機器視覺如何為工業(yè)自動化插上“三只眼”?

時間:2016-11-22

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:美國是全球最大的機器視覺市場,占到50%的份額;中國市場規(guī)模達3.5億美元,近五年復(fù)合增長率26.6%。機構(gòu)預(yù)測,2018年全球機器視覺系統(tǒng)及部件市場規(guī)模達到50億美元。

近日,F(xiàn)acebook宣布,已收購面部識別技術(shù)初創(chuàng)公司FacioMetrics。收購目的是為了強化Facebook的圖片和視頻特效,F(xiàn)acebook并未透露這筆交易的金額。目前,F(xiàn)acioMetrics提供的工具能夠記錄、檢測、掃描臉部,了解人類面部的行為和年齡,該軟件由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)“人類感覺實驗室”研究人員研發(fā)。

人臉識別是利用圖像識別、視覺識別等高科技技術(shù)合成為一體的生物識別技術(shù)。其精確度很高,偽造可能性低,為國家安防等領(lǐng)域的貢獻極大。

視覺識別的應(yīng)用領(lǐng)域不僅僅局限于人臉識別這一小范圍,特斯拉布局的無人駕駛系統(tǒng)也是基于視覺識別的技術(shù)開發(fā)的。這里面既有用到了基于攝像頭視覺感知技術(shù),也有像雷達、激光雷達當(dāng)然也包括GPS、MPU這樣的東西。在這樣多傳感器融合的里面,視覺感知這技術(shù)是不可或缺的。

機器視覺在最近火爆的無人機領(lǐng)域也大展拳腳。上周大疆在美國發(fā)布了兩款新品航拍無人機:“悟”Inspire2和精靈4Pro。精靈4Pro的機體兩側(cè)新增加了紅外感知系統(tǒng),這是它與前代外形上最明顯的區(qū)別。它的三對視覺系統(tǒng)組成的六目導(dǎo)航系統(tǒng)可以感知前方、后方及下方的障礙物,新增加的“窄距感知”和降落保護功能讓精靈4Pro在復(fù)雜環(huán)境中的飛行和返航更加自如。

大疆精靈4Pro紅外感知系統(tǒng)

這次加入的機器視覺,相比早期的GPS定位,它更為精準(zhǔn)且操作簡單,通過指點飛行和視覺追蹤等輔助飛行功能,方便拍攝構(gòu)圖和控制,再結(jié)合精靈4Pro這次在畫質(zhì)方面的巨大提升,可以使得非專業(yè)的飛手也能拍出大片效果來。

工業(yè)4.0離不開智能制造,智能制造離不開機器視覺。作為一種給機器人帶來視覺功能的關(guān)鍵技術(shù),機器視覺應(yīng)用廣泛。如果說工業(yè)機器人是人類手的延伸、交通工具是人類腿的延伸,那么機器視覺就相當(dāng)于人類視覺在機器上的延伸,是實現(xiàn)工業(yè)自動化和智能化的必要手段。機器視覺具有高度自動化、高效率、高精度和適應(yīng)較差環(huán)境等優(yōu)點,為我國工業(yè)自動化打開“新視界”。

從工業(yè)視覺到計算機視覺,從人機交互到自動駕駛,從虛擬現(xiàn)實到物體自動識別,機器視覺都能擔(dān)當(dāng)著重要角色。以以下三領(lǐng)域為例:

機器視覺+機器人

機器視覺在機器人上的應(yīng)用是十分必要的,工業(yè)機器人和服務(wù)機器人都需要機器人視覺當(dāng)做自己的“眼睛”,但工業(yè)機器人和服務(wù)機器人對機器人視覺的需求卻是不同的。

機器視覺在工業(yè)機器人和服務(wù)機器人上的區(qū)別,首先就是應(yīng)用場景。在工業(yè)機器人的環(huán)境里,計算機視覺看到的場景是相對單一,但服務(wù)機器人的應(yīng)用場景就要復(fù)雜很多。場景之外,便是精度方面。在工業(yè)機器人里面,計算機視覺的辨識精度一定是在毫米級以下的,包括靜態(tài)的辨識精度和動態(tài)的辨識精度,靜態(tài)指的是相機或者觀測物品相對處在一個靜止的狀態(tài),它這個時候的辨識精度取決于相機的分辨率,包括物品的邊緣是否清晰,差異化是否很明確,這個時候精度甚至可以達到微米級以下,服務(wù)機器人大部分的精度并不會很高,可能會在厘米級以上。

機器視覺+食品藥品

眾所周知,食品藥品關(guān)系到人類的生命健康,如果因為藥品的質(zhì)量問題而對人的生命造成威脅,這將是一個大的災(zāi)難。因而各藥品生產(chǎn)廠家,尤其是世界知名大廠對藥品的整個生產(chǎn)過程甚至后段的包裝都給予了非常大的重視。在食品藥品的生產(chǎn)、包裝過程中,無論是藥品的泡罩包裝、液體灌裝,還是后段的壓蓋、貼標(biāo)、噴碼,以及最后的裝盒檢測,機器視覺技術(shù)都可以發(fā)揮其強大的功能。

利用機器視覺的方法,可以快速、準(zhǔn)確地檢測到制藥包裝是否完好無缺,通過設(shè)定圖像傳感器,獲取包裝后的對象圖片信息,通過預(yù)先設(shè)定的面積參數(shù)對每個藥?;蛘咚幤窟M行檢測對比,這樣,破損的藥?;蛘呷逼康陌b都將被檢測出來,正確的正常通過。

機器視覺+安防

安防是人工智能最具市場空間的應(yīng)用領(lǐng)域,我們可以預(yù)測,在今后的5-10年,安防行業(yè)必然將發(fā)展到人工智能應(yīng)用全面爆發(fā)的階段,安防機器視覺的拐點已經(jīng)到來。

未來4-5年時間,我們將進入一個人工智能在安防領(lǐng)域高速發(fā)展的時代,2016年基本已經(jīng)完成了場景智能的適配,而2017年、2018年將進入一個基于深度學(xué)習(xí)的為基礎(chǔ)的人工智能階段,到2019年、2020年我們認為將全面進入到數(shù)字智能的階段,經(jīng)過數(shù)字智能階段后,安防行業(yè)的人工智能將全面的和全行業(yè)、全IT的大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平臺進行完善的對接,這個是我們可以預(yù)測到的整個行業(yè)接下來的發(fā)展脈絡(luò)。

據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國機器視覺行業(yè)發(fā)展前景與投資預(yù)測分析報告》顯示,2015年全球機器視覺市場規(guī)模約42億美元,同比增長10.5%。其中,美國是全球最大的機器視覺市場,占到50%的份額;中國市場規(guī)模達3.5億美元,近五年復(fù)合增長率26.6%。機構(gòu)預(yù)測,2018年全球機器視覺系統(tǒng)及部件市場規(guī)模達到50億美元。

正因為機器視覺用途極大,過去一年以來,根據(jù)艾瑞咨詢的網(wǎng)站統(tǒng)計,有很多國際的巨頭都在收購機器視覺公司。例如像是Facebook,今年就連續(xù)收購了兩家機器視覺的創(chuàng)業(yè)公司,有分析師分析到,其是為了滿足VR社交的需求開發(fā)。蘋果也是如此。眾所周知,庫克的下一代的產(chǎn)品要圍繞與AR做研究,因此,積極布局機器視覺識別。

就中國市場而言,目前國內(nèi)有近數(shù)家機器視覺產(chǎn)品廠商,與國外機器視覺產(chǎn)品相比,國內(nèi)產(chǎn)品最大的差距并不單純是在技術(shù)上,而且還包括品牌和知識產(chǎn)權(quán)上。國內(nèi)的機器視覺產(chǎn)品主要以代理國外品牌為主,以此來逐漸朝著自主研發(fā)產(chǎn)品的路線靠近,起步較晚。機器視覺部件的門檻主要體現(xiàn)在軟件算法上,而目前國內(nèi)企業(yè)在處理速度和能力等方面均存在較大差距。

未來,機器視覺產(chǎn)品的好壞不能夠通過單一因素來衡量,應(yīng)該逐漸按照國際化的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)判定,只有形成統(tǒng)一而開放的標(biāo)準(zhǔn)才能讓更多的廠商在相同的平臺上開發(fā)產(chǎn)品,這也是促進中國機器視覺朝國際化水平發(fā)展的原動力。

(本文綜合前瞻網(wǎng)、中國測控網(wǎng)、鳳凰科技、中國智能制造網(wǎng)等資料,由中國傳動網(wǎng)整編,部分圖片來源于網(wǎng)絡(luò),圖表4由前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理)

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