ความท้าทายและการวิเคราะห์ตลาดของเทคโนโลยีการมองเห็นด้วยเครื่องจักร

วิสัยทัศน์เครื่องจักรเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่พัฒนาขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยใช้วิธีการผสมผสานระหว่างแสง กลไก และไฟฟ้า เพื่อให้เครื่องจักรมีความสามารถในการมองเห็น การนำวิสัยทัศน์เครื่องจักรมาใช้ในด้านการตรวจสอบ สามารถทำให้เกิดการวัดที่แม่นยำและรวดเร็วบนสายการผลิตในหลายสถานการณ์ นอกจากนี้ ทฤษฎีของการตรวจจับด้วยวิสัยทัศน์เครื่องจักรได้พัฒนาขั้นตอนไปทีละขั้น

วิชั่นของเครื่องจักรคืออะไร?

วิสัยทัศน์เครื่องจักรโดยย่อคือการใช้เครื่องจักรแทนตาของมนุษย์เพื่อทำการวัดและการตัดสินใจ มันใช้คอมพิวเตอร์ในการจำลองการทำงานของสายตาของมนุษย์ สกัดข้อมูลจากภาพของสิ่งของจริง ประมวลผล เข้าใจ และนำไปใช้เพื่อการตรวจสอบ การวัด และควบคุมในทางปฏิบัติ กลไกที่สำคัญของวิสัยทัศน์เครื่องจักรประกอบด้วยห้าส่วน: การส่องสว่าง เลนส์ กล้อง บัตรจับภาพภาพ และโปรเซสเซอร์วิสัยทัศน์

เทคโนโลยีที่ได้รับจากการนี้คือ เทคโนโลยีวิสัยทัศน์ของเครื่องจักร ซึ่งเป็นสาขาวิชาข้ามสายวิชาชีพที่เกี่ยวข้องกับปัญญาประดิษฐ์ โหนบริโอโลจี จิตฟิสิกส์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ การประมวลผลภาพ การจำแนกรูปแบบ และสาขาอื่นๆ อีกมากมาย เทคโนโลยีวิสัยทัศน์ของเครื่องจักร มีลักษณะเด่นในเรื่องความเร็วสูง ปริมาณข้อมูลมาก และมีหลายฟังก์ชัน

การพัฒนาวิสัยทัศน์ของเครื่องจักร

การวิจัยเกี่ยวกับวิสัยทัศน์ของเครื่องเริ่มต้นขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1960 โดยนักวิชาการชาวอเมริกัน L.R. Roberts ในด้านความเข้าใจเกี่ยวกับโลกของบล็อกก่อสร้างที่ประกอบไปด้วยพีระมิด เทคนิคที่ใช้ในขณะนั้น เช่น การประมวลผลเบื้องต้น การตรวจจับขอบ การสร้างเส้น輪곽 การสร้างแบบจำลองวัตถุและการจับคู่ ได้ถูกนำมาใช้ในวิสัยทัศน์ของเครื่อง ในช่วงทศวรรษ 1970 วิสัยทัศน์ของเครื่องได้ก่อตัวเป็นสาขาการวิจัยสำคัญหลายสาขา: ① การประมวลผลภาพสำหรับการนำทางเป้าหมาย; ② อัลกอริธึมขนานของการประมวลผลและวิเคราะห์ภาพ; ③ การสกัดข้อมูล 3 มิติจากภาพ 2 มิติ; ④ การวิเคราะห์ภาพลำดับและประเมินพารามิเตอร์การเคลื่อนที่; ⑤ การแสดงความรู้ทางทัศนวิสัย; ⑥ พื้นฐานความรู้ของระบบการมองเห็น

ความยากในการออกแบบเทคโนโลยีวิสัยทัศน์ของเครื่องคืออะไร?

ประการแรก: ความคงที่ของแสง

แอปพลิเคชันวิสัยทัศน์อุตสาหกรรมทั่วไปแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: การระบุตำแหน่ง, การวัด, การตรวจจับ และการจำแนก ซึ่งในจำนวนนี้ การวัดต้องการความเสถียรของแสงสว่างมากที่สุด หากแสงสว่างเปลี่ยนแปลงเพียง 10-20% ผลลัพธ์ของการวัดอาจเบี่ยงเบนไป 1-2 พิกเซล นี่ไม่ใช่ปัญหาของซอฟต์แวร์ แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงของแสงสว่าง ซึ่งทำให้ตำแหน่งขอบบนภาพเปลี่ยนแปลง และแม้แต่ซอฟต์แวร์ที่ทรงพลังที่สุดก็ไม่สามารถแก้ไขได้ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เราต้องกำจัดผลกระทบของแสงแวดล้อมจากมุมมองการออกแบบระบบ และรับประกันความเสถียรของแสงสว่างจากแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้งาน นอกจากนี้ การปรับปรุงความละเอียดของกล้องฮาร์ดแวร์ยังเป็นวิธีหนึ่งในการเพิ่มความแม่นยำและต้านทานการรบกวนจากสภาพแวดล้อม เช่น ขนาดพื้นที่ที่เกี่ยวข้องของกล้องเดิมคือ 10 ไมโครเมตรต่อพิกเซล แต่เมื่อเพิ่มความละเอียด จะเปลี่ยนเป็น 5 ไมโครเมตร ความแม่นยำจะเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า และความสามารถในการต้านทานสภาพแวดล้อมก็จะเพิ่มขึ้นตามธรรมชาติ

ประการที่สอง ความไม่สม่ำเสมอของตำแหน่งชิ้นงาน

โดยทั่วไปแล้ว ขั้นตอนแรกของการวัด ไม่ว่าจะเป็นการตรวจสอบแบบออฟไลน์หรือออนไลน์ หากเป็นอุปกรณ์ตรวจจับอัตโนมัติอย่างเต็มรูปแบบ ขั้นตอนแรกคือการหาเป้าหมายที่ต้องการวัด ทุกครั้งที่วัตถุที่ต้องการวัดปรากฏในพื้นที่ถ่ายภาพ จะต้องทราบตำแหน่งที่แน่นอนของวัตถุที่ต้องการวัด แม้ว่าจะใช้อุปกรณ์ยึดแบบกลไก ก็ไม่สามารถรับประกันได้ว่าเป้าหมายจะปรากฏในตำแหน่งเดียวกันทุกครั้ง สิ่งนี้จำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันการวางตำแหน่ง หากการวางตำแหน่งไม่ถูกต้อง ตำแหน่งของเครื่องมือวัดอาจไม่ถูกต้อง และผลลัพธ์จากการวัดอาจเกิดความเบี่ยงเบนสูง

ประการที่สาม: การ较เทียบ

โดยทั่วไป การปรับเทียบดังต่อไปนี้จำเป็นสำหรับการวัดที่มีความแม่นยำสูง: 1) การปรับเทียบความผิดเพี้ยนของแสง (หากคุณไม่ใช้เลนส์ซอฟต์แวร์ จะต้องทำการปรับเทียบโดยทั่วไป), และ (2) การปรับเทียบความผิดเพี้ยนของการฉายภาพ ซึ่งหมายถึงการแก้ไขความผิดเพี้ยนของภาพที่แสดงโดยข้อผิดพลาดในการติดตั้งตำแหน่ง และการปรับเทียบพื้นที่ของสามมิติของวัตถุ ซึ่งก็คือการคำนวณขนาดของพื้นที่วัตถุที่สอดคล้องกับแต่ละพิกเซล

อย่างไรก็ตาม อัลกอริธึมการปรับเทียบที่มีอยู่ในปัจจุบันนั้นอาศัยการปรับเทียบบนระนาบ หากวัตถุที่จะวัดไม่ได้มีลักษณะเป็นระนาบ ก็อาจต้องใช้อัลกอริธึมเฉพาะสำหรับการปรับเทียบ ซึ่งไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยอัลกอริธึมการปรับเทียบทั่วไป

นอกจากนี้ บางครั้งจำเป็นต้องออกแบบวิธีการปรับเทียบใหม่ เนื่องจากไม่สะดวกที่จะใช้แผ่นปรับเทียบ ดังนั้น การปรับเทียบอาจไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยอัลกอริธึมการปรับเทียบที่มีอยู่ในซอฟต์แวร์

ข้อสี่: ความเร็วของวัตถุ

หากวัตถุที่จะวัดไม่ได้อยู่นิ่ง แต่กำลังเคลื่อนที่ ความแม่นยำของภาพที่เกิดจาก Blur เนื่องจากการเคลื่อนที่ต้องถูกพิจารณา (blur pixel = ความเร็วการเคลื่อนที่ของวัตถุ * เวลาเปิดรับแสงของกล้อง) ซึ่งไม่สามารถแก้ไขด้วยซอฟต์แวร์ได้

ประการที่ห้า ความแม่นยำในการวัดของซอฟต์แวร์

ในแอปพลิเคชันการวัด ความแม่นยำของซอฟต์แวร์สามารถพิจารณาได้เพียง 1/2-1/4 พิกเซล และควรใช้ 1/2 แทนที่จะใช้ 1/10-1/30 พิกเซลสำหรับแอปพลิเคชันการวางตำแหน่ง เพราะซอฟต์แวร์สามารถสกัดจุดคุณลักษณะจากภาพได้น้อยมาก

การพัฒนาและการประยุกต์ใช้งานในประเทศจีน

ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าการพัฒนาในช่วงต้นของวิสัยทัศน์เครื่องจักร ส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในยุโรป สหรัฐอเมริกา และญี่ปุ่น เมื่อศูนย์กลางการผลิตโลกเปลี่ยนไปที่จีน ตลาดวิสัยทัศน์เครื่องจักรของจีนจึงกลายเป็นตลาดเป้าหมายสำคัญสำหรับผู้ผลิตวิสัยทัศน์เครื่องจักรระหว่างประเทศ หลังจากอเมริกาเหนือ ยุโรป และญี่ปุ่น ในจีน การใช้งานของวิสัยทัศน์เครื่องจักรเริ่มต้นจากการนำเทคโนโลยีมาใช้ในช่วงทศวรรษที่ 1980 อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์เป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่เริ่มใช้วิสัยทัศน์เครื่องจักรก่อน โดยส่วนใหญ่จะเน้นที่การประกอบแผงวงจรพิมพ์ PCB การผลิตชิ้นส่วน เซมิคอนดักเตอร์ และอุปกรณ์วงจรรวม การใช้งานและการเผยแพร่วิสัยทัศน์เครื่องจักรในอุตสาหกรรมนี้มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มคุณภาพและความมีประสิทธิภาพของการผลิตสินค้าอิเล็กทรอนิกส์

ปัจจุบัน ประเทศจีนกำลังกลายเป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีกิจกรรมมากที่สุดในด้านการพัฒนาวิสัยทัศน์ของเครื่องจักรทั่วโลก โดยครอบคลุมเกือบทุกภาคส่วนของเศรษฐกิจแห่งชาติ รวมถึง: อุตสาหกรรม เกษตรกรรม การแพทย์ การทหาร การสำรวจอวกาศ อุตุนิยมวิทยา ดาราศาสตร์ ความมั่นคงสาธารณะ การขนส่ง การรักษาความปลอดภัย และงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เป็นต้น ในภาคอุตสาหกรรมเป็นภาคที่มีสัดส่วนการใช้วิสัยทัศน์ของเครื่องจักรมากที่สุด เหตุผลสำคัญคือจีนได้กลายเป็นศูนย์กลางการแปรรูปของอุตสาหกรรมการผลิตทั่วโลก ด้วยความต้องการสูงในการแปรรูปชิ้นส่วนและการใช้สายการผลิตขั้นสูง ระบบวิสัยทัศน์ของเครื่องจักรและประสบการณ์การใช้งานระดับสากลจำนวนมากก็ได้เข้ามาในจีนเช่นกัน

ต่อไปนี้เป็นการแนะนำอย่างย่อเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้บางส่วน:

1. การตรวจสอบความปลอดภัยของอาหาร

ในกระบวนการผลิตและการตรวจสอบคุณภาพของสินค้า บางครั้งเจ้าหน้าที่จำเป็นต้องสังเกต ระบุ และค้นพบข้อผิดพลาดและความบกพร่องในกระบวนการผลิต ไม่ว่าความรับผิดชอบและความระมัดระวังของบุคคลจะมากเพียงใด ก็อาจเกิดความเหนื่อยล้า ประมาท และเสียสมาธิได้ ส่งผลให้สินค้าที่มีตำหนิหลุดไปยังตลาด

การใช้ระบบวิชั่นของเครื่องจักรในการตรวจสอบอาหาร

2. การผลิต

การแข่งขันในอุตสาหกรรมการผลิตเพิ่มสูงขึ้น แรงกดดันด้านต้นทุนบังคับให้ต้องให้ความสนใจกับประสิทธิภาพในการผลิต และคุณภาพจะช่วยส่งเสริมการใช้งานเทคโนโลยีวิสัยทัศน์ของเครื่องจักร เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและลดต้นทุนแรงงาน กระบวนการบางอย่างที่เคยทำด้วยมือในสายการผลิตและการจัดการอุตสาหกรรมกำลังถูกแทนที่ด้วยเครื่องจักร ลักษณะเด่นของระบบวิสัยทัศน์ของเครื่องจักรคือการเพิ่มความยืดหยุ่นและความอัตโนมัติของการผลิต ในสภาพแวดล้อมการทำงานที่เป็นอันตรายซึ่งไม่เหมาะสมสำหรับการทำงานด้วยมือหรือที่วิสัยทัศน์ของมนุษย์ไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้ เทคโนโลยีวิสัยทัศน์ของเครื่องจักรมักถูกนำมาใช้แทนวิสัยทัศน์ของมนุษย์ นอกจากนี้ ในกระบวนการการผลิตอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ การตรวจสอบคุณภาพของสินค้าโดยใช้วิสัยทัศน์ของมนุษย์มีประสิทธิภาพต่ำและแม่นยำไม่สูง การตรวจจับแบบวิสัยทัศน์ของเครื่องจักรสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและความอัตโนมัติของการผลิตได้อย่างมาก อีกทั้งวิสัยทัศน์ของเครื่องจักรยังสามารถเชื่อมโยงข้อมูลได้ง่าย ซึ่งเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานสำหรับการผลิตแบบบูรณาการด้วยคอมพิวเตอร์

ในเวลาเดียวกัน เทคโนโลยีวิชั่นของเครื่องจักรสามารถมีบทบาทในการปล่อยสารเกินมาตรฐาน เช่น ควันและน้ำเสีย เป็นต้น โดยใช้เทคโนโลยีวิชั่นของเครื่องจักร เราสามารถตรวจพบไฟและควันในห้องเครื่องและโรงงานได้ทันเวลา นอกจากนี้ การใช้เทคโนโลยีการตรวจจับใบหน้าและการรู้จำใบหน้าในวิชั่นของเครื่องจักรสามารถช่วยให้บริษัทเพิ่มการควบคุมและจัดการทางเข้าออก ปรับปรุงระดับการจัดการ และลดต้นทุนการจัดการ

3. พลังงานแสงอาทิตย์ การตรวจสอบจราจร

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาอุตสาหกรรมใหม่ ๆ ได้นำพื้นที่ตลาดใหม่มาสู่ตลาดวิสัยทัศน์ของเครื่องจักร ในด้านพลังงานแสงอาทิตย์ ผู้ผลิตเซลล์และโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ใช้วิสัยทัศน์ของเครื่องจักรเพื่อตรวจสอบผลิตภัณฑ์ ระบุและติดตามผลิตภัณฑ์ และประกอบผลิตภัณฑ์ ในด้านการเฝ้าระวังจราจร เทคโนโลยีการจดจำป้ายทะเบียนและการวิเคราะห์ภาพสามารถใช้เพื่อจดจำป้ายทะเบียนโดยอัตโนมัติ ค้นหาการจอดรถผิดกฎหมาย การขับย้อนศร และค้นหารถยนต์ที่เกี่ยวข้องกับอุบัติเหตุทางถนน นอกจากนี้ยังมีพื้นที่ขนาดใหญ่สำหรับเทคโนโลยีวิสัยทัศน์ของเครื่องจักรในด้านการป้องกันแผ่นดินไหว การเลื่อนตัวของดิน น้ำท่วมโคลน การตรวจจับการปะทุของภูเขาไฟ การเฝ้าระวังทางน้ำ และการสังเกตสภาพน้ำในแม่น้ำ

แนวโน้มตลาดในอนาคต

อุตสาหกรรมการผลิตแบบดั้งเดิมกำลังเผชิญกับการพลิกโฉมใหม่ การเปลี่ยนแปลงและการอัพเกรดจะนำมาซึ่งโอกาสทางตลาดอย่างมหาศาลให้แก่อุตสาหกรรมออโตเมชันของจีน วิสัยทัศน์เครื่องจักร (Machine Vision) ในฐานะผลิตภัณฑ์ที่มีความชาญฉลาดสูงในอุตสาหกรรมออโตเมชัน มีศักยภาพในการพัฒนาอย่างมากในอนาคต

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตอิเล็กทรอนิกส์และผู้ผลิต OEM ของจีนได้ซื้ออุปกรณ์ออโตเมชันจำนวนมากเพื่อทดแทนแรงงานคน เนื่องจากปัญหาขาดแคลนแรงงานที่เพิ่มขึ้นในจีน ซึ่งจะถึงจุดสูงสุดในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า โรงงานที่ได้รับเงินทุนจากไต้หวันเลือกที่จะเพิ่มระดับการใช้ระบบออโตเมชัน และกระแสนิยมของการใช้ระบบออโตเมชันจะเกิดขึ้นในอีก 2-3 ปีข้างหน้า ซึ่งจะนำมาซึ่งจุดเติบโตใหม่สำหรับการใช้งานของผลิตภัณฑ์วิสัยทัศน์เครื่องจักรในอุตสาหกรรมนี้

ตามรายงานการพยากรณ์อุตสาหกรรมที่น่าเชื่อถือ ขนาดตลาดของอุตสาหกรรมวิสัยทัศน์เครื่องจักรในประเทศจีนจะยังคงเติบโต โดยมีมูลค่าแตะ 3 พันล้านหยวนในปี 2015, 3.8 พันล้านหยวนในปี 2016 และ 5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2018 โอกาสทางธุรกิจใหม่ๆ จากตลาดวิสัยทัศน์เครื่องจักรทั่วโลกกลายเป็นจุดสนใจของผู้ผลิตในอุตสาหกรรม

บทความนี้มาจากอินเทอร์เน็ต การเผยแพร่ซ้ำมีวัตถุประสงค์เพื่อแพร่กระจายความรู้ การเรียนรู้ที่เป็นประโยชน์ และการวิจัย โดยให้บริการแก่ผู้ใช้อินเทอร์เน็ตโดยไม่เสียค่าใช้จ่าย และยังระบุชื่อผู้เขียนและแหล่งที่มา หากเจ้าของลิขสิทธิ์หรือผู้เผยแพร่มีข้อโต้แย้ง เว็บไซต์นี้จะลบออกทันที หากมีคำถามเกี่ยวกับการเผยแพร่ซ้ำของบทความ กรุณาแจ้งให้เราทราบเพื่อแก้ไขทันเวลา