作為人類視覺在機(jī)器上的延伸，機(jī)器視覺憑借其分辨率高、速度快、范圍寬、適應(yīng)性強(qiáng)、精度高、可量化及可持續(xù)工作等優(yōu)勢(shì)，將圖像處理應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，成為智能制造繁榮發(fā)展的推動(dòng)力。

文︱郭紫文

20世紀(jì)50年代，Gilson 提出“光流”概念，機(jī)器視覺就此萌蘗。統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別運(yùn)用計(jì)算機(jī)分析識(shí)別二維圖像，集中研究光學(xué)字符識(shí)別（OCR）、工件表面圖片分析等技術(shù)，為機(jī)器視覺提供了理論實(shí)踐基礎(chǔ)。隨后，機(jī)器視覺的研究轉(zhuǎn)向三維場(chǎng)景，研究范圍不斷擴(kuò)展和復(fù)雜化。

1977年，美國麻省理工教授David Marr提出將視覺分為目標(biāo)與策略、表示與算法、硬件的實(shí)現(xiàn)三個(gè)層次，機(jī)器視覺迎來了第一次理論框架的升級(jí)。機(jī)器視覺發(fā)展至今七十余年，各種理論創(chuàng)新、概念升級(jí)和實(shí)踐應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，不斷推動(dòng)著工業(yè)智能化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的演進(jìn)。

圖：機(jī)器視覺發(fā)展歷程（圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）

根據(jù)美國制造工程師協(xié)會(huì)（SME）機(jī)器視覺分會(huì)和美國機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)（RIA）自動(dòng)化視覺分會(huì)定義，機(jī)器視覺是通過光學(xué)的裝置和非接觸的傳感器，自動(dòng)地接收和處理一個(gè)真實(shí)物體的圖像，以獲得所需信息或用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的裝置。機(jī)器視覺被稱為自動(dòng)化系統(tǒng)的“靈魂之窗”，隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的融合發(fā)展，在智能制造的浪潮下，機(jī)器視覺不斷創(chuàng)新升級(jí)、蓬勃發(fā)展。

智能制造的“眼睛”

隨著全球智能制造浪潮的推進(jìn)，自動(dòng)化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代工廠的發(fā)展趨勢(shì)，“機(jī)器換人”也逐漸成為熱議的話題。作為人類視覺在機(jī)器上的延伸，機(jī)器視覺憑借其分辨率高、速度快、范圍寬、適應(yīng)性強(qiáng)、精度高、可量化及可持續(xù)工作等優(yōu)勢(shì)，將圖像處理應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，成為智能制造繁榮發(fā)展的推動(dòng)力。

圖：人類視覺和機(jī)器視覺對(duì)比

如定義所言，機(jī)器視覺可以非接觸地對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行外觀檢測(cè)，判斷其有否表面缺陷，并獲取物體坐標(biāo)、角度、圖像像素等信息，從而判斷物體所在位置，分析計(jì)算狀態(tài)參數(shù)。此外，還可以識(shí)別顏色、數(shù)字、條碼等物理特征。我們將這些功能主要分為四大類：檢測(cè)、定位、測(cè)量、識(shí)別。

圖：機(jī)器視覺主要功能（來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）

機(jī)器視覺是“人眼”的替代和延展，如同人類視覺一樣，它也擁有一套完整的視覺系統(tǒng)。典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)一般包括光源及光源控制器、鏡頭、相機(jī)、視覺控制系統(tǒng)等。其中，光源及光源控制器、鏡頭、相機(jī)等硬件部分負(fù)責(zé)圖像捕捉功能，視覺控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行處理分析、輸出分析結(jié)果至智能設(shè)備的其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

圖：典型機(jī)器視覺系統(tǒng)框架（圖源：渤海證券）

機(jī)器視覺性能優(yōu)勢(shì)顯著，技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，未來機(jī)器視覺將朝向深度學(xué)習(xí)、3D視覺等方向不斷發(fā)展和精進(jìn)。