隨著人工智能的不斷發(fā)展，人們對于機器人的要求也越來越高，甚至希望機器人能夠像人一樣靈活運動。如何讓機器人具有“看見”、“識別”并“判斷”的功能？這需要解決機器人視覺識別與場景視覺重建技術(shù)問題。與常規(guī)工業(yè)機器不同的是，具有“視覺”功能的機器人，在工作中，會根據(jù)具體情況，動作會頻繁加減速。如何控制運動軌跡的精確度，需要解決柔性加減速控制算法的問題。
什么是機器視覺？
機器視覺是近年來發(fā)展起來的一項新技術(shù)，它是利用光機電一體化的手段使機器具有視覺的功能。簡而言之就是用機器代替人眼來做測量和判斷。可以在很多場合實現(xiàn)在線高精度高速測量。還能實現(xiàn)機器人或自動化設(shè)備生產(chǎn)的全智能化。
機器視覺（MV）使用自動化技術(shù)捕捉圖像并傳輸?shù)诫娔X，捕獲的圖像隨后將被進行檢查處理，最終用于實際檢測、測量和控制。這是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計算機科學(xué)、圖像處理、模式識別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。一般而言，一套完整的機器視覺系統(tǒng)由光源、鏡頭、圖像采集系統(tǒng)和視覺分析軟件組成。
機器視覺的應(yīng)用
一個典型的機器視覺系統(tǒng)包括照明、鏡頭、相機、圖像采集卡和視覺處理器5個部分。由于采集卡能更加迅速地傳輸圖像到存儲器，且計算機速度不斷加快，所以在目前的機器視覺系統(tǒng)中，視覺處理器的應(yīng)用逐漸減少。圖像采集卡在機器視覺系統(tǒng)中舉足輕重。比較典型的PCI或AGP兼容的捕獲卡，可以將圖像迅速地傳送到計算機存儲器進行處理。有些采集卡有內(nèi)置的多路開關(guān)，可連接多臺相機，能控制采集卡采用任意一個相機捕獲的信息。
伴隨著技術(shù)的發(fā)展，機器視覺的功能也在不斷擴展。黃凱奇說：“缺陷檢測是通過機器視覺手段來分析零部件信息，從而判斷其是否存在缺陷；測量是通過使用機器視覺來對考察對象的尺寸、形狀等信息進行度量；人機交互是利用機器視覺工具分析人或者其他機器發(fā)出的指令，從而實現(xiàn)對機器的操縱；環(huán)境建模是對機器周圍環(huán)境進行感知建模，比如移動機器人對路面環(huán)境進行感知建模等。”
機器視覺最早應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域。通過機器視覺的自動識別功能，許多流水線上具有高度重復(fù)性的檢測工作都可以不再依靠人來完成，大大提高了檢測效率和精度。機器視覺系統(tǒng)最基本的特點就是提高生產(chǎn)的靈活性和自動化程度。在一些不適于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或者人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺。同時，在大批量重復(fù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)的效率和自動化程度。
目前總的看來，機器視覺在工業(yè)電子以及半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用還是最為主要的，如PCB板缺陷檢測、IC芯片缺陷檢測等。交通領(lǐng)域的應(yīng)用如電子眼也較為廣泛，其他行業(yè)如制藥中的藥品成分分析、互聯(lián)網(wǎng)中的視覺計算廣告、物流中的物品分揀等等，都有機器視覺應(yīng)用的影子。
人類不可或缺的“第三只眼”
讓機器代替人眼來“看世界”并加以行動，這曾是科幻小說家所憧憬的世界。在好萊塢劇作家筆下，機器人要么意圖秘密推翻人類，要么是不停閃爍或者發(fā)出嗡嗡叫聲來提供喜劇效果。但現(xiàn)如今的真實世界已經(jīng)大為不同，先進的機器正深刻地“洞悉”人類世界，它們所到之處，見證著智慧世界的活色生香。
隨著技術(shù)進步，機器視覺不僅可以作為人類視覺的替代，也幫助批量處理更加“立體生動”的信息。德國視覺軟件供應(yīng)商MVTec在去年底發(fā)布了機器視覺算法包“HALCON 12”，能夠監(jiān)測和跟蹤物體的三維運動。HALCON 12新特性還包括一個“自動文本閱讀器”，它既可以處理字符特征的變化，還可以檢測和識別針對個別字符的操作。
在誕生之初，機器用來幫助人類從高度重復(fù)或者極度危險的工作中得到解放，它們也被應(yīng)用于小精度、焊接和繪畫等汽車裝配線上。如今，機器人自動化技術(shù)的進步反過來在推動高度復(fù)雜項目的工作速度，同時也提供著勞動力度和靈活度。在諸如醫(yī)生手術(shù)等關(guān)鍵領(lǐng)域，人類可能遭受疲勞和注意力分散等問題的困擾，但機器視覺得以幫助增強工作的精密度和準(zhǔn)確度。
通過攝取圖像模擬人眼的視覺功能，并提取信息加以分析處理，最終從食品生產(chǎn)流程管理、農(nóng)業(yè)種植控制及醫(yī)學(xué)檢測等個體需求，再到交通及安防等公共項目，“機器視覺”已經(jīng)成為構(gòu)建智慧城市過程中不可或缺的“第三只眼”。
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