機(jī)器視覺(jué)是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。

互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，使得物流業(yè)走勢(shì)迅猛，不僅是每年一度的京東購(gòu)物節(jié)和淘寶節(jié)讓物流人員高壓負(fù)重，喘不過(guò)氣，就連現(xiàn)在的日常外賣(mài)派送，超市派送也使得快遞人員人手不斷速增，美團(tuán)外賣(mài)布局無(wú)人物流，京東機(jī)器人物流揀貨已開(kāi)始應(yīng)用，機(jī)器人工作，為人們的生活帶來(lái)了巨大的便利性。機(jī)器人逐漸成為市場(chǎng)的寵兒。

如今，我們的身邊已然充斥著各種類(lèi)型的機(jī)器人，在制造、運(yùn)輸、生活等各領(lǐng)域起著非常重要的作用。比如機(jī)器人代步車(chē)，掃地機(jī)器人等。而讓這些機(jī)器人擁有一雙“智慧”雙眼的正是機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，得益于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用就有非常廣闊的空間。

機(jī)器視覺(jué)的定義： 機(jī)器視覺(jué)是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺(jué)基于仿生的角度發(fā)展而來(lái)，比如模擬眼睛是通過(guò)視覺(jué)傳感器進(jìn)行圖像采集，并在獲取之后由圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理和識(shí)別。

機(jī)器視覺(jué)主要分為三類(lèi)：

單目視覺(jué)技術(shù)，即安裝單個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，一般只能獲取到二維圖像。單目視覺(jué)廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人領(lǐng)域。然而，由于該技術(shù)受限于較低圖像精度以及數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的問(wèn)題，因此需要和超聲、紅外等其它類(lèi)型傳感器共同工作。

雙目視覺(jué)技術(shù)，是一種模擬人類(lèi)雙眼處理環(huán)境信息的方式，通過(guò)兩個(gè)攝像機(jī)從外界采集一副或者多幅不同視角的圖像，從而建立被測(cè)物體的三維坐標(biāo)。雙目視覺(jué)技術(shù)大致分為機(jī)械臂視覺(jué)控制、移動(dòng)機(jī)器人視覺(jué)控制、無(wú)人機(jī)無(wú)人船視覺(jué)控制等方向。

多目視覺(jué)技術(shù)，是指采用了多個(gè)攝像機(jī)以減少盲區(qū)，降低錯(cuò)誤檢測(cè)的機(jī)率。該技術(shù)主要用于物體的運(yùn)動(dòng)測(cè)量工作。在機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)方面，多目視覺(jué)技術(shù)能夠克服物體捕捉的盲區(qū)，使機(jī)械臂進(jìn)行抓取更加有效。在工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行裝配領(lǐng)域，多目視覺(jué)也能夠精確識(shí)別和定位被測(cè)物體，進(jìn)而提高裝配機(jī)器人的智能程度和定位精度。

機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用

機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用主要有檢測(cè)和機(jī)器人視覺(jué)兩個(gè)方面：

⒈ 檢測(cè)：又可分為高精度定量檢測(cè)(例如顯微照片的細(xì)胞分類(lèi)、機(jī)械零部件的尺寸和位置測(cè)量)和不用量器的定性或半定量檢測(cè)(例如產(chǎn)品的外觀檢查、裝配線(xiàn)上的零部件識(shí)別定位、缺陷性檢測(cè)與裝配完全性檢測(cè))。

⒉機(jī)器人視覺(jué)：用于指引機(jī)器人在大范圍內(nèi)的操作和行動(dòng)，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件并按一定的方位放在傳輸帶或其他設(shè)備上(即料斗揀取問(wèn)題)。至于小范圍內(nèi)的操作和行動(dòng)，還需要借助于觸覺(jué)傳感技術(shù)。

此外還有自動(dòng)光學(xué)檢查，人臉識(shí)別，無(wú)人駕駛汽車(chē)，產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)分類(lèi)，印刷品質(zhì)量自動(dòng)化檢測(cè)，文字識(shí)別，紋理識(shí)別，追蹤定位。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用取代了人工分揀快遞，大大提高了效率。除此之外，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)還可以讓機(jī)械手臂擁有3D視覺(jué)能力，依靠視覺(jué)導(dǎo)引、定位，夾取產(chǎn)品。并且在汽車(chē)制造、醫(yī)療等領(lǐng)域也使用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量和檢測(cè)。

隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，機(jī)器視覺(jué)在智能制造業(yè)領(lǐng)域的作用越來(lái)越重要，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是如何工作的、它為什么是實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)化和質(zhì)量改進(jìn)的正確選擇等。

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，是一門(mén)涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機(jī)器視覺(jué)主要用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的視覺(jué)功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)量和控制。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)最大的特點(diǎn)是速度快、信息量大、功能多。

什么是機(jī)器視覺(jué)？

機(jī)器視覺(jué)的定義：機(jī)器視覺(jué)就是使用光學(xué)非接觸式感應(yīng)設(shè)備自動(dòng)接收并解釋真實(shí)場(chǎng)景的圖像以獲得信息控制機(jī)器或流程。

機(jī)器視覺(jué)就是為了流程控制或檢測(cè)所制造的產(chǎn)品而從數(shù)字圖像中自動(dòng)提取信息，看下圖示范：

機(jī)器視覺(jué)運(yùn)用圖解

為了更好地理解機(jī)器視覺(jué)，下面，我們以啤酒廠采用的填充液位檢測(cè)系統(tǒng)為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明：

圖1 啤酒瓶填充液位檢驗(yàn)示例

當(dāng)每個(gè)啤酒瓶移動(dòng)經(jīng)過(guò)檢測(cè)傳感器時(shí)，檢測(cè)傳感器將會(huì)觸發(fā)視覺(jué)系統(tǒng)發(fā)出頻閃光，拍下啤酒瓶的照片。

采集到啤酒瓶的圖像并將圖像保存到內(nèi)存后，視覺(jué)軟件將會(huì)處理或分析該圖像，并根據(jù)啤酒瓶的實(shí)際填充液位發(fā)出通過(guò)-未通過(guò)響應(yīng)。

如果視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)到一個(gè)啤酒瓶未填充到位，即未通過(guò)檢測(cè)，視覺(jué)系統(tǒng)將會(huì)向轉(zhuǎn)向器發(fā)出信號(hào)，將該啤酒瓶從生產(chǎn)線(xiàn)上剔除。操作員可以在顯示屏上查看被剔除的啤酒瓶和持續(xù)的流程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

另外，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)還能夠進(jìn)行物品測(cè)量，比如確定火花塞間隙或提供位置信息，引導(dǎo)機(jī)器人在制造組裝過(guò)程中將元件對(duì)位，圖2顯示的例子主要是說(shuō)明機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)如何能夠用于進(jìn)行濾油器（右）通過(guò)或未通過(guò)檢測(cè)，以及測(cè)量支架上中心軸頭的寬度（左）。

圖2 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能夠在生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和檢驗(yàn)，比如加工支架（左）或?yàn)V油器（右）

在這個(gè)應(yīng)用示例中，填充液位檢驗(yàn)系統(tǒng)僅可提供兩種結(jié)果，這顯示了二進(jìn)制系統(tǒng)的特征：

1、 如果產(chǎn)品合格，則檢測(cè)結(jié)果為“通過(guò)”

2、 如果產(chǎn)品不合格，則檢測(cè)結(jié)果為“未通過(guò)”。

機(jī)器視覺(jué)的優(yōu)勢(shì)究竟有哪些？

雖然人類(lèi)視覺(jué)最擅長(zhǎng)于對(duì)復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化的場(chǎng)景進(jìn)行定性解釋?zhuān)珯C(jī)器視覺(jué)則憑借速度、精度和可重復(fù)性等優(yōu)勢(shì)，擅長(zhǎng)于對(duì)結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景進(jìn)行定量測(cè)量。

舉例來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)線(xiàn)上，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)每分鐘能夠?qū)?shù)百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)元件進(jìn)行檢測(cè)。配備適當(dāng)分辨率的相機(jī)和光學(xué)元件后，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能夠輕松檢驗(yàn)小到人眼無(wú)法看到的物品細(xì)節(jié)特征。

另外，由于消除了檢驗(yàn)系統(tǒng)與被檢驗(yàn)元件之間的直接接觸，機(jī)器視覺(jué)還能夠防止元件損壞，也避免了機(jī)械部件磨損的維護(hù)時(shí)間和成本投入。

通過(guò)減少制造過(guò)程中的人工參與，機(jī)器視覺(jué)還帶來(lái)了額外的安全性和操作優(yōu)勢(shì)。此外，機(jī)器視覺(jué)還能夠防止?jié)崈羰沂艿饺藶槲廴?，也能讓工人免受危險(xiǎn)環(huán)境的威脅。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的分類(lèi)

?智能相機(jī)

?基于嵌入式

?基于PC

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的組成

?圖像獲?。汗庠?、鏡頭、相機(jī)、采集卡、機(jī)械平臺(tái)

?圖像處理與分析：工控主機(jī)、圖像處理分析軟件、圖形交互界面。

?判決執(zhí)行：電傳單元、機(jī)械單元