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在概念层面,图像处理和计算机视觉之间存在很多重叠,并且经常被误解的术语可以互换使用。在这里,我们简要概述了这些技术,并解释了它们在基础层面上的不同之处。
人的眼睛有600万到700万个锥体细胞,其中包含三种被称为视蛋白的对颜色敏感的蛋白质之一。当光子击中这些视蛋白时,它们会改变形状,引发级联反应,产生电信号,进而将信息传递给大脑进行解读。
整个过程是一个非常复杂的现象,并且使机器在人类层面上解释这一点一直是一个挑战。现代机器视觉系统背后的的核心动机在于模拟人类视觉,用于识别图案,面部以及将将2D图像转化为3D模型等。
在概念层面,图像处理和计算机视觉之间存在很多重叠,并且经常被误解的术语可以互换使用。在这里,我们简要概述了这些技术,光学镜头厂家,并解释了它们在基础层面上的不同之处。
一、图像处理:
数字图像处理技术于20世纪60年代末在美国国家航空**局喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)**,通过计算机增强,将Ranger**器的模拟信号转换为数字图像。现在,数字成像有着广泛的应用,尤其是在医学上。众所周知的应用包括计算机辅助断层扫描(CAT)和超声波。
图像处理主要与数学函数和图像变换的使用和应用有关,而不考虑对图像本身进行任何智能推理。它仅仅意味着算法对图像进行一些转换,如平滑、锐化、对比度、拉伸。
对于计算机来说,图像是一个二维信号,由像素的行和列组成。一种形式的输入有时可以转换成另一种形式。例如,磁共振成像(MRI),记录下离子的激发并将其转换成视觉图像。
这里有一个用Python平滑图像的例子:
对于一维信号,图像还可以使用各种低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)等进行滤波。HPF滤波器有助于在图像中找到边缘。
这种使用矩阵的变换在卷积神经网络等机器学习算法中非常普遍。在图像(像素值的另一个矩阵)上卷积滤波器,用于检测边缘或颜色强度。
在数字图像处理中使用的一些技术包括:
1)隐马尔可夫模型
2)图像编辑与恢复
3)线性滤波和双边滤波
4)神经网络
二、计算机视觉:
计算机视觉来自使用机器学习技术建模图像处理。计算机视觉应用机器学习来识别用于解释图像的模式。就像人类视觉的视觉推理过程一样;我们可以区分对象,对它们进行分类,根据它们的大小对它们进行排序等等。计算机视觉,如图像处理,将图像作为输入,并以大小,颜色强度等信息的形式提供输出。
特斯拉的无人驾驶系统通过Source检测有雾情景中的物体
以下是标准机器视觉系统的组件:
1)相机
2)照明设备
3)镜头
4)抓帧器
5)图像处理软件
6)用于模式识别的机器学习算法
7)显示屏或机械臂执行从图像解释中获得的指令。
例如,安装在无人驾驶汽车上的摄像机必须检测到前面的人,并将他们与车辆和其他特征区分开来。或者,我们可以测量网球运动员在比赛中所走的距离。
球员运动的热图
因此,时间信息在计算机视觉中起着重要作用,就像我们自己理解世界的方式一样。
这里的较终目标是使用计算机来模拟人类视觉,包括学习和能够根据视觉输入进行推理和采取行动。
三、结论:
图像处理是计算机视觉的一个子集。计算机视觉系统利用图像处理算法对人体视觉进行真。例如,如果目标是增强图像以便以后使用,那么这可以称为图像处理。如果目标是识别物体、汽车自动驾驶,那么它可以被称为计算机视觉。
深度学习带来的突破
传统的机器学习在特征提取上主要依靠人来分析和建立逻辑,而深度学习则通过多层感知机模拟大脑工作,构建深度神经网络(如卷积神经网络等)来学习简单特征、建立复杂特征、学习映射并输出,训练过程中所有层级都会被不断优化。在具体的应用上,例如自动ROI区域分割;标点定位(通过防真视觉可灵活检测未知瑕疵);从重噪声图像重检测无法描述或量化的瑕疵如橘皮瑕疵;分辨玻璃盖板检测中的真假瑕疵等。随着越来越多的基于深度学习的机器视觉软件推向市场(包括瑞士的vidi,韩国的SUALAB,中国香港的应科院等),深度学习给机器视觉的赋能会越来越明显。
3d视觉的发展
3D视觉还处于起步阶段,许多应用程序都在使用3D表面重构,包括导航、工业检测、逆向工程、测绘、物体识别、测量与分级等,但精度问题限制了3D视觉在很多场景的应用,目前工程上先铺开的应用是物流里的标准件体积测量,相信未来这块潜力巨大。
其实机器视觉检测的应用很多,例如汽车:车身装配检测、零件的几何尺寸和误差测量、表面和内部缺陷检测、间隙检测等;印刷、包装检测:草外壳印刷、食品的包装和印刷、药品的铝塑板包装和印刷等;农业:对农产品的分级、检验和分类;纺织:对异纤、云织、经疵、纬疵等瑕疵检测、织物表面绒毛鉴定、纱线结构分析等等。瑞利光学机器视觉提供非标自动化综合解决方案,有信心与大家一起拓宽自动化发展道路。
机器视觉中,缺陷检测功能,是机器视觉应用得多的功能之一,主要检测产品表面的各种信息。在现代工业自动化生产中,连续大批量生产中每个制程都有一定的次品率,单独看虽然比率很小,光学镜头,但相乘后却成为企业难以提高良率的瓶颈,并且在经过完整制程后再剔除次品成本会高很多(例如,如果锡膏印刷工序存在定位偏差,且该问题直到芯片贴装后的在线测试才被发现,光学镜头厂,那么返修的成本将会是原成本的100倍以上),因此及时检测及次品剔除对质量控制和成本控制是非常重要的,也是制造业进一步升级的重要基石。
1、在检测行业,与人类视觉相比,机器视觉 优势明显
1)确度高:人类视觉是64灰度级,且对微小目标分辨力弱;机器视觉可显著提高灰度级,同时可观测微米级的目标;
2)速度快:人类是无法看清快速运动的目标的,机器快门时间则可达微秒级别;
3)稳定性高:机器视觉解决了人类一个非常严重的问题,镜头光学结构,不稳定,人工目检是劳动非常枯燥和辛苦的行业,无论你设计怎样的奖惩制度,都会发生比较高的漏检率。但是机器视觉检测设备则没有疲劳问题,没有情绪波动,只要是你在算法中写好的东西,每一次都会认真执行。在质控中大大提升效果可控性。
4)信息的集成与留存:机器视觉获得的信息量是面且可追溯的,相关信息可以很方便的集成和留存。