機器視覺就是機器的視覺,換句話說:就是將視覺感知賦予機器,使機器具有和生物視覺系統(tǒng)類似的場景感知能力。

視覺是我們最強大的感知方式,我們可以在不實際接觸的情況下,通過視覺感知的方式獲取周圍環(huán)境的很多信息。在計算機出現(xiàn)后,人們開始嘗試將視覺感知能力賦予機器。

由于生物視覺系統(tǒng)非常復(fù)雜,我們目前還不能使得某一機器系統(tǒng)完全具備這一強大的視覺感知能力。我們現(xiàn)階段還是致力于:構(gòu)建一個在可控環(huán)境中處理特定任務(wù)的機器視覺系統(tǒng)。由于工業(yè)中的視覺環(huán)境可控,并且處理任務(wù)特定,所以現(xiàn)如今大部分的機器視覺被應(yīng)用在工業(yè)當(dāng)中。

二、機器視覺的主要任務(wù)是什么?

機器視覺的主要任務(wù):通過分析圖像,對圖像中所涉及到的場景或物體生成一組描述信息。

也就是說,機器視覺系統(tǒng)的輸入是圖像(或者圖像序列),輸出是對這些圖像的感知描述。這組描述與這些圖像中的物體或場景息息相關(guān),并且這些描述可以幫助機器來完成特定的后續(xù)任務(wù),指導(dǎo)機器人系統(tǒng)與周圍的環(huán)境進行交互。

舉個例子:指導(dǎo)機器手臂按要求抓取傳送帶上的零件。零件的種類、位置和朝向是任意的,那么當(dāng)傳送帶上零件經(jīng)過上方攝像頭時,通過機器視覺就可以生成零件的一組描述:種類、位置和朝向,從而指導(dǎo)機器手臂按要求進行抓取。下面給出機器視覺系統(tǒng)的示意圖。

三、機器視覺與其他相關(guān)領(lǐng)域之間存在怎樣的關(guān)系?

機器視覺與圖像處理、模式分類和場景分析三個領(lǐng)域密切相關(guān)。

(1)圖像處理主要是:根據(jù)現(xiàn)有的圖像得到一張新圖像。由于得到的是一張圖像,所以其輸出結(jié)果仍然需要人來對其進行分析解釋。

(2)模式分類的主要任務(wù)是:對“模式”進行分類。這些“模式”是指事物的一組屬性或者說特征。通過這些屬性特征,將其劃歸為已知類中的某一類,也就是識別出了這個事物。

(3)場景分析的關(guān)注點是:將一個簡單的描述轉(zhuǎn)化為一個更為復(fù)雜、更為詳細、更利于我們做出判斷或得出結(jié)論的描述。這些輸出描述是對輸入描述的一種深化,輸出描述進一步解釋了事物的深層聯(lián)系。

通過上面的介紹可以發(fā)現(xiàn),雖然這三個領(lǐng)域與機器視覺息息相關(guān),例如:機器視覺當(dāng)中要用到圖像處理的相關(guān)技術(shù),模式分類可以看作是機器視覺系統(tǒng)眾多任務(wù)中的一類,場景分析則可作為機器視覺的后續(xù)深化,但是它們的核心問題都不完全是:從圖像中獲得與之相關(guān)的符號描述。

所以再次強調(diào),機器視覺要解決的核心問題是:根據(jù)一張圖像或者一組圖像序列中得到事物的一個符號描述!下面給出了上述4個領(lǐng)域各自的處理任務(wù)。

機器視覺系統(tǒng)非常復(fù)雜。即使在最簡單的系統(tǒng)中,硬件和軟件也可以協(xié)同工作以產(chǎn)生結(jié)果。盡管有許多重要組成部分,但其中一個突出:鏡頭。該鏡頭至關(guān)重要,因為它可以捕獲最終將由軟件重新創(chuàng)建的數(shù)據(jù)。它可以定位圖像特征,保持焦點并最大化對比度。但是,它在各種規(guī)格下運行,要實現(xiàn)機器視覺系統(tǒng)的最優(yōu)化呈現(xiàn),必須使用能產(chǎn)生最佳性能的鏡頭。

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