La vision par ordinateur est une nouvelle technologie développée ces dernières années. Elle utilise des moyens d'intégration optique, mécanique et électrique pour donner à la machine une fonction de vision. En introduisant la vision par ordinateur dans le domaine de l'inspection, il est possible de réaliser des mesures en ligne précises et rapides dans de nombreuses situations. En même temps, la théorie de la technologie de détection par vision par ordinateur s'est progressivement développée.
Qu'est-ce que la vision par ordinateur ?
En résumé, la vision par ordinateur consiste à utiliser des machines au lieu des yeux humains pour faire des mesures et des jugements. Elle utilise principalement un ordinateur pour simuler la fonction visuelle humaine, extraire des informations à partir de l'image des objets concrets, les traiter et les comprendre, et finalement les utiliser pour des inspections, mesures et contrôles réels. Le mécanisme typique de la vision par ordinateur se compose de cinq parties : éclairage, objectif, caméra, carte d'acquisition d'images et processeur de vision.
La technologie issue de celle-ci est la technologie de vision par ordinateur, qui est une discipline interdisciplinaire impliquant l'intelligence artificielle, la neurobiologie, la psychophysique, l'informatique, le traitement d'images, la reconnaissance de formes et de nombreux autres domaines. La technologie de vision par ordinateur se caractérise par une vitesse élevée, un grand volume d'informations et des fonctions multiples.
Le développement de la vision par ordinateur
La recherche en vision par ordinateur a commencé dans la seconde moitié des années 1960 avec le chercheur américain L.R. Roberts, qui étudiait la compréhension du monde des blocs constitué de polyèdres. Les techniques utilisées à cette époque, telles que le prétraitement, la détection de contours, la construction de lignes de contour, la modélisation d'objets et l'appariement, ont été appliquées en vision par ordinateur. Dans les années 1970, la vision par ordinateur a donné naissance à plusieurs branches de recherche importantes : ① traitement d'images pour la guidance des cibles ; ② algorithmes parallèles pour le traitement et l'analyse d'images ; ③ extraction d'informations 3D à partir d'images 2D ; ④ analyse d'images séquentielles et évaluation des paramètres de mouvement ; ⑤ représentation des connaissances visuelles ; ⑥ base de connaissances du système visuel.
Quelles sont les difficultés de la conception de la technologie de vision par ordinateur ?
Premièrement : la stabilité de l'éclairage
Les applications de vision industrielle sont généralement divisées en quatre catégories : positionnement, mesure, détection et reconnaissance. Parmi elles, la mesure nécessite la plus grande stabilité de l'éclairage. Même si l'éclairage varie de 10 à 20 %, le résultat de la mesure peut dévier de 1 à 2 pixels. Ce n'est pas un problème logiciel, c'est une variation d'éclairage qui entraîne un changement de la position des bords sur l'image, et même le logiciel le plus puissant ne peut pas résoudre ce problème. Pour y remédier, nous devons éliminer les interférences de la lumière ambiante dès la phase de conception du système et assurer la stabilité lumineuse de la source d'éclairage active. Bien sûr, l'amélioration de la résolution du capteur matériel est également un moyen d'augmenter la précision et de résister aux interférences environnementales. Par exemple, la taille spatiale correspondante de l'ancienne caméra était de 10 µm par pixel, mais en augmentant la résolution, elle passe à 5 µm. La précision peut être approximativement doublée, et la résistance aux interférences environnementales est naturellement renforcée.
Deuxièmement, l'incohérence de la position de la pièce à usiner
Généralement, la première étape du projet de mesure, qu'il s'agisse d'un contrôle hors ligne ou en ligne, tant qu'il s'agit d'un équipement de contrôle entièrement automatisé, la première étape consiste à trouver la cible à mesurer. Chaque fois que l'objet à mesurer apparaît dans le champ de vision de prise de vue, il est nécessaire de savoir exactement où se trouve l'objet à mesurer. Même en utilisant certains dispositifs de serrage mécanique, il est impossible de garantir que la cible à mesurer apparaisse toujours au même endroit. Cela nécessite l'utilisation d'une fonction de positionnement. Si le positionnement n'est pas précis, la position de l'outil de mesure pourrait être incorrecte, et les résultats de mesure pourraient présenter une grande déviation.
Troisièmement : calibration
En général, les calibrations suivantes sont nécessaires en mesure à haute précision : 1) calibration de distorsion optique (si vous n'utilisez pas un logiciel de lentille, il est généralement nécessaire de calibrer), et 2) la calibration de distorsion de projection, c'est-à-dire la correction de distorsion d'image représentée par l'erreur de position d'installation, ainsi que la calibration des trois espaces d'image d'objet, c'est-à-dire calculer la taille correspondante de l'espace objet pour chaque pixel.
Cependant, les algorithmes de calibration actuels sont basés sur une calibration plane. Si l'objet à mesurer n'est pas plan, certains algorithmes spéciaux seront nécessaires pour la calibration, ce qui ne peut pas être résolu par des algorithmes de calibration courants.
De plus, certaines méthodes de calibration doivent être conçues car il n'est pas pratique d'utiliser une plaque de calibration, donc la calibration ne peut peut-être pas être résolue par l'algorithme de calibration existant dans le logiciel.
Quatrième : la vitesse de l'objet
Si l'objet à mesurer n'est pas immobile, mais en mouvement, la précision de l'image liée au flou de mouvement doit être prise en compte (pixel de flou = vitesse de déplacement de l'objet * temps d'exposition de la caméra), ce qui ne peut pas être résolu par un logiciel.
Cinquièmement, la précision de mesure du logiciel
Dans une application de mesure, la précision du logiciel ne peut être considérée que comme 1/2 - 1/4 d'un pixel, et il est préférable d'utiliser 1/2 plutôt que 1/10 - 1/30 d'un pixel pour les applications de positionnement, car le logiciel peut extraire très peu de points caractéristiques de l'image.
Développement et application en Chine
Les experts estiment que le développement précoce de la vision par ordinateur s'est principalement concentré en Europe, aux États-Unis et au Japon. Avec le déplacement du centre de fabrication mondial vers la Chine, le marché chinois de la vision par ordinateur devient un marché cible important pour les fabricants internationaux de vision par ordinateur, après l'Amérique du Nord, l'Europe et le Japon. En Chine, l'application de la vision par ordinateur a commencé avec l'introduction de la technologie dans les années 1980. L'industrie des semi-conducteurs et électronique est l'une des industries ayant adopté précocement la vision par ordinateur, la plupart des applications étant concentrées dans l'assemblage de circuits imprimés (PCB), la fabrication de composants, ainsi que dans les équipements de semi-conducteurs et circuits intégrés. L'application et la promotion de la vision par ordinateur dans cette industrie jouent un rôle important dans l'amélioration de la qualité et de l'efficacité de production des produits électroniques.
Actuellement, la Chine devient l'une des régions les plus actives dans le développement de la vision par ordinateur dans le monde, couvrant presque tous les secteurs de l'économie nationale, y compris : l'industrie, l'agriculture, la médecine, la défense, l'aérospatiale, la météorologie, l'astronomie, la sécurité publique, les transports, la sécurité, et la recherche scientifique ainsi que d'autres domaines. Le secteur industriel est celui où l'application de la vision par ordinateur est la plus répandue. La raison importante en est que la Chine est devenue le centre de traitement du secteur manufacturier mondial. Avec une forte demande en matière de traitement de pièces et des lignes de production avancées correspondantes, de nombreux systèmes de vision par ordinateur et expériences d'application de niveau international ont également pénétré en Chine.
Voici une brève introduction à quelques applications :
1. Surveillance de la sécurité alimentaire
Pendant le processus de production et d'inspection de la qualité des produits, il est parfois nécessaire pour le personnel d'observer, identifier et découvrir les erreurs et omissions dans le processus de production. Peu importe à quel point la responsabilité et l'attention d'une personne sont grandes, elle peut être fatiguée, négligente et distraite, ce qui entraîne la mise sur le marché de produits défectueux.
Application de la vision par ordinateur dans l'inspection alimentaire
2. Fabrication
L'intensification de la concurrence dans l'industrie manufacturière, ainsi que la pression sur les coûts, obligent celle-ci à prêter attention à l'efficacité de la production ; la qualité devrait promouvoir l'application de la technologie de vision par ordinateur. Afin d'améliorer l'efficacité de production et de réduire les coûts de main-d'œuvre, certaines étapes manuelles dans la production et la gestion industrielles sont progressivement remplacées par des machines. La caractéristique du système de vision par ordinateur est d'améliorer la flexibilité et l'automatisation de la production. Dans certains environnements de travail dangereux où il n'est pas approprié de travailler manuellement ou où la vision humaine a du mal à répondre aux exigences, la vision par ordinateur est souvent utilisée pour remplacer la vision humaine ; en outre, dans le processus de production industrielle à grande échelle, l'efficacité de l'inspection de la qualité des produits par la vision humaine est faible et la précision insuffisante, tandis que la méthode de détection par vision par ordinateur peut considérablement améliorer l'efficacité de production et le niveau d'automatisation de la production. De plus, la vision par ordinateur facilite la réalisation de l'intégration des informations, constituant ainsi une technologie de base pour la fabrication intégrée informatisée.
En même temps, la technologie de vision par ordinateur peut également jouer un rôle dans les émissions supérieures aux normes de fumée, d'eaux usées, etc. En utilisant la vision par ordinateur, nous pouvons détecter rapidement les feux et les fumées dans les salles des machines et les ateliers. L'utilisation des technologies de détection et de reconnaissance faciale dans la vision par ordinateur peut aider les entreprises à renforcer le contrôle et la gestion des accès, améliorer le niveau de gestion et réduire les coûts de gestion.
3. Énergie solaire, surveillance du trafic
Ces dernières années, le développement des industries émergentes a ouvert de nouveaux espaces de marché pour le secteur de la vision par ordinateur. Dans le domaine de l'énergie solaire, les fabricants de cellules et de modules solaires utilisent la vision par ordinateur pour inspecter les produits, les identifier, les suivre et les assembler. Dans le domaine de la surveillance du trafic, les technologies de reconnaissance d'immatriculation et d'analyse d'image peuvent être utilisées pour identifier automatiquement les plaques d'immatriculation, détecter les véhicules stationnés illégalement, les mouvements à contresens, ainsi que les véhicules impliqués dans des accidents de circulation. De plus, la technologie de vision par ordinateur offre un immense potentiel dans les domaines de la prévention des séismes, de la détection des glissements de terrain, des coulées de boue, des éruptions volcaniques, de la surveillance hydrologique et de l'observation des conditions hydrologiques des rivières.
Perspectives du marché futur
L'industrie manufacturière traditionnelle fait face à une nouvelle subversion, et la transformation et la mise à niveau apporteront d'énormes opportunités de marché à l'industrie de l'automatisation en Chine. La vision par machine, en tant que produit hautement intelligent dans l'industrie de l'automatisation, a un grand potentiel de développement à l'avenir.
Ces dernières années, les fabricants électroniques et les fabricants OEM de Chine achètent un grand nombre d'équipements automatisés pour remplacer le travail manuel en réponse à la pénurie croissante de main-d'œuvre en Chine, ce qui atteindra son apogée dans les prochaines années. Les usines financées par Taïwan ont choisi d'améliorer le degré d'automatisation, et l'essor de leur automatisation arrivera dans les 2 à 3 prochaines années, ce qui apportera un nouveau point de croissance pour l'application des produits de vision par machine dans cette industrie.
Selon un rapport de prévision autorisé de l'industrie, la taille du marché de l'industrie de la vision par ordinateur en Chine continuera d'augmenter, atteignant 3 milliards de yuans en 2015, 3,8 milliards de yuans en 2016, et 5 milliards de dollars américains en 2018. Les nouvelles opportunités commerciales apportées par le marché mondial de la vision par ordinateur sont devenues le point focal des fabricants de l'industrie.
Cet article provient d'Internet. Il est reproduit dans le but de diffuser des connaissances, favoriser des apprentissages bénéfiques et des recherches. Il est fourni gratuitement aux internautes tout en mentionnant l'auteur et la source. Si le propriétaire des droits d'auteur ou l'éditeur s'y oppose, ce site web supprimera immédiatement le contenu. Pour toute question concernant la reproduction de l'article, veuillez nous en informer afin que nous puissions corriger cela rapidement.
EN