機器視覺,如何賦予改變未來的想象?
發(fā)布時間：2023-04-28 | 信息來源：上海硯拓自動化科技有限公司 | 點擊量：869
隨著信息技術的發(fā)展，給計算機、機器人或其他智能機器賦予人類視覺功能，成為人類多年以來的夢想。
視覺是人類觀察世界和認知世界的重要手段。據(jù)統(tǒng)計，人類從外部世界獲得的信息約有80%是由提覺獲取的。這既說明視覺信息量巨大，也表明人類對視覺信息有較高的利用率，同時又體現(xiàn)了人類視覺功能的重要性。隨著信息技術的發(fā)展，給計算機、機器人或其他智能機器賦予人類視覺功能，成為人類多年以來的夢想。
目前許多機器視覺技術已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)品化、實用化。例如，指紋識別、車牌照識別、智能監(jiān)控、人臉識別、工業(yè)產(chǎn)品的在線檢測等?？梢哉f，機器視覺技術在信息化時代，扮演著越來越重要的角色。
什么是機器視覺？
機器視覺(machinevision)又常被稱作為計算機視覺(computervision)，是用計算機實現(xiàn)人的視覺功能一一對客觀世界的三維場景的感知、識別和理解。
自20世紀50年代從統(tǒng)計模式識別開始的，計算機視覺當時的工作主要集中在二維圖像分析、識別和理解上，如光學字符識別、工件表面、顯微圖片和航空照片的分析和解釋等。1973年，英國的Marr教授應邀在麻省理工學院（MIT）的人工智能實驗室創(chuàng)建并領導一個以博士生為主體的研究小組，從事視覺理論方面的研究。1977年Marr提出了不同于"積木世界"分析方法的計算視覺理論一一Marr視覺理論.該理論在20世紀80年代成為計算機視覺研究領域中的一個十分重要的理論框架。
到了80年代中期.計算機視覺獲得了迅速發(fā)展，主動視覺理論框架、基于感知特征群的物體識別理論框架等新概念、新方法、新理論不斷涌現(xiàn)。而到90年代.計算機視覺在工業(yè)環(huán)境中得到廣泛應用，同時基于多視幾何的視覺理論得到迅速發(fā)展。
機器視覺與計算機視覺的區(qū)別
不過，張廣軍編著的《機器視覺》一書曾表示，計算機視覺(computervision)和機器視覺(machinevision)這兩個術語是既有區(qū)別又有聯(lián)系的。
他提出，計算機視覺是采用圖像處理、模式識別、人工智能技術相結合的手段，著重于一幅或多幅圖像的計算機分析。圖像可以由單個或者多個傳感器獲取，也可以是單個傳感器在不同時刻獲取的圖像序列。分析是對目標物體的識別，確定目標物體的位置和姿態(tài)，對三維景物進行符號描述和解釋。在計算機視覺研究中，經(jīng)常使用幾何模型、復雜的知識表達，采用基于模型的匹配和搜索技術，搜索的策略常使用自底向上、自頂向下、分層和啟發(fā)式控制策略。
機器視覺則偏重于計算機視覺技術工程化，能夠自動獲取和分析特定的圖像，以控制相應的行為。具體地說，計算機視覺為機器視覺提供圖像和景物分析的理論及算法基礎，機器視覺為計算機視覺的實現(xiàn)提供傳感器模型、系統(tǒng)構造和實現(xiàn)手段。因此可以認為.一個機器視覺系統(tǒng)就是一個能自動獲取一幅或多幅目標物體圖像.對所獲取圖像的各種特征量進行處理、分析和測量，并對測量結果做出定性分析和定量解釋，從而得到有關目標物體的某種認識并做出相應決策的系統(tǒng)。機器視覺系統(tǒng)的功能包括:物體定位、特征檢測、缺陷判斷、目標識別、計數(shù)和運動跟蹤。
機器視覺的優(yōu)勢和應用領域
視覺的最大優(yōu)點是與被觀測的對象無接觸，因此對觀測與被觀測者都不會產(chǎn)生任何損傷，這是其他感覺方式無法比擬的。
同時，機器視覺所能檢測的對象十分廣泛，人眼觀察不到的范圍，它也可以觀察。例如，紅外線、微波、超聲波等人類就觀察不到，而機器視覺則可以利用這方面的敏感器件形成紅外線、微波、超聲波等圖像。因此可以說是擴展了人類的視覺范圍。另外人無法長時間地觀察對象，機器視覺則不知疲勞，始終如一地觀測，所以機器視覺可以廣泛地用于長時間惡劣的工作環(huán)境。
目前，機器視覺主要應用于以下領域：
（1）工業(yè)自動化生產(chǎn)線應用。產(chǎn)品檢測、自動流水線生產(chǎn)和裝配、自動焊接、PCB印制板檢查以及各種危險場合工作的機器人等。將圖像和視覺技術用于生產(chǎn)自動化，可以加快生產(chǎn)速度，保證質量的一致性，還可以避免人的疲勞、注意力不集中等帶來的誤判。
（2）各類檢驗和監(jiān)視應用。標簽文字標記檢查，郵政自動化，計算機輔助外科手術.顯微醫(yī)學操作，石油、煤礦等鉆探中數(shù)據(jù)流自動監(jiān)測和濾波，在紡織、印染業(yè)進行自動分色、配色.重要場所門廊自動巡視，自動跟蹤報警等。
（3）視覺導航應用。巡航導彈制導、無人駕駛飛機飛行、自動行駛車輛、移動機器人、精確制導及自動巡航捕獲目標和確定距離等.既可避免人的參與及由此帶來的危險，也可提高精度和速度。
（4）圖像自動解釋應用。對放射圖像、顯微圖像、醫(yī)學圖像、遙感多波段圖像、合成孔徑雷達圖像、航天航測圖像等的自動判讀理解。由于近年來技術的發(fā)展，圖像的種類和數(shù)量飛速增長，圖像的自動理解已成為解決信息膨脹問題的重要手段。
（5）人機交互應用。人臉識別、智能代理等。同時讓計算機可借助人的手勢動作（手語）嘴唇動作（唇讀）、軀干運動（步態(tài)）、表情測定等了解人的愿望要求而執(zhí)行指令，這既符合人類的交豆習慣，也可增加交互方便性和臨場感等。
（6）虛擬現(xiàn)實應用。飛機駕駛員圳練、醫(yī)學手術模擬、場景建模、戰(zhàn)場環(huán)境表示等，它可幫助人們超越人的生理極限，"親臨其境"，提高工作效率。
監(jiān)控攝像與機器視覺
作為機器視覺的代表應用，以攝像機為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應用與安保、交通、樓宇、工業(yè)等各個行業(yè)領域。隨著數(shù)字技術越來越多地應用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，極大地提高了系統(tǒng)性能，也擴大了它的應用范圍。但是，監(jiān)控攝像仍局限于一般的人工監(jiān)視和事后錄像分析上，這種做法需要大量的人工輔助，系統(tǒng)缺乏一定的自主判斷能力。
然而，當機器視覺與圖像處理技術加入之后，打破了原有的限制，得以設計出一個實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)在實現(xiàn)視頻監(jiān)控同時，通過運用機器視覺技術，增加了視頻變化檢測和自動錄像功能，系統(tǒng)能夠自動識別場景變化，檢測出運動目標并鎖定，同時發(fā)出警告和啟動存儲裝置。這樣不僅可以節(jié)省大量存儲空間，提高監(jiān)控存儲效率，減少不必要的回放，而且數(shù)據(jù)更加具有針對性。
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