作為人類視覺在機器上的延伸，機器視覺憑借其分辨率高、速度快、范圍寬、適應(yīng)性強、精度高、可量化及可持續(xù)工作等優(yōu)勢，將圖像處理應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域，成為智能制造繁榮發(fā)展的推動力。

文︱郭紫文

20世紀(jì)50年代，Gilson 提出“光流”概念，機器視覺就此萌蘗。統(tǒng)計模式識別運用計算機分析識別二維圖像，集中研究光學(xué)字符識別（OCR）、工件表面圖片分析等技術(shù)，為機器視覺提供了理論實踐基礎(chǔ)。隨后，機器視覺的研究轉(zhuǎn)向三維場景，研究范圍不斷擴展和復(fù)雜化。

1977年，美國麻省理工教授David Marr提出將視覺分為目標(biāo)與策略、表示與算法、硬件的實現(xiàn)三個層次，機器視覺迎來了第一次理論框架的升級。機器視覺發(fā)展至今七十余年，各種理論創(chuàng)新、概念升級和實踐應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，不斷推動著工業(yè)智能化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的演進。

圖：機器視覺發(fā)展歷程（圖源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）

根據(jù)美國制造工程師協(xié)會（SME）機器視覺分會和美國機器人工業(yè)協(xié)會（RIA）自動化視覺分會定義，機器視覺是通過光學(xué)的裝置和非接觸的傳感器，自動地接收和處理一個真實物體的圖像，以獲得所需信息或用于控制機器人運動的裝置。機器視覺被稱為自動化系統(tǒng)的“靈魂之窗”，隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的融合發(fā)展，在智能制造的浪潮下，機器視覺不斷創(chuàng)新升級、蓬勃發(fā)展。

智能制造的“眼睛”

隨著全球智能制造浪潮的推進，自動化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代工廠的發(fā)展趨勢，“機器換人”也逐漸成為熱議的話題。作為人類視覺在機器上的延伸，機器視覺憑借其分辨率高、速度快、范圍寬、適應(yīng)性強、精度高、可量化及可持續(xù)工作等優(yōu)勢，將圖像處理應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域，成為智能制造繁榮發(fā)展的推動力。

圖：人類視覺和機器視覺對比

如定義所言，機器視覺可以非接觸地對目標(biāo)物體進行外觀檢測，判斷其有否表面缺陷，并獲取物體坐標(biāo)、角度、圖像像素等信息，從而判斷物體所在位置，分析計算狀態(tài)參數(shù)。此外，還可以識別顏色、數(shù)字、條碼等物理特征。我們將這些功能主要分為四大類：檢測、定位、測量、識別。

圖：機器視覺主要功能（來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）

機器視覺是“人眼”的替代和延展，如同人類視覺一樣，它也擁有一套完整的視覺系統(tǒng)。典型的機器視覺系統(tǒng)一般包括光源及光源控制器、鏡頭、相機、視覺控制系統(tǒng)等。其中，光源及光源控制器、鏡頭、相機等硬件部分負(fù)責(zé)圖像捕捉功能，視覺控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)對成像結(jié)果進行處理分析、輸出分析結(jié)果至智能設(shè)備的其他執(zhí)行機構(gòu)。

圖：典型機器視覺系統(tǒng)框架（圖源：渤海證券）

機器視覺性能優(yōu)勢顯著，技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，未來機器視覺將朝向深度學(xué)習(xí)、3D視覺等方向不斷發(fā)展和精進。