顛覆性技術(shù)的前沿——機器視覺

時間:2020-08-11

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:隨著機器視覺硬件方案的不斷成熟和運算能力的提升,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,機器視覺在電子產(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)計我國機器視覺市場規(guī)模將繼續(xù)保持較高的增速。

  機器視覺是一門學(xué)科技術(shù),廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造檢測等工業(yè)領(lǐng)域,用來保證產(chǎn)品質(zhì)量,控制生產(chǎn)流程,感知環(huán)境等。機器視覺系統(tǒng)是將被攝取目標轉(zhuǎn)換成圖像信號,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;圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征,進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

  機器視覺系統(tǒng)具有高效率、高度自動化的特點,可以實現(xiàn)很高的分辨率精度與速度。機器視覺系統(tǒng)與被檢測對象無接觸,安全可靠。

  亞太地區(qū)將繼續(xù)成為機器視覺行業(yè)全球最大的市場

  隨著技術(shù)的進步和智能工廠的發(fā)展,過去十年中機器視覺設(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,到2022年將占收入的38.4%。在技術(shù)、靈活性、效率和準確性方面表現(xiàn)出高度創(chuàng)新的機器視覺供應(yīng)商,將在不斷發(fā)展的市場中取得最大的成功。

  雖然全球經(jīng)濟的不確定性將對機器視覺行業(yè)產(chǎn)生影響,但行業(yè)協(xié)會和專家普遍認為不會造成嚴重損害。伴隨著深度學(xué)習(xí)軟件,嵌入式視覺等硬件平臺有望蓬勃發(fā)展。工廠層面上的傳統(tǒng)應(yīng)用也將保持強勁增長。

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

  嵌入式視覺系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

  客戶希望系統(tǒng)集成商為其開發(fā)整個嵌入式視覺系統(tǒng)。嵌入式視覺將智能相機帶向其初衷,即在一個非常小的外殼內(nèi),盡可能靠近圖像傳感器,進行圖像處理視頻分析。為了應(yīng)對嵌入式視覺市場,開發(fā)了從相機設(shè)計到FPGA編程的專業(yè)知識,以便在低成本、低功耗的平臺中快速提供特定于應(yīng)用程序的解決方案,該平臺可以集成人工智能和深度學(xué)習(xí)功能。

  設(shè)計一個對客戶有吸引力的系統(tǒng)是嵌入式視覺的最大挑戰(zhàn)。通過低成本、低功耗設(shè)備,能夠?qū)⒖蛻粼跈C器視覺領(lǐng)域中的所有功能放到非常小的外形尺寸中,這是一項任務(wù)艱巨的研發(fā)挑戰(zhàn)。AIA副總裁AlexShikany說,向消費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)機器視覺都無法與嵌入式視覺競爭。機器視覺數(shù)據(jù)不再局限于自己的孤島中,包括機器視覺的全自動系統(tǒng)有許多傳感器和運動組件,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)備的運行效率。

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

  2019年可能會是該技術(shù)趨于成熟的一年,可以進行更廣泛的部署。“如果你投身于機器視覺行業(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,“這些系統(tǒng)可以運行成千上萬的排列,并且在識別和其他應(yīng)用程序歷史與機器視覺方面達到100%的準確性?!?/p>

  深度學(xué)習(xí)將對傳統(tǒng)的圖像分析方法產(chǎn)生深遠的影響。它不僅會改變我們生產(chǎn)的產(chǎn)品,還會改變我們與客戶互動的方式。深度學(xué)習(xí)將在解決傳統(tǒng)機器視覺無法解決的應(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。進采用傳統(tǒng)檢查過程非常具有挑戰(zhàn)性,因為在一個實例中可能是一個粒子看起來非常類似于裂縫,而深度學(xué)習(xí)則有助于區(qū)分這種細微差異。

  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)相機和照明的進步提高了非可見成像的有效性。在這些更高波長的環(huán)境中,你可以實現(xiàn)更多應(yīng)用,比如透過一塊航空公司機翼的復(fù)合材料來查找其內(nèi)部缺陷。我們現(xiàn)在正在把高功率的SWIRLED引入市場,用于高速機器視覺應(yīng)用。

  機器視覺的挑戰(zhàn)

  智能傳感器、智能攝像頭和可配置視覺系統(tǒng)在很大程度上消除了對機器視覺系統(tǒng)開發(fā)的需求,目前最常見的應(yīng)用程序是通過現(xiàn)成的即插即用技術(shù)完成的。過去十年來,智能相機的功能越來越強大,照明公司提供的產(chǎn)品范圍也越來越廣。然而,隨著軟件變得越來越強大,價格不斷下降,軟件包的互連和標準化仍存在問題。

  不同的公司對相同的事情使用不同的術(shù)語。即使是像以太網(wǎng)這樣的標準化通信,在公司之間也存在巨大的差異,而且在視覺行業(yè)也沒有真正推動開放的軟件標準。

  今天的視覺產(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,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,例如激光三角測量、偽隨機圖形發(fā)生器的立體傳感器等,但要想實現(xiàn)快速的系統(tǒng)開發(fā),在開發(fā)工具鏈中存在很大的空白?!?/p>

  例如,很多OEM廠商目前使用開放式標準3D傳感器,從頭開始編程應(yīng)用程序,或使用“封閉式”系統(tǒng)來進行工具的配置,這些工具通常成本高昂。也許需要一個具有現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的3D傳感器,用于高速機載圖像處理,使非FPGA程序員能夠在一個軟件包中部署3D圖像處理算法。另一個挑戰(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)是將炒作與實質(zhì)區(qū)分開來。而現(xiàn)實是,“很多人工智能和深度學(xué)習(xí)算法有時過于繁瑣。”

  隨著機器視覺硬件方案的不斷成熟和運算能力的提升,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,機器視覺在電子產(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)計我國機器視覺市場規(guī)模將繼續(xù)保持較高的增速。

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