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機器視覺如何為工業自動化插上“三只眼”?

時間:2016-11-22

來源:中國傳動網

導語:美國是全球最大的機器視覺市場,占到50%的份額;中國市場規模達3.5億美元,近五年復合增長率26.6%。機構預測,2018年全球機器視覺系統及部件市場規模達到50億美元。

近日,Facebook宣布,已收購面部識別技術初創公司FacioMetrics。收購目的是為了強化Facebook的圖片和視頻特效,Facebook并未透露這筆交易的金額。目前,FacioMetrics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,該軟件由卡內基梅隆大學“人類感覺實驗室”研究人員研發。

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

視覺識別的應用領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也是基于視覺識別的技術開發的。這里面既有用到了基于攝像頭視覺感知技術,也有像雷達、激光雷達當然也包括GPS、MPU這樣的東西。在這樣多傳感器融合的里面,視覺感知這技術是不可或缺的。

機器視覺在最近火爆的無人機領域也大展拳腳。上周大疆在美國發布了兩款新品航拍無人機:“悟”Inspire2和精靈4Pro。精靈4Pro的機體兩側新增加了紅外感知系統,這是它與前代外形上最明顯的區別。它的三對視覺系統組成的六目導航系統可以感知前方、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在復雜環境中的飛行和返航更加自如。

大疆精靈4Pro紅外感知系統

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

工業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鍵技術,機器視覺應用廣泛。如果說工業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于人類視覺在機器上的延伸,是實現工業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、高精度和適應較差環境等優點,為我國工業自動化打開“新視界”。

從工業視覺到計算機視覺,從人機交互到自動駕駛,從虛擬現實到物體自動識別,機器視覺都能擔當著重要角色。以以下三領域為例:

機器視覺+機器人

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

機器視覺在工業機器人和服務機器人上的區別,首先就是應用場景。在工業機器人的環境里,計算機視覺看到的場景是相對單一,但服務機器人的應用場景就要復雜很多。場景之外,便是精度方面。在工業機器人里面,計算機視覺的辨識精度一定是在毫米級以下的,包括靜態的辨識精度和動態的辨識精度,靜態指的是相機或者觀測物品相對處在一個靜止的狀態,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,食品藥品關系到人類的生命健康,如果因為藥品的質量問題而對人的生命造成威脅,這將是一個大的災難。因而各藥品生產廠家,尤其是世界知名大廠對藥品的整個生產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、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、噴碼,以及最后的裝盒檢測,機器視覺技術都可以發揮其強大的功能。

利用機器視覺的方法,可以快速、準確地檢測到制藥包裝是否完好無缺,通過設定圖像傳感器,獲取包裝后的對象圖片信息,通過預先設定的面積參數對每個藥粒或者藥瓶進行檢測對比,這樣,破損的藥粒或者缺瓶的包裝都將被檢測出來,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用領域,我們可以預測,在今后的5-10年,安防行業必然將發展到人工智能應用全面爆發的階段,安防機器視覺的拐點已經到來。

未來4-5年時間,我們將進入一個人工智能在安防領域高速發展的時代,2016年基本已經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習的為基礎的人工智能階段,到2019年、2020年我們認為將全面進入到數字智能的階段,經過數字智能階段后,安防行業的人工智能將全面的和全行業、全IT的大數據業務平臺進行完善的對接,這個是我們可以預測到的整個行業接下來的發展脈絡。

據前瞻產業研究院《中國機器視覺行業發展前景與投資預測分析報告》顯示,2015年全球機器視覺市場規模約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;中國市場規模達3.5億美元,近五年復合增長率26.6%。機構預測,2018年全球機器視覺系統及部件市場規模達到50億美元。

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

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

未來,機器視覺產品的好壞不能夠通過單一因素來衡量,應該逐漸按照國際化的統一標準判定,只有形成統一而開放的標準才能讓更多的廠商在相同的平臺上開發產品,這也是促進中國機器視覺朝國際化水平發展的原動力。

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

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