第七章 总结与展望

计算机视觉是一门发展非常迅速的学科，自D.Marr创立视觉系统框架以来，现已形成了从图像获取到最终的景物可视表面重构的较为完整的体系。经过２０多年的研究，计算机视觉在机器人定位与导航、精密工业测量、物体识别、虚拟现实以及军事等领域的应用越来越广泛，研究方法从早期的以统计相关理论为基础的相关匹配，发展到具有很强生理学背景的特征匹配，从串行到并行，从直接依赖于输入信号的低层处理到依赖于特征、结构、关系和知识的高层次处理，性能不断提高，其理论正处在不断发展与完善之中。

本论文针对目前计算机视觉研究领域中的一些热点问题，进行了较为系统的研究。研究工作主要有：

1．从摄像机模型出发，详细推导了透视模型与仿射模型的关系，讨论了射影深度的性质。介绍了基于矩阵奇异值分解（SVD）的射影重构算法的一般框架，分析并实现了基于基本矩阵和极点的射影深度估计算法。以测量矩阵的秩为4作为约束，以仿射投影逼近透视投影，提出以下迭代估计射影深度的算法：①基于共轭梯度法的射影深度估计算法，②基于遗传算法的射影深度估计算法。在获得正确的射影深度后，通过奇异值分解将测量矩阵分解为射影空间下的摄像机运动和物体三维几何形状（射影重构）。实验证明：相对于基于基本矩阵和极点方法来计算射影重构，我们提出的算法对噪声具有更好的鲁棒性。

2．详细讨论了传统的基于Kruppa方程的摄像机自标定方法。提出一种求解Kruppa方程的新方法——分步算法，先利用共轭梯度法估计Kruppa方程中的未知比例因子，然后利用所确定的比例因子线性地求解Kruppa方程，进而标定摄像机内参数。在摄像机内参数已知的情况下，提出一种从射影重构恢复欧氏重构的算法，先求解一个满足欧氏重构条件的非奇异矩阵，然后通过此矩阵将射影重构变换为欧氏重构。实验结果表明所提出的算法是行之有效的。

3．详细分析了仿射重构的本质，证明了可逆矩阵为无穷远平面单应矩阵的充 107

分条件，以及从基本矩阵无法唯一确定无穷远平面单应矩阵。系统地讨论了如何利用场景中的结构信息，来唯一地确定无穷远平面单应矩阵，以及如何通过绝对二次曲线的像求解将仿射重构变换为欧氏重构的单应矩阵。总结了三种关于绝对二次曲线的像的约束，并利用这些约束求解绝对二次曲线的像，进而实现从仿射重构恢复欧氏重构。

4．针对五参数摄像机模型，讨论摄像机在运动（运动参数未知）过程中其内参数是未知的且可以发生变化时，如何通过5个控制点以及它们的图像点，来求解所对应的内参数、方位以及运动参数。证明了下述结论：已知5个控制点在世界坐标系中的坐标，以及它们在摄像机作一般刚体运动前、后两幅图像中的图像坐标，当5个控制点中任意4个点均不共面且摄像机运动前、后的两光心的连线不通过任一个控制点时，则可线性地确定摄像机关于世界坐标系的方位、运动前、后所对应的内参数以及运动参数。在此基础上，提出一种线性求解未标定P5P问题的新算法。

今后需要进一步研究的问题：

1．特征匹配问题是实现“未标定”三维重构过程中非常重要的一步，同时也是视觉领域中的一个瓶颈问题。已知一幅图像中的一个特征点，如何从其他图像中获得与这个特征点相对应的匹配点，这是一个很难解决的问题。如何提高算法的去歧义匹配和抗干扰能力，降低实现的复杂度和计算量，都是今后需要进行更深入地探索和研究的课题；

2．本论文的主要工作是基于点的三维重构，今后将进一步研究空间直线、曲线、曲面等更高级的三维物体基元的重构，研究这些基元的重构对提高重构效果具有积极的作用；

3．优化问题是计算机视觉领域中一个非常重要的问题，也是一个难题。本论文利用共轭梯度法和遗传算法实现了射影重构和Kruppa方程的求解，所提出的算法除有待进一步改进之外，今后还将进一步研究其它优化算法（如佳点集遗传算法等），以期获得更好的结果；

4．本论文主要围绕显式重构的理论和算法进行了研究。作为三维重构理论和 108

算法的另一类——隐式重构理论和算法是通过计算对应图像的基于Cayley代数和交比（cross ratios）等射影不变量来完成的，这也是今后需要进一步研究的；

5．从本论文中我们可以看出，在计算机视觉研究领域中，基本矩阵占有非常重要的地位，基本矩阵的计算精度对许多算法的精度起着决定性的作用。而事实上基本矩阵对噪声是非常敏感的，因此进一步研究求解基本矩阵的鲁棒性算法具有非常重要的意义。

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第二篇：10.第六章 总结与展望

第六章 总结与展望

6.1 对电子现金的总结

电子现金技术作为电子支付中最具潜力的技术之一，在随着网络普及和计算机、网络通信技术的迅速发展，以Internet为基础的电子商务在全球范围内普及和迅速发展，与之相适应的电子支付系统成为产业界和学术界共同关注的热点。电子支付的安全性影响着电子商务的普及和发展，电子支付技术实用化，必须把安全和效率结合起来。它具有与现实物理货币相似的特性，具有信用卡和电子支票无法具有的性能。

本文主要研究了有关电子现金的一些重要理论和关键技术问题，包括：

1.论述了密码学基础的概念和理论，进而选择了一种基于RSA公钥加密算法作为本设计的基本算法。

2.讨论了电子现金的安全性问题，并基于公钥密码体制原理，构造了一个电子现金方案。

3.讨论了数字签名技术原理及其应用，重点是在电子现金中RSA数字签名的应用，为电子现金的成功运作提供了保障。

4.针对本设计中一些不完善的地方进行了论述，在以后的学习和生活中尽量去完善。

但是对于电子现金的应用方面，还有些不很乐观。原因是：(1)只有少数商家接受电子现金，而且只有少数几家银行提供电子现金开户服务；(2)成本较高，电子现金对于硬件和软件的技术要求都较高；(3)存在货币兑换问题；(4)风险较大。

6.2 对电子现金的展望

6.2.1 电子现金的传递性的可用性研究

传递性是物理现金一个基本的特征，但在电子现金中还没有应用，最主要的原因是：电子现金中为了能跟踪重复花费的用户，在电子现金中加入了盲化的用户身份信息，在电子现金流动的过程中将加入使用过该电子现金的所有用

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户身份信息，因此根据信息论的理论，电子现金的长度是不断地增长的，每次交易都将造成大通信量问题，无法用于实际应用；另外电子现金无论是在构造还是存款过程中，相对于物理现金都是相当容易而有效的。

因此电子现金的传递性还有待于进一步研究。

6.2.2 多银行电子现金的研究

现有的电子现金方案都是由一个银行发行的，但在现实生活中由多个电子银行系统发行的电子现金较之单个银行发行的电子现金是更适合的，因为在一个国家或地区具有电子现金发行能力的银行可能不止一家。这多个银行形成一个群体，它们受国家的中央银行管理，每个银行都可以发行电子现金。

所以由多个银行发行的公平电子现金模型是电子现金系统研究的重要方向。

6.2.3 可分电子现金系统的研究

可分电子现金系统能够让用户进行多次合法的精确支付，减少提款次数，从而可以降低网络通信量，提高系统效率，因此可分的电子现金系统是研究的重点。Okamoto和Ohta于19xx年首次提出了一个可分电子现金系统，该系统允许用户将电子现金分成任意金额进行多次支付，直到与该电子现金的总额相等为止。为使银行能够有效地检测用户的重复支付，他们采用了二叉树技术对电子现金进行表示，但这种技术导致电子现金的支付协议通信量大、计算复杂度高、效率低，尽管许多学者对该方案从不同的角度提出了改进，但都由于使用二叉树表示使得支付协议的执行效率仍然很低。

因此，到目前为止，可分电子现金系统依然是不实用的。关于这方面研究，还可以引入可信第三方来实现对超额支付者的识别，使电子现金的支付协议中没必要包含进行重复支付检查的信息，这样就可以放弃可分电子现金的二叉树表示技术，从而构造更简单的可分电子现金系统。

今后为了设计更安全有效的包括电子现金在内的电子支付协议，应该加强针对实际应用环境的公钥密码的设计，研究包括算法优化和软硬件快速实现的公钥密码技术、设计新型分组密码、研究分组密码的软硬件快速实现和专用芯

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片以及设计一些与商用的具体应用环境密切相关的特殊数字签名，比如盲签名、代理签名、群签名、具有消息恢复功能的签名等。这些密码的基础性工作，对于包括电子现金在内的电子支付技术的发展是非常必要的。

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