计算机视觉课件

Marr的视觉计算理论[Marr1982]立足于计算机科学，系统地概括了心理生理学、神经生理学等方面业已取得的所有重要成果，是视觉研究中迄今为止最为完善的视觉理论．Marr建立的视觉计算理论，使计算机视觉研究有了一个比较明确的体系，并大大推动了计算机视觉研究的发展．人们普遍认为，计算机视觉这门学科的形成与Marr的视觉理论有着密切的关系．事实上，尽管20世纪70年代初期就有人使用计算机视觉这个名词[Binford，1971]，但正是Marr 70年代末建立的视觉理论促使计算机视觉这一名词的流行．下面简要地介绍Marr的视觉理论的基本思想及其理论框架．
1．2．1 三个层次
Marr认为, 视觉是一个信息处理系统，对此系统研究应分为三个层次：计算理论层次，表示(representation)与算法层次，硬件实现层次，如表1-1所示．

按照Marr的理论，计算视觉理论要回答视觉系统的计算目的和策略是什么，或视觉系统的输入和输出是什么，如何由系统的输入求出系统的输出．在这个层次上，信息系统的特征是将一种信息(输入)映射为另一种信息(输出)．比如，系统输入是二维灰度图像，输出则是三维物体的形状、位置和姿态，视觉系统的任务就是如何建立输入输出之间的关系和约束，如何由二维灰度图像恢复物体的三维信息．表示与算法层次是要进一步回答如何表示输入和输出信息，如何实现计算理论所对应的功能的算法，以及如何由一种表示变换成另一种表示，比如创建数据结构和符号．一般来说，不同的输入、输出和计算理论，对应不同的表示，而同一种输入、输出或计算理论可能对应若干种表示．在解决了理论问题和表示问题后，最后一个层次是解决用硬件实现上述表示和算法的问题，比如计算机体系结构及具体的计算装置及其细节．从信息处理的观点来看，至关重要的乃是最高层次，即计算理论层次．这是因为构成知觉的计算本质，取决于解决计算问题本身，而不取决于用来解决计算问题的特殊硬件．换句话说，通过正确理解待解决问题的本质，将有助于理解并创造算法． 如果考虑解决问题的机制和物理实现，则对理解算法往往无济于事．