南京航空航天大学自然辩证法论文解析

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1、南京航空航天大学自然辩证法论文 论文题目: 辩证法思想与机器视觉 院(部)名 称: 航天学院 学 生 姓 名: 专 业: 导航、制导与控制 学 号: SX1515037 论文提交时间: 2015年 12 月 16 日 自然辩证法论文摘 要自然辩证法是马克思主义对于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然改造自然的一般方法的科学。通过学习和运用自然辩证法将有助于我们搞清科学和哲学的关系。本文通过自然辩证法的观点主要论述了机器视觉的过程，以自然辩证法的观点来分析机器视觉的处理过程。对机器视觉的发展成为历史的必然在自然辩证法的指导下进行了分析。关键词：机器视觉，自然辩证法目 录摘 要2目 录3

2、第一章 前 言41.1 自然辩证法的学习意义41.2 论文主要完成任务4第二章 自然辩证法的内涵52.1 自然辩证法的内涵52.2 自然辩证法的基本原理62.2.1普遍联系和永恒发展62.2.2对立统一规律6第三章 三维重建831 三维重建简介832 自然辩证法与三维重建的关系83.2.1 自然辩证法和图像滤波的关系83.2.2 自然辩证法和特征提取的关系83.2.2 自然辩证法和特征点匹配的关系93.2.2 自然辩证法和相机标定的关系93.2.3 自然辩证法和三维重建的关系10结束语11参考文献12第一章 前 言1.1 自然辩证法的学习意义自然辩证法以自然、科学、技术以及科学技术与社会的关系

3、为研究对象，它揭示了人类认识和改造自然的一般规律以及科学发展的一般规律。结合这些过来，我们在学习和探索未知领域能够找到正确的方向，解决学科问题。因此学习自然辩证法对我们拥有很大的指导意义。三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型,是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础,也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。对应测绘，航天等都有很广泛的应用。1.2 论文主要完成任务本论文主要探讨自然辩证法对计算机数据处理当中的指导作用：第一章对自然辩证法和三维重建的简介第二章概述了自然辩证法的一些内涵和基本的原理第三章是自然辩证法在三维重建过程中的应用。第二章 自然辩

4、证法的内涵2.1 自然辩证法的内涵自然辩证法是马克思主义关于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然、改造自然的一般方法的科学,是辩证唯物主义的自然观、科学技术观和科学技术方法论。它主要研究自然界发展的总规律、人与自然相互作用的规律以及科学技术发展的一般规律和科学技术研究的方法。马克思、恩格斯全面系统地概括了他们所处时代的科学技术的成就,批判吸取了前人思想的合理成分,系统地论述了辩证唯物主义自然观、自然科学发展过程及其规律性,以及科学认识方法辩证法,以恩格斯的自然辩证法为标志,创立了自然辩证法继续发展的广阔道路。自然辩证法是马克思主义哲学的一个重要组成部分,在辩证唯物主义哲学体系中,自然

5、辩证法与历史唯物论相并列。自然辩证法是集中研究自然界和科学技术的辩证法,是唯物主义在自然界和科学技术领域中的应用,它的原理和方法主要适用于自然领域和科学技术领域,能够很好地指导我们进行科学研究活动。自然辩证法是指导自然科学研究发展的思想武器。恩格斯用大量的科学材料论述了自然辩证法,着重指出自然辩证法对自然科学研究的指导意义。恩格斯指出:“自然辩证法对今天的自然科学来说是最重要的思维形式,因为只有它才为发生于自然界中的发展过程,为自然界中的普遍联系,为从一个研究领域到另一个研究领域的过渡提供类似物,并从而提供说明方法”。自然辩证法的规律是自然界以及人类社会和思维的一般规律。自然辩证法之所以对自然

6、科学研究起促进作用,其基本原因在于,自然界本身是按照客观辩证法运动发展的,而自然辩证法正是对自然界辩证本性的正确反映;同时,人们对自然界的认识也是按照认识的辩证法来进行的,而辩证法的规律与自然界本身的辩证发展规律是高度一致的,因此,遵循辩证法的规律可以逐步揭示自然界的一些特殊的规律。2.2 自然辩证法的基本原理2.2.1普遍联系和永恒发展联系指事物内部各要素之间和事物之间相互影响、相互制约和相互作用的关系。联系的客观性是指客观事物所固有的，它不以人的意志为转移。联系具有普遍性：第一，任何事物内部的不同部分和要素是相互联系的，也就是说，任何事物都具有内在的结构性。第二，任何事物都不能孤立存在，都

7、同其他事物处于一定的相互联系之中。第三，整个世界是相互联系的统一整体。每一事物都是世界普遍联系中的一个成分或环节，并通过它表现出联系的普遍性。世界的普遍联系是通过“中介”来实现的。所谓中介就是事物相互联系的媒介、环节或桥梁。联系具有多样性，事物联系的主要方式有：直接联系与间接联系、内部联系与外部联系、本质联系与非本质联系、必然联系与偶然联系等。联系的普遍性造成了事物普遍地以系统的形态存在着。所谓系统就是由相互联系、相互作用的若干要素组成的具有稳定结构和特定功能的有机整体。系统具整体性、结构性、层次性和开放性。事物的永恒发展，发展的实质是前进的上升的运动，发展的实质是新事物的产生和旧事物的灭亡。

8、新事物是指合乎历史前进方向、具有远大前途的东西;旧事物是指丧失历史必然性、日趋灭亡的东西。新生事物是不可战胜的。事物的发展是一个过程。 所谓过程是指一切事物都有其产生、发展和转化为其他事物的历史，都有它的过去、现在和未来。自然界、人类社会和思维领域中的一切现象都是作为一个过程而向前发展的。恩格斯指出：“世界不是既成事物的集合体,而是过程的集合体。”这是唯物辩证法的“一个伟大的基本思想”。2.2.2对立统一规律对立统一规律即矛盾规律，是辩证法的核心概念。矛盾是事物或事物之间的对立和统一及其关系，简言之，矛盾即对立统一。对立统一规律是唯物辩证法体系中的实质和核心。矛盾分析方法是唯物辩证法的根本方法

9、。矛盾的同一性和斗争性是矛盾的两种基本属性或两种基本性质，矛盾的同一性是指矛盾双方相互依存、相互贯通的性质和趋势。它有二层含义：矛盾双方相互依存，在一定的条件下共处于一个统一体中;矛盾双方相互渗透、相互贯通，在一定条件下矛盾的双方相互转化。矛盾的斗争性是指矛盾双方相互排斥、相互对立、相反的性质和趋势。矛盾的同一性和斗争性是相互联系、相互制约的。一方面，同一性不能脱离斗争性而存在，没有斗争性就没有同一性。因为矛盾的同一是以差别和对立为前提的，是包含差别和对立的同一。另一方面，斗争性也不能脱离同一性而存在，斗争性寓于同一性之中。矛盾同一性和斗争性相互联结和制约的原理，要求我们在分析和解决矛盾时，必

10、须从对立中把握同一，同一中把握对立，这是辩证认识的实质所在。矛盾的同一性在事物发展中的作用：由于矛盾双方相互依存，互为存在的条件，矛盾双方可以利用对方的发展使自己得到发展。由于矛盾双方相互包含，矛盾双方可以相互吸取有利于自身的因素而得到发展。由于矛盾方彼此相通，矛盾双方可以向着自己的对立面转化而得到发展，并规定着事物发展的方向。矛盾的斗争性在事物发展中的作用斗争推动矛盾双方力量对比发生变化，造成事物的量变。斗争促使矛盾双方的地位或性质转化，实现事物的质变。 第三章 三维重建31 三维重建简介机器视觉使之通过机器视觉产品将摄取的目标转换为图像信号，传送个专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息

11、，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变为数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。3D重塑是机器视觉一个很重要的应用领域，它是指在通过标定好的相机摄取的多角度的图片，通过建立的相机坐标系从而得到图像的深度信息。实现从图像到三维物体模型的过程。32 自然辩证法与三维重建的关系3.2.1 自然辩证法和图像滤波的关系图像滤波是三维重建的第一步。图像滤波，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。在图像滤波中，经常会出现在一个情况下一个

12、特征是用信号，在另外一个情况下这个特征却是噪声。有用信号和噪声就是一对矛盾，这充分体现了矛盾双方的相互制约，相互转化的对立统一规律。3.2.2 自然辩证法和特征提取的关系特征提取是三维重建的第二步，特征提取是计算机视觉和图像处理中的一个概念。它指的是使用计算机提取图像信息，决定每个图像的点是否属于一个图像特征。特征提取的结果是把图像上的点分为不同的子集，这些子集往往属于孤立的点、连续的曲线或者连续的区域。图像特征提取是很重要的一步，相应的也产生了许许多多的算法。其中在针对边缘检测中，Harris方法思想独特，它是将边缘检测和椭圆结合起来，从而实现任意方向的边缘检测，解决了边缘检测对方向敏感性的

13、难题。这充分体现了自然辩证法认为事物是普遍联系的原理。知道我们从另外一个角度思考问题，从而巧妙的解决各种问题。3.2.2 自然辩证法和特征点匹配的关系特征点匹配是三维重建的第三步，也是最有技术难度的一步。图像匹配是指通过一定的匹配算法在两幅或多幅图像之间识别同名点，如二维图像匹配中通过比较目标区和搜索区中相同大小的窗口的相关系数，取搜索区中相关系数最大所对应的窗口中心点作为同名点。其实质是在基元相似性的条件下，运用匹配准则的最佳搜索问题。怎样消除特征点算法的尺度敏感性、旋转敏感性和光照敏感性问题。体现了自然辩证法中质变是量变的必然准备，量变是质变的必然结果。3.2.2 自然辩证法和相机标定的关

14、系相机标定是三维重建的第四步，在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机参数。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为相机标定（或摄像机标定）。无论是在图像测量或者机器视觉应用中，相机参数的标定都是非常关键的环节，其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响相机工作产生结果的准确性。因此，做好相机标定是做好后续工作的前提，提高标定精度是科研工作的重点所在。相机标定是三维重建的前提，如何能够快速简单的实现相机的标定，关系到三维重建推广的可行性和复杂性。在

15、这个当中，如何把握事物的质是关键，著名学者张正友，结合自己的工程经验和思考，在3维标定的基础上提出了2维标定的方法，极大了简化了标定的难度、成本和可操作性，之后在2维标定的基础上有提出了1维标定的方法。这充分体现了自然辩证法当中事物是永恒发展的规律。3.2.3 自然辩证法和三维重建的关系三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型,是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础,也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。在计算机视觉中, 三维重建是指根据单视图或者多视图的图像重建三维信息的过程. 由于单视频的信息不完全,因此三维重建需要利用经验知识. 而多视图的三维重建(类似人的双目定位)相对比较容易, 其方法是先对摄像机进行标定, 即计算出摄像机的图像坐标系与世界坐标系的关系.然后利用多个二维图像中的信息重建出三维信息。三维重建的过程就是在前面的基础上，有图像中每个点的信息，反解除这些点在三维中的模型。体现了量变到质变的关系原理。结束语用科学的逻