机器视觉技术为机器点亮一双“智慧之眼”

本期导读

近年来，人工智能、物联网、云计算等技术飞速发展。机器视觉技术为机器点亮一双“智慧之眼”，助力各类终端更好地看懂三维世界，让机器感知变革跨越一大步。

人类80%的信息都依靠视觉获取，我们早已习惯依靠眼睛感知、了解这个纷繁复杂的世界。人们还善于从自身构造中捕捉灵感，并付诸于发明创造之中。在过去几十年中，无数科研人员倾其所能，只为给冰冷的机器赋予一双可以感知环境的“眼睛”，一项名曰机器视觉的学科也因此而兴起。

天马行空的构想，打开了通向新视界的大门

在1956年的达特茅斯会议上，几位科学家相聚一起，讨论着一个在当时看来几乎脱离现实、不食人间烟火的主题：是否能用机器来模仿人类学习以及其他智能行为。众所周知，有太多伟大的发明都起源于一些天马行空幻想，此次也不例外。一次精彩的思想碰撞为机器视觉的发展埋下了伏笔。

1969年，贝尔实验室的几位科学家创造出一种将光子转化为电脉冲的器件——电荷耦合器件(CCD)。产品落地之初即成为了高质量数字图像采集技术的指路明灯，可以直接把图像转换为数字信号并存储到电脑中参与计算和分析的特性，使得“为机器植入眼睛”成为可能。将CCD的发明视为机器视觉发展的起点亦不为过，自此，生产生活的各个领域也开始与图像和视觉连接，机器视觉技术的发展随之进入萌芽阶段。

在随后时间中，DALSA、柯达、E2V等新一代视觉企业如雨后春笋般涌现，为机器视觉产业的发展注入了新的活力。2016年AlphaGo打败人类顶尖棋手李世石、深度残差学习和残差网成为视觉领域标准算法等爆炸性事件的相继出现，标志着人工智能开启了发展新纪元。风口已至，人工智能赋能的机器视觉开始在智能制造应用中加快普及，同时焕发出新的生机。

为机器点亮 “智慧之眼”

从黑白到彩色、从低分辨率到高分辨率，从静态图像到动态图像，机器视觉现已经迎来“自2D到3D”的视觉革命。在机器视觉近几十年的风雨历程中，受图像摄取及数据处理技术所限制，机器视觉系统始终围绕二维视觉技术发展，自然难以完整重现各类三维场景。而3D视觉感知技术通过采集空间内每个点位的三维坐标信息，可以让终端获取海量的精准三维信息，并通过算法复原智能获取三维立体成像。此技术不会轻易受到复杂外界环境以及光线的影响，为机器点亮一双明察秋毫的“智慧之眼”，助力各类终端更好地看懂三维世界。

目前，ToF飞行时间法已经成为业界公认的优质解决方案之一，ToF传感器自带的微型激光器能发射红外光，系统根据光束的发射和反射时间差或相位差计算距离，将形成的深度信息与传统相机拍摄结合，可以呈现出以不同颜色表征距离的三维轮廓地形图。激光的天然属性决定了飞行时间传感器具有长距离、精确快速和成本效益高等优点。因此，ToF传感器能够检测各种形状和大小的近距离和远距离物体，并且不受湿度、气压和温度的影响，适合于室内和室外使用。

随着底层元器件、核心算法等技术的快速发展，3D视觉感知技术逐渐向消费级领域拓展。2014年，谷歌公布了基于iToF技术开发出的ProjectTango平板电脑和开发工具包，可为用户提供运动跟踪、深度感知、区域建模等功能。华为、魅族旗下搭载有3D视觉传感器的智能手机也相继问世，大疆公司配备有双目视觉系统、可通过图像测距来感知障碍物的新一代产品正飞入寻常百姓家……在人工智能时代，机器视觉不断开枝散叶，一场以机器之“眼”为始的感知变革缓缓拉开帷幕。

据法国市场研究与战略咨询公司Yole发布的全球3D成像和传感市场研究报告中预测，全球3D视觉感知市场规模在2025年将达到150亿美元，2019-2025年复合增长率约为20%。经过几十年的起起伏伏，机器视觉技术已初步开花结果，为了满足五花八门应用需求，3D视觉感知技术也日益丰富和全面，并朝着小体积、高性能、低成本、低功耗的方向发展。

写在最后

业界普遍认为，智能化升级若是一场革命，必将发轫于AI视觉。在万物感知、万物互联的智能时代里，机器视觉已经成为产业演进的基础能力，须臾不可分割。相关报告显示，机器视觉在形形色色的智慧应用中占比已经超过40%，在安防等垂直领域中更是达到60%甚至更高。在人工智能、物联网、云计算以及智能传感器技术的发展浪潮中，机器视觉或许将成为一颗明亮的“智慧之眼”，带着人们看向那个“联接无处不在，智能无所不及”的未来世界。

审核编辑：汤梓红