務(wù)，并保證最終顯示效果可以達(dá)到理想水平[6]。

如：設(shè)定，現(xiàn)有立體圖像五維光場(chǎng)函數(shù)坐標(biāo)信息模型，技術(shù)人員可以將此作為基點(diǎn)，對(duì)待處理的三維立體空間進(jìn)行設(shè)定，并準(zhǔn)確分析函數(shù)信息，通過(guò)這種方式，將圖像對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)信息進(jìn)行重新設(shè)定，并表示為：F:L∈R5 →∈R3，此時(shí) 坐標(biāo)下方向的圖像坐標(biāo)信息顯示為：L=[x，y，z，ψ，φ]?；诖?，圖像對(duì)應(yīng)的顏色信息可以表示為：Y=[r，g，b]。完成上述坐標(biāo)信息設(shè)定任務(wù)后，在顯示三維模型及其紋理的過(guò)程中，最終呈現(xiàn)形式為離散集點(diǎn)展示，所以，Li-[Pi，Yi]，與之相對(duì)應(yīng)的空間內(nèi)點(diǎn)信息即可得到明確，并顯示出最終的顏色和位置信息[7]。在上述內(nèi)容中，光場(chǎng)處于視覺(jué)算法下的使用需要以圖1 的形式完成傳播任務(wù)，詳情如下。

圖1： 光場(chǎng)傳播圖

以圖1 內(nèi)容為基礎(chǔ)，構(gòu)建以三維光場(chǎng)為基礎(chǔ)的架構(gòu)，此時(shí)重構(gòu)深度標(biāo)準(zhǔn)為h的最終子集(處于點(diǎn)集L區(qū)間內(nèi))。然后，再按照深度的不同，完成點(diǎn)集的最終劃分，再成功將其分成多個(gè)不同的子集以后，其中任意一個(gè)子集均可以借助二維投影的方式或者散射屏幕方式完成光場(chǎng)重構(gòu)操作任務(wù)，同時(shí)，在完成重構(gòu)任務(wù)后，還會(huì)再次出現(xiàn)新的呈三維狀態(tài)的數(shù)據(jù)圖像，可供后續(xù)使用[8]。

具相關(guān)研究結(jié)果顯示，借助二維投影技術(shù)對(duì)切片圖像進(jìn)行重構(gòu)處理，不僅可以實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)定目標(biāo)，同時(shí)還可以再次重構(gòu)出新的三維光場(chǎng)范圍，并保證區(qū)域內(nèi)圖像信息的清晰度和準(zhǔn)確性。

3.2 顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

針對(duì)現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式LED 點(diǎn)陣體三維顯示系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析后，可以來(lái)哦接到，在構(gòu)成新的三維立體光場(chǎng)以后，可使用的成像形式會(huì)受到限制，僅能夠使用柱狀形式進(jìn)行表示，此時(shí)的視場(chǎng)角水平以及分辨率水平均達(dá)不到理想狀態(tài)。所以，技術(shù)人員在使用ARM 處理器中的智能交互性能完成真三維顯示系統(tǒng)制作任務(wù)的過(guò)程中，不能夠以不同角度為基礎(chǔ)觀察成像信息，同時(shí)還需要盡可能提升成像圖片的最終像素和分辨率，為后續(xù)圖像的使用和處理奠定良好基礎(chǔ)。

在三維環(huán)境中執(zhí)行物品拍攝操作指令的過(guò)程中，需要以三維圖像為基礎(chǔ)，完成物品展示任務(wù)，在完成拍攝任務(wù)后，及時(shí)存儲(chǔ)物體對(duì)應(yīng)的成像序列，并借助視頻采集技術(shù)完成圖像序號(hào)信息的導(dǎo)入操作，并對(duì)最終需要使用的圖像進(jìn)行切片處理。在完成上述操作內(nèi)容后，需要向視頻接口再次傳輸經(jīng)過(guò)處理后的圖像數(shù)據(jù)信息聶榮，依次通過(guò)DMD 控制設(shè)備、高速投影機(jī)、DLP、散射屏設(shè)備對(duì)圖像信息進(jìn)行系統(tǒng)處理，并執(zhí)行投影操作。在此期間，電機(jī)設(shè)備的成功驅(qū)動(dòng)，是保證圖像信息最終處理速度的關(guān)鍵，同時(shí)也是保證轉(zhuǎn)速傳感器穩(wěn)定運(yùn)行的前提，所以，需要借助電機(jī)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)完成轉(zhuǎn)臺(tái)速度控制任務(wù)和對(duì)角度的探測(cè)任務(wù)，在此過(guò)程中，還需要向控制器傳輸自身的探測(cè)信號(hào)，達(dá)到轉(zhuǎn)臺(tái)控制操作的閉環(huán)效果。

4 計(jì)算機(jī)圖像畸變矯正

4.1 矯正畸變

以計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法為基礎(chǔ)，技術(shù)人員可以更加靈活的借助計(jì)算機(jī)特點(diǎn)，完成對(duì)畸變圖像的處理任務(wù)，借助投影設(shè)備對(duì)圖像信息進(jìn)行垂直投影的過(guò)程中，垂軸放大率會(huì)受到視場(chǎng)變化產(chǎn)生的干擾作用，呈現(xiàn)出漸漸變大的發(fā)展趨勢(shì)，在這樣的情況下，裝置內(nèi)素點(diǎn)會(huì)立即出現(xiàn)非常明顯的偏移運(yùn)動(dòng)。如果此時(shí)的實(shí)際偏移距離過(guò)大，則會(huì)促使圖像出現(xiàn)畸變問(wèn)題。面對(duì)這種情況，專業(yè)技術(shù)人員需要在第一時(shí)間使用圖像處理技術(shù)，對(duì)所有畸變問(wèn)題進(jìn)行消除處理，確保圖像可以盡快恢復(fù)至初始狀態(tài)，防止圖像由于畸變問(wèn)題而無(wú)法正常使用[9]。

目前，比較常用的待處理畸變問(wèn)題可以分為兩類，第一種是徑向畸變問(wèn)題，第二種是切向畸變問(wèn)題，但是，在實(shí)際使用過(guò)程中，第二種問(wèn)題對(duì)圖像造成的畸變影響程度并不明顯，基于此，在完成圖像畸變處理任務(wù)的過(guò)程中，需要以徑向畸變問(wèn)題為主，確保桶型畸變問(wèn)題和枕型畸變問(wèn)題的最終處理效果可以達(dá)到預(yù)期水平。

常規(guī)情況下，促使圖形出現(xiàn)畸變問(wèn)題的主要原因?yàn)榭臻g狀態(tài)扭曲，即曲線畸變問(wèn)題。在此之前，技術(shù)人員需要通過(guò)二次多項(xiàng)式矩陣完成對(duì)畸變系數(shù)的求解任務(wù)，但是，在面對(duì)這種比較復(fù)雜的圖像畸變問(wèn)題時(shí)，這種方法無(wú)法立即奏效。吐過(guò)此時(shí)的多項(xiàng)式次數(shù)再次增高，則后續(xù)畸變問(wèn)題的處理工作難度也會(huì)隨之升高，主要是因?yàn)榫仃嚤旧淼哪嬉矔?huì)不斷增大，在這樣的情況下，后續(xù)編程任務(wù)、求解任務(wù)以及計(jì)算任務(wù)的工作難度都會(huì)出現(xiàn)大幅度提升。在此期間，以BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的矯正畸變處理方式，可以有效提升圖像信息的處理精度，再加上以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的視覺(jué)算法應(yīng)用，能夠?qū)兂C正方式進(jìn)行深化處理，即使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)配合視覺(jué)算法對(duì)圖像畸變問(wèn)題進(jìn)行妥善處理，可以取得更為優(yōu)質(zhì)的處理效果。將其與傳統(tǒng)類型的圖像處理技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，這種新型圖像處理技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程中，可以與生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生相似的權(quán)值效果，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的共享目標(biāo)，可以有效降低網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，同時(shí)處理難度也會(huì)出現(xiàn)一定程度的下降，在權(quán)值數(shù)量不斷減少的情況下，最終識(shí)別效果和對(duì)畸形圖像進(jìn)行泛化處理的能力也會(huì)得到進(jìn)一步提高，圖像處理質(zhì)量可以達(dá)到預(yù)期水平。

4.2 處理畸變圖像

以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行分析，可以將其理解為一種特殊的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)圖像處理技術(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化。在此期間，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身具備權(quán)值共享性和較為優(yōu)質(zhì)的稀疏連接性，為此，技術(shù)人員僅需要通過(guò)簡(jiǎn)單的操作便可以順利完成相應(yīng)的專項(xiàng)訓(xùn)練任務(wù)，并且學(xué)習(xí)難度較低，是現(xiàn)有畸變圖像問(wèn)題處理的有效方法之一，同時(shí)也是一種契合度較高的連接方式，應(yīng)用效果良好。

在上述內(nèi)容中，技術(shù)人員在完成畸變圖像處理任務(wù)的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)輸入內(nèi)容大多為多維圖像，所以，圖像可以被一次性的全部傳輸至網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，并不需要再次對(duì)圖像內(nèi)容進(jìn)行專門的提取即可保證傳輸準(zhǔn)確性，與傳統(tǒng)類型的識(shí)別算法進(jìn)行對(duì)比，具有操作更加簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。

除上述內(nèi)容外，以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的前提下，權(quán)值共享效果良好，所以，可使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法對(duì)訓(xùn)練參數(shù)進(jìn)行控制，適當(dāng)減小參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這樣不僅可以對(duì)實(shí)際容量做出精準(zhǔn)控制，同時(shí)還可以有效提升畸變處理效果，保證圖像的最終泛化水平。在這樣的條件下，圖像信息能夠與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算呈現(xiàn)出比較相符的狀態(tài)，此時(shí)僅需要對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最終分辨率和數(shù)字化圖像進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，保證二者參數(shù)相同，即可滿足使用要求。其中，由于圖像本身存在一定程度的幾何畸變問(wèn)題，且可能性較高，所以，需要對(duì)畸變概率進(jìn)行分析和計(jì)算，并以最終檢測(cè)窗比例為基礎(chǔ)，將圖像裁剪至應(yīng)用需要大小即可。

4.3 圖像增強(qiáng)

受CCD 攝像系統(tǒng)帶來(lái)的影響，或者受攝像機(jī)設(shè)備周邊環(huán)境影響，導(dǎo)致攝像系統(tǒng)在攝取圖像的過(guò)程中發(fā)生一些不良問(wèn)題，如：攝取圖像灰度存在分布不均的情況、或者整幀圖像對(duì)應(yīng)的灰度范圍過(guò)小，在這樣的條件下，圖像對(duì)比度不足，攝取目標(biāo)與附近景物灰度對(duì)比低，所以，圖像目標(biāo)的最終提取難度較高，再加上攝取目標(biāo)存在輪廓不清的情況，所以，需要先為圖像進(jìn)行必要的圖像增強(qiáng)處理，才能夠保證圖像的最終攝取效果。

使用圖像增強(qiáng)技術(shù)，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大圖像灰度級(jí)，保證輪廓清晰度和對(duì)比度可以達(dá)到理想水平，同時(shí)，還可以提升攝取目標(biāo)與干擾背景之間的灰度差別，更加清晰的將攝取目標(biāo)從干擾背景中分離出來(lái)并進(jìn)行妥善處理?，F(xiàn)有圖像增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用，可以有效改善圖像的視感質(zhì)量，是一種比較通用的圖像處理方式，同時(shí)，這種圖像增強(qiáng)處理的主要目的在于改善圖像呈現(xiàn)的整體視覺(jué)效果，所以，需要將圖像內(nèi)容轉(zhuǎn)換成為一種容易被人或機(jī)器識(shí)別分析的表現(xiàn)形式。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展的背景下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平不斷提高，相應(yīng)技術(shù)手段也在不斷推陳出新，此前的傳統(tǒng)技術(shù)手段無(wú)法繼續(xù)滿足使用需求，在這樣的發(fā)展背景下，技術(shù)人員需要做到與時(shí)俱進(jìn)，不斷提升自身專業(yè)能力，掌握更加先進(jìn)的專業(yè)技術(shù)手段。如：圖像畸變方面的處理手段，需要以現(xiàn)有計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法為基礎(chǔ)，完成圖像處理任務(wù)，并對(duì)幾何畸變問(wèn)題進(jìn)行合理矯正，確保圖像清晰度可以達(dá)到理想水平。