124感觉的解析计算模型[Mar83 目前数字计算机己能代替人完成复杂的科学计算,其速度远超过人脑。并且现在已研 制出能在比较窄的领域里表现出成年人推理能力的程序。但目前由计算机控制的智能机器在 感觉能力方面表现出来的水平大致只能与蚱蜢相当。人们在这些领域里所作的努力是差不多 的,但结果却有这么大的差别,其原因是什么?此外,人类感觉的反应是极其迅速,并且非 常可靠的。这可能意味着,感觉系统的工作更象是从某种相关的记忆里作回想,而不是进行 了某种计算。这里所说的是指由模型化为“图灵机”( Turing machine)或其等同物的计算 因此,这就很自然地产生一个问题,感觉过程能否模型化为图灵机,并用数字计算机来实现 呢?也就是说,感觉过程的模型能否建立在符号计算的基础上。对人脑和神经生理的许多硏 究成果表明解析计算( Analytical Computation)能更好地反映感觉过程的某些重要特征。 Hopfield的神经网络模型就是一种解析计算模型[ Hopfield82][ Hopfield&Tank85] 这种模型认为人脑中进行的信息处理不是离散的符号处理,而是一种连续的反应过程 这就是说,神经网络中的神经元之间的信息交流在除了最后一层以外的所有层次上都是连续 的。来自环境的输入信息引起网络的进化过程,这个过程是由某种最小值原则导引的。系统 的稳定状态就是系统的局部最小值。这样的连续过程服从解析计算模型的微分方程。目前这 方面的研究已引起广泛的兴趣,并已取得不少有意义的成果。 1.3计算机视觉研究的发展 人类对数字图象的研究早在本世纪初的20年代、从 Bartlane建立电缆图片传输系统, 完成横跨大西洋的图片传输就开始了[che68]。但对计算机视觉的研究则是在六十年代中 期、从 Roberts[Rob65]对积木世界的研究才开始。在这二十多年的发展过程中计算机视 觉研究的内容、方法和理论都发生了很大变化。介绍这方面的发展过程,将有助于了解计算 机视觉研究中的基本矛盾、发展趋势和解决途径 1.3.1自底向上的视觉处理方法 通常认为 Roberts[Rob65]在1965年发表的论文是计算机视觉研究中的开拓性工作 他研究了根据图象来理解由多面体积木块构成的景物(以后常称为积木世界)的方法。为此 首先要把输入图象(图1.2(a))转换成线画图(图1.2(b)。具体过程是:预处理去除噪声 对图象灰度作一阶空间微分,选择灰度微分值高的象素作为边缘点:连接相邻边缘点,并对 短的边缘作平滑处理(图1.2(e),(f)):然后把边缘点用最小均方差的方法连接成直线。下 步是根据矩形块和三角块这样的基本多面体(称为基元)来解释所得到的线画图。景物中 的一个简单物体可看成是这些基元经过变换以后得到的一个实例。变换包括沿三个轴的旋 转、比例和投影等。组合的多面体可看成是由若干个简单的多面体粘合而成。识别线画图是 由哪些基元构成的方法是把线画图与基元的拓扑特性(面、线、顶点的结构)进行8 1.2.4 感觉的解析计算模型［Mar83］ 目前数字计算机已能代替人完成复杂的科学计算， 其速度远超过人脑。并且现在已研 制出能在比较窄的领域里表现出成年人推理能力的程序。但目前由计算机控制的智能机器在 感觉能力方面表现出来的水平大致只能与蚱蜢相当。人们在这些领域里所作的努力是差不多 的，但结果却有这么大的差别，其原因是什么？此外，人类感觉的反应是极其迅速，并且非 常可靠的。这可能意味着，感觉系统的工作更象是从某种相关的记忆里作回想，而不是进行 了某种计算。这里所说的是指由模型化为“图灵机”（Turing Machine）或其等同物的计算。 因此，这就很自然地产生一个问题，感觉过程能否模型化为图灵机，并用数字计算机来实现 呢？也就是说，感觉过程的模型能否建立在符号计算的基础上。对人脑和神经生理的许多研 究成果表明解析计算（Analytical Computation）能更好地反映感觉过程的某些重要特征。 Hopfield 的神经网络模型就是一种解析计算模型［Hopfield 82］［Hopfield & Tank 85］。 这种模型认为人脑中进行的信息处理不是离散的符号处理，而是一种连续的反应过程。 这就是说，神经网络中的神经元之间的信息交流在除了最后一层以外的所有层次上都是连续 的。来自环境的输入信息引起网络的进化过程，这个过程是由某种最小值原则导引的。系统 的稳定状态就是系统的局部最小值。这样的连续过程服从解析计算模型的微分方程。目前这 方面的研究已引起广泛的兴趣，并已取得不少有意义的成果。 1.3 计算机视觉研究的发展 人类对数字图象的研究早在本世纪初的 20 年代、从 Bartlane 建立电缆图片传输系统， 完成横跨大西洋的图片传输就开始了［che 68］。但对计算机视觉的研究则是在六十年代中 期、从 Roberts［Rob 65］对积木世界的研究才开始。在这二十多年的发展过程中计算机视 觉研究的内容、方法和理论都发生了很大变化。介绍这方面的发展过程，将有助于了解计算 机视觉研究中的基本矛盾、发展趋势和解决途径。 1.3.1 自底向上的视觉处理方法 通常认为 Roberts［Rob 65］在 1965 年发表的论文是计算机视觉研究中的开拓性工作。 他研究了根据图象来理解由多面体积木块构成的景物（以后常称为积木世界）的方法。为此 首先要把输入图象（图 1.2(a)）转换成线画图（图 1.2(b)）。具体过程是：预处理去除噪声； 对图象灰度作一阶空间微分，选择灰度微分值高的象素作为边缘点；连接相邻边缘点，并对 短的边缘作平滑处理（图 1.2(e), (f)）；然后把边缘点用最小均方差的方法连接成直线。下 一步是根据矩形块和三角块这样的基本多面体（称为基元）来解释所得到的线画图。景物中 的一个简单物体可看成是这些基元经过变换以后得到的一个实例。变换包括沿三个轴的旋 转、比例和投影等。组合的多面体可看成是由若干个简单的多面体粘合而成。识别线画图是 由哪些基元构成的方法是把线画图与基元的拓扑特性（面、线、顶点的结构）进行