前言

機(jī)器視覺(jué)正通過(guò)讓機(jī)器“看見(jiàn)”并解讀視覺(jué)數(shù)據(jù)來(lái)為行業(yè)帶來(lái)變革，進(jìn)而提升自動(dòng)化水平、質(zhì)量控制效率與運(yùn)營(yíng)效能。本文將深入探討機(jī)器視覺(jué)的技術(shù)核心，聚焦圖像處理與機(jī)器學(xué)習(xí)兩大關(guān)鍵領(lǐng)域，并圍繞連接性的重要作用展開(kāi)分析。

一 、什么是機(jī)器視覺(jué)？

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)通過(guò)相機(jī)/傳感器捕獲圖像，對(duì)圖像進(jìn)行處理以獲取有效信息，再基于分析后的數(shù)據(jù)做出決策。實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程需要硬件、軟件與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的協(xié)同配合。

機(jī)器學(xué)習(xí)需要經(jīng)過(guò)大量訓(xùn)練才能得出穩(wěn)定結(jié)果，其訓(xùn)練效果直接決定了分析的可用性。與人類視覺(jué)不同，經(jīng)過(guò)充分訓(xùn)練的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能夠以極高速度運(yùn)行，且具備近乎完美的精度，因此非常適合對(duì)準(zhǔn)確性和一致性有高要求的工作場(chǎng)景。

01人類視覺(jué) vs 機(jī)器視覺(jué)

舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：對(duì)人類言而，即便句中子的字母順錯(cuò)序亂，閱讀來(lái)起也毫不費(fèi)力。你剛才或許讀順了這句語(yǔ)序有誤的話，這種現(xiàn)象被稱為 “漢字亂排無(wú)礙閱讀”或“整體性知覺(jué)”。我們的大腦能夠自動(dòng)彌補(bǔ)這類不一致性，而機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)卻不具備這樣的能力。

02機(jī)器視覺(jué)的類型

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)有多種類型，其具體形式會(huì)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同而存在較大差異。以下為部分常見(jiàn)類型：

2D系統(tǒng)：常用于目標(biāo)跟蹤、條形碼讀取和質(zhì)量控制等任務(wù)。

3D系統(tǒng)：常用于需要深度感知的應(yīng)用，如機(jī)器人引導(dǎo)和復(fù)雜零件裝配。

紅外與熱成像：適用于溫度測(cè)量、泄漏檢測(cè)，以及監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行溫度。

模式識(shí)別：用于缺陷檢測(cè)、分類篩選和質(zhì)量保障等工作。

多光譜成像：能夠識(shí)別可見(jiàn)光譜之外的物質(zhì)，常見(jiàn)于天文學(xué)和天體測(cè)繪等領(lǐng)域。

03機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心組件

一個(gè)典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)常包含以下組件：

相機(jī)與傳感器：捕獲物體或場(chǎng)景的圖像。

照明設(shè)備：確保圖像捕獲的清晰度。

圖像處理軟件：利用模式識(shí)別、邊緣檢測(cè)等先進(jìn)算法對(duì)圖像進(jìn)行分析。

圖像采集卡：作為相機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的接口捕獲圖像數(shù)據(jù)。

計(jì)算機(jī)與處理單元：執(zhí)行圖像分析所需的計(jì)算任務(wù)。

連接組件：包括電纜、連接器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，保障數(shù)據(jù)的傳輸。

二、機(jī)器視覺(jué)的核心技術(shù)

機(jī)器視覺(jué)通過(guò)將處理后的圖像與已學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行比對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)解讀功能，因此圖像處理是機(jī)器視覺(jué)的基石。圖像數(shù)據(jù)需經(jīng)過(guò)一系列步驟轉(zhuǎn)化為有意義的信息：

采集圖像：通過(guò)相機(jī)和傳感器捕獲圖像。

預(yù)處理：采用降噪、對(duì)比度調(diào)整、濾波等技術(shù)提升圖像質(zhì)量。

分割：將圖像劃分為多個(gè)區(qū)域，以分離其特征。

提取特征：識(shí)別并提取相關(guān)特征。

識(shí)別模式：將提取的特征與預(yù)設(shè)模式進(jìn)行匹配，從而完成識(shí)別。

制定決策：利用處理后的信息制定決策，例如物體分類或觸發(fā)相應(yīng)操作。

如前所述，機(jī)器學(xué)習(xí)已融入機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)以增強(qiáng)其功能。值得注意的是，機(jī)器學(xué)習(xí)算法能讓系統(tǒng)從數(shù)據(jù)中不斷學(xué)習(xí)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)性能的持續(xù)提升。

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)等機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)極大地推動(dòng)了機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域的發(fā)展。它們使系統(tǒng)能夠高精度地處理目標(biāo)檢測(cè)、人臉識(shí)別、異常檢測(cè)等復(fù)雜任務(wù)。

三、機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用場(chǎng)景

機(jī)器視覺(jué)廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，具體包括：

自動(dòng)化檢測(cè)：制造業(yè)中的質(zhì)量控制，如檢測(cè)產(chǎn)品缺陷、測(cè)量尺寸、驗(yàn)證裝配精度。

機(jī)器人引導(dǎo)：幫助機(jī)器人定位和識(shí)別物體、導(dǎo)航環(huán)境，并精準(zhǔn)執(zhí)行任務(wù)。

過(guò)程控制：實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制制造流程，保持一致性并減少浪費(fèi)。

物流與倉(cāng)儲(chǔ)：條形碼讀取、包裹分類和庫(kù)存管理，提升倉(cāng)庫(kù)運(yùn)營(yíng)效率。

醫(yī)療成像：輔助X光分析、病理學(xué)研究和手術(shù)操作，為診斷和治療提供詳細(xì)的視覺(jué)信息。

安全監(jiān)控：人臉識(shí)別、車牌識(shí)別以及公共空間監(jiān)控，增強(qiáng)安全保障。

四、歐時(shí)機(jī)器視覺(jué)相關(guān)產(chǎn)品推薦

DFRobot視覺(jué)傳感器

RS庫(kù)存編號(hào)：204-9898

意法半導(dǎo)體ST AI微控制器

RS庫(kù)存編號(hào)：330-347

Coral USB加速器

RS庫(kù)存編號(hào)：201-7821

Arduino 開(kāi)發(fā)板

RS庫(kù)存編號(hào)：201-1441

OKdo ROCK 5單板計(jì)算機(jī)

RS庫(kù)存編號(hào)：256-3914

Digilent 適配器

RS庫(kù)存編號(hào)：194-6459

結(jié)語(yǔ)

機(jī)器視覺(jué)通過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)、過(guò)程控制和機(jī)器人引導(dǎo)，正在改變多個(gè)行業(yè)的發(fā)展模式。這些應(yīng)用的成功依賴于圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)，以及DFRobot、意法半導(dǎo)體、Coral、Arduino、OKdo等企業(yè)強(qiáng)大的解決方案。

隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的不斷演進(jìn)，相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新將解鎖更多潛在功能和應(yīng)用場(chǎng)景。機(jī)器視覺(jué)在提升產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化流程、增強(qiáng)安全性等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，無(wú)疑是工業(yè)4.0發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力之一，正推動(dòng)制造業(yè)向更智能、更高效、更自動(dòng)化的方向轉(zhuǎn)型。