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“智慧之眼”——机器视觉未来发展趋势
来源:搜狐作者:AI012018-12-07 09:45:34

机器视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分 CMOS 和 CCD 两种)把图像抓取到,然后将该图像传送至处理单元,通过数字化处理,根据像素分布和亮度、颜色等信息,来进行尺寸、形状、颜色等的判别。

其中,摄像头采集到的图像主要作如下处理:首先对数据解码,利用查表法将 RGB 空间模型数据转化为 HSI 空间模型,然后类间方差法将图像进行二值化,再利用连通域对目标进行标定,最后对图像进行去噪,从而实现目标的识别和定位。

作为人工智能领域的分支技术,机器视觉技术最大的特点是速度快、信息量大、功能多。机器视觉作为全球智能的“慧眼”,很大程度上影响着人工智能的进步,无人驾驶、无人机、智能机器人等热点也以机器视觉的发展为前提。

已成为AI领域的重要增长极

据相关研究机构调查数据表明,机器视觉增长迅速,我国增速最大。2015年全球机器视觉市场规模约42亿美元,增长10.5%。美国约占50%,日本紧随其后。我国起步较晚,但发展迅速,随着中国十三五规划强调制造业技术创新和中国制造2025战略的深入推进,在工业4.0时代,我国的机器视觉将迎来爆发增长。2015年我国市场规模达3.5亿,增速为全球首位,约22.2%。到2021年,机器视觉全球市场价值预计将达285亿美元,2016-2020年期间,以8.4%的复合年增长率增长,而中国将维持20%的增长率,远大于世界平均水平。

从国内整体情况来看,在相关政策引领下,国内机器视觉技术产业竞争不断加剧,大型机器视觉企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内优秀的机器视觉生产企业愈来愈重视。

一大批国内优秀的机器视觉品牌迅速崛起,逐渐成为机器视觉产业中的翘楚。目前国内机器视觉企业主要位于珠三角、长三角及环渤海地区,企业重点分布在广东、浙江、江苏、上海和北京等省市。

从当前发展现状总体来看,国内机器视觉企业主要为民营企业,公司规模大多为中小规模企业,在规模上目前还难以与国外的主流公司产品竞争,只有提升自己的创新水平,才能形成真正的核心竞争力,占有更多的市场份额,在众多国内机器视觉品牌中脱颖而出。

机器视觉工业应用或成主流

作为人工智能发展前提下机器视觉技术,其主要有五大典型应用,工业应用或成为主流。

1、图像识别应用

图像识别,是利用机器视觉对图像进行处理、分析和理解,以识别各种不同模式的目标和对象。图像识别在机器视觉工业领域中最典型的应用就是二维码的识别。将大量的数据信息存储在二维码中,通过条码对产品进行跟踪管理,通过机器视觉系统,可以方便的对各种材质表面的条码进行识别读取,大大提高了现代化生产的效率。

2、图像检测应用

检测是机器视觉工业领域最主要的应用之一。几乎所有产品都需要检测,而人工检测存在着较多的弊端,因此,具有诸多优点的机器视觉在图像检测的应用方面也非常的广泛,例如:2000年10月新发行的第五套人民币中,壹圆硬币的侧边增强了防伪功能,鉴于生产过程的严格控制要求,在造币的最后一道工序上安装了视觉检测系统。

3、视觉定位应用

视觉定位要求机器视觉系统能够快速准确的找到被测零件并确认其位置。在半导体封装领域,设备需要根据机器视觉取得的芯片位置信息调整拾取头,准确拾取芯片并进行绑定,这就是视觉定位在机器视觉工业领域最基本的应用。

4、物体测量应用

机器视觉工业应用最大的特点就是其非接触测量技术,同样具有高精度和高速度的性能,但非接触无磨损,消除了接触测量可能造成的二次损伤隐患。常见的测量应用包括齿轮、接插件、汽车零部件、IC元件管脚、麻花钻、罗定螺纹检测等。

5、物体分拣应用

实际上,物体分拣应用是建立在识别、检测之后一个环节,通过机器视觉系统将图像进行处理,实现分拣。在机器视觉工业应用中常用于食品分拣、零件表面瑕疵自动分拣、棉花纤维分拣等。

器视觉中的光源选择

1、基本硬件结构

机器视觉系统从物理结构上来讲,一般包括以下几个部分:光源、摄像机和镜头、图像采集卡、机器视觉软件等运动控制部分。在机器视觉系统中,合适的光源为视觉系统提供良好的外界条件,使得系统得到的图像信号有很高的信噪比。

2、光源属性要求

1.突出测量特征,简化图像处理算法

2.客服环境光的干扰,提高图像信噪比

3.提高视觉系统的定位、测量、识别精度以及系统的运行速度

4.降低系统设计的复杂度

3、光源选择

1、环形光源:环形光源提供不同照射角度、不同颜色组合,更能突出物体的三维信息,高亮度;多种紧凑设计,节省安装空间;解决对角照射阴影问题;可选配漫射板导光,光线均匀扩散。

2、背光源:用高密度LRD阵列面提供高强度背光照明,能突出物体的外形轮廓特征。

3、条形光源:条形光源是较大方形结构被测物的首先光源,颜色可根据需求搭配,自由组合,照射角度与安装随意可调。

4、AOI专业光源:不同角度的三色光照明,照射凸显锡焊三维信息;外加漫射板导光,减少反光不同角度组合。

5、球积分光源:具有积分效果的半球面内部,均匀反射从底部360°发射出的光线,使整个图像的照度十分的均匀。

6、线性光源:超高高度,采用柱面透镜聚光,适用于各种流水线连续检测场合。

7、点光源:体积小,发光强度高;光前卤素灯的替代品,尤其适合作为镜头的同轴光源等,高效散热装置,大大提高光源的使用寿命。

机器视觉之路如何走

从计算机视觉的发展前景看,全球市场规模2016年后发展极为迅速。考虑到机器视觉与计算机视觉相融相通,步伐同步,可以断定机器视觉广阔前景,而其发展趋势也会随着市场的发展与需求呈现出如下的转变:

1、半导体行业的发展带动机器视觉行业市场

机器视觉的主要应用在半导体和电子行业,而据各种各样的研究调查表明,中国的半导体和电子市场已初具规模,而日益进步的半导体产业将需要高质量的技术做后盾,需要有够硬的自主研发水平,同时半导体本身对于产品的高质量、高集成度的要求将越来越高。恰巧,机器视觉将能帮助他们解决这些问题,因此该行业将是机器视觉最好的用武之地。同时,市场对于机器视觉的需求蒸蒸日上。

2、基于嵌入式的产品将取代板卡式产品

随着各项高新技术的发展,市场需求的变化,更高速、更可靠、更低成本成为各种技术开发的首要条件之一。嵌入式视觉系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物。机器视觉行业在未来将由嵌入式产品取代传统的板卡式产品,主要原因有以下三点:

①嵌入式系统的功耗和成本更低;

②嵌入式操作系统开发效率高,研发周期短;

③嵌入式设备提供了友好的多媒体人机界面。

3、个性化的服务和方案代替标准化产品

机器视觉在很多行业都有着广泛的应用,然而每个行业每个企业对于产品都有着不同的需求,随着中国加工制造业的发展,对于机器视觉的需求也逐渐增多;随着机器视觉产品的增多,技术的提高,国内机器视觉的应用状况将由初期的低端转向高端。

由于机器视觉的进一步发展,自动化将朝着更智能、更快速的方向发展。然而,由于用户的需求是多样化的,且要求程度也不相同。因此个性化方案和服务在竞争中将日益重要,即用特殊定制的产品来代替标准化的产品也是机器视觉未来发展的一个取向。机器视觉的应用也将进一步促进自动化技术向智能化发展。

4、智慧城市、无人模式将成为未来增长带动点

如今,在智能化的趋势下,智慧城市和无人模式的出现有望成为机器视觉发展新的增长点。不管是智慧城市建设下的智能交通管理、自动驾驶、智能安防,还是无人模式下的无人商店、无人物流,机器视觉技术都是这些新概念发展的前提,预计在未来3-5年内,不少企业和政府机构都将积极拥抱机器视觉技术。

总之当前人工智能技术开发与应用如火如荼,为社会发展带来持续不断的动能。无论是“中国制造2025”还是“工业4.0”都离不开人工智能,离不开机器视觉,而机器视觉离不开优质光源产品和相关各类硬件配置。机器视觉技术必将作为人工智能领域的“智慧之眼”不断发展进步!!!


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