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淺談機(jī)器視覺技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用
蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 高峰 王富東 2019/3/11 8:23:24
摘 要：在光電技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，出現(xiàn)了用機(jī)器替代人眼發(fā)揮識別功能的技術(shù)，也就是機(jī)器視覺技術(shù)。這樣的先進(jìn)技術(shù)手段具備高度自動化、精準(zhǔn)化以及便捷安全的突出優(yōu)勢，也因此促進(jìn)了這一技術(shù)在諸多領(lǐng)域中的實踐應(yīng)用。本文首先對機(jī)器視覺技術(shù)及其發(fā)展情況進(jìn)行簡要概述，之后著重對機(jī)器視覺技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用方法進(jìn)行說明，以期為機(jī)器視覺技術(shù)的大范圍普及推廣創(chuàng)造良好條件。
關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用
機(jī)器視覺指的是利用機(jī)器替代人眼進(jìn)行測量判斷，而機(jī)器視覺技術(shù)是涵蓋人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能控制等諸多學(xué)科的一種綜合技術(shù)系統(tǒng)。起初階段機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用范圍比較有限，更多涉及到的是半導(dǎo)體和電子行業(yè)，但伴隨著這一技術(shù)手段的完善和創(chuàng)新，機(jī)器視覺技術(shù)開始廣泛推廣應(yīng)用于多個領(lǐng)域，獲得了比較突出的應(yīng)用效果。
一、機(jī)器視覺技術(shù)發(fā)展概述
視覺是人獲知外界事物多元信息的一個重要渠道，會將獲得的信息傳入大腦，由大腦結(jié)合人類知識經(jīng)驗處理分析信息，完成信息的識別。機(jī)器視覺顧名思義是用機(jī)器模擬人類視覺，從圖像或者圖像序，識別檢測實際生活中三維物體的形態(tài)及其運動情況。和人類視覺相比，機(jī)器視覺具備很多優(yōu)勢，比方說機(jī)器視覺不會出現(xiàn)視覺疲勞，同時機(jī)器視覺技術(shù)功能比人類視覺的速度和精準(zhǔn)度更高；機(jī)器視覺技術(shù)可以在諸多檢測技術(shù)如紫外線、超聲波等的支持之下檢測到人類視覺但沒有辦法檢測得到的事物。從這一角度上分析，如果要檢測人類無法用肉眼看到的事物，或者是一些高危事物的話，機(jī)器視覺技術(shù)的優(yōu)勢是非常明顯的。也正是憑借這些優(yōu)勢，這一技術(shù)手段開始在諸多領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
二、機(jī)器視覺技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域分析
2.1機(jī)器視覺技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用
在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與科技的持續(xù)進(jìn)步下，國家制造業(yè)注重與時俱進(jìn)，追求生產(chǎn)效率的提升，開始將大量的機(jī)器應(yīng)用到制造業(yè)的人工環(huán)節(jié)。制造業(yè)工作環(huán)境有著突出的復(fù)雜性特征，使得很多工人常常在危險環(huán)境下工作，再加上很多制造環(huán)節(jié)人類視覺已然無法滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和制造要求，需要有精準(zhǔn)度更高的機(jī)器視覺技術(shù)作為強(qiáng)有力的支撐，以便替代人類視覺長時間保持高效生產(chǎn)，提升制造業(yè)生產(chǎn)率與自動化效果。機(jī)器視覺技術(shù)在制造業(yè)中有以下幾個主要應(yīng)用領(lǐng)域：第一，精密測量。在制造業(yè)的生產(chǎn)活動當(dāng)中，對零件進(jìn)行精密測量是必不可少的一個工作環(huán)節(jié)。機(jī)器視覺監(jiān)測體系基本是由攝像頭、計算機(jī)處理和光學(xué)系統(tǒng)幾部分構(gòu)成的。先是用光源發(fā)射平行光束照在零件被檢測部位上，被檢部位輪廓用纖維光學(xué)鏡成像，由計算機(jī)進(jìn)行圖像處理，獲得被測部位輪廓位置信息。在被測零件出現(xiàn)位移以后，機(jī)器視覺系統(tǒng)兩次測量邊緣輪廓位置，位移是兩次測量結(jié)果的差值。假如是在同一圖像當(dāng)中的兩條平行邊緣輪廓的話，輪廓差值是位置差值。第二，產(chǎn)品特征檢測。機(jī)器視覺技術(shù)可利用產(chǎn)品特征檢測在批量生產(chǎn)模式當(dāng)中精準(zhǔn)高效檢測產(chǎn)品質(zhì)量。其一是從產(chǎn)品空間特征著手進(jìn)行檢測，也就是檢測產(chǎn)品尺寸與形狀是否能夠達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)；其二是檢測產(chǎn)品表面特點，也就是通過檢測產(chǎn)品表面劃痕、裂紋、磨損、粗糙度、紋理等劃分產(chǎn)品質(zhì)量；其三是檢測產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，檢驗產(chǎn)品是否缺少零件或摻有多余雜質(zhì)。第三，機(jī)器人研究。機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人的制造和研究，能夠給機(jī)器人建立視覺系統(tǒng)，提升其智能化與自動化水平。
2.2機(jī)器視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平在不斷提高，呼吁大量先進(jìn)科技在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，而機(jī)器視覺技術(shù)就是農(nóng)業(yè)改革發(fā)展中不可或缺的技術(shù)力量。機(jī)器視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：第一，應(yīng)用于土壤檢測，給農(nóng)作物種植提供根據(jù)。機(jī)器視覺技術(shù)可以對目標(biāo)物的圖像信息進(jìn)行有效的分析判斷，提升機(jī)器處理速度與效率。收集農(nóng)產(chǎn)品的信息常常利用CCD照相機(jī)或攝像機(jī)，同時和紅外光譜或高光譜信息進(jìn)行整合完成信息收集，給信息處理工作打下基礎(chǔ)。通過把計算機(jī)視覺技術(shù)和近紅外光譜結(jié)合起來，能夠迅速檢測出土壤的含水率，檢測不同地點土壤成分，更好的選擇要種植的農(nóng)作物種類。第二，應(yīng)用于農(nóng)作物生長參數(shù)的獲取。機(jī)器視覺技術(shù)在圖像處理和算法識別方面有著很強(qiáng)的精準(zhǔn)度，通過選取恰當(dāng)算法的方式可以給精準(zhǔn)獲得自然環(huán)境之下農(nóng)作物的多方面生產(chǎn)參數(shù)提供重要參考。第三，可以提高農(nóng)業(yè)機(jī)器人的智能化水平，使其順利完成農(nóng)產(chǎn)品采摘、分類、包裝、管理等活動。
2.3機(jī)器視覺技術(shù)在汽車業(yè)的應(yīng)用
汽車行業(yè)是如今發(fā)展速度很快的一個行業(yè)，也是計算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用的一個主要領(lǐng)域，現(xiàn)如今已經(jīng)逐步和汽車生產(chǎn)制造的多個環(huán)節(jié)結(jié)合起來，給汽車智能化發(fā)展提供了巨大助力。就拿檢測汽車零部件尺寸與外觀質(zhì)量來說，過去檢測方法耗費過多的人力物力，而結(jié)果的精準(zhǔn)度和產(chǎn)品的合格率也得不到保障，但是在有了機(jī)器視覺技術(shù)發(fā)揮檢測作用，顯著提升了檢測效率和精確程度。機(jī)器視覺技術(shù)在汽車業(yè)的應(yīng)用（未完，下一頁）
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