…………………………， 婴发展．． Ｊ 基于ＯＰＥＮＣＶ的计算机视觉技术研究 渤海大学信息与科学技术学院李宜蓉 【摘要】随着计算机技术的快速发展，基于Ｏｐｅｎｃｖ￣计算机视觉技术水平获得了很大的提高。计算机视觉技术主要是实现人眼的分类、分割、跟踪、识别、判别决策等 能，在计算机视觉系统中创建３Ｄ、２Ｄ图像数据，以创建获取所需要信息的人工智能系统。本文主要基－￣Ｏｐｅｎｃｖ计算机视觉技术来探讨在系统创建过程中存在着的问题以 及相应的对策，以求获得对视觉技术的创新发展。 【关键词】Ｏｐｅｎｃｖ；计算机视觉技术；系统；研究 随着计算机技术的快速发展，计算机设 备逐渐被应用到社会生活的各个方面，尤其 是在当前计算机视觉技术和图像处理技术快 速发展的时期，各个科技领域中的计算机视 觉技术已经逐渐成熟。计算机视觉技术主要 于存在着光照的变化，其场景中所出现的环 境因素对视频采集设备性能影响很大。环境 因素会使得获取的图像信息的质量降低，并 且在图像中无法避免的存在着噪点，这对于 运动物体的检测和图像采集会造成很大的影 够分离出图像，且阀值分割先要确定每个像 素的点是否处于灰度范围值之内。将图像中 的像素灰度与确定的阀值进行比较，其结果 解释所有像素点分为２类，一类像素的灰度 小于阀值，另外一类就是大于阀值。阀值二 是利用计算机智能化来替代人眼，即对于客 观存在的三维立体化世界的理解和识别，整 个实现过程均是以计算机技术作为基础。随 着计算机视觉技术的不断发展，现今其已逐 渐成为了一门神经生理学、计算机工程、信 号学、物理学、应用数学等综合性学科。计 算机视觉技术系统其在高性能计算机基础之 上来实现对大量数据的获取，并且通过智能 算法来对获取数据进行处理，从而完成对数 据集成。 一、视频中运动物体检测原理 对于视频中的运动物体检测主要分为两 中方法，其一为宏观检测法；其二为微观检 测法。宏观检测法是对获得的整幅图像进行 检测，而微观检测法则是对所需要的区域进 行图像检测。视觉技术在检测运动物体的时 候，首先对图像进行采集，并对采集的信息 数据进行预处理，将图像进行分割，然后分 别提取运动物体的影象，从而实现参数的更 新。图像采集过程中采用背景差分法，实现 对背景图像的提取，其通过一定算法采用人 为手段获取没有背景的图像。另外在进行运 动物体检测的时候还可以采用帧间差分法， 其主要是实时获取帧图，然后实现一帧一帧 图像比值的比较，从而获取具有差值的图 像。运动物体进行检测的时候需连续获取帧 图，将这些帧图组合起来，其实就是物体的 运动轨迹，然后同分割技术就能勾勒出物体 的轮廓。随着计算机视觉技术的不断深入研 究，发现此两种方法单独使用仍然存在的一 些缺点，于是研究人员将二种检测方法进行 融合，形成一种综合检测方法。综合检测法 将两者检测方法的优势进行了融合，并将其 灵活的应用到了生产和生活之中，取得了十 分不错的效用。 二、基于Ｏｐｅｎｃｖ的计算机视觉技术探究 （一）基于Ｏｐｅｎｃｖ的运动物体检测 运动物体在进行检测的时候，基于 Ｏｐｅｎｃｖ的检测原理主要为：根据物体某项特 定信息，例如，颜色、轮廓、性状等，在复 杂背景中利用这些特定的信息将物体分离出 来。整个图像的分离过程首先是进行视频流 捕捉，然后是进行视频的格式转换，再将图 像进行预处理，从而提取前景物体，减少环 境因素对图像处理的误差，最后根据物体特 征提取，并完成对运动物体的跟踪。从图像 中提取所需的目标物体，其实质就是对整个 屋里轮廓进行检测和分割，根据每个图像的 帧差异来进行提取。 （二）基于Ｏｐｅｎｃｖ图像预处理 视觉技术应用于复杂的环境之中，由 响。当获取视频帧图像之后需对其数据进行 值化分割时，确定分割的阀值Ｔ，然后分割 预处理，通常有平滑度滤波处理、图像填 图像。选取合适的阀值进行分割，可以有效 充、图像背景更新等。 的减少光照因素影响，常用的动态阀值主要 １．平滑度滤波处理 有直方图来法与最大类方差法这另种分割方 由于在进行视频图像采集的时候存在着 法。 噪点，那么我们就需要对其进行噪点处理， 三、计算机视觉三维技术 以求减小噪声。滤波平滑度滤波处理，其具 计算机视觉技术的核心为分割问题、运 有线性和非线性两种方式，其中线性方式进 动分析、３Ｄ立体场景重构等，立体视觉主要 行处理器运算简单、运算速度快，但是在进 是从多幅图像的参照中获取目标物体的三维 行处理之后的图像都会呈现不清晰的情况。 几何信息。计算机视觉所模拟出的３Ｄ立体画 而非线性方式尽心给处理之后，虽然能够很 面只需要摄像机从不同的角度同一时间针进 好的减小噪点，确保信号的局部特点，但是 行图像捕获，将２Ｄ信息进行３Ｄ重构，进而将 其运算的速度会较慢。 计算机程序重建于真实的三维场景之中，以 ２．图像填充 恢复物体的真实空间信息。 对于帧图像进行处理，通常采用检测边 （一）视觉系统 缘填充法或者是腐蚀膨胀法来完成，其中填 视觉系统捕获图像的过程，实则可以看 充法是指当检测出目标物体之后，利用边缘 成为对大量信息进行处理过程，整个系统处 检测方法来对物体进行辨识，然后利用形态 理可以分为三个层次，其一，理论层次；其 学的漫水填充法进行填充。图像的腐蚀膨胀 二，描述层次；其三，实现层次。在摄像机 则主要是由于摄像机的性能等问题造成的。 视觉系统之中，输入的是２Ｄ图像，但是输出 ３．实时背景更新 为３Ｄ信息，而这就可以实现对图像的位置、 在进行图像差分之前，需要对背景图样 距离等信息的如实描述。视觉系统分为三个 进行确定，并且需要对其进行初始化处理。 进阶层次，第一阶段为基础框架；第二阶 以方便以后在进行检测时候能够对实时背景 段为２．５Ｄ表达；第三阶段为三维阶段。在第 图进行差分计算，只有这样，才能够获得极 二阶段中实现的２．５Ｄ表达，其原理是将不完 佳的前景效果。在进行图像差分时，首先需 整的３Ｄ图像信息进行表达，即以一个点为坐 要根据指定法来确定第一帧背景的图像，并 标，从此点看去某一些物体的部分被遮挡。 将其指定为第一张背景图片，然后在检测过 第三阶段的三维阶段，则是人眼观察之后可 程中根据算法对背景实施更新。整个图像在 以从不同的角度来观察物体的整体框架，从 进行更新时，其主要的流程为：判断并读取 而实现了将２．５Ｄ图像信息的叠加重合运算， 图像是否为第一帧；将Ｏｐｅｎｃｖ处理的图像转 进一步处理之后得到了３Ｄ图像。 化为单通道灰度值；将实时采集的图像进行 （二）双目视觉 高斯平滑度处理，去除噪点；最后使用形态 人们从不同角度观看同一时间内的同一 学滤波处理噪点。 物体的时候，可以利用算法测量物体间的距 （三）提取前景运动物体图像 离。此法被称为双目立体感觉，其依据的原 检测运动物体的时候，只有在检测流程 理是视觉差原理，利用两台摄像机或者一台 中确保精确度，才能够获取满意的前景跟踪 摄像机，对两幅不同的图像进行不同角度观 效果。此过程中主要分为两个步骤，第一步 察，并且对其观察的数据进行对比分析。实 为二值化图像之后进行分割：第二步，图像 现双目立体视觉与平面视觉图像获取，其主 分析前处理，进行充分填充，确保前景图的 要的步骤为： 完整性。其中，前景图的提取主要分为下面 （１）图像获取 几个步骤：首先对前景图像和背景图像进行 从两台不同的摄像机，捕获帧图像，由 差分，然后对差分的图像进行二值化，再对 于环境因素会造成图像差异困难。为了更好 背景中的前景图像边缘进行检测，根据轮廓 的跟踪目标、检测，当捕获图像之后，需要 进行填充图像。由于摄像头存在于不同的场 对图像进行预处理。 景和环境之中，不论是室外或者是室内随着 （２）摄像标定方式 场景的变化都会对图像的采集产生影响。那 获得真实坐标系中的场景点中的与平面 么在前景图中提取目标就需要在检测系统中 成像点占比见的对应关系，借用三维立体空 采用有效手段来完成背景实时更新。 间中的三维坐标，标定之后确定摄像机的位 阀值二值化分割法可以对检测的物体进 置以及属性参数，并建立起成像的模型。 行前景和背景差图分割，从而使目标物体能 （３）特征提取方式 屯子世界一１４１— Ｉ丝． 研发展…………………………． 建筑设计防火审核的方法与应用软件研究 诏安县公安消防大队叶纯淳 【摘要】随着我国基础设计建设的不断完善，社会生产中的各项管理细节也较以往有了很大的改变。我国对于建筑设计及施工管理过程中的防火设计内容极为关注，从建 筑设计的整体内容来看，建筑设计防火审核需要采用有效的方法及相应的软件，才能将防火审核工作落到实处。本文就建筑设计防火审核的具体方法做以论述，分析在进 行我国建筑设计防火审核过程中所发现的问题，并借助相应的软件来解决这些问题，进而保障建筑实体的安全性。 【关键词】建筑设计；防火审核；应用软件 前言 近年来，国内市场经济环境发生了较 大的变化，对于建筑施工而言，更加注重设 计的安全性，并以此来维护人民财产及生命 安全 国内各省市环境中的高层建筑拔地而 起，而且很多房屋建筑的功能性极为错综复 杂，无形之中就埋下了众多的火灾隐患。基 于此，需要国家有关部门加强建筑设计的防 火审核工作，采用相关的现代化应用软件， 提高审核的实际效果。 现阶段我国建筑设计防火审核概述 我国对于建筑设计防火的相关内容有 着较为明确的规定，并监督建筑部门遵照实 施。一段时期以来，国内大部分建筑企业能 够按照规定加强建筑防火管理，而且我国消 防安全管理部门对建筑设计审核的职能分工 较为明确。 （一）建筑设计防火审核的概念 建筑设计防火审核是指国家有关部门的 工作人员对于建筑实体的防火安全措施进行 系统检查，并且为施工设计单位提供合理有 效的改善建议，督促其执行，从而保障人们 的财产及生命安全。 （二）建筑设计防火审核的要求 我国目前对于各项建筑设计的防火审核 的要求极为繁杂且严格，无论是楼层间消防 通道的布设还是消防栓的设置，以及楼层高 度的限制等等内容，对于这些项目的检查工作 都属于建筑设计防火审核所要执行的工作“］。 一我国建筑设计防火审核工作中存在较多的问 题，国内消防建设明显滞后。很多地方在大 力发展建筑事业，但却弱化消防安全管理， 这是极为不合理的现象。另外，还有某些建 筑企业的负责人自身的消防意识淡薄，对建 筑防火审核工作不够重视，也给建筑设计防 火审核工作带来了重重阻力 】。 三、防火审核方法及其应用软件的实际 应用 清单中的各项内容进行检查，防止检查内容 有所遗漏。 般情况下，“防火审核表”包括五个 项目的内容，即编号、防火审核项目、审核 回馈、防火设计严格程度及其它 ］。如果是 针对不同建筑实体进行防火检查工作，则这 五个表格项目有可能存在细微的不同，需要 工作人员根据建筑物的实际情况进行具体分 一析。 、对于现阶段我国建筑设计防火审计工作 （二）建筑设计防火审核软件的实际应 来说，采用配套的防火审计方法能够有效提 用 通过工作人员手工填充“防火审核表”， 将建筑设计本身的几项基础信息收集起来， 下一个步骤则是将这些基础信息录入到与之 配套的防火审核应用软件中去，并且通过该 软件智能化的分析方式，将建筑物实体中所 存在的火灾隐患呈现出来，便于工作人员执 行具体工作，督促建筑单位进行消防整改 ］。 建筑设计防火审核软件的应用，使得防火审 核过程更为科学、消防评定数据更加精准， 进而有利于增强该项工作的实效性。 四、结束语 通过对建筑设计防火审核的方法的剖 析，以及研究与之配套的软件的应用状况， 了解到建筑设计防火需要考量多个因素，才 能保障建筑安全。 笔者在文中借鉴了以往专家学者所提出 的“防火审核表”的研究理论，采用该内容 构建出建筑设计防火审核模式，并进一步完 善了防火审核表的内容。另外，对于防火审 核的实践而言，配套软件的合理应用能够提 升该领域的操作效率，进而保障建筑设计及 审核的安全性。 升该项工作的执行效率，再加上应用防火审 核软件，就给建筑安全加了一层更为有效的 安全保障。 （一）建筑设计防火审核方法 我国的建筑设计防火审核方法的应用所 依据的规范是“建筑行业设计防火规范”及 其相关的规定。该中方法首先要进行人工审 核，工作人员凭借以往的消防经验，对建筑 设计的内容提出意见和建议，并最终给出合 理的审核结果。从这种人工审核方式的具体 执行过程来看，其中不乏有一定的非客观因 素，审核评定结果完全依赖于工作人员的经 验则很有可能不准确。所以，再此基础上， 我国建筑设计防火审核环节进行了技术整 合，将多种现代技术应用于建筑设计防火审 核过程之中，并且取得了实质性的进步。从 实践中看，基于计算机技术的防火审核工作 能为高效，其评定结果更加准确 “防火审 对于人们的安全而言，再进一步细化建筑设 核安全检查表”是落实建筑防火安全系统工 计防火审核的各项内容也不足为过。 作的重要操作工具，该工具是为防火审核应 二、我国目前进行建筑防火审核过程中 用软件系统提供初始的统计数据。这个表格 所存在的问题 呈现的是具体的防火检查项目的种类，使防 火检查人员在实际工作过程中可以依照项目 从实际防火审核工作的执行过程来看， 所谓的特征提取方式主要是为了提升检 测、跟踪目标的准确性，需要对目标物体进 行特征提取，从而实现对图像分割提取。 （４）深度计算 深度信息主要是根据几何光学原理，从 三维世界进行客观分析，因为距离会产生不 同的位置，会使得成像位置与两眼视网膜上 有所不同。简单来说，客观景物的深度可以 反映出双目的视觉差，而利用视觉差的信息 结合三角原理进行计算，可呈现出深度的图 像信息。 （三）摄像机模型 摄像机在标定过程中确定了其建立的基 础为摄像机的模型，摄像机模型在标定过程 中关系到三个不同坐标系的转换，分别为２Ｄ 图像平面坐标系、摄像机自身坐标系以及真 实的世界坐标系。摄像机在摄像的时候起本 质是２Ｄ图像坐标转换，首先要定义摄像机的 自身坐标系，将坐标系的原点设置为光心， Ｘ、Ｙ、Ｚ成立三维坐标系 其次则是建立平 面的图像坐标系，用以透视模型表示，其原 一点也在广心的位置，称之为主点。实际应用 用索引添加颜色信息，并将其放入到深度图 中，物理的距离光心的位置ｄ≠ｆ焦距，而且 之中，第三条为骨骼追踪数据。会远远大于焦距，为了解决如此问题就提出 四、总结 了平面概念。在光轴ｚ上设置一个虚拟的图像 随着计算技术的快速发展，视觉技术逐 平面，然后在此位置于平面关于光心对称。 渐被广泛的应用于我们日常的研究之中。本 接着，在设置的虚拟２Ｄ坐标系中，光轴和原 文通过对视觉技术的相关问题进行分析，探 点重合，并且摄像机与垂直平面的垂直方 究了图像处理、分割、前景提取、运动物体 向相同，真实图像上的点影射到摄像机坐标 观测以及重构３Ｄ图等问题，为实现视觉技术 系。 更加深入研究做出了相应的贡献；为广大参 （四）３Ｄ重构算法 与计算机视觉技术研究同仁提供一个研究的 视频流的采集，主要是采用Ｋｉｎｅｃｔ设 思路，为实现视觉技术的腾飞贡献薄力。 备、彩色摄像头、红外发射摄像头、红外接 收摄像头。使用微软提供ＡＰＩ控ｆＣｌＪＫｉｎｅｃｔ设 参考文献 １］张海科．基于Ｏｐｅｎｃｖ￣９人手识别与跟踪定位技术研究 备，在操作之前需调用ＮＵＩ初始化函数，将函 ｆ云南大学，２０１３． 数的参数设置为用户信息深度图数据、彩色 与实现 ．马玉真瑚亮，方志强，曹素芝．计算机视觉检测技术的发 图数据、骨骼追踪图数据、深度图数据。上 济南大学学报（自然科学版）＇，２００４，０３：２２２－ 述的视频流的打开方式不同，既可以是一种 展及应用研究Ⅱ］－２２７． 打开方式，也可以是多种打开方式，尤其在 ３１程骏．基于立体视觉的直升机旋翼动态三维重建方法 进行Ｋｉｎｅｃｔ传输数据处理的时候，需遵循三 【．南昌航空大学，２０１２． 条步骤的运行管线。此三条管线分别为：第 研究ｐ１条为处理彩色和深度数据，第二条为根据 一１４２一奄早世界
