隨著人工智能的不斷發(fā)展，人們對(duì)于機(jī)器人的要求也越來(lái)越高，甚至希望機(jī)器人能夠像人一樣靈活運(yùn)動(dòng)。如何讓機(jī)器人具有“看見(jiàn)”、“識(shí)別”并“判斷”的功能？這需要解決機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別與場(chǎng)景視覺(jué)重建技術(shù)問(wèn)題。與常規(guī)工業(yè)機(jī)器不同的是，具有“視覺(jué)”功能的機(jī)器人，在工作中，會(huì)根據(jù)具體情況，動(dòng)作會(huì)頻繁加減速。如何控制運(yùn)動(dòng)軌跡的精確度，需要解決柔性加減速控制算法的問(wèn)題。
什么是機(jī)器視覺(jué)？
機(jī)器視覺(jué)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是利用光機(jī)電一體化的手段使機(jī)器具有視覺(jué)的功能。簡(jiǎn)而言之就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷?？梢栽诤芏鄨?chǎng)合實(shí)現(xiàn)在線高精度高速測(cè)量。還能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人或自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)的全智能化。
機(jī)器視覺(jué)（MV）使用自動(dòng)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(jìn)行檢查處理，最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)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(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。一般而言，一套完整的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)由光源、鏡頭、圖像采集系統(tǒng)和視覺(jué)分析軟件組成。
機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用
一個(gè)典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包括照明、鏡頭、相機(jī)、圖像采集卡和視覺(jué)處理器5個(gè)部分。由于采集卡能更加迅速地傳輸圖像到存儲(chǔ)器，且計(jì)算機(jī)速度不斷加快，所以在目前的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，視覺(jué)處理器的應(yīng)用逐漸減少。圖像采集卡在機(jī)器視覺(jué)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(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器進(jìn)行處理。有些采集卡有內(nèi)置的多路開(kāi)關(guān)，可連接多臺(tái)相機(jī)，能控制采集卡采用任意一個(gè)相機(jī)捕獲的信息。
伴隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)的功能也在不斷擴(kuò)展。黃凱奇說(shuō)：“缺陷檢測(cè)是通過(guò)機(jī)器視覺(jué)手段來(lái)分析零部件信息，從而判斷其是否存在缺陷；測(cè)量是通過(guò)使用機(jī)器視覺(jué)來(lái)對(duì)考察對(duì)象的尺寸、形狀等信息進(jìn)行度量；人機(jī)交互是利用機(jī)器視覺(jué)工具分析人或者其他機(jī)器發(fā)出的指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的操縱；環(huán)境建模是對(duì)機(jī)器周圍環(huán)境進(jìn)行感知建模，比如移動(dòng)機(jī)器人對(duì)路面環(huán)境進(jìn)行感知建模等。”
機(jī)器視覺(jué)最早應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域。通過(guò)機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)識(shí)別功能，許多流水線上具有高度重復(fù)性的檢測(cè)工作都可以不再依靠人來(lái)完成，大大提高了檢測(cè)效率和精度。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)最基本的特點(diǎn)就是提高生產(chǎn)的靈活性和自動(dòng)化程度。在一些不適于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或者人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué)。同時(shí)，在大批量重復(fù)性工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)的效率和自動(dòng)化程度。
目前總的看來(lái)，機(jī)器視覺(jué)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(cè)、IC芯片缺陷檢測(cè)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(jué)計(jì)算廣告、物流中的物品分揀等等，都有機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的影子。
人類不可或缺的“第三只眼”
讓機(jī)器代替人眼來(lái)“看世界”并加以行動(dòng)，這曾是科幻小說(shuō)家所憧憬的世界。在好萊塢劇作家筆下，機(jī)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(lái)提供喜劇效果。但現(xiàn)如今的真實(shí)世界已經(jīng)大為不同，先進(jìn)的機(jī)器正深刻地“洞悉”人類世界，它們所到之處，見(jiàn)證著智慧世界的活色生香。
隨著技術(shù)進(jìn)步，機(jī)器視覺(jué)不僅可以作為人類視覺(jué)的替代，也幫助批量處理更加“立體生動(dòng)”的信息。德國(guó)視覺(jué)軟件供應(yīng)商MVTec在去年底發(fā)布了機(jī)器視覺(jué)算法包“HALCON 12”，能夠監(jiān)測(cè)和跟蹤物體的三維運(yùn)動(dòng)。HALCON 12新特性還包括一個(gè)“自動(dòng)文本閱讀器”，它既可以處理字符特征的變化，還可以檢測(cè)和識(shí)別針對(duì)個(gè)別字符的操作。
在誕生之初，機(jī)器用來(lái)幫助人類從高度重復(fù)或者極度危險(xiǎn)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(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步反過(guò)來(lái)在推動(dòng)高度復(fù)雜項(xiàng)目的工作速度，同時(shí)也提供著勞動(dòng)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(wèn)題的困擾，但機(jī)器視覺(jué)得以幫助增強(qiáng)工作的精密度和準(zhǔn)確度。
通過(guò)攝取圖像模擬人眼的視覺(jué)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(cè)等個(gè)體需求，再到交通及安防等公共項(xiàng)目，“機(jī)器視覺(jué)”已經(jīng)成為構(gòu)建智慧城市過(guò)程中不可或缺的“第三只眼”。
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