机器视觉发展史:从二维到三维的变迁

机器视觉发展史:从⼆维到三维的变迁
机器视觉是指利⽤相机、摄像机等传感器,配合机器视觉算法赋予智能设备⼈眼的功能,从⽽进⾏物体的识别、检测、测量等功能。简单说来,机器视觉就是⽤机器代替⼈眼来做测量和判断。
⼯作原理
机器视觉系统的⼯作原理是:通过机器视觉产品(即图像摄取装置)将被摄取⽬标转换成图像信号,传送给专⽤的图像处理系统,得到被摄⽬标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜⾊等信息,转变成数字化信号;图像系统对这些信号进⾏各种运算来抽取⽬标的特征,进⽽根据判别的结果来控制现场的设备动作。
典型的⼯业⽤机器视觉系统图
从⼆维到三维的演化
➤机器视觉是在20 世纪50 年代从统计模式识别开始的,当时的⼯作主要集中在⼆维图像分析和识别上,如光学字符识别、⼯件表⾯、显微图⽚和航空图⽚的分析和解释等。
机器视觉字符识别
➤随着⼯业⾃动化⽣产对技术需求的⽇益增长,机器视觉开始崛起。其技术探索始于20世纪60年代中期美国学者L.R. Roberts关于理解多⾯体组成的“积⽊世界”的研究
L.R.Roberts (1965)通过计算机程序从数字图像中提取出诸如⽴⽅体、楔形体、棱柱体等多⾯体的三维结构,并对物体形状及物体的空间关系进⾏描述。Roberts 的研究⼯作开创了以理解三维场景为⽬的的三维机器视觉的研究。Roberts对积⽊世界的创造性研究给⼈们以极⼤的启发,许多⼈相信,⼀旦由⽩⾊积⽊玩具组成的三维世界可以被理解,则可以推⼴到理解更复杂的三维场景。于是,⼈们对积⽊世界进⾏了深⼊的研究。研究的范围从边缘、⾓点等待征提取,到线条、平⾯、曲⾯等⼏何要素分析,—直到图像明暗、纹理、运动以及成像⼏何等,并建⽴了各种数据结构和推理规则。
➤ 70 年代中期,⿇省理⼯学院(MIT)⼈⼯智能(AI)实验室正式开设“机器视觉”(Machine Vision)课程,由国际著名学者B.K.P.Horn 教授讲授。同时,MIT AI实验室吸引了国际上许多知名学者参与机器视觉的理论、算法、系统设计的研究。David Marr 教授就是其中的⼀位。他于1973 年应邀在MITAI 实验室领导⼀个以博⼠⽣为主体的研究⼩组,1977 年提出了不同于“积⽊世界”分析⽅法的计算机视觉(computational vision)理论——也就是著名的Marr视觉理论,该理论在80 年代成为机器视觉研究领域中的⼀个⼗分重要的理论框架。
Marr建⽴的视觉计算理论⽴⾜于计算机科学,系统地概括了⼼理⽣理学、神经⽣理学等⽅⾯业已取得的
所有重要成果。它使计算机视觉研究有了⼀个⽐较明确的体系,并⼤⼤推动了计算机视觉研究的发展。⼈们普遍认为,计算机视觉这门学科的形成与Marr 的视觉理论有着密切的关系。Marr视觉计算理论将整个视觉过程所要完成的任务分成三个过程,⽽获得这些表⽰的过程依次称为初级视觉、中级视觉和⾼级视觉。70年代,已经出现了⼀些视觉应⽤系统。
➤ 80年代,机器视觉进⼊了快速发展时期,对机器视觉的全球性研究热潮开始兴起。不仅出现了基于感知特征的物体识别理论框架、主动视觉理论框架、视觉集成理论框架等概念,⽽且产⽣了很多新的研究⽅法和理论,⽆论是对⼀般⼆维信息的处理,还是针对三维图像的模型及算法研究都有了很⼤的提⾼。有学者对计算机视觉理论的发展提出了不同的意见和建议。对Marr的理论框架作了种种的批评和补充。
➤ 90年代,机器视觉理论得到进⼀步的发展,同时开始在⼯业领域得到应⽤。同时,机器视觉理论在多视⼏何领域的应⽤得到快速的发展。
由于机器视觉是⼀种⾮接触的测量⽅式,在⼀些不适于⼈⼯作业的危险⼯作环境或者⼈⼯视觉难以满⾜要求的场合,常⽤机器视觉来替代⼈⼯视觉。同时,在⼤批量重复性⼯业⽣产过程中,⽤机器视觉检测⽅法可以⼤⼤提⾼⽣产的效率和⾃动化程度。
机器视觉⽤于⽽⼯业检测
机器视觉⽤于⽽⼯业检测
➤到了21世纪,机器视觉技术已经⼤规模地应⽤于多个领域。按照应⽤的领域与细分技术的特点,机器视觉进⼀步可以分为⼯业视觉、计算机视觉两类,相应地,其应⽤领域可以划分为智能制造和智能⽣活两类,⽐如⼯业探伤、⾃动焊接、医学诊断、跟踪报警、移动机器⼈、指纹识别、模拟战场、智能交通、医疗、⽆⼈机与⽆⼈驾驶、智能家居等等。
机器视觉是⼈⼯智能正在快速发展的⼀个分⽀。⽬前,机器视觉技术正处于不断突破、⾛向成熟的阶段。它的发展不仅将⼤⼤推动智能系统的发展,也将拓宽计算机与各种智能机器的研究范围和应⽤领域。在这样的环境下,像超多维这样具备技术和资本优势的公司对于计算视觉的投资与布局,将成为⾏业发展的驱动⼒。
关于超多维
深圳超多维科技集团成⽴于2004年,是全球领先的智能计算视觉⽣态体系(包括裸眼3D、VR、AR、视觉信息模糊计算、AI等)的开创者和引领者。创⽴13年来,超多维始终把技术突破与科技创新放在⾸要位置,不断增强⾃主研发能⼒,尤其是在计算视觉技术领域不断突破与创新。
超多维以⾃主创新技术为源头,拥有覆盖计算视觉关键技术领域——3D显⽰产业链的完整专利布局。截
⽌2017年初,已在全球范围内申请专利超过1000余项,其中82%以上为发明专利,专利授权率达91%。其中,3D专利数量为中国第⼀,世界第⼆。2013年,超多维跟踪式裸眼3D显⽰技术获得“中国国家技术发明⼀等奖”,该奖项为国家级最⾼技术殊荣。

本文发布于:2024-09-23 08:18:40,感谢您对本站的认可!

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