顛覆性技術(shù)的前沿——機(jī)器視覺(jué)

時(shí)間:2020-08-11

來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):隨著機(jī)器視覺(jué)硬件方案的不斷成熟和運(yùn)算能力的提升,以及軟件在各種應(yīng)用解決方案、3D算法、深度學(xué)習(xí)能力的不斷完善,機(jī)器視覺(jué)在電子產(chǎn)業(yè)(如PCB、FPC、面板、半導(dǎo)體等領(lǐng)域)應(yīng)用的廣度和深度都在提高,并加快向食品飲料、醫(yī)藥等其他領(lǐng)域滲透,預(yù)計(jì)我國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將繼續(xù)保持較高的增速。

  機(jī)器視覺(jué)是一門(mén)學(xué)科技術(shù),廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造檢測(cè)等工業(yè)領(lǐng)域,用來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量,控制生產(chǎn)流程,感知環(huán)境等。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào),傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息,轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào);圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征,進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

  機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)具有高效率、高度自動(dòng)化的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)很高的分辨率精度與速度。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)與被檢測(cè)對(duì)象無(wú)接觸,安全可靠。

  亞太地區(qū)將繼續(xù)成為機(jī)器視覺(jué)行業(yè)全球最大的市場(chǎng)

  隨著技術(shù)的進(jìn)步和智能工廠的發(fā)展,過(guò)去十年中機(jī)器視覺(jué)設(shè)備發(fā)生了翻天覆地的變化。亞太地區(qū)將繼續(xù)成為全球最大的市場(chǎng),到2022年將占收入的38.4%。在技術(shù)、靈活性、效率和準(zhǔn)確性方面表現(xiàn)出高度創(chuàng)新的機(jī)器視覺(jué)供應(yīng)商,將在不斷發(fā)展的市場(chǎng)中取得最大的成功。

  雖然全球經(jīng)濟(jì)的不確定性將對(duì)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)產(chǎn)生影響,但行業(yè)協(xié)會(huì)和專家普遍認(rèn)為不會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p害。伴隨著深度學(xué)習(xí)軟件,嵌入式視覺(jué)等硬件平臺(tái)有望蓬勃發(fā)展。工廠層面上的傳統(tǒng)應(yīng)用也將保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)。

  得益于在越來(lái)越多的行業(yè)應(yīng)用中獲得支持,嵌入式視覺(jué)將在2019年持續(xù)高速增長(zhǎng),例如自動(dòng)駕駛、生命科學(xué)、消費(fèi)電子、邊境監(jiān)視和農(nóng)業(yè)等。處理能力大幅增強(qiáng),內(nèi)存變得非常便宜,用戶可以選擇一個(gè)非常小的攝像頭,并利用來(lái)自不同來(lái)源的云端數(shù)據(jù)。當(dāng)您將這些因素與機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合到一個(gè)單獨(dú)的軟件包中時(shí),您就有了嵌入的視覺(jué)。

  嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

  客戶希望系統(tǒng)集成商為其開(kāi)發(fā)整個(gè)嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)。嵌入式視覺(jué)將智能相機(jī)帶向其初衷,即在一個(gè)非常小的外殼內(nèi),盡可能靠近圖像傳感器,進(jìn)行圖像處理視頻分析。為了應(yīng)對(duì)嵌入式視覺(jué)市場(chǎng),開(kāi)發(fā)了從相機(jī)設(shè)計(jì)到FPGA編程的專業(yè)知識(shí),以便在低成本、低功耗的平臺(tái)中快速提供特定于應(yīng)用程序的解決方案,該平臺(tái)可以集成人工智能和深度學(xué)習(xí)功能。

  設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)客戶有吸引力的系統(tǒng)是嵌入式視覺(jué)的最大挑戰(zhàn)。通過(guò)低成本、低功耗設(shè)備,能夠?qū)⒖蛻粼跈C(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域中的所有功能放到非常小的外形尺寸中,這是一項(xiàng)任務(wù)艱巨的研發(fā)挑戰(zhàn)。AIA副總裁AlexShikany說(shuō),向消費(fèi)者介紹完全不同的硬件解決方案并不件容易的事情,但最終的希望是,客戶將以某種方式對(duì)更用戶友好、更小、最終成本更低的產(chǎn)品做出響應(yīng)。

  在許多使用案例中,傳統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)都無(wú)法與嵌入式視覺(jué)競(jìng)爭(zhēng)。機(jī)器視覺(jué)數(shù)據(jù)不再局限于自己的孤島中,包括機(jī)器視覺(jué)的全自動(dòng)系統(tǒng)有許多傳感器和運(yùn)動(dòng)組件,使我們能夠收集數(shù)據(jù),以便更好地了解系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行效率。

  機(jī)器視覺(jué)的深度學(xué)習(xí)一直處于主要顛覆性技術(shù)的前沿

  2019年可能會(huì)是該技術(shù)趨于成熟的一年,可以進(jìn)行更廣泛的部署?!叭绻阃渡碛跈C(jī)器視覺(jué)行業(yè),你可能已經(jīng)看到了軟件如何與深度學(xué)習(xí)算法疊加,以及它如何能夠快速地產(chǎn)生結(jié)果的演示?!盨hikany說(shuō),“這些系統(tǒng)可以運(yùn)行成千上萬(wàn)的排列,并且在識(shí)別和其他應(yīng)用程序歷史與機(jī)器視覺(jué)方面達(dá)到100%的準(zhǔn)確性?!?/p>

  深度學(xué)習(xí)將對(duì)傳統(tǒng)的圖像分析方法產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。它不僅會(huì)改變我們生產(chǎn)的產(chǎn)品,還會(huì)改變我們與客戶互動(dòng)的方式。深度學(xué)習(xí)將在解決傳統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)無(wú)法解決的應(yīng)用方面發(fā)揮重要作用。例如,在冷凍干燥的小瓶中檢查疫苗,每次結(jié)果都有很大差異,這很大程度上取決于它們的干燥方式。進(jìn)采用傳統(tǒng)檢查過(guò)程非常具有挑戰(zhàn)性,因?yàn)樵谝粋€(gè)實(shí)例中可能是一個(gè)粒子看起來(lái)非常類(lèi)似于裂縫,而深度學(xué)習(xí)則有助于區(qū)分這種細(xì)微差異。

  雖然深度學(xué)習(xí)可能是從圖像中收集信息的最新方式,但它并不是唯一的選擇。InGaAs短波紅外(SWIR)相機(jī)和照明的進(jìn)步提高了非可見(jiàn)成像的有效性。在這些更高波長(zhǎng)的環(huán)境中,你可以實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用,比如透過(guò)一塊航空公司機(jī)翼的復(fù)合材料來(lái)查找其內(nèi)部缺陷。我們現(xiàn)在正在把高功率的SWIRLED引入市場(chǎng),用于高速機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用。

  機(jī)器視覺(jué)的挑戰(zhàn)

  智能傳感器、智能攝像頭和可配置視覺(jué)系統(tǒng)在很大程度上消除了對(duì)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的需求,目前最常見(jiàn)的應(yīng)用程序是通過(guò)現(xiàn)成的即插即用技術(shù)完成的。過(guò)去十年來(lái),智能相機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)大,照明公司提供的產(chǎn)品范圍也越來(lái)越廣。然而,隨著軟件變得越來(lái)越強(qiáng)大,價(jià)格不斷下降,軟件包的互連和標(biāo)準(zhǔn)化仍存在問(wèn)題。

  不同的公司對(duì)相同的事情使用不同的術(shù)語(yǔ)。即使是像以太網(wǎng)這樣的標(biāo)準(zhǔn)化通信,在公司之間也存在巨大的差異,而且在視覺(jué)行業(yè)也沒(méi)有真正推動(dòng)開(kāi)放的軟件標(biāo)準(zhǔn)。

  今天的視覺(jué)產(chǎn)品可以滿足大多數(shù)應(yīng)用程序的需求,隨著技術(shù)和客戶需求的發(fā)展,系統(tǒng)集成商必須保持清醒。例如,在3D成像市場(chǎng),硬件創(chuàng)新先于軟件創(chuàng)新。盡管有許多3D傳感器和攝像頭可用,例如激光三角測(cè)量、偽隨機(jī)圖形發(fā)生器的立體傳感器等,但要想實(shí)現(xiàn)快速的系統(tǒng)開(kāi)發(fā),在開(kāi)發(fā)工具鏈中存在很大的空白?!?/p>

  例如,很多OEM廠商目前使用開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)3D傳感器,從頭開(kāi)始編程應(yīng)用程序,或使用“封閉式”系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行工具的配置,這些工具通常成本高昂。也許需要一個(gè)具有現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的3D傳感器,用于高速機(jī)載圖像處理,使非FPGA程序員能夠在一個(gè)軟件包中部署3D圖像處理算法。另一個(gè)挑戰(zhàn)是從人工智能和深度學(xué)習(xí)中獲取信息的能力。最大的挑戰(zhàn)是將炒作與實(shí)質(zhì)區(qū)分開(kāi)來(lái)。而現(xiàn)實(shí)是,“很多人工智能和深度學(xué)習(xí)算法有時(shí)過(guò)于繁瑣?!?/p>

  隨著機(jī)器視覺(jué)硬件方案的不斷成熟和運(yùn)算能力的提升,以及軟件在各種應(yīng)用解決方案、3D算法、深度學(xué)習(xí)能力的不斷完善,機(jī)器視覺(jué)在電子產(chǎn)業(yè)(如PCB、FPC、面板、半導(dǎo)體等領(lǐng)域)應(yīng)用的廣度和深度都在提高,并加快向食品飲料、醫(yī)藥等其他領(lǐng)域滲透,預(yù)計(jì)我國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將繼續(xù)保持較高的增速。

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