计算机视觉的概念、意义、基础和现状

计算机视觉（CV）是人工智能（AI）的一个领域，旨在使计算机能够模仿人类的视觉系统，以更好地理解和解释数字图像和视频的内容。这个过程主要涉及图像的获取、筛选、分析、识别和信息提取。可以说，AI让计算机具备了思考的能力，而CV则赋予了它们观察和理解的能力。

计算机视觉的价值

计算机视觉系统经过训练和优化，可以实时分析大量产品或流程，帮助发现问题。其速度、客观性、连续性、准确性和可扩展性超越了人类的能力。它能够检查产品、观察基础设施或生产过程，并进行实时分析。这种技术的应用使得问题的发现更加高效和准确。

最新的计算机视觉深度学习模型在现实世界的图像识别任务中表现出了超越人类的准确性和性能。这些模型在面部识别、对象检测和图像分类等方面取得了显著的突破。随着技术的进步，计算机视觉在各行业中得到了广泛的应用。它在安全和医学成像、制造、汽车、农业、建筑、智慧城市、交通等领域都发挥着重要作用。而且，随着技术的不断发展，计算机视觉变得更加灵活和可扩展，这也为更多的实际应用案例带来了可能性。

据有相关媒体预估，计算机视觉市场规模到2028年将达到1440亿美元。

计算机视觉工作步骤和原理

让我们先了解计算机视觉的基本工作步骤：

步骤1，图像采集，相机或图像传感器输入数字图像。

步骤2，预处理，原始图像输入需要进行预处理，以优化后续计算机视觉任务的性能。预处理包括降噪、对比度增强、重新缩放或图像裁剪。

步骤3，算法处理，计算机视觉算法对每个图像或视频帧执行对象检测、图像分割和分类。

步骤4，规则处理，输出信息需要根据用例条件规则进行处理。这部分根据从计算机视觉任务中获得的信息执行自动化。

再来看看计算机视觉工作原理：

现代计算机视觉系统将图像处理、机器学习和深度学习技术相结合，依靠模式识别以及深度学习来自我训练和理解视觉数据。传统的计算机视觉使用机器学习，而现在深度学习方法已经发展成为该领域的更好解决方案。

现代计算机视觉应用中的许多高性能方法都基于卷积神经网络(CNN)。这种分层神经网络让计算机能够从上下文认识图像数据。如果有足够的数据，计算机就会学习如何区分图像。当图像数据通过模型时，计算机应用CNN来查看数据。CNN通过将图像分解成像素来帮助深度学习模型理解图像，这些像素被赋予标签以训练特定特征，即所谓的图像注释。模型使用标签执行卷积并对它看到的内容进行预测，并反复检查预测的准确性，直到预测符合预期。深度学习依赖于神经网络，并使用示例来解决问题。它通过使用标记数据进行自我学习，以识别示例中的常见用例。

计算机视觉的应用领域

制造业：工业计算机视觉在制造业中用于自动化产品检测、物体计数、过程自动化，并通过PPE检测和面罩检测提高员工安全。

医疗保健：在计算机视觉在医疗保健领域的应用中，一个突出的例子是自动人体跌倒检测，以创建跌倒风险评分并触发警报。

安防：在视频监控和安防中，进行人员检测，实现智能周界监控。

农业：计算视觉在农业中的用例是自动监测动物，及早发现动物疾病和异常。

智能城市：计算机视觉是智能城市中用于人群分析、交通分析、车辆计数和基础设施检查。

零售：零售店监控摄像头的视频可用于跟踪顾客的移动模式，进行人数统计或客流量分析。

保险：保险中的计算机视觉利用AI视觉进行自动化风险管理和评估、索赔管理和前瞻性分析。

物流：自动化，通过减少人为错误、预测性维护和加速整个供应链的运营来节省成本。

制药：制药行业的计算机视觉用于包装检测、胶囊识别以及设备清洁的视觉检测。

计算机视觉研究方向

对象识别：确定图像数据是否包含一个或多个指定或学习的对象或对象类。

面部识别：通过将人脸与数据库进行匹配来识别人脸。

对象检测：针对特定条件分析图像数据，并定位给定类的语义对象。

姿态估计：估计特定物体相对的方向和位置。

光学字符识别：识别图像中的字符，通常与文本编码相结合。

场景理解：将图像解析为有意义的片段以供分析。

运动分析：跟踪图像序列或视频中兴趣点或物体的运动。