صعوبات وتحليل السوق لتقنية رؤية الآلة

الرؤية الآلية هي تقنية جديدة تم تطويرها في السنوات الأخيرة. تستفيد من وسائل التكامل البصري والميكانيكي والكهربائي لتزويد الآلة بوظيفة الرؤية. من خلال إدخال الرؤية الآلية في مجال الفحص، يمكن تحقيق قياس دقيق وسريع عبر الإنترنت في العديد من الحالات. وفي الوقت نفسه، تم تطوير نظرية تقنية فحص الرؤية الآلية خطوة بخطوة.

ماذا تعني رؤية الآلة؟

ببساطة، الرؤية الآلية هي استخدام الآلات بدلاً من العيون البشرية للقيام بالقياس والحكم. تعتمد بشكل رئيسي على الحاسوب لمحاكاة وظيفة الرؤية البشرية، واستخراج المعلومات من صور الأشياء المادية، ومعالجتها وفهمها، وأخيرًا استخدامها للفحص والقياس والتحكم الفعلي. يتكون النظام النموذجي للرؤية الآلية من خمس أجزاء: الإضاءة، العدسة، الكاميرا، بطاقة التقاط الصور ومعالج الرؤية.

التقنية المستخلصة من هذا هي تقنية الرؤية الآلية، وهي موضوع متعدد التخصصات يشمل الذكاء الاصطناعي، العصبobiology، علم النفس الفيزيائي، علوم الحاسوب، معالجة الصور، التعرف على الأنماط والعديد من المجالات الأخرى. تتميز تقنية الرؤية الآلية بالسرعة العالية، كمية كبيرة من المعلومات والوظائف المتعددة.

تطوير الرؤية الآلية

بدأت أبحاث الرؤية الآلية في منتصف الستينيات على يد العالم الأمريكي ل.ر. روبرتس في فهم عالم الكتل الأساسية المكونة من متوازي الأضلاع. تم تطبيق التقنيات المستخدمة في ذلك الوقت، مثل المعالجة المسبقة، وكشف الحواف، وبناء الخطوط المحيطة، ونمذجة الكائنات والتطابق، في الرؤية الآلية. وفي السبعينيات، تشكلت عدة فروع بحثية مهمة للرؤية الآلية: ① معالجة الصور للتوجيه المستهدف؛ ② خوارزميات متوازية لمعالجة وتحليل الصور؛ ③ استخراج المعلومات ثلاثية الأبعاد من صور ثنائية الأبعاد؛ ④ تحليل الصور المتسلسلة وتقييم معلمات الحركة؛ ⑤ تمثيل المعرفة البصرية؛ ⑥ قاعدة بيانات للمعرفة لنظام بصري.

ما هي صعوبات تصميم تقنية الرؤية الآلية؟

أولاً: استقرار الإضاءة

تُقسم تطبيقات الرؤية الصناعية عادةً إلى أربع فئات: التموضع، القياس، الكشف والتعرف. من بينها، يتطلب القياس استقرار الإضاءة الأعلى. فبمجرد أن تتغير الإضاءة بنسبة 10-20٪، قد ينحرف نتيجة القياس بمقدار 1-2 بكسل.这不是一个问题 related إلى البرمجيات، بل إن تباين الإضاءة يؤدي لتغيير موقع الحافة في الصورة، وحتى أن أكثر البرمجيات قوة لا يمكنها حل هذه المشكلة. لحل المشكلة، يجب علينا القضاء على تداخل الضوء المحيطي من وجهة نظر تصميم النظام، وضمان استقرار إشعاع مصدر الإضاءة النشط. بالطبع، تحسين دقة الكاميرا المادية هو أيضًا طريقة لتحسين الدقة ومكافحة التداخل البيئي. على سبيل المثال، كان الحجم الفضائي المقابل للكاميرا السابقة 10 ميكرومتر لكل بكسل، لكنه أصبح 5 ميكرومتر بزيادة الدقة. يمكن تقريبًا مضاعفة الدقة، ويتم تقوية مقاومة البيئة بشكل طبيعي.

ثانيًا، عدم اتساق موقع قطعة العمل

بشكل عام، الخطوة الأولى للمشروع القياسي، سواء كانت الفحص خارج خط الإنتاج أو فحصًا عبر الإنترنت، طالما أنها معدات كشف آلية بالكامل، فإن الخطوة الأولى هي العثور على الهدف المراد قياسه. كل مرة يظهر فيها الكائن المطلوب للقياس في مجال الرؤية التصويري، يجب معرفة مكان الكائن المطلوب للقياس بدقة. حتى لو تم استخدام بعض الأدوات الميكانيكية، فلا يمكن ضمان ظهور الهدف المطلوب في نفس الموقع في كل مرة. وهذا يتطلب استخدام وظيفة التموضع. إذا لم يكن التموضع دقيقًا، فقد يكون موقع أداة القياس غير دقيق، وقد تكون نتائج القياس تحتوي على انحراف كبير نسبيًا.

ثالثًا: الت head

بشكل عام، تحتاج إلى الت headالتالي في القياسات عالية الدقة: 1) headibration للتشوه البصري (إذا كنت لا تستخدم برنامج عدسة، فمن الضروري بشكل عام headibration)، و(2) headibration للتشوه الإسقاطي، أي تصحيح التشوه الناتج عن الخطأ في موقع التركيب، وheadibration للفضاء الثلاثي للأجسام، أي حساب الحجم المكاني لكل بكسل.

ومع ذلك، فإن خوارزميات headibration الحالية تعتمد على headibration السطحية. إذا كان الجسم المراد قياسه ليس مسطحًا، فقد يكون من الضروري استخدام بعض الخوارزميات الخاصة لheadibration، والتي لا يمكن حلها باستخدام خوارزميات headibration الشائعة.

بالإضافة إلى ذلك، قد يكون من الضروري تصميم بعض طرق headibration لأن استخدام لوحة headibration ليس عمليًا، لذلك قد لا يتمكن algorithm headibration الموجود في البرنامج من حل headibration.

الرابع: سرعة الجسم

إذا كان الجسم المراد قياسه ليس ثابتاً، بل في حركة، يجب أخذ دقة الصورة للاضطراب الحركي في الاعتبار (بكسل الضبابية = سرعة حركة الجسم * وقت التعرض للكاميرا)، وهو أمر لا يمكن حلّه بواسطة البرمجيات.

خامساً، دقة قياس البرمجيات

في تطبيق القياس، يمكن اعتبار دقة البرمجيات حوالي 1/2 - 1/4 بكسل، ويفضل استخدام 1/2 بدلاً من 1/10 - 1/30 بكسل كما في تطبيقات التموضع، لأن البرمجيات تستطيع استخراج عدد قليل جدًا من النقاط المميزة من الصورة.

التطوير والتطبيق في الصين

يُعتقد أن تطوير الرؤية الآلية في مراحلها المبكرة كان مركزًا بشكل رئيسي في أوروبا والولايات المتحدة واليابان. ومع انتقال مركز التصنيع العالمي إلى الصين، أصبح سوق الرؤية الآلية الصيني هدفًا مهمًا لشركات الرؤية الآلية الدولية بعد أمريكا الشمالية وأوروبا واليابان. في الصين، نشأت تطبيقات الرؤية الآلية من خلال تقديم التقنية في الثمانينيات. يعتبر قطاع شبه الموصلات والصناعة الإلكترونية من بين القطاعات التي طبقت الرؤية الآلية في وقت مبكر، حيث تتركز معظم التطبيقات في تجميع الدوائر المطبوعة (PCB)، وتصنيع المكونات، ومعدات شبه الموصلات والدوائر المتكاملة. يلعب تطبيق ونشر الرؤية الآلية في هذا القطاع دورًا مهمًا في تحسين جودة وكفاءة إنتاج المنتجات الإلكترونية.

في الوقت الحاضر، تصبح الصين واحدة من أكثر المناطق نشاطًا في تطوير رؤية الآلة على مستوى العالم، وتغطي تقريبًا جميع قطاعات الاقتصاد الوطني، بما في ذلك: الصناعة، الزراعة، الطب، العسكرية، الفضاء، الأرصاد الجوية، الفلك، الأمن العام، النقل، السلامة، البحث العلمي وغيرها من المجالات. يعتبر المجال الصناعي هو المجال الذي يحتوي على أكبر نسبة من تطبيقات رؤية الآلة. السبب الرئيسي هو أن الصين أصبحت مركز معالجة للصناعة التصنيعية العالمية. ومع الطلب العالي على معالجة المكونات وخطوط الإنتاج المتقدمة المرتبطة بها، دخلت أيضًا العديد من أنظمة رؤية الآلة والتجارب التطبيقية ذات المستوى المتقدم عالميًا إلى الصين.

وفيما يلي مقدمة مختصرة لبعض التطبيقات:

1. مراقبة سلامة الغذاء

في عملية الإنتاج وفحص جودة المنتج، قد يكون من الضروري أحيانًا للموظفين ملاحظة وتحديد واكتشاف الأخطاء وال疏غلات في عملية الإنتاج. بغض النظر عن مدى قوة شعور الشخص بالمسؤولية وتركيزه، فقد يشعر بالتعب أو الإهمال أو التشتت، مما يؤدي إلى تدفق المنتجات المعيبة إلى السوق.

تطبيق رؤية الآلة في فحص الأغذية

2. التصنيع

تتصاعد منافسة قطاع الصناعات التحويلية، ويدفع ضغط التكلفة إلى التركيز على كفاءة الإنتاج، حيث ستساهم الجودة في تعزيز تطبيق تقنية الرؤية الآلية. من أجل تحسين كفاءة الإنتاج وتقليل تكاليف العمالة، يتم تدريجياً استبدال بعض العمليات اليدوية في الإنتاج والإدارة الصناعية بالآلات. ميزة نظام الرؤية الآلية هي تحسين مرونة الإنتاج وتلقائيته. في بعض البيئات الخطرة التي لا تناسب العمل اليدوي أو حيث يصعب على الرؤية البشرية تحقيق المتطلبات، غالباً ما تُستخدم الرؤية الآلية لاستبدال الرؤية البشرية؛ وفي الوقت نفسه، خلال عمليات الإنتاج الصناعي الضخم، تكون كفاءة فحص جودة المنتج باستخدام الرؤية البشرية منخفضة ودقتها غير مرتفعة، ويمكن أن يحسن أسلوب الفحص باستخدام الرؤية الآلية بشكل كبير كفاءة الإنتاج ودرجة التلقائيته. بالإضافة إلى ذلك، فإن الرؤية الآلية تتيح بسهولة دمج المعلومات، وهي التقنية الأساسية للتصنيع المتكامل بواسطة الحاسوب.

في الوقت نفسه، يمكن لتقنية رؤية الآلة أن تلعب دورًا في انبعاثات فوق المعايير مثل الدخان والمجاري وما إلى ذلك. باستخدام تقنية رؤية الآلة، يمكننا اكتشاف الحريق والدخان في غرفة الآلات والورشة في الوقت المناسب. استخدام تقنية الكشف عن الوجه وتقنيات التعرف على الوجه في رؤية الآلة يمكن أن يساعد الشركات على تعزيز السيطرة والإدارة على مداخل ومخارج المنشآت، مما يرفع مستوى الإدارة ويقلل من تكلفة الإدارة.

3. الطاقة الشمسية، مراقبة المرور

في السنوات الأخيرة، ساهم تطور الصناعات الناشئة في توفير مساحة سوقية جديدة لسوق الرؤية الآلية. في مجال الطاقة الشمسية، تستخدم شركات تصنيع الخلايا والوحدات الشمسية الرؤية الآلية لفحص المنتجات، والتعرف عليها ومتابعتها وتركيبها. وفي مجال مراقبة المرور، يمكن استخدام تقنية التعرف على لوحات الترقيم وتحليل الصور لت Automatically التعرف على اللوحات، والعثور على المركبات المتوقفة بشكل غير قانوني، والمركبات التي تسير عكس الاتجاه، واكتشاف مركبات الحوادث المرورية. بالإضافة إلى ذلك، هناك مجال واسع جدًا لتطبيق تقنية الرؤية الآلية في مجالات مثل الوقاية من الزلازل، ومراقبة الانزلاقات الأرضية، والانهيارات الجليدية، والبراكين، ومراقبة الموارد المائية ورصد حالة الأنهار.

آفاق السوق المستقبلية

تواجه صناعة التصنيع التقليدية تحديات جديدة، حيث ستجلب عملية التحول والترقية فرصًا سوقية هائلة لصناعة الأتمتة في الصين. رؤية الآلة، كمنتج ذكي للغاية في صناعة الأتمتة، تمتلك إمكانيات تطوير كبيرة في المستقبل.

في السنوات الأخيرة، قام مصنعو الإلكترونيات الصينيون وموردو المعدات الأصلية بشراء كميات كبيرة من المعدات الأوتوماتيكية لاستبدال اليد العاملة، وذلك استجابة لنقص متزايد في العمالة في الصين، مما سيصل إلى ذروته في السنوات القليلة القادمة. لقد اختارت المصانع الممولة من قبل تايوان تحسين مستوى الأتمتة، وسيأتي ازدهار الأتمتة لديهم خلال العامين أو الثلاثة أعوام القادمة، مما سيوفر نقطة نمو جديدة لتطبيق منتجات رؤية الآلة في هذه الصناعة.

وفقًا لتقرير توقع صناعي موثوق، سيستمر حجم سوق صناعة الرؤية الآلية في الصين في النمو، ليصل إلى 3 مليارات يوان في عام 2015، و3.8 مليارات يوان في عام 2016، و5 مليارات دولار أمريكي بحلول عام 2018. وقد أصبحت الفرص التجارية الجديدة التي أتى بها سوق الرؤية الآلية العالمي محور اهتمام مصنعي الصناعة.

هذا المقال مستمد من الإنترنت. تم إعادة نشره بهدف نشر المعرفة، والتعلم المفيد، والأبحاث. يتم تقديم المحتوى مجانًا للمستخدمين على الإنترنت مع الإشارة إلى المؤلف وال مصدر. في حال وجود أي اعتراض من مالك حقوق الطبع أو الناشر، سيتم حذفه فورًا من هذا الموقع. إذا كان لديك أي استفسار حول إعادة النشر، يرجى إعلامنا لتصحيح الأمر في الوقت المناسب.