機(jī)器視覺（Machine Vision）是機(jī)器處理和分析視覺信息的能力。雖然機(jī)器視覺最常用于制造業(yè)，但許多行業(yè)都可以從更智能的機(jī)器中獲益。

機(jī)器視覺

機(jī)器視覺，有時(shí)也稱為計(jì)算機(jī)視覺，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析和處理視覺信息的能力。一旦處理了視覺信息，任何機(jī)器或軟件系統(tǒng)都可以對(duì)其進(jìn)行操作。硬件和軟件組件都驅(qū)動(dòng)這個(gè)過程。

機(jī)器視覺依靠人工智能(AI) 來分析視覺信息。通過給我們的機(jī)器“眼睛”，機(jī)器視覺可以完成令人難以置信的任務(wù)，例如提醒我們系統(tǒng)故障或踩剎車以避免事故。

雖然“機(jī)器視覺”一詞聽起來很超前，但它比我們想象的要普遍得多。

機(jī)器視覺：工業(yè)設(shè)備的 "眼睛

在研究機(jī)器視覺時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)其最常見的使用情況是在工業(yè)環(huán)境中。例如，機(jī)器視覺通常用于視覺檢查等過程。在許多情況下，機(jī)器將對(duì)自己執(zhí)行常規(guī)檢查任務(wù)。如果機(jī)器的部件內(nèi)存在問題，它將發(fā)出警報(bào)或執(zhí)行其他行動(dòng)。

機(jī)器視覺在工業(yè)環(huán)境中的使用正在迅速增長。根據(jù)市場(chǎng)數(shù)據(jù)，2021年全球機(jī)器視覺市場(chǎng)的價(jià)值為132.3億美元。從現(xiàn)在到2030年，該市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以7.7%的年復(fù)合增長率增長。

根據(jù)上述市場(chǎng)報(bào)告，工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)對(duì)質(zhì)量檢測(cè)和自動(dòng)化的需求將推動(dòng)機(jī)器視覺的增長和采用。

機(jī)器視覺的工作原理

機(jī)器視覺需要同時(shí)使用硬件和軟件組件。硬件的一些示例包括燈、相機(jī)、專用鏡頭和傳感器。硬件負(fù)責(zé)圖像捕獲。

軟件組件可能包括處理軟件和算法。這些 AI 和 ML 組件負(fù)責(zé)將圖像處理成機(jī)器可以理解的格式。

機(jī)器視覺過程將根據(jù)機(jī)器類型及其功能等因素而有所不同。為了說明該過程是如何工作的，讓我們考慮一個(gè)簡單的制造示例。

機(jī)器視覺過程示例

假設(shè)一家制造廠想要使用機(jī)器視覺進(jìn)行例行檢查。首先，相機(jī)將捕捉機(jī)器或其組件的圖像。

然后該圖像將被轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。然后隨附的軟件將使用算法和預(yù)定義規(guī)則分析圖像。在這個(gè)例子中，軟件會(huì)尋找機(jī)器缺陷或潛在故障的跡象。

分析完成后，機(jī)器會(huì)采取特定的行動(dòng)。例如，如果發(fā)現(xiàn)問題，機(jī)器可能會(huì)關(guān)閉以避免進(jìn)一步的缺陷?；蛘?，如果通過檢查，機(jī)器將繼續(xù)工作。

機(jī)器視覺用例

具體到制造業(yè)，機(jī)器視覺的用例數(shù)不勝數(shù)。例如，機(jī)器視覺可用于預(yù)測(cè)性維護(hù)等流程，其中機(jī)器使用視覺信息來預(yù)測(cè)未來的維護(hù)需求。因此，機(jī)器可以在故障發(fā)生之前得到所需的維護(hù)。

制造業(yè)中的另一個(gè)例子是產(chǎn)品檢驗(yàn)。機(jī)器視覺可用于在產(chǎn)品在線時(shí)捕獲有關(guān)產(chǎn)品的視覺信息。如果在產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)缺陷，可以將其從生產(chǎn)線上移除，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量并節(jié)省資源。

機(jī)器視覺的用例并不止于工業(yè)制造。事實(shí)上，每個(gè)行業(yè)都可以從機(jī)器視覺中受益，機(jī)器視覺在工業(yè)部門以外使用時(shí)通常被稱為計(jì)算機(jī)視覺（下文有更多介紹）。

例如，計(jì)算機(jī)視覺是自動(dòng)駕駛汽車的關(guān)鍵組成部分。硬件和軟件使汽車能夠“看到”其外部環(huán)境，例如停車標(biāo)志和其他車輛。對(duì)視覺效果進(jìn)行分析后，汽車將自主行動(dòng)。

計(jì)算機(jī)視覺在醫(yī)療保健領(lǐng)域也變得普遍。例如，計(jì)算機(jī)視覺已被測(cè)試為一種很有前途的 COVID-19 診斷工具。醫(yī)療保健領(lǐng)域的其他發(fā)展包括用于發(fā)現(xiàn)癌癥和智能健康監(jiān)測(cè)的計(jì)算機(jī)視覺過程。

機(jī)器視覺的各種好處

讓我們的機(jī)器看到，我們可以體驗(yàn)到許多重要的好處。例如，機(jī)器視覺可以提高制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量并降低各行業(yè)的成本。由于機(jī)器視覺仍在獲得主流采用，因此我們還有其他優(yōu)勢(shì)尚未發(fā)現(xiàn)。

防止停機(jī)

制造業(yè)面臨許多挑戰(zhàn)。最昂貴的成本之一是計(jì)劃外停機(jī)。根據(jù)最近的數(shù)據(jù)，計(jì)劃外停機(jī)每年給工業(yè)制造商造成的損失估計(jì)達(dá) 500 億美元。同樣的數(shù)據(jù)表明，設(shè)備故障導(dǎo)致的計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間高達(dá) 42%。

許多制造商都向技術(shù)尋求幫助。機(jī)器視覺可以讓機(jī)器在設(shè)備故障發(fā)生之前預(yù)見到它，從而防止停機(jī)。因此，可以計(jì)劃停機(jī)時(shí)間并進(jìn)行維修，而對(duì)企業(yè)幾乎沒有影響。

識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)CDC的說法，工傷的主要原因之一是接觸物體和設(shè)備。一些傷害是直接由機(jī)器部件故障引起的。

為防止工傷，企業(yè)必須盡一切努力確保設(shè)備安全使用。機(jī)器視覺可以幫助識(shí)別可能被人工檢查忽視的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過預(yù)防性分析等流程，通?？梢栽谠斐蓚χ白R(shí)別并減輕這些安全風(fēng)險(xiǎn)。

識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)不僅僅適用于制造業(yè)。例如，通過計(jì)算機(jī)視覺，自動(dòng)駕駛汽車可以實(shí)時(shí)識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)，在發(fā)生事故前停車或遵守路標(biāo)。

提高產(chǎn)品質(zhì)量

眾所周知，我們購買的大多數(shù)產(chǎn)品都是批量生產(chǎn)的，從我們駕駛的車輛到我們消費(fèi)的一些食品。談到消費(fèi)者的安全和福祉，產(chǎn)品質(zhì)量是所有制造商的重中之重。

不幸的是，手動(dòng)檢查過程會(huì)占用大量時(shí)間和資源。機(jī)器視覺可以通過自動(dòng)化支持人工檢查過程。使用相機(jī)和計(jì)算機(jī)算法，產(chǎn)品可以在離開生產(chǎn)之前進(jìn)行缺陷檢查。

降低成本

如上所述，制造商可以減少計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間，每年可能節(jié)省數(shù)千或數(shù)百萬美元。然而，使用機(jī)器視覺時(shí)成本的降低并不止于此。

例如，機(jī)器視覺可以降低設(shè)備成本。通過機(jī)器視覺改進(jìn)日常維護(hù)流程，制造商可以提高設(shè)備性能并確保昂貴的組件經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)。

機(jī)器視覺與計(jì)算機(jī)視覺

機(jī)器視覺和計(jì)算機(jī)視覺是兩個(gè)經(jīng)?；Q使用的術(shù)語。盡管它們非常相似和相關(guān)，但有一個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別。

計(jì)算機(jī)視覺最常被用作捕獲和分析視覺信息的基本過程的總稱。另一方面，機(jī)器視覺通常用于描述使用重型機(jī)械的特定工業(yè)用例。換句話說，機(jī)器視覺可以被視為計(jì)算機(jī)視覺的一個(gè)子集。

機(jī)器視覺的未來

技術(shù)進(jìn)步將繼續(xù)改善機(jī)器視覺并為更多機(jī)會(huì)打開大門。例如，邊緣計(jì)算將很快允許機(jī)器視覺過程在數(shù)據(jù)源發(fā)生，從而產(chǎn)生實(shí)時(shí)行動(dòng)。我們還可以期待機(jī)器和計(jì)算機(jī)視覺在零售和農(nóng)業(yè)等其他行業(yè)中變得普遍。