Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
старались включить большинство слов из среднего словарного запаса
человека, никогда не были способны даже приблизиться к режиму работы в
реальном времени и расходовали слишком много времени на поиск данных в
памяти. Решение данной проблемы, использующее аналогии с человеческим
мышлением, состоит в использовании для ограничения поиска знаний,
граничащих с интересующей проблемой или областью. После того как эта
схема была реализована, удалось создать речевые системы, работающие почти
в реальном времени, а также добиться успехов в реализации систем
технического зрения, систем естественного языка и экспертных систем.
Читателю следует обратить внимание на то, что большая часть недавних
усовершенствований в системах распознавания отдельных слов и непрерывной
речи обусловлена успехами в создании процессоров обработки сигналов
специального назначения. Такие процессоры включают в себя ИС специального
назначения и систолические структуры, служащие для обработки речи низкого
уровня. Остающиеся при этом критические процедуры, а именно поиск знаний
и нх обработка, требуют дополнительных исследований символьных вычислений
и структуры оптимальной программной среды высокого уровня. (Несколько
таких структур описаны в разд. 10.4, где более подробно рассматривается
соотношение между структурой обработки и выполняемой функцией.) Как будет
показано в следующей части раздела, процессоры специального назначения
используются также в системах технического зрения.
10.3.3. Техническое зрение
Техническое зрение, как подразумевает само это понятие, заключается в
создании машины, способной понимать в реальном времени визуальный входной
сигнал. Как и для человеческого зрения, машинное зрение включает в себя
идентификацию той информации, которая содержится в образе или визуальной
сцене и которая указывает, как различные элементы связаны друг С другом в
пространстве и времени. Область применения таких систем отнюдь не
ограничена использованием в качестве входных устройств, облегчающих
организацию связи человека с машиной, а включает в себя широкий круг
проблем, как промышленных, так и военных. Последние успехи, достигнутые в
автоматизации процессов и робототехнике, например создание роботов,
осуществляющих выборку из бункера, стали возможными благодаря
исследованиям машинного зрения. Другая об-
Глава 10. Оптика и символьные вычисления
305
ласть промышленного применения подобных систем включает в себя создание
сенсоров для автоматической сварки, обработку опасных для здоровья
материалов, изготовление микросхем со сверхвысокой степенью интеграции,
автоматизированное проектирование и производство, проверку готовых
изделий, получение изображений в медицине, обнаружение удаленных объектов
в картографии, управление транспортом, создание вспомогательных средств
для водителей транспортных средств и авиации, разведку месторождений
нефти и полезных ископаемых. Область возможных применений в военной
технике может быть столь же широкой и включает в себя, например,
автономные системы навигации движущихся объектов, системы обработки
фотоснимков, средства ведения разведки, системы выбора цели и
дальномерные устройства, средства наведения на цель, определения
траекторий движущихся объектов. Все это составляет те задачи, где
наиболее целесообразно применение оптических методов, поскольку
визуальная информация по своей природе является оптической и может
обрабатывать двумерными способами.
Во многих случаях системы машинного зрения создаются на базе систем,
основанных на знаниях и описанных в предыдущем разделе при изложении
вопросов создания систем понимания речи. Как и в случае речевых систем,
знания высокого уровня о рассматриваемой сцене или изображении эффективно
используются для ограничения объемов информации, используемой в процессах
идентификации и понимания визуальных сцен. Аналогично в системах
технического зрения знания высокого уровня, характеризующие сцены, могут
эффективно использоваться для управления операциями низкого уровня. Ниже
в данном разделе будут приведены примеры того, как знания могут
применяться для ограничения процессов поиска и обработки данных.
Другая параллель между речевыми системами и системами технического зрения
заключается в близости подходов к использованию знаний и управлению. В
одной из раиних работ по проблеме технического зрения парадигма
восходящей иерархии использовалась аналогично тому, как это делалось в
случае распознавания отдельных слов. Согласно этому подходу, на стадии
предварительной обработки осуществляется обнаружение края объекта,
производится выделение признаков и определяется их взаимосвязь, но не
используется получение логических выводов на основе имеющихся знаний. Как
и в случае речевых систем, система, выполняющая этап предварительной
обработки, называется системой технического зрения низкого уровня
(выполняющей соответственно обработку низкого уровня). Система,
включающая в себя последовательное взаимодействие с базой знаний,
