دید ماشینی چیست؟

چشم‌های انسان به طول موج‌های الکترو مغناطیسی از 390 تا 770 نانومتر پاسخگو هستند، در حالی که دوربین‌های فیلمبرداری با استفاده از برخی سیستم‌های دید ماشینی که در طول موج‌های مادون قرمز، ماوراء بنفش یا اشعه X (ایکس) کار می‌کنند، می‌توانند طیفی وسیعی از طول موج‌های بسیار گسترده‌تر از آن را حس کنند.

دید ماشینی معمولاً با توانایی کامپیوتر در دیدن مرتبط است. اصطلاح «دید کامپیوتری» برای آن دسته از فناوری‌هایی بکار می‌رود که در آنها کامپیوتر یک تصویر را دیجیتالی کرده، داده‌ها را پردازش نموده و اقداماتی را در این زمینه انجام می‌دهد.

سیستم دید ماشینی در ربات از یک سنسور یا حسگر برای مشاهده و تشخیص یک شئ با کمک کامپیوتر استفاده می‌کند. دید ماشینی در انواع مختلفی از فرایندهای صنعتی از جمله بررسی مواد، تشخیص اشیاء، تشخیص الگو، تجزیه و تحلیل مؤلفه‌های الکترونیکی به همراه تشخیص کدهای مخصوص، کاراکترهای نوری و ارز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سیستم‌هایی که به منظور کنترل و مدیریت تصویری سهام مانند شمارش و خواندن بارکد مورد استفاده قرار می‌گیرند، اغلب از سیستم‌های دید ماشینی استفاده می‌کنندسیستم‌های دید ماشینی علاوه بر بررسی مواد، از چندین کاربرد دیگر نیز برخوردارند. سیستم‌هایی که به منظور کنترل و مدیریت تصویری سهام مانند شمارش و خواندن بارکد مورد استفاده قرار می‌گیرند، اغلب از سیستم‌های دید ماشینی استفاده می‌کنند. تولید کنندگان محصولات صنعتی سیستم‌های دید ماشینی را به منظور ارزیابی محصولات در مراحل مختلف پردازش بکار می‌گیرند. حتی تولید کنندگان مواد غذایی و نوشیدنی سیستم‌های دید ماشینی را جهت نظارت بر کیفیت اعمال می‌کنند. در زمینه پزشکی، سیستم‌های دید ماشینی در مراحل عکسبرداری و معاینات پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تصویری از سیستم دید ماشینی

سیستم بینایی یک ربات از تعدادی مؤلفه اصلی از جمله دوربین با قابلیت تصویر برداری و مکانیزم پردازش با عملکرد آماده سازی و انتقال نتیجه تشکیل شده است. نحوه فعل و انفعال این مؤلفه‌های اصلی به منظور آنکه هر سیستم دید ماشینی با اطمینان کار کرده و نتایج قابل تکراری را تولید کند دارای اهمیت است.  

نورپردازی در دید ماشینی بسیار اهمیت دارد زیرا بخشی که قرار است مشاهده شود را به خوبی روشن کرده به طوری که به دوربین اجازه داده تصاویر واضحی ارائه دهد. لنزهای موجود در دوربین تصویری را ضبط و آن را به شکل نور به حسگر انتقال می‌دهند. حسگر موجود در دوربین دید ماشینی این نور را به یک تصویر دیجیتال برگردانده و پس از آن برای تجزیه و تحلیل به پردازنده منتقل می‌کند.

واحد پردازش بینایی، الگوریتم‌هایی را بکار می‌برد که تصویر را مرور و اطلاعات لازم را استخراج می‌کنند، بررسی لازم را انجام داده و به نتیجه می‌رسانند. سرانجام انتقال یا از طریق سیگنال گسسته I/O انجام می‌شود یا داده از طریق اتصال سریال به دستگاهی که در حال ورود یا در حال استفاده از اطلاعات است منتقل می‌شود.



سیستم بینایی یک ربات بر حسب رنگ اشیاء به سه دسته 1- تصویر باینری تشکیل شده از تصاویر سیاه و سفید 2- تصاویر خاکستری 3- تصاویر مبتنی بر رنگهای قرمز، سبز یا آبی تقسیم می‌شود. یک تصویر الکترونیکی با استفاده از پیکسل‌های طبقه بندی شده در این سه دسته ایجاد می‌شود. چنانچه تصویری در هیچ یک از این دسته‌ها قرار نگیرد، آنگاه دسته‌ای که به تصویر نزدیکتر است انتخاب می‌شود.

حساسیت و وضوح از جمله خصوصیات قابل ملاحظه در هر سیستم بینایی به شمار می‌روند. حساسیت به مهارت دستگاه برای دیدن در شرایط نور کم یا دریافت پالس یا تکانه‌های نامحسوس در طول موج‌های نامرئی گفته می‌شود. وضوح تصویر به دستگاه اجازه می‌دهد اشیاء را از هم تشخیص داده و میان آنها تمایز قائل شود. حساسیت و وضوح به یکدیگر وابسته هستند به این معنی که در صورت ثابت بودن تمام فاکتورهای دیگر، زیاد شدن حساسیت موجب کاهش وضوح شده و افزایش وضوح، کاهش حساسیت را به همراه دارد.

ساخت رباتهای صنعتی راندمان تولید را به شدت افزایش داده است. در حالی که کارکنان هنوز هم بر طبق برنامه تنظیمات را انجام می‌دهند، ربات‌های مجهز به هدایتگر بینایی، سیستم را کالیبره کرده و قبل از شروع تولید آزمایش‌ها و تغییرات را انجام می‌دهند. این رباتها به عنوان راهی برای حذف این کار وقت گیر مورد توجه قرار گرفته‌اند.

بیشتر تولید کنندگان ربات‌های صنعتی برنامه‌های کنترلی خاص خود را دارند. در صورتی که قصد داشته رباتی را خریداری کنید، مطمئن شوید که سیستم پردازش تصویر شما با برنامه کنترل ربات سازگار باشد. حتی با وجود یک سیستم سازگار، راه اندازی آن ممکن است به زمان و نیروی کار زیادی نیاز داشته باشد. دلیل منطقی استفاده از رباتهای مجهز به هدایتگر بینایی به منظور بهبود راندمان تولید یا کاهش هزینه‌ها است. بنابراین در صورتی که راه اندازی این سیستم به زمان و نیروی کار اضافی نیاز داشته باشد، تهیه آن جای تأمل دارد.

ربات‌ها بدون یک سیستم هدایت بینایی، کور خواهند بود و قادر به مدیریت و اداره صحیح اشیاء نیستند. برخی ربات‌های مجهز به هدایتگر بینایی می‌توانند با حداقل نیروی کار راه اندازی شوند. برخی نیز که دارای کالیبراسیون خودکار هستند می‌توانند عمل کالیبراسیون را با فشردن یک دکمه و بدون نیاز به کنترل دستی انجام دهند.

سیستم‌هایی وجود دارند که می‌توانند با استفاده از ابزار جستجو اهداف را با سرعت بالا و با دقت فوق‌العاده حتی در شرایط پیچیده جدا کرده و به دقت مورد نیاز دست یابند.
بسته بندی دستی که برای برخی از محصولات انجام می‌شود، می‌تواند با استفاده از دید ماشینی، به منظور تشخیص موقعیت و جهت به صورت خودکار درآید«برداشتن و قرار دادن در محل مناسب» عملی معمولی برای رباتهای مجهز به هدایتگر بینایی است. بسته بندی دستی که برای برخی از محصولات انجام می‌شود، می‌تواند با استفاده از دید ماشینی، به منظور تشخیص موقعیت و جهت به صورت خودکار درآید. ربات‌های مجهز به دید ماشینی همچنین می‌توانند نیروی کار برای انتخاب یا برداشتن محصول را کاهش دهند.



سیستم‌های هدایت کننده دید ماشینی می‌توانند اشیاء را به صورت دو بعدی و سه بعدی اسکن نمایند. عملکرد سیستم‌های دو بعدی بسیار عالی است، مگر آنکه برنامه به هدایت دید سه بعدی نیاز داشته باشد.

با قدرتمندتر و کم حجم‌تر شدن سیستم‌های دید ماشینی، می‌توان از آنها به طور معمول در عملیاتی از جمله برنامه‌های دارویی استفاده نمود.
بازار دید ماشینی در حال رشد است. برنامه‌های کاربردی جدید غیر صنعتی در حال توسعه بوده و دید ماشینی با مزیت سهولت در استفاده دارای آینده هیجان انگیزی است.

 
 
منبع: roboticstomorrow