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關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)自動(dòng)化 視覺(jué)檢測(cè) 制造業(yè)
中圖分類號(hào):TP274.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2014)05-0014-01
在精密測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域,自動(dòng)化視覺(jué)技術(shù)具有最大的發(fā)展?jié)摿?,它將電子學(xué)、圖像處理、光學(xué)探測(cè)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)綜合起來(lái)進(jìn)行運(yùn)用,在工業(yè)檢測(cè)中引入機(jī)器視覺(jué),能夠快速測(cè)量物品平面或三維位置尺寸,其主要特點(diǎn)有:柔性好、速度快和非接觸性,在現(xiàn)代制造業(yè)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
目前,國(guó)內(nèi)視覺(jué)檢測(cè)領(lǐng)域所需要的視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備大多是進(jìn)口的,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的設(shè)備缺乏較高的檢驗(yàn)精度和較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性;但是進(jìn)口設(shè)備大大增加了檢測(cè)成本,不少中小企業(yè)無(wú)力承擔(dān)。面對(duì)國(guó)內(nèi)檢測(cè)需求日益增加的情況,積極進(jìn)行成本較低,精度較高的檢測(cè)設(shè)備的開(kāi)發(fā),成為一個(gè)亟需解決的問(wèn)題,需要引起重視。
1 檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理
自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)工作流程分為三個(gè)部分,分別是圖像信息獲取、圖像信息處理以及機(jī)電系統(tǒng)執(zhí)行檢測(cè)結(jié)果。如果系統(tǒng)有需求,能夠借助人機(jī)界面對(duì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的設(shè)置與調(diào)整。當(dāng)被檢測(cè)對(duì)象移動(dòng)到特定的位置時(shí),位置傳感器就會(huì)發(fā)現(xiàn)它,會(huì)將探測(cè)到被檢測(cè)物體的電脈沖信號(hào)發(fā)送給PLC控制器,經(jīng)過(guò)計(jì)算,PLC控制器將物體移動(dòng)到CCD相機(jī)采集位置的時(shí)間的出來(lái),然后將觸發(fā)信號(hào)準(zhǔn)確的發(fā)送給圖像采集卡,采集卡檢測(cè)到此信號(hào)后,會(huì)要求CCD相機(jī)立即進(jìn)行圖像采集。被采集到的物體圖像會(huì)以BMP文件的形式發(fā)送到工控機(jī),運(yùn)用專門(mén)的分析工具軟件分析處理圖像,分析檢測(cè)對(duì)象是否與設(shè)計(jì)要求相符合,執(zhí)行機(jī)會(huì)依據(jù)合格或者不合格的信號(hào)對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行相應(yīng)處理。經(jīng)過(guò)這樣的反復(fù)的工作,系統(tǒng)對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行隊(duì)列連續(xù)處理。如(圖1)。
2 自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的組成
在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)可以在尺寸測(cè)量、工件定位、特征檢測(cè)、圖形圖像以及字符識(shí)別等方面進(jìn)行運(yùn)用。自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)按照功能模塊可以劃分為,圖像信息獲取模塊、圖像信息處理模塊、人機(jī)交互模塊、機(jī)電執(zhí)行模塊以及系統(tǒng)控制模塊五部分。其中處于核心位置的是系統(tǒng)控制模塊,系統(tǒng)控制不論是在被檢測(cè)物置信息的觸發(fā),還是機(jī)電執(zhí)行模塊所需檢測(cè)結(jié)果信息的獲取等等各個(gè)方面,都必須參與其中,否則無(wú)法完成;而人際交互模塊更是與核心模塊有著之間聯(lián)系,通過(guò)與其直接通信,以便實(shí)時(shí)更新檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù)以及執(zhí)行指令等。
3 自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)在制造業(yè)上的應(yīng)用
3.1 應(yīng)用于汽車車身檢測(cè)的視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)
現(xiàn)代汽車制造業(yè)的生產(chǎn)周期日益縮短,生產(chǎn)日益集團(tuán)化,原材料和零部件供應(yīng)呈現(xiàn)大宗化,而這正是給運(yùn)用自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)提供了客觀環(huán)境。該系統(tǒng)包括三維視覺(jué)傳感器系統(tǒng)、電器控制與接口系統(tǒng)、機(jī)械及定位系統(tǒng)、標(biāo)定系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)自動(dòng)化等部分,其測(cè)量步驟如下:首先在電氣控制系統(tǒng)下初步定位運(yùn)送車身;然后借助專門(mén)的控制系統(tǒng)準(zhǔn)確定位待測(cè)位置;借著用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化進(jìn)行檢查點(diǎn)圖像的采集與處理;最后,將被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)計(jì)算出來(lái)。檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該能夠?qū)崟r(shí)控制單光條、多光條、雙目立體視覺(jué)以及十字叉絲等傳感器的動(dòng)作;按照要求順序,全部視覺(jué)傳感器進(jìn)行測(cè)量,然后轉(zhuǎn)換測(cè)量結(jié)果,將其放置于測(cè)量坐標(biāo)中;經(jīng)過(guò)自動(dòng)識(shí)別,能夠地裝配結(jié)果進(jìn)行判斷。這一視覺(jué)檢測(cè)方法具有非得用地、效率高、自動(dòng)化、精度好的特點(diǎn),能夠很好的滿足汽車工作的需求。
3.2 為智能焊接的實(shí)現(xiàn)解決核心難題
在焊接領(lǐng)域,對(duì)智能焊接機(jī)器人的研究已經(jīng)成為關(guān)注的重點(diǎn),智能焊接機(jī)器人要求能夠識(shí)別環(huán)境目標(biāo),對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,并實(shí)時(shí)精確跟蹤軌跡。比如在潛艇、大型輪船的制造中,焊接是十分重要的環(huán)節(jié),焊接質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)的制造環(huán)節(jié)以及潛艇、輪船的強(qiáng)度和安全性。智能焊接機(jī)器人在紅外攝像儀、高速攝像機(jī)以及CCD攝像機(jī)等高精度圖像傳感設(shè)備的輔助下,采用智能化圖像處理方法能夠進(jìn)行圖像焊接,檢測(cè)焊接空間位置,規(guī)劃焊炬姿態(tài),對(duì)焊接熔池特征參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)提取,對(duì)焊接組織、機(jī)構(gòu)和性能進(jìn)行預(yù)測(cè)等,能夠在很多人類難以進(jìn)行作業(yè)的場(chǎng)合完成焊接工作,在焊接過(guò)程中,通過(guò)數(shù)個(gè)光電接收陣列對(duì)檢測(cè)組建進(jìn)行多維視覺(jué)傳感,并綜合處理所獲取的信息。目前國(guó)外KUKA,Motoman,GMF,Adept等廠家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出智能焊接機(jī)器人,其裝配了自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)功能,并且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于潛艇與航天器的生產(chǎn)中。
3.3 提高手機(jī)生產(chǎn)檢測(cè)速度
隨著手機(jī)設(shè)計(jì)精密程度的日益提高,人工檢驗(yàn)已經(jīng)難以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn),這是因?yàn)槠湫枰臏y(cè)量投影儀較多,檢測(cè)速度慢。而采用自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)電路板組建中的連接器以及內(nèi)部零件等,檢測(cè)速度快、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確,具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性和較高的性價(jià)比。檢測(cè)系統(tǒng)主要就是測(cè)量計(jì)算機(jī)自動(dòng)化接口電路板組件中各個(gè)連接器特定位置的幾何尺寸,這里面包括連接器內(nèi)部零件的尺寸、間距以及連機(jī)器與PCB底板的相對(duì)位置;另外還要對(duì)連接器與標(biāo)準(zhǔn)是否相符以及內(nèi)部零件被損壞與否。系統(tǒng)可以將質(zhì)量檢驗(yàn)的效率大大提升,而且也能夠使產(chǎn)品質(zhì)量得到保障,實(shí)現(xiàn)降低檢驗(yàn)成本的目的。
4 結(jié)語(yǔ)
作為一種新興的檢測(cè)技術(shù),自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)對(duì)我國(guó)自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)產(chǎn)品的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用,使其不斷向更高層次邁進(jìn),同時(shí)也為我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn),具有廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
[1]伍健.基于PDE和全變分濾波方法的研究及在多種噪聲中的應(yīng)用[D].天津大學(xué),2012.
以下為報(bào)告詳細(xì)內(nèi)容:
2017年計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在更多的領(lǐng)域有所落地應(yīng)用,自動(dòng)駕駛領(lǐng)域、高考、政務(wù)等領(lǐng)域更多的場(chǎng)景開(kāi)始應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,計(jì)算機(jī)視覺(jué)行業(yè)技術(shù)是核心基礎(chǔ),隨著技術(shù)成熟度提高,未來(lái)將有更多的場(chǎng)景能夠應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù),計(jì)算機(jī)視覺(jué)企業(yè)應(yīng)在強(qiáng)化技術(shù)打造的前提下,發(fā)掘更多新的應(yīng)用領(lǐng)域,提高商業(yè)落地應(yīng)用。
2017年人臉識(shí)別技術(shù)在智能手機(jī)終端應(yīng)用開(kāi)始普及。9月蘋(píng)果新品會(huì)上,iPhone X宣布引入Face ID高精度人臉識(shí)別技術(shù),引來(lái)人們高度關(guān)注。而除了iPhone X,華為、小米、OPPO、vivo等手機(jī)廠商都推出了帶人臉識(shí)別功能的智能手機(jī)。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域內(nèi)人臉識(shí)別功能可應(yīng)用場(chǎng)景廣泛,商業(yè)化落地能力強(qiáng),除了計(jì)算機(jī)視覺(jué)創(chuàng)業(yè)企業(yè),互聯(lián)網(wǎng)巨頭和硬件巨頭企業(yè)也紛紛關(guān)注布局人臉識(shí)別領(lǐng)域。但目前人臉識(shí)別技術(shù)仍然存在一定缺陷,艾媒大數(shù)據(jù)輿情管控系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示,“手機(jī)人臉識(shí)別”熱詞言值數(shù)據(jù)為48.5,整體輿情偏負(fù)向?,F(xiàn)階段人臉識(shí)別技術(shù)在智能手機(jī)終端上的應(yīng)用仍處于起步發(fā)展階段,技術(shù)和安全性仍有待提高,未來(lái)隨著各計(jì)算機(jī)視覺(jué)企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā),人臉識(shí)別技術(shù)有望進(jìn)一步改善,成為智能手機(jī)標(biāo)配。
iiMedia Research(艾媒咨詢)數(shù)據(jù)顯示,2017年中國(guó)計(jì)算機(jī)視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模為68億元,預(yù)計(jì)2020年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到780億元,年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)125.5%。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,人們安全和效率需求不斷提升,計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在各行業(yè)應(yīng)用能有效滿足人們需求,市場(chǎng)發(fā)展空間巨大。國(guó)家政策對(duì)人工智能行業(yè)的支持也為計(jì)算機(jī)視覺(jué)的發(fā)展提供了有利的環(huán)境。隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)日漸成熟,企業(yè)商業(yè)化落地能力不斷提高,未來(lái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模將迎來(lái)突破性發(fā)展。
iiMedia Research(艾媒咨詢)數(shù)據(jù)顯示,商湯科技以24.3%的企業(yè)知名度排名各計(jì)算機(jī)視覺(jué)企業(yè)首位,曠視科技與云從科技則分別以23.1%以及21.7%的知名度分列二三位。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,商湯科技計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)及算法能力在行業(yè)內(nèi)較為出色,同時(shí)在安防、金融、商業(yè)、手機(jī)端等多個(gè)領(lǐng)域均有商業(yè)落地應(yīng)用,在企業(yè)認(rèn)知和品牌推廣方面具有優(yōu)勢(shì)。
iiMedia Research(艾媒咨詢)顯示,61.7%的受訪網(wǎng)民通過(guò)手機(jī)APP應(yīng)用接觸計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)用,另外有50.9%的受訪網(wǎng)民接觸途徑為通過(guò)智能手機(jī)終端。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,計(jì)算機(jī)視覺(jué)企業(yè)主要服務(wù)B端用戶及政府機(jī)構(gòu),相比于其他途徑,移動(dòng)端更適合應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的產(chǎn)品推廣。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)日趨成熟,在移動(dòng)終端和APP上均有落地應(yīng)用,也進(jìn)一步為計(jì)算機(jī)視覺(jué)企業(yè)在大眾中奠定基礎(chǔ)。未來(lái)企業(yè)可通過(guò)線上渠道開(kāi)發(fā)挖掘C端用戶市場(chǎng)。
iiMedia Research(艾媒咨詢)顯示,半數(shù)受訪網(wǎng)民認(rèn)為智能手機(jī)及APP加入人臉識(shí)別技術(shù)功能方便了二者的使用,另有48.8%的受訪網(wǎng)民認(rèn)為人臉識(shí)別技術(shù)在手機(jī)及APP上的應(yīng)用是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,人臉識(shí)別技術(shù)在手機(jī)及APP端的應(yīng)用滿足人們智能化和便捷化的需求,隨著越來(lái)越多的手機(jī)及APP產(chǎn)品加入人臉識(shí)別功能,未來(lái)其普及和認(rèn)可程度將得到進(jìn)一步提高。
iiMedia Research(艾媒咨詢)顯示,41.8%的受訪網(wǎng)民表示未來(lái)愿意使用人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行手機(jī)及APP解鎖,同時(shí)有41.4%的受訪網(wǎng)民雖持觀望態(tài)度,但愿意嘗試。此外,47.4%的受訪網(wǎng)民認(rèn)為人臉識(shí)別將取代其他手機(jī)及APP解鎖技術(shù)成為未來(lái)主流。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,近期智能手機(jī)紛紛應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)解鎖推動(dòng)該功能技術(shù)的普及,便捷性的優(yōu)勢(shì)使該功能技術(shù)前景受看好。但目前人臉識(shí)別解鎖技術(shù)的準(zhǔn)確性仍然受到質(zhì)疑,隨著未來(lái)技術(shù)進(jìn)一步成熟,該技術(shù)有望成為智能手機(jī)設(shè)備標(biāo)配。
iiMedia Research(艾媒咨詢)顯示,33.9%的受訪網(wǎng)民曾使用過(guò)人證比對(duì)功能進(jìn)行業(yè)務(wù)辦理。在使用過(guò)該功能的人群中,54.6%認(rèn)為其方便了業(yè)務(wù)辦理,提供了效率,且有47.3%該部分人群認(rèn)為其識(shí)別準(zhǔn)確程度高。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,政府、銀行等機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)辦理效率以往常遭詬病,人證識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用提高了辦事效率,在提高人們滿意度的同時(shí),加強(qiáng)了計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的認(rèn)可度。未來(lái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在政府、銀行等機(jī)構(gòu)的落地應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)展,但其中涉及到個(gè)人信息保護(hù)等問(wèn)題需要企業(yè)及相關(guān)機(jī)構(gòu)合力解決。
iiMedia Research(艾媒咨詢)顯示,34.1%的受訪網(wǎng)民認(rèn)為公安辦案為最有必要應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)的安防情景。而關(guān)于網(wǎng)民對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)在安防監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用看法調(diào)查中,56.1%的受訪網(wǎng)民認(rèn)為其能有力保護(hù)人們?nèi)松碡?cái)產(chǎn)安全。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù),尤其是人臉識(shí)別技術(shù)在安防領(lǐng)域應(yīng)用意義重大,在刑偵破案、身份認(rèn)證、公共安全保護(hù)等情景具有重要應(yīng)用價(jià)值。未來(lái)安防領(lǐng)域?qū)⒊蔀橛?jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域,而安防的重要性也對(duì)相關(guān)企業(yè)技術(shù)實(shí)力有嚴(yán)格的要求,未來(lái)安防領(lǐng)域市場(chǎng)或由少數(shù)技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)占據(jù)。
商湯科技是專注計(jì)算機(jī)視覺(jué)與深度學(xué)習(xí)原創(chuàng)技術(shù)的人工智能創(chuàng)業(yè)企業(yè),擁有強(qiáng)大的技術(shù)能力和人才資源儲(chǔ)備支撐發(fā)展。商湯科技在計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域綜合實(shí)力較強(qiáng),獲資本方青睞,B輪融資4.1億美元,同時(shí)與國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)展開(kāi)合作。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,商湯科技在商業(yè)營(yíng)收上同樣處于行業(yè)領(lǐng)先水平,但其本質(zhì)專注于技術(shù)發(fā)展,強(qiáng)大的技術(shù)基礎(chǔ)能較好支撐商湯科技在上層應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展。商湯科技在技術(shù)驅(qū)動(dòng)商業(yè)應(yīng)用的同時(shí),積累商業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),提高企業(yè)知名度,拓展應(yīng)用至更多領(lǐng)域。
艾媒咨詢分析師認(rèn)為,商業(yè)化落地能力欠缺是目前計(jì)算機(jī)視覺(jué)行業(yè)大部分企業(yè)的痛點(diǎn),商湯科技在商業(yè)落地應(yīng)用方面處于行業(yè)領(lǐng)先位置。這一方面源于商湯科技技術(shù)能力往專業(yè)化發(fā)展,以專業(yè)技術(shù)和研發(fā)基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景差異化應(yīng)用。另一方面,純計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)或算法由于其專業(yè)性,需求方在使用時(shí)需要具備專業(yè)能力,而商湯科技技術(shù)產(chǎn)品往標(biāo)準(zhǔn)化方向打造,打包成行業(yè)解決方案,能適應(yīng)更多企業(yè)使用需求,也有利于商湯科技技術(shù)進(jìn)一步落地應(yīng)用。未來(lái)堅(jiān)持技術(shù)為基礎(chǔ),繼續(xù)提高商業(yè)落地能力,商湯科技有望繼續(xù)保持良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。
曠視科技成立于2011年,2017年10月完成巨額C輪融資,專注于人臉識(shí)別、圖像識(shí)別和深度學(xué)習(xí)技術(shù)自主研發(fā)和商業(yè)化落地,深耕于金融安全、城市安防、商業(yè)物聯(lián)、工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域,同時(shí)打造人工智能開(kāi)放云平臺(tái)。艾媒咨詢分析師認(rèn)為,曠視科技利用云平臺(tái)為開(kāi)發(fā)者提供技術(shù)支撐,有利于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合產(chǎn)品運(yùn)營(yíng),同時(shí)可以收集海量圖片數(shù)據(jù),通過(guò)進(jìn)行深度學(xué)習(xí),曠視科技圖像識(shí)別技術(shù)又能進(jìn)一步得到提升,有利于其強(qiáng)化自身核心技術(shù)能力。
艾媒咨詢分析師認(rèn)為,人臉識(shí)別技術(shù)對(duì)于金融行業(yè)業(yè)務(wù)辦理及風(fēng)控等流程具有重要應(yīng)用價(jià)值,曠視科技在人臉識(shí)別技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)也助其有效開(kāi)展金融領(lǐng)域的服務(wù)應(yīng)用。未來(lái)隨著曠視科技利用云開(kāi)放平臺(tái)相關(guān)圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)強(qiáng)化人臉識(shí)別技術(shù),以及在金融領(lǐng)域積累的渠道資源,其有望在金融領(lǐng)域繼續(xù)強(qiáng)化技術(shù)服務(wù),成為該領(lǐng)域市場(chǎng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。
艾媒咨詢分析師認(rèn)為,自動(dòng)駕駛為人工智能和汽車行業(yè)未來(lái)發(fā)展方向,計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在自動(dòng)駕駛汽車實(shí)現(xiàn)路況感知、高精度定位等方面發(fā)揮重要作用,自動(dòng)駕駛為計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)未來(lái)重要應(yīng)用領(lǐng)域。圖森未來(lái)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和算法在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)專業(yè)化發(fā)展,未來(lái)有望在此細(xì)分領(lǐng)域成長(zhǎng)為領(lǐng)先企業(yè)。
2017-2018中國(guó)計(jì)算機(jī)視覺(jué)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
需求驅(qū)使計(jì)算機(jī)視覺(jué)行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮髴?yīng)用場(chǎng)景拓展?jié)B透各行業(yè)
艾媒咨詢分析師認(rèn)為,人們對(duì)生活安全以及生產(chǎn)效率追求兩大需求的提升,決定計(jì)算機(jī)視覺(jué)行業(yè)具有巨大發(fā)展空間。而計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)場(chǎng)景應(yīng)用具有廣泛性,有望發(fā)展成為下一個(gè)智能時(shí)代的標(biāo)配。目前計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)主要應(yīng)用在B端領(lǐng)域,短期內(nèi)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)也是集中于B端領(lǐng)域。未來(lái)隨著技術(shù)成熟,計(jì)算機(jī)視覺(jué)有望拓展更多新的應(yīng)用場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景落地,滲透至各行各業(yè),形成AI+,開(kāi)拓更多C端業(yè)務(wù)。此外,計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)可以跟其他技術(shù),如AR、VR、無(wú)人駕駛等結(jié)合發(fā)展,創(chuàng)造新的應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)應(yīng)用由點(diǎn)及面行業(yè)解決方案及軟硬件結(jié)合成商業(yè)產(chǎn)品出路
對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)使用者來(lái)說(shuō),由于技術(shù)的學(xué)習(xí)應(yīng)用需要花費(fèi)較多時(shí)間和精力,硬件產(chǎn)品及行業(yè)解決方案往往更受青睞。未來(lái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)企業(yè)需要將軟硬件結(jié)合,如打造嵌入式芯片等。此外,計(jì)算機(jī)視覺(jué)企業(yè)應(yīng)將技術(shù)應(yīng)用由點(diǎn)及面,將技術(shù)應(yīng)用發(fā)展成針對(duì)各行業(yè)的解決方案。未來(lái)市場(chǎng)將出現(xiàn)更多基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用的行業(yè)解決方案和軟硬一體化產(chǎn)品,只有打造方便用戶使用的商業(yè)產(chǎn)品,才能有效適應(yīng)其需求,幫助計(jì)算機(jī)視覺(jué)企業(yè)迅速占領(lǐng)行業(yè)市場(chǎng),在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
計(jì)算機(jī)視覺(jué)行業(yè)發(fā)展對(duì)企業(yè)綜合實(shí)力要求高
艾媒咨詢分析師認(rèn)為,計(jì)算機(jī)視覺(jué)行業(yè)巨大的發(fā)展前景決定其具有高成長(zhǎng)性特點(diǎn),未來(lái)將涌現(xiàn)更多人工智能領(lǐng)域優(yōu)秀企業(yè)。但行業(yè)發(fā)展同時(shí)伴隨高風(fēng)險(xiǎn)性,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)需要比拼企業(yè)技術(shù)算法能力、資金能力、以及人才資源,同時(shí)考驗(yàn)企業(yè)能否實(shí)現(xiàn)技術(shù)迅速落地,對(duì)企業(yè)綜合實(shí)力要求高,綜合實(shí)力不具備優(yōu)勢(shì)的企業(yè)在行業(yè)內(nèi)將難以生存。
【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī);視覺(jué)系統(tǒng);框架構(gòu)思
在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下,對(duì)人類視覺(jué)功能進(jìn)行模擬的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被稱為計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng),因?yàn)橐曈X(jué)系統(tǒng)本身兼具科學(xué)性和應(yīng)用性,所以計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)本身既具有科學(xué)學(xué)科的特性又具有工程學(xué)科的特性。對(duì)其的研究不僅能夠進(jìn)一步了解人類本身,而且能夠在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。
1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)現(xiàn)有理論框架
1.1 計(jì)算機(jī)世界理論框架
20世紀(jì)80年代,麻省理工學(xué)院教授Marr在視覺(jué)理論研究領(lǐng)域獲得突破,提出了利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)視覺(jué)能力的理論框架――計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論,這一理論主要特點(diǎn)是以現(xiàn)代信息處理的方式對(duì)人類視覺(jué)能力作用機(jī)制進(jìn)行了分析,并以人類的視覺(jué)能力為基礎(chǔ)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下形成了三個(gè)不同的計(jì)算機(jī)層次。分別是計(jì)算機(jī)理論層次、表示層次和算法層次。這三個(gè)層次分別對(duì)應(yīng)著人類對(duì)視覺(jué)信息進(jìn)行處理的三個(gè)環(huán)節(jié),通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)的仿生設(shè)置,計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)就能夠?qū)⒊醪降囊曈X(jué)處理能力賦予計(jì)算機(jī)。這一理論中的核心是計(jì)算機(jī)理論層次,Marr認(rèn)為人類的視覺(jué)能力主要是從圖像中建立物體形狀和位置的描述,所以在這一層次中設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)是從初步獲取的二維圖像中提取和細(xì)化物體的三維結(jié)構(gòu)和位置,并將這些信息在一個(gè)二維平面上反映出來(lái),即三維重建。
1.2 基于知識(shí)的視覺(jué)理論框架
基于知識(shí)的視覺(jué)理論框架最早產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代,最早的提出者是Lowe。認(rèn)為在人類的視覺(jué)能力發(fā)揮過(guò)程中,對(duì)三維物體的實(shí)際測(cè)算是不必要的,人類的視覺(jué)能力與三維測(cè)算能力沒(méi)有直接的關(guān)系,雖然使用三維測(cè)算技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的功能,但并不是對(duì)人類視覺(jué)功能的模仿。Lowe認(rèn)為在人類的視覺(jué)活動(dòng)中,會(huì)將三維物體看成二維物體,也會(huì)將二維物體看成三維物體。這種現(xiàn)象本身并不是偶然性的,而是一種視覺(jué)作用機(jī)制的必然。既然人類肉眼能夠借助一定的作用機(jī)制和處理能力實(shí)現(xiàn)二維的三維化,在計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)中就完全有可能設(shè)計(jì)出這種對(duì)人類肉眼直接模擬的機(jī)制。以感知系統(tǒng)感知物體的二維特性,并在其基礎(chǔ)上直接生成三維圖像,而不需要借助復(fù)雜的測(cè)量過(guò)程。
1.3 主動(dòng)視覺(jué)理論框架
主動(dòng)視覺(jué)理論是在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)理論的基礎(chǔ)上形成的新型理論框架,是根據(jù)人類視覺(jué)功能實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)性提出的。在人類實(shí)現(xiàn)視覺(jué)功能的過(guò)程中,人類的視覺(jué)系統(tǒng)并不是被動(dòng)的,而是會(huì)根據(jù)視覺(jué)系統(tǒng)的要求調(diào)動(dòng)身體的其他部位進(jìn)行配合的、具有主動(dòng)性的,所以在人類視覺(jué)功能的發(fā)揮過(guò)程中,視覺(jué)系統(tǒng)是具有主動(dòng)性的,人類視覺(jué)系統(tǒng)的視角、關(guān)注點(diǎn)都會(huì)是動(dòng)態(tài)變化的。
基于這一理論,主動(dòng)視覺(jué)理論框架認(rèn)為人類的視覺(jué)活動(dòng)是一種“感知――動(dòng)作”過(guò)程。根據(jù)這一原則,主動(dòng)視覺(jué)理論框架認(rèn)為計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)并不需要精準(zhǔn)的三維測(cè)算系統(tǒng)。而應(yīng)該以計(jì)算機(jī)視覺(jué)獲取系統(tǒng)為核心,設(shè)置主動(dòng)的視覺(jué)系統(tǒng)。這一理念在實(shí)際的應(yīng)用中主要通過(guò)對(duì)圖像獲取系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的調(diào)整和控制來(lái)實(shí)現(xiàn),例如攝像機(jī)的位置、取向、焦距、光圈等,通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的調(diào)整圖像信息獲取系統(tǒng)就能夠從不同的視角對(duì)物體進(jìn)行觀察,進(jìn)而獲取物體的三維圖像信息。
2 計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論框架中存在的問(wèn)題
計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論框架的產(chǎn)生極大的支持了計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的研發(fā)工作,但是在計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的實(shí)際研發(fā)工作中,也逐漸暴露出了計(jì)算機(jī)理論框架的缺陷。當(dāng)前主流的計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)框架中,計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論是最早產(chǎn)生的也是唯一一種被動(dòng)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)。在其理論系統(tǒng)中更多的強(qiáng)調(diào)人類視覺(jué)系統(tǒng)的測(cè)算能力,而沒(méi)有意識(shí)到人類的視覺(jué)系統(tǒng)是一種主觀性很強(qiáng)的、目的性很強(qiáng)的信息獲取系統(tǒng),完全建立在測(cè)算基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論框架是不必要的。
基于知識(shí)的理論框架,認(rèn)為人類視覺(jué)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)主要環(huán)節(jié)是反饋,強(qiáng)調(diào)了人類視覺(jué)活動(dòng)中主觀意識(shí)的指導(dǎo)作用。但是它過(guò)于強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的目的性和主觀性,完全否定了計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論,認(rèn)為人類視覺(jué)系統(tǒng)是個(gè)完全脫離計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)過(guò)程,這種認(rèn)識(shí)顯然是錯(cuò)誤的,在判斷物體尺寸大小、距離遠(yuǎn)近時(shí),測(cè)算無(wú)疑是極為必然的。
主動(dòng)視覺(jué)理論并不完全排除三維重建,認(rèn)為計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的三維重建應(yīng)該建立在圖像獲取系統(tǒng)的主動(dòng)性上。通過(guò)改變圖像獲取攝像機(jī)的角度、參數(shù)對(duì)時(shí)間、空間和分辨率等進(jìn)行有選擇的感知,解決了計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)認(rèn)知過(guò)程中的不穩(wěn)定問(wèn)題,降低了計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難度。但是在其理論框架內(nèi)部缺乏主觀、高層的指導(dǎo),從整體上看并不完善。
3 計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)框架的新構(gòu)思
在計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的研究領(lǐng)域,三種理論構(gòu)建各有優(yōu)劣。但是無(wú)疑反應(yīng)了當(dāng)前計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)研發(fā)的主流思想,因此計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)框架的新構(gòu)思應(yīng)該在其基礎(chǔ)上進(jìn)行,致力于克服各個(gè)理論的缺點(diǎn)。綜合比較三種理論框架,筆者認(rèn)為計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論雖然存在某些問(wèn)題,但是從整體上看這一理論框架是最具實(shí)踐性和操作性的,其存在的問(wèn)題完全可以借助其他理論框架加以解決,因此筆者以計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論為主體,結(jié)合基于知識(shí)的視覺(jué)理論和主動(dòng)視覺(jué)理論,提出一個(gè)更加完善和通用的計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)構(gòu)架。
計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)視覺(jué)功能實(shí)現(xiàn)的主體結(jié)構(gòu)還是建立在計(jì)算理論結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的,將計(jì)算理論框架中的早期視覺(jué)處理環(huán)節(jié)分為圖像預(yù)處理、圖像分割和二維模式識(shí)別兩個(gè)部分,因?yàn)閳D像的預(yù)處理是在平面圖像基礎(chǔ)上的簡(jiǎn)單處理,不需要主觀主導(dǎo)意識(shí)和目的性的參與,同時(shí)圖像分割和二維模式識(shí)別能夠最大限度的提升后繼圖像處理的效果。
在早期處理完成以后,后繼的中后期處理還是分別情調(diào)了二維模式識(shí)別和三維模式識(shí)別,雖然這兩種模式本身的識(shí)別原理是一樣的,但是其面對(duì)的對(duì)象不同,物體的模型也不同。一般來(lái)講,在我們的世界中二維信息具有很強(qiáng)的重要性,圖形、文字、指紋等關(guān)鍵二維信息在通常情況下作用更大、應(yīng)用范圍更廣,所以計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)礦建的新思路中,要對(duì)二維信息進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
模型庫(kù)提供具體物體模型的表示。知識(shí)庫(kù)不但要對(duì)物體進(jìn)行抽象表示而且還要對(duì)抽象知識(shí)進(jìn)行推理。人類經(jīng)驗(yàn)的積累和知識(shí)的獲取是通過(guò)學(xué)習(xí)而得到的,所以加人模型庫(kù)、知識(shí)庫(kù)管理,并讓其從輸出結(jié)果中進(jìn)行學(xué)習(xí)。這將使模型庫(kù)和知識(shí)庫(kù)更加豐富和完善。
視覺(jué)活動(dòng)本身是帶有目的性的,所以在有些時(shí)候視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用確實(shí)需要視物體的實(shí)際情況來(lái)決定,有時(shí)只需識(shí)別場(chǎng)景中存在的是什么物體或某物是否存在,而不要求定量恢復(fù)場(chǎng)景中的物體。因此,在計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)中引人視覺(jué)目的來(lái)判斷輸出是否滿足要求。同時(shí),用視覺(jué)目的對(duì)圖象分割和二維模式識(shí)別、中期視覺(jué)處理、后期視覺(jué)處理和三維模式識(shí)別加以控制。如果需要三維重建則由主動(dòng)視覺(jué)控制成象來(lái)獲得景物更完整的信息。
計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)框架是支持計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ),所以在計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的研發(fā)、設(shè)計(jì)工作中,對(duì)理論框架的研究具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義,本文簡(jiǎn)單介紹了現(xiàn)有框架思想,并分析了其各自的優(yōu)缺點(diǎn),最后再這些理論框架的基礎(chǔ)上形成了計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)框架的新構(gòu)思。認(rèn)為計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)構(gòu)架應(yīng)該以計(jì)算機(jī)理論為基礎(chǔ),以視覺(jué)活動(dòng)的主觀性和目的性為指導(dǎo),以具體的視覺(jué)實(shí)現(xiàn)形式為方法。
【參考文獻(xiàn)】
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像 精密測(cè)量 構(gòu)造幾何模型 信號(hào)源的接收
中圖分類號(hào):TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2013)05-1211-02
新型計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量是一種基于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)以及圖像顯示的高精度的關(guān)鍵技術(shù),它廣泛用于測(cè)量的領(lǐng)域,對(duì)于測(cè)量的準(zhǔn)確性有很好的保證。這種關(guān)鍵技術(shù)是幾何了光學(xué)的特性,發(fā)揮了圖像學(xué)的顯影性,把普通的測(cè)量技術(shù)瞬間提升到了一個(gè)新的高度。在這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中包含了物理學(xué)中光的效應(yīng),圖像中的傳感器以及計(jì)算機(jī)中的編程軟件,這還不完全,還有一些其他科學(xué)領(lǐng)域知識(shí)的輔助,可以說(shuō)這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是一個(gè)非常有技術(shù)含量的技術(shù),很值得學(xué)者進(jìn)行研究。
1 計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)的具體形式
在以往的測(cè)量中,選擇的測(cè)量方式還是完全采用機(jī)械的形式,但是在使用了計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量后,完成了許多以往技術(shù)所不能達(dá)到的任務(wù)。在我們的研究中,計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像測(cè)量的原理是通過(guò)攝像機(jī)將被處理的對(duì)象采集進(jìn)行影像采集,在多個(gè)控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集完成后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將這些圖像進(jìn)行整合,得出相關(guān)的幾何多變參數(shù),再在計(jì)算機(jī)上以具體的數(shù)據(jù)顯示出來(lái),以供技術(shù)人員使用參照。
在上面所說(shuō)的攝像機(jī)并不是我們通常意義上生活中使用的攝像機(jī)。它是一種可視化較強(qiáng),表針比較敏感的測(cè)試儀??梢詫⒁曈X(jué)中的二維形態(tài)通過(guò)顯影,記錄在機(jī)械的光譜儀上,再將這種的二維圖像做數(shù)學(xué)處理,有二階矩陣轉(zhuǎn)換為三階矩陣,通過(guò)播放儀呈現(xiàn)出三維的影像。這時(shí)的圖像變?yōu)榱Ⅲw化,更有層次感,效果上也有了明顯的變化,這是一種顯示方法。此外還有一種造價(jià)較高的儀器,我們不常使用,就是圖像提取器。同樣是采集控制點(diǎn)的數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)整合在系統(tǒng)之內(nèi),然后對(duì)于原始的圖像進(jìn)行預(yù)處理,不再經(jīng)過(guò)有曝光這個(gè)程序,將圖像中關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)在整個(gè)內(nèi)部軸面上體現(xiàn)出來(lái),提取數(shù)據(jù)幀數(shù),再運(yùn)用機(jī)器的智能識(shí)別系統(tǒng),對(duì)控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,自動(dòng)生成圖形,這也可以用于精密測(cè)量。它的優(yōu)點(diǎn)就是使用上極其的方面,基本只要架立儀器和打開(kāi)開(kāi)關(guān),其他的工作機(jī)械系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)的完成。使用的困難就是造價(jià)極其的高,不適合一般企業(yè)使用。在基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像測(cè)量中使用上的原理如下:
1) 計(jì)算出觀察控制點(diǎn)到計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像測(cè)量?jī)x器的有效距離;
2) 得出觀察點(diǎn)到目標(biāo)控制點(diǎn)之間的三維的運(yùn)動(dòng)幾何參數(shù);
3) 推斷出目標(biāo)控制點(diǎn)在整個(gè)平面上的表面特征( 大多時(shí)候要求形成立體視覺(jué));
4) 還通過(guò)觀察可以判斷出目標(biāo)物體的幾何坐標(biāo)方位。
在整個(gè)計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)中最關(guān)鍵的元件就是壓力應(yīng)變電阻儀,這也是傳感器的一部分。壓力應(yīng)變電阻儀的使用方式是將應(yīng)力片粘貼在控制點(diǎn)位上,事先在物體表面打磨平整,清理干凈后,涂抹丙酮試劑,在液體完全風(fēng)干后就可以黏貼應(yīng)力片,通過(guò)導(dǎo)線的聯(lián)接,形成了一小段閉合的電路,時(shí)刻讓計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像系統(tǒng)可以感應(yīng)到并作跟蹤觀察。因受到來(lái)自不同方面諧波的影響后,應(yīng)力片會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)值的電阻,在電路中,這些電阻會(huì)轉(zhuǎn)化為電流,視覺(jué)圖像系統(tǒng)接收到了電流后就會(huì)顯示在儀表盤(pán)上相應(yīng)的數(shù)據(jù),我們就可以根據(jù)儀表盤(pán)中的數(shù)據(jù)記錄測(cè)量中的數(shù)據(jù),很好的解決了原始機(jī)械在使用過(guò)程中大量的做無(wú)用功所消耗資源的現(xiàn)象。傳感器對(duì)每個(gè)應(yīng)點(diǎn)都進(jìn)行動(dòng)態(tài)的測(cè)量,將數(shù)據(jù)模轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實(shí)中的圖像,精確的成像可以測(cè)算出控制點(diǎn)的位置,用計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量結(jié)合數(shù)據(jù)方面的相關(guān)的分析,得出施工中的可行性報(bào)告分析,減低了施工中的成本,將施工的預(yù)算控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。
當(dāng)無(wú)法觀察到控制點(diǎn)是,計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量可以通過(guò)接收信號(hào)或是相關(guān)的頻率波段來(lái)收集數(shù)據(jù),不會(huì)因?yàn)橐酝鶞y(cè)量的環(huán)境不好,距離太遠(yuǎn),誤差太大的影響。
2 計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)分析
在計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)中解決了很多以往很難完成的任務(wù),但是在使用過(guò)程中還是發(fā)生了很多的問(wèn)題。尤其在視覺(jué)圖像的選擇中,無(wú)法使用高幀數(shù)的圖片顯示,無(wú)法將計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來(lái)。我們就計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)中常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行討論。
2.1 降低失誤的概率
在很多的數(shù)據(jù)誤差中,有一部分是出現(xiàn)在人為的因素上面。對(duì)于機(jī)器的不熟悉和操作中的疏忽都會(huì)在一定程度上對(duì)圖像的視覺(jué)感模擬帶來(lái)麻煩。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置上,要經(jīng)常性的學(xué)習(xí),將配置在可能的情況下設(shè)置的更加合理和使用,保證網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)的安全性。為防止更多因操作帶來(lái)的誤差,選用系統(tǒng)登入的制度,用戶在通過(guò)識(shí)別后進(jìn)入系統(tǒng),在采集數(shù)據(jù)后,確定最終數(shù)據(jù)上又相關(guān)的再次確定的標(biāo)識(shí),系統(tǒng)對(duì)本身有的登錄服務(wù)器和路由器有相關(guān)的資料解釋,記錄好實(shí)用操作的時(shí)間,及時(shí)備份。
2.2 對(duì)于權(quán)限的控制
權(quán)限控制是針對(duì)測(cè)量關(guān)鍵所提出的一種安全保護(hù)措施,它是在使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)中對(duì)用戶和用戶組賦予一定的權(quán)限,可以限制用戶和用戶組對(duì)目錄、子目錄、文件、打印機(jī)和其他共享資源的瀏覽和更改。圖像中的運(yùn)行服務(wù)器在停止的情況下可以做出不應(yīng)答的操作指令,立刻關(guān)閉當(dāng)前不適用的界面,加快系統(tǒng)的運(yùn)行速度,對(duì)于每天的日志文件實(shí)時(shí)監(jiān)控,一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。對(duì)于數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)可采用可三維加密的方法,定時(shí)進(jìn)行安全檢測(cè)等手段來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。如果通過(guò)了加密通道,系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)自動(dòng)的保存和轉(zhuǎn)換為視圖模式,對(duì)于數(shù)據(jù)的審計(jì)和運(yùn)行可以同時(shí)進(jìn)行,這樣就可以很好的保證大地測(cè)量中的圖像數(shù)據(jù)安全,利用防護(hù)墻將采集中廢棄的數(shù)據(jù)革除在外,避免數(shù)值之間發(fā)生紊亂的現(xiàn)象,進(jìn)一步改善計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)。
2.3 開(kāi)啟自動(dòng)建立備份系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)的完善中會(huì)常遇到系統(tǒng)突然崩潰或是圖像受到嚴(yán)重干擾導(dǎo)致無(wú)法轉(zhuǎn)換的一系列情況,發(fā)生這種情況最大的可能性就是系統(tǒng)在處理多組數(shù)據(jù)后無(wú)法重新還原成進(jìn)入界面。這時(shí)為保證圖片轉(zhuǎn)換成數(shù)字的系統(tǒng)數(shù)據(jù)不丟失,我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行備份。選定固定的磁盤(pán)保存數(shù)據(jù),定期將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)(轉(zhuǎn)換前的圖像和轉(zhuǎn)換后的數(shù)值)導(dǎo)出,保證程序的正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)一旦發(fā)生錯(cuò)誤,可以盡快的恢復(fù)數(shù)據(jù)的初始狀態(tài),為測(cè)量任務(wù)的完成爭(zhēng)取更多的時(shí)間。我們還要減少信號(hào)源周圍的干擾,定期的更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù),保持?jǐn)?shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性,把攝像機(jī)記錄出的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)保存在相應(yīng)的技術(shù)圖紙上,用這樣的方式來(lái)知道測(cè)量工作。系統(tǒng)備份的數(shù)據(jù)還可以用于數(shù)據(jù)的對(duì)比,重復(fù)測(cè)量后得出的數(shù)據(jù),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)也備份的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)誤差值在規(guī)定以外,就會(huì)做出相應(yīng)的預(yù)警,這樣也能在工作中降低出現(xiàn)誤差的概率。
3 計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)遇到的困難和使用前景
計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)作為一種新興技術(shù)在使用時(shí)間上不過(guò)十幾年,其使用的程度已經(jīng)無(wú)法估算。正是因?yàn)樗暮?jiǎn)單、使用、精度高以及自動(dòng)化能力卓越的特點(diǎn)受到了測(cè)量單位的廣泛青睞。在測(cè)量方面的這些可靠性和穩(wěn)定性也是有目共睹的。在土木和機(jī)械測(cè)量的行業(yè)計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)都會(huì)有廣泛和良好的使用,前景也是十分的廣闊。但是不容忽視該技術(shù)也有一些弊端。這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中涵蓋的學(xué)科非常的多,涉及到的知識(shí)也很全面,一旦出現(xiàn)了機(jī)器的故障,在維修上還是一個(gè)很大的問(wèn)題,如何很好的解決計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像技術(shù)的相關(guān)核心問(wèn)題就是當(dāng)下亟待解決的。
我們都知道,人的眼睛是可以受到吱聲的控制,想要完成觀測(cè)是十分簡(jiǎn)單的,但是在計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像技術(shù)中,畢竟是采取攝像機(jī)取景的模式,在取得的點(diǎn)位有的時(shí)候不是特別的有代表性,很難將這些問(wèn)題具體化、形象化。達(dá)不到我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)的初衷。所以在這些模型的構(gòu)建中和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換上必須有嚴(yán)格的規(guī)定和要求,切不可盲目的實(shí)施測(cè)量,每項(xiàng)技術(shù)操作都要按規(guī)程來(lái)實(shí)施。
上文中也談到了,計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)中最主要的構(gòu)建是傳感器,一個(gè)合理的傳感器是體統(tǒng)的“心臟”,我們?cè)趦x器的操作中,不能時(shí)時(shí)刻刻對(duì)傳感器進(jìn)行檢查,甚至這種高精度的元件在檢查上也并不是一件簡(jiǎn)單的事情,通過(guò)不斷的研究,將傳感器的等級(jí)和使用方法上進(jìn)行一定的創(chuàng)新也是一項(xiàng)科研任務(wù)。
4 結(jié)束語(yǔ)
在測(cè)量工程發(fā)展的今天,很多的測(cè)量技術(shù)已經(jīng)離不了計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像技術(shù)的輔助,該文中詳細(xì)的談到了基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)方面的研究,對(duì)于之中可能出現(xiàn)的一些問(wèn)題也提出了相應(yīng)的解決方案。測(cè)量工程中計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)可以很好的解決和完善測(cè)量中遇到的一些問(wèn)題,但是也暴露出了很多的問(wèn)題。
將基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)引入到測(cè)量工程中來(lái),也是加強(qiáng)了工程建設(shè)的信息化水平??梢灶A(yù)見(jiàn)的是,在未來(lái)使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像技術(shù)建立的測(cè)量模型會(huì)得到更多、更好的應(yīng)用。但作為一個(gè)長(zhǎng)期復(fù)雜的技術(shù)工程,在這個(gè)建設(shè)過(guò)程中定會(huì)有一些困難的出現(xiàn)。希望通過(guò)不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),讓計(jì)算機(jī)視覺(jué)圖像精密測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)在測(cè)量中作用發(fā)揮的更好。
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關(guān)鍵詞: 計(jì)算機(jī)視覺(jué);快速開(kāi)發(fā);框架;模塊化;模塊耦合;底層剝離
中圖分類號(hào):TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2012)29-7084-04
在視覺(jué)分析實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目中,如何通過(guò)建立計(jì)算機(jī)視覺(jué)分析快速開(kāi)發(fā)框架,搭建一個(gè)分工明確,快捷有效的圖像學(xué)應(yīng)用處理平臺(tái),提高開(kāi)發(fā)效率,縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間,已成為項(xiàng)目開(kāi)發(fā)人員關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容之一。本框架從項(xiàng)目應(yīng)用和實(shí)際需求出發(fā),將計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的核心算法從底層研究工作中剝離,可極大的縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間,提高開(kāi)發(fā)效率。
在本框架下,開(kāi)發(fā)人員可各司其職,分工、構(gòu)成和職能劃分明確,框架開(kāi)發(fā)人員只專注于框架接口的定義;算法開(kāi)發(fā)人員只專注于圖像處理與識(shí)別等算法的開(kāi)發(fā);上層應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員只負(fù)責(zé)抽取出一般的處理流程,專注于項(xiàng)目的具體實(shí)現(xiàn)和功能模塊的組合應(yīng)用。
1 研究與應(yīng)用
1.1背景
計(jì)算機(jī)視覺(jué)是用攝像機(jī)和電腦代替人眼對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、跟蹤和測(cè)量的機(jī)器視覺(jué)。系統(tǒng)將獲取的視頻或圖像資料,通過(guò)計(jì)算機(jī)處理成為更適合人眼觀察或傳送給儀器檢測(cè)的圖像,其中包括圖像處理、模式識(shí)別或圖像識(shí)別、景物分析、圖像理解等相關(guān)內(nèi)容,它們之間既有差別,又有相互重疊。
在計(jì)算機(jī)視覺(jué)分析技術(shù)中,對(duì)于一些復(fù)雜的問(wèn)題,往往不是某單一學(xué)科能夠解決的,它需要一系列相關(guān)技術(shù)的支持。例如:對(duì)航道中船舶的識(shí)別,獲取的視頻流往往要經(jīng)過(guò)平滑、去噪等圖像處理操作后,便于下一步運(yùn)用基于直方圖分類器的圖像識(shí)別算法來(lái)區(qū)分船舶和水面,通過(guò)圖像分割技術(shù)來(lái)提取檢測(cè)目標(biāo)。而這些方案的實(shí)現(xiàn)中,同一個(gè)問(wèn)題的解決又往往需要有一系列的算法來(lái)支持。還是以船舶識(shí)別為例,圖像平滑有領(lǐng)域平均、低通濾波等算法;圖像去噪有各種濾波器算法;基于直方圖的分類器也存在決策樹(shù)、貝葉斯、SVM等等算法。雖然上述的算法本身沒(méi)有優(yōu)劣之分,但在特定的環(huán)境下一定會(huì)有某個(gè)最佳算法。
因此,在實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目中如何找出其最優(yōu)路徑,除了需要開(kāi)發(fā)者擁有深厚的圖像學(xué)功底,更需要的是通過(guò)大量的對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)找出該最優(yōu)路徑的解決方案。即便如此,也只能解決特定環(huán)境下的計(jì)算機(jī)視覺(jué)需求,換個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景,上述步驟又需要重新進(jìn)行,此類過(guò)程的重復(fù),既增加了開(kāi)發(fā)成本,又延長(zhǎng)了開(kāi)發(fā)時(shí)間。
本框架從工程化的角度出發(fā),在不同項(xiàng)目中的計(jì)算機(jī)視覺(jué)軟件開(kāi)發(fā)中,研究如何提高開(kāi)發(fā)結(jié)果的復(fù)用性,盡量降低上述各條件間的相互依賴關(guān)系,將視覺(jué)技術(shù)的核心算法從底層研究中剝離,達(dá)到縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間,提高開(kāi)發(fā)效率的目的。
1.2研究目標(biāo)
1) 框架系統(tǒng)的扁平化、模塊化;
2) 完成處理過(guò)程的任意組合,使圖像處理模塊單一化;
3) 理行為在處理模塊內(nèi)部完成,處理結(jié)果可通過(guò)接口方式進(jìn)行輸出;
4) 處理模塊間的數(shù)據(jù)流動(dòng)定義在框架之中,框架負(fù)責(zé)配置數(shù)據(jù)流;
5) 置好的數(shù)據(jù)流,通過(guò)指定圖像處理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的識(shí)別、行為的識(shí)別。
1.3.5框架的效果演示
從右側(cè)功能區(qū)中選取兩個(gè)輸入模塊:MediaOpen00和MediaOpen01,分別打開(kāi)視頻文件“.\公司監(jiān)控視頻.avi”和圖片“.\Lena.jpg”,任意添加一些圖像處理模塊或者圖像識(shí)別模塊,這里我們選取了行人檢測(cè)算法、基本全局閾值二值算法、人臉檢測(cè)算法、輪廓檢測(cè)算法,加入輸出展示模塊用于顯示處理結(jié)果。最后我們用曲線將模塊間的輸入輸出點(diǎn)連起來(lái),完成數(shù)據(jù)流向的配置過(guò)程。其中一個(gè)輸出點(diǎn)可以連接多個(gè)輸入點(diǎn),但一個(gè)輸入點(diǎn)只能接入一個(gè)輸出點(diǎn)。
2 結(jié)論
隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)發(fā)展的日新月異,算法的更新和積累將會(huì)越來(lái)越多。計(jì)算機(jī)視覺(jué)快速開(kāi)發(fā)框架從實(shí)際應(yīng)用工程的角度出發(fā),在不同項(xiàng)目計(jì)算機(jī)視覺(jué)軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,將視覺(jué)技術(shù)的核心算法從底層研究中剝離,使視覺(jué)分析應(yīng)用項(xiàng)目中的框架開(kāi)發(fā)人員專注于框架接口定義的開(kāi)發(fā),而項(xiàng)目中的算法、上層應(yīng)用等開(kāi)發(fā)人員各司其職,分工明確,不但提高了開(kāi)發(fā)結(jié)果的復(fù)用性,同時(shí),也降低了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中各條件間的相互依賴關(guān)系,縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間,提高了開(kāi)發(fā)效率。
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