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关于计算机视觉研究

本文是UCLA教授朱松纯的见解,我翻译下作为见解,尽管以后不一定做这些东西,但我觉得这些道理还是有价值的。 我们如何知道我们是不是在以错误的方式做研究? 视觉问题是一个在现代科学以及工程上一个非常具有挑战性和潜力的问题,因为它非常复杂并且包罗万象。对于如此复杂的一个问题,我们必须十分谨慎地选择一个长期有效的解决方案以免走入一个死胡同中。人们喜欢享受能够感觉到的进程,但实际地研究过程就回事十分枯燥无味的在普通人的眼中。 视觉问题是一个可以用机器学习来解决的分类问题吗? 经常有些学生说:视觉问题是不是仅仅只是机器学习地应用而已,他们经常是这么觉得。如果是这样的话,那么对于视觉问题的研究者来说,他们的任务仅仅只是设计好的特征而已就可以了。这个问题真的是对视觉问题的侮辱,这反映了对与视觉问题的误解并将其简单的划分为分类问题。这对于我来说毫不奇怪,因为现在的年轻一代不仅不知道Ulf Genander(模式理论之父)同时也不知道David Marr(计算机视觉之父)。打个比方来说,机器学习的方法就好像是三千年来中国中国中药临床经验总结出来的方法。古代的人们由于对于现代医学缺乏足够的认知,他们往往尝试不同的药材组合,就像机器学习的研究者尝试不同的特征。这些成分通过不同的权重被混合在一起,然后通过煎煮最后变成一味中药,这是一个迭代回归的过程。据信这些药可以治疗一切疾病包括癌症,禽流感等等,而不需要理解这些药的生物作用或者相应的病理机制。所有你需要做的仅仅是找到正确的成分然后以合适的比例把它们混合在一起。理论上来说,这是现实可行的,就像机器学习保证可以解决所有问题如果机器学习能够找到足够的特征和例子。但是问题是:组成成分的范围如此之广,我们如何才能有效地找到合适的组成成分呢?对于视觉问题,我们需要研究图像的复杂的结构,以及丰富的空间和他们的组成部分,还有各种各样的模型和代表。 为什么我们需要忍受不同风格的视觉问题? 视觉问题中的方法论可以概括成三个部分:Hack, Math,Stat。Hacks是一种启发式的方法,或者是某种方法在某个问题可以起到作用,但是我们无法分辨出它到底在哪其作用。Math恰恰相反,它告诉我们在某种特定的条件下,事情可以在某种性能的保证下进行分析,但是这些条件经常是有限的,所以难以应用到现实世界中的通用场景中。Stat是一个回归过程。通过很多的参数,你最终可以拟合任何的数据但是缺乏足够的物理解释。所以这三者是不同等级的解释或者模型。 如果你不能解决一个简单的问题,那么你就必须要解决一个复杂的问题! 简化论是现代科学中很多领域中一个非常受欢迎的研究策略。经常说一个问题你可以把它分成几个小的组成部分或者一个复杂的系统是由几个不同的组成部分组成而来的。这些方法轮在十九世纪八十年代被一些视觉研究者所实践,比如边缘检测,分割等等。但是人们发现仅仅是边缘检测这样最简单的问题都不能够很好的解决,因为边缘的定义取决不同等级的任务需求,即使是人类如果没有特定的任务等级也无法决定是否存在边缘。不象物理学家可以选择一个给定的规模或者现象来进行研究,计算机视觉研究者发现他们自己非常的不幸:每一个简单的图像对于不同的等级包含了很多的模式以及任务。下面的表格包含了一系列我们需要解决的问题对于理解一幅图像来说。

OPENCV

[转载] http://blog.csdn.net/carson2005/article/details/6979806 尽管之前写过一篇关于OpenCV的介绍(http://blog.csdn.net/carson2005/article/details/5822149),但依然有朋友对其不甚了解。所以,经常能碰到有人问我诸如以下一些问题:OpenCV能不能实现人脸识别?OpenCV有没有车辆检测的API?OpenCV有没有三维重建的函数?面对这样的问题,我也很困惑。到底该如何给他们解释,才能让它们明白,OpenCV确实很强大,但还没有他们想象中的那么强大。其实,OpenCV的全称,是Open source Computer Vision Library,开放源代码计算机视觉库。也就是说,它是一套关于计算机视觉的开放源代码的API函数库。这也就意味着,(1)不管是科学研究,还是商业应用,都可以利用它来作开发;(2)所有API函数的源代码都是公开的,你可以看到其内部实现的程序步骤;(3)你可以修改OpenCV的源代码,编译生成你需要的特定API函数。但是,作为一个库,它所提供的,仅仅是一些常用的,经典的,大众化的算法的API。一个典型的计算机视觉算法,应该包含以下一些步骤:(1)数据获取(对OpenCV来说,就是图片);(2)预处理;(3)特征提取;(4)特征选择;(5)分类器设计与训练;(6)分类判别;而OpenCV对这六个部分,分别(记住这个词)提供了API。下面我分别就这六个部分对一些常见问题进行必要的解释。 对于数据获取,计算机视觉领域的数据,无非就是图片和视频两种。图片,有bmp,jpg,png,tiff….各种压缩和非压缩格式。所以,对压缩格式的图片而言,OpenCV内部必然包含了对应的图片解压缩函数(一般都是包含了开源的图片解压函数库,例如,对于jpg压缩格式而言,就包含了libjpg开源库)。而对于视频而言,常见的有.rmvb,.avi,.asf等格式,不同的格式,代表着不同的视频压缩算法(对于AVI格式,尽管都是avi格式,但内部的压缩算法仍然不相同。具体原因请参考我的另一篇博客:http://blog.csdn.net/carson2005/article/details/6314089),也就需要对应的解压算法来解压。尽管OpenCV提供了一些读写视频文件的API,但是,它也仅仅是一个接口而已,其内部,依然需要调用相应的视频编解码器的API来进行解码。常用的视频编解码器有:xvid,ffmpeg等。也就是说,如果你想利用OpenCV来进行视频读写之类的操作,是需要安装此类视频编解码器的。安装了相应的视频解码器之后,你就可以调用OpenCV的视频相关API来进行视频文件的读取操作了,当然,视频文件被解码之后,变成了一张一张的图片,然后才能被OpenCV所处理。另外,还有一种情况,就是数据来自于相机,包括数字相机和模拟相机。不管是哪种相机,你都要想办法获取到相机发送给PC的图片数据(PC在内存里面接收到的来自相机的数据可能是jpg格式,也可能是bmp格式)。如果,你在PC内存中接收到的是相机发送过来的jpg压缩格式,还需要进行图片数据的内存解压。关于相机和OpenCV的这部分内容,请见我另一篇博客: http://blog.csdn.net/carson2005/article/details/6243476 对于预处理,一般就是去除或者降低噪声,光照归一化,亮度归一化,模糊化,锐化,膨胀,腐蚀、开闭等这些操作(详见,冈萨雷斯,《数字图像处理》一书)。而对于这些操作,OpenCV分别(又提到这个词了)提供了相应API函数。而光照的预处理,OpenCV提供了一个直方图均衡化的API,后续可能会提供一些gammar矫正之类的函数。 对于特征提取,个人认为,可以算是整个计算机视觉系统中最为复杂也最难的部分(纯属个人意见,如有异议,请保留),到底什么是特征,该如何来理解这个看似简单却又包罗万象的名词呢?其实,要想仔细解释,还真的花费很多时间(有兴趣的可以看看,Richard O.Duda(著),李宏东(译),《模式识别》,机械工业出版社)。简单点说,特征,就是一个可以将若干个类别可以尽量分开的一种描述。举例来说,如果你要进行男人和女人的分类,显然,用“身高和体重”这一描述来衡量,是可以的,但是,这两个描述没有“胸部大小”这一描述更加准确,而“胸部大小”这一描述,又没有“喉结的有无”这一描述更准确。很显然,“身高和体重”,“胸部大小”,“喉结的有无”,这三种描述,都可以用来进行男人和女人的分类,只不过,它们对事物的描述的准确(或者说全面)程度是不同的,而诸如此类的描述,有一个更加专业的称谓,叫做“特征”。OpenCV里面,提供了一些特征描述的API,比如,对于人脸检测而言,它提供了haar特征的API,行人检测,提供了hog特征的API,甚至,它提供了LBP纹理特征的API。但是,这些还远远不够。例如,如果你要进行字符识别,OpenCV并没有提供字符识别所对应的特征。这个时候,就需要你自己来编程实现了。当然,该选择什么特征来描述字符呢?哪些特征更好呢?对于这些问题,我建议你去阅读相应的会议,期刊,杂志,硕士、博士毕业论文(毕竟硕士、博士研究生本就该从事“研究”工作),看看别人写的文章,自然就知道了。 对于特征选择,OpenCV并没有提供特定的函数来进行衡量。而特征的分类能力的高低评价,有很多种分析方法,有兴趣的朋友,可以阅读"《机器学习》Tom. Mitchell(著),曾华军(译),机械工业出版社"这本书; 对于分类器部分,OpenCV提供了SVM,CART,boost,bayes,bdt,ANN,这几种常用的算法。而这些基本已经覆盖了常用的分类器。所以,你需要做的,就是知道怎么调用其接口,各种分类器的优点和缺点(该部分,建议阅读“机器学习”这本书)。 通过以上的分析,你或许已经发现,OpenCV不过是一个工具而已。或者,你可以将它理解为幼儿园小朋友过家家玩的积木,而OpenCV中的函数,则可以理解为一个一个的积木块,利用所有或者部分积木块,你可以快速的搭建起来具体的计算机视觉方面的应用(比如,字符识别,车牌识别,遗留物检测)。想必你也已经发现,在利用OpenCV这个积木来搭建具体的计算机视觉应用的时候,真正核心的,应该是这些积木块,如果你明白了积木块的工作原理,那么,是不是就可以不用这些积木块了呢?完全正确!不过,一般部分情况下,我们不需要这么做,因为,OpenCV已经帮你做好了一些工作(已经帮你做好了一些积木块,直接拿来用就是了)。但是,诸如前面提到的特征提取模块,很多情况下,OpenCV就无能为力了。这个时候,你就需要翻阅计算机视觉、模式识别、机器学习领域顶级会议、期刊、杂志上面发表的文章了。然后,根据这些文章中阐述的原理和方法,来编程实现你要的东西。实际上,也就等于搭建一个属于你私有的积木块。其实,OpenCV中的每一个API函数,也就是这么来的。

ROT13加密和解密

问题 ROT13(回转13位)是一种简易的替换式密码算法。它是一种在英文网络论坛用作隐藏八卦、妙句、谜题解答以及某些脏话的工具,目的是逃过版主或管理员的匆匆一瞥。ROT13 也是过去在古罗马开发的凯撒密码的一种变体。ROT13是它自身的逆反,即:要还原成原文只要使用同一算法即可得,故同样的操作可用于加密与解密。该算法并没有提供真正密码学上的保全,故它不应该被用于需要保全的用途上。它常常被当作弱加密示例的典型。 应用ROT13到一段文字上仅仅只需要检查字母顺序并取代它在13位之后的对应字母,有需要超过时则重新绕回26英文字母开头即可。A换成N、B换成O、依此类推到M换成Z,然后串行反转:N换成A、O换成B、最后Z换成M(如图所示)。只有这些出现在英文字母里的字符受影响;数字、符号、空白字符以及所有其他字符都不变。替换后的字母大小写保持不变。 例如,下面的英文笑话,精华句被ROT13所隐匿: How can you tell an extrovert from an introvert at NSA? Va gur ryringbef, gur rkgebireg ybbxf ng gur BGURE thl’f fubrf. 通过ROT13转换,该笑话的解答揭露如下: Ubj pna lbh gryy na rkgebireg sebz na vagebireg ng AFN? In the elevators, the extrovert looks at the OTHER guy’s shoes. 第二次使用ROT13将恢复为原文。 Input 第1行:一个整数T(1≤T≤10)为问题数。 接下来共T行。每行为长度不超过1000个字符的一段文字。内含大小写字母、空格、数字和各种符号等。 Output 对于每个问题,输出一行问题的编号(0开始编号,格式:case #0: 等)。 然后对应每个问题在一行中输出经过ROT13加密后的一段文字。 Sample Input 3 How can you tell an extrovert from an introvert at NSA? Va gur ryringbef,

一个简单的输入输出算法题

有一天同学给了一个非常简单的算题,我居然写了半天,这次我要把它记录下来,以此明志,以后应该要更加注重这方面的锻炼。 题目 ime Limit: 1000 MS Memory Limit: 32768 K 给定两个同样长度的整数数组a[n]和b[n],按照公式c[n]=a[n] * 2 - b[n]生成数组c[n],并输出。 输入格式: 共2行数据,每一行是以空格为分隔符的数组,第一个数是一个正整数n,表示数组元素的个数(2<=n<=100), 接下来是n个正整数表示数组元素,每个整数不超过100。 输出格式: 共1行数据,第一行是以空格为分隔符的数组,第一个数是一个正整数n,表示数组元素的个数(2<=n<=100),接下来是n个正整数表示数组元素,每个整数不超过100。 样例: 输入: 10 18 38 83 93 53 36 39 58 8 93 10 55 79 20 71 60 66 79 55 78 66 输出 10 -19 -3 146 115 46 6 -1 61 -62 120 代码 #include "stdafx.h" #include<iostream> using namespace std; int main() { int a[100],b[100],c[100]; int n,n_; cin >> n; int m,m_; for (int i = 0; i < n;++ i) { cin >> m; a[i] = m; } cin >>n_; for (int i = 0;i < n; ++ i) { cin >> m_; b[i] = m_; } for (int i = 0;i <= n;i++) { if (i == 0) cout << n << " "; else cout << a[i-1]*2 - b[i-1] << " "; } return 0; } 这个程序很简单,只是数组的输入输出就好了,以后应该还是要找点OJ题目练习一下。