人类视觉和计算机视觉的比较.pdfVIP

自 然 杂 志 　24 卷 1 期 探索 ·假说 人类视觉与计算机视觉的比较 ( 中国科学技术大学自动化系 ,中国科学院合肥智能机械研究所) 孔 　斌 　 关键词 　知觉 　视错觉 　计算机视觉 　　从视错觉等视觉生理现象以及知觉的特性出发 ,对人类视觉与计算机视觉进行比较 ,并根据 目前对人类知觉活 ( ) 动 特别是视知觉活动 的认识程度讨论计算机视觉 目前的状况和今后的发展. ( ) [1 - 3] 　　人类自古以来一直在进行着认识 自然和改造 自然 觉 图4 等 . ( 的活动 ,创造和发展了各种科学技术. 随着对 自然 包括 ) 人本身 的认识的不断加深 ,人们发明和制造了许多工 具和机器 ,用来提高自己各种活动的效率以及代替自己 的部分活动. 人们甚至希望能用机器来代替自己的思维 活动 ,从简单 、机械的数值运算到复杂 、多变的知觉和思 考 、判断. 公元前 6 世纪中国人发明了算盘[1] ,20 世纪40 年代在美国诞生了第一台电子计算机. 计算机视觉和人 图1 　长短错觉 工智能的研究于 20 世纪 60 年代初露端倪. 目前 ,机器人 和计算机已能执行有一定复杂程度的知觉任务和推理 判断. 比如机器人足球赛 、计算机下国际象棋等. 有不少 科幻小说和电影描写了在未来某个时候 ,计算机已经拥 有了人类的全部智能 , 并且控制奴役着人类 ; 而人类的 精英分子则为了反抗计算机 、拯救人类 ,进行了艰难的 斗争. 这里 ,我们不去讨论未来的计算机是否真的能拥 有人类的全部知觉和思维能力从而代替人脑 ,本文仅从 图2 　大小错觉 视错觉 、视觉两义性等一些视觉生理现象以及知觉的特 性出发 ,对 目前计算机所能拥有的能力视觉与人类的视 ( 觉进行比较 ,并根据 目前对人类知觉活动 特别是视知 ) 觉活动 的认识程度 ,讨论计算机视觉 目前的状况和今 后的发展. 一 、视错觉现象 图3 　平行错觉 　　一般来说 ,在人类的五种基本感觉中,视觉提供了 人类对周围世界了解的大部分信息. 常言道 : “眼见为 实. ”果真如此吗 ? 有很多情况下“眼见”的并不一定都 ( 是“实”的. 原因在于 ,通过我们的眼睛 以及其他感觉器 ) 官 而感觉到的外界事物的形象和特性 , 需要经过大脑 的加工处理才能形成相应的知觉和判断. 在一定的条件 下 ,大脑会对所看到的形象形成不正确的知觉和判断 , 即产生视错觉. 较为大家熟知的几种视错觉现象包括长 图4 　弯曲错觉 ( ) ( ) ( ) 短错觉 图 1 、大小错觉 图2 、平行错觉 图3 、弯曲错 ·51 · 探索 ·假说 Ziran Zazhi 　Vol. 24 No. 1 　　视错觉有很多实际用途. 例如肥胖的人穿直条图案 　　请看图5[2 ,3] ,注意黑白两部分在不同的观察下发生 的衣服会使身材显得比实际瘦一些 ;在房间的墙壁上装 了怎样的变化. 当你的眼睛盯住 白色部分时 ,杯子呈现 几面镜子就会产生