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基于圖像的三維重建,旨在從一組二維多視角圖像精確地恢復真實場景的幾何形狀,是計算機視覺和攝影測量中一個基礎且活躍的研究領域,具有重要的理論研究意義和應用價值,在智慧城市、虛擬旅游、數字遺產保護、數字地圖和導航等領域有著廣泛的應用。近年來,隨著圖像采集系統(包括智能手機、消費級數碼相機、民用無人機)的普及和互聯網的高速發展,用戶可以通過搜索引擎(例如谷歌)輕松獲取大量的關于某個室外場景的互聯網圖像。如何利用這些圖像進行高效、魯棒、準確的三維重建,為用戶提供真實感知和沉浸式體驗,已經成為研究熱點,引發了學術界和產業界的廣泛關注,現已涌現多種多樣的解決方法。特別地,深度學習的出現為大規模室外圖像三維重建的研究提供了新的契機。本文首先闡述大規模室外圖像三維重建的基本串行過程,包括圖像檢索、圖像特征點匹配、運動恢復結構、多視圖立體。然后,本文將區分傳統方法和基于深度學習的方法,系統而全面地回顧大規模室外圖像三維重建技術在各個重建子過程中的發展和應用。之后,本文詳細總結各個子過程中適用于大規模室外場景的數據集和評價指標。最后,本文將介紹現有主流的開源和商業三維重建系統以及國內相關產業的發展現狀。

//www.cjig.cn/jig/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=2&file_no=2020&journal_id=jig

摘要： 圖像描述生成結合了計算機視覺和自然語言處理2個研究領域，不僅要求完備的圖像語義理解，還要求復雜的自然語言表達，是進一步研究符合人類感知的視覺智能的關鍵任務．對圖像描述生成的研究進展做了回顧．首先，歸納分析了當前基于深度學習的圖像描述生成方法涉及的5個關鍵技術，包括整體架構、學習策略、特征映射、語言模型和注意機制．然后，按照發展進程將現有的圖像描述生成方法分為4大類，即基于模板的方法、基于檢索的方法、基于編碼器-解碼器架構的方法和基于復合架構的方法，并闡述了各類方法的基本概念、代表性方法和研究現狀，重點討論了基于編碼器-解碼器架構的各種方法及其創新思路，如多模態空間、視覺空間、語義空間、注意機制、模型優化等．接著，從實驗的角度給出圖像描述生成的常用數據集和評估措施，并在2個基準數據集上比較了一些典型方法的性能．最后，以提升圖像描述的準確性、完整性、新穎性、多樣性為依據，展示了圖像描述生成的未來發展趨勢.

隨著互聯網與信息技術的發展，多媒體數據呈現 爆炸性增長的趨勢，從各種信息源（如網絡、新聞、 相機等）上可獲得的圖像數據越來越多．由于圖像數 據具有海量特性和非結構化特性，如何快速有效的組 織、存儲和檢索圖像，成為重要的研究課題，而完備 的圖像語義理解則是其中的關鍵問題[1]．盡管從信息 源上獲取的大多數圖像并沒有對應的語義描述，但人 類仍然能夠在很大程度上理解它們．也就是說，人類 很容易就能完成涉及復雜視覺識別以及場景理解的 各種任務、涉及自然語言交流的各種任務以及 2 種模 態之間的轉換任務．例如，只需快速瀏覽圖像就足以 讓人指出并描述關于視覺場景的大量細節，而這對于 機器來說目前仍然是難以完成的任務．為了實現圖像 數據的結構化和半結構化，從語義上更完備地理解圖 像數據，從而進一步研究更符合人類感知的視覺智 能，迫切需要機器能夠為給定圖像自動地生成自然語 言描述．

計算機視覺研究如何理解圖像和視頻，而自然語 言處理研究如何分析和生成文本．盡管這 2 個領域的 研究都采用類似的人工智能和機器學習方法，但在很 長一段時間里它們都是各自發展而很少交叉．近幾 年，結合視覺和語言的跨模態問題受到了廣泛關 注．事實上，許多日常生活中的任務都具有這種跨模 態的特性．例如，看報紙時解釋圖片的上下文信息， 聽報告時為理解講話而搭配圖表，網頁上提供大量結 合視覺信息和自然語言的數據（帶標簽的照片、新聞 里的圖片視頻、具有多模態性質的社交媒體）等．為 完成結合視覺和語言的任務并充分利用多模態數據， 計算機視覺和自然語言處理 2 個領域的聯系越來越 緊密． 在這個新的視覺和語言交叉的研究領域中，圖像 描述生成是個重要的任務，該任務包括獲取圖像信 息、分析其視覺內容、生成文本描述以說明圖像中的 顯著物體和行為等步驟[2-5]．圖 1 給出了幾個根據圖 像內容生成描述語句的實例．

摘要： 圖像修復是計算機視覺領域中極具挑戰性的研究課題。近年來,深度學習技術的發展推動了圖像修復性能的顯著提升,使得圖像修復這一傳統課題再次引起了學者們的廣泛關注。文章致力于綜述圖像修復研究的關鍵技術。由于深度學習技術在解決“大面積缺失圖像修復”問題時具有重要作用并帶來了深遠影響,文中在簡要介紹傳統圖像修復方法的基礎上,重點介紹了基于深度學習的修復模型,主要包括模型分類、優缺點對比、適用范圍和在常用數據集上的性能對比等,最后對圖像修復潛在的研究方向和發展動態進行了分析和展望。

//www.jsjkx.com/CN/10.11896/jsjkx.210100048

摘要 隨著深度學習算法在圖像分割領域的成功應用，在圖像實例分割方向上涌現出一大批優秀的算法架構.這些架構在分割效果、運行速度等方面都超越了傳統方法.本文圍繞圖像實例分割技術的最新研究進展，對現階段經典網絡架構和前沿網絡架構進行梳理總結，結合常用數據集和權威評價指標對各個架構的分割效果進行比較和分析.最后，對目前圖像實例分割技術面臨的挑戰以及可能的發展趨勢進行了展望.

//www.ejournal.org.cn/CN/abstract/abstract12215.shtml

在計算機視覺領域中，語義分割是場景解析和行為識別的關鍵任務，基于深度卷積神經網絡的圖像語義分割方法已經取得突破性進展。語義分割的任務是對圖像中的每一個像素分配所屬的類別標簽，屬于像素級的圖像理解。目標檢測僅定位目標的邊界框，而語義分割需要分割出圖像中的目標。本文首先分析和描述了語義分割領域存在的困難和挑戰，介紹了語義分割算法性能評價的常用數據集和客觀評測指標。然后，歸納和總結了現階段主流的基于深度卷積神經網絡的圖像語義分割方法的國內外研究現狀，依據網絡訓練是否需要像素級的標注圖像，將現有方法分為基于監督學習的語義分割和基于弱監督學習的語義分割兩類，詳細闡述并分析這兩類方法各自的優勢和不足。本文在PASCAL VOC（pattern analysis， statistical modelling and computational learning visual object classes）2012數據集上比較了部分監督學習和弱監督學習的語義分割模型，并給出了監督學習模型和弱監督學習模型中的最優方法，以及對應的MIoU（mean intersection-over-union）。最后，指出了圖像語義分割領域未來可能的熱點方向。

//www.cjig.cn/jig/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20200601&flag=1

機器視覺是建立在計算機視覺理論工程化基礎上的一門學科，涉及到光學成像、視覺信息處理、人工智能以及機電一體化等相關技術。隨著我國制造業的轉型升級與相關研究的不斷深入，機器視覺技術憑借其精度高、實時性強、自動化與智能化程度高等優點，成為了提升機器人智能化的重要驅動力之一，并被廣泛應用于工業生產、農業以及軍事等各個領域。在廣泛查閱相關文獻之后，針對近十多年來機器視覺相關技術的發展與應用進行分析與總結，旨在為研究學者與工程應用人員提供參考。首先，總結了機器視覺技術的發展歷程、國內外的機器視覺發展現狀；其次，重點分析了機器視覺系統的核心組成部件、常用視覺處理算法以及當前主流的機器視覺工業軟件；然后，介紹了機器視覺技術在產品瑕疵檢測、智能視頻監控分析、自動駕駛與輔助駕駛與醫療影像診斷等四個典型領域的應用；最后分析了當前機器視覺技術所面臨的挑戰，并對其未來的發展趨勢進行了展望。希望為機器視覺技術的發展和應用推廣發揮積極作用。

摘要：近年來,跨模態研究吸引了越來越多學者的關注,尤其是連接視覺和語言的相關課題。該文針對跨視覺和語言模態研究中的核心任務——圖像描述生成,進行文獻綜述。該文從基于視覺的文本生成框架、基于視覺的文本生成研究中的關鍵問題、圖像描述生成模型的性能評價和圖像描述生成模型的主要發展過程四個方面對相關文獻進行介紹和總結。最后,該文給出了幾個未來的重點研究方向,包括跨視覺和語言模態的特征對齊、自動化評價指標的設計以及多樣化圖像描述生成。

//jcip.cipsc.org.cn/CN/abstract/abstract2995.shtml

摘要: 三維重建在視覺方面具有很高的研究價值, 在機器人視覺導航、智能車環境感知系統以及虛擬現實中被廣泛應用.本文對近年來國內外基于視覺的三維重建方法的研究工作進行了總結和分析, 主要介紹了基于主動視覺下的激光掃描法、結構光法、陰影法以及TOF (Time of flight)技術、雷達技術、Kinect技術和被動視覺下的單目視覺、雙目視覺、多目視覺以及其他被動視覺法的三維重建技術, 并比較和分析這些方法的優點和不足.最后對三維重建的未來發展作了幾點展望。

摘要：視覺慣性 SLAM 指的是將視覺傳感器獲得的圖像信息與慣性傳感器測得的數據進行魯棒融合，完成同時定位與建圖的過程。視覺慣性 SLAM 作為視覺 SLAM 進行多傳感器融合的一個重要突破口，成為當下的機器人視覺 研究熱點和核心技術。對視覺 SLAM、慣性導航和視覺慣性 SLAM 進行了介紹，詳細介紹了視覺 SLAM 的框架結構和細分部分，羅列了近年來出色的視覺 SLAM 模型。最后在視覺慣性里程計的（visual inertial odometry，VIO） 基礎上，對現有的不同派別的開源視覺慣性 SLAM 進行深入分析與比較，探討視覺慣性 SLAM 的發展趨勢與動向。

作者介紹：

田紅麗，女，博士研究生，河北工業大學人工智能與數據科學學院計算機科學與技術系副教授。研究方向：嵌入式、FPGA、大數據處理。