计算机视觉，图形学和图像处理，三者有什么联系？

Question

计算机视觉，图形学和图像处理，三者有什么联系

Answer 1

从问题本身来说，这三者主要以两类问题区分：是根据状态模拟观测环境，还是根据观测的环境来推测状态。假设观测是Z，状态是X：Computer Graphics是一个Forwad Problem (Z|X)： 给你光源的位置，物体形状，物体表面信息，你如何根据已有的变量的状态模拟出一个环境出来。Computer Vision正好相反，是一个Inverse Problem (X|Z)：你所有能得到的都是观测信息(measurements), 根据得到的每一个Pixel的信息(颜色，深度)，我要来估计物体环境的特征和状态出来，比如物体运动(Tracking)，三维结构（SFM）,物体类别（Classification and Segmentation）等等。对于Image Processing来说，它恰好介于两者之间，两种问题都有。但对于State-of-art的研究来说，Image Processing更偏于Computer Vision, 或者看上去更像Computer Vision的子类。尽管这三类研究中，随着CV领域的不断进步，以及越来越高级相机传感器出现（Depth Camera, Event Camera），很多算法都被互相用到，但是从Motivation来看，并没有太大变化。得益于这几个领域的共同进步，所以你能看到Graphics和Computer Vision现在出现越来越多的交集。如果根据观测量（图片），Computer Vision可以越来越准确的估计出越来越多的变量，那么这些变量套到Graphics算法中，就可以模拟出一个跟真实环境一样的场景出来。与此同时，Graphics需要构建更真实的场景，也希望能够将变量更加接机与实际，或者通过算法估计出来，这就引入了Vision的动机。这也是近年来三维重建算法，同时大量发表在Graphics和Vision的会议的原因。随着CV从2D向3D发展，以后两者的交集会越来越大，除了learning以外的其他很多问题融合并到一个领域我也不会奇怪。