بینایی ماشین چیست؟ بینایی ماشین به زبان ساده

بینایی ماشین چیست؟ بینایی ماشین به زبان ساده

در پایان و با مطالعه این مقاله با مفاهیم بینایی ماشین  آشنا خواهیم شد و درباره موارد زیر اطلاعاتی را بدست خواهیم آورد.

در واقع بینایی ماشین شاخه‌ای از هوش مصنوعی است که از مبانی علوم رایانه‌، تکنیک های پردازش تصویر، مهندسی اپتیک، مهندسی مکانیک استفاده می کند و با اتوماسیون صنعتی ارتباط تنگاتنگی دارد.

تعریف بینایی ماشین #

بینایی ماشین” یا “Machine Vision” یک قابلیت کامپیوتر برای مشاهده محیط پیرامون است  که عمدتاَ از یک یا چند دوربین ویدئویی با قابلیت تبدیل آنالوگ به دیجیتال و همچنین یک سیستم تحلیل سیگنال دیجیتال استفاده می‌کند. در این حالت داده‌های تصویری یا همان Image Data به کامپیوتر یا کنترلر سیستم ارسال می‌شود.

در واقع بینایی ماشین شاخه‌ای از هوش مصنوعی است که از مبانی علوم رایانه‌، تکنیک‌های پردازش تصویر، مهندسی اپتیک، مهندسی مکانیک استفاده می‌کند و با اتوماسیون صنعتی ارتباط تنگاتنگی دارد.

معمولاً بینایی ماشین با قابلیت یک کامپیوتر در دیدن مرتبط است. اصطلاحِ «بینایی کامپیوتر» به تکنولوژی دیجیتالیزه کردن تصویر توسط یک کامپیوتر، تحلیل داده‌های آن و انجام  یک سری اعمال پردازشی در قبال آن اطلاق می‌شود.

کاربردهای بینایی ماشین #

بینایی ماشین کاربردهای بسیاری در طیف وسیعی از صنایع و خدمات دارد که مستقیم و غیر مستقیم در تعامل با آن هستیم. در  اینجا به برخی از کاربرد‌های آن اشاره شده است.

  • اتوماسیون صنعتی
  • پزشکی و بهداشت
  • ایمنی و امنیت
  • کشاورزی
  • خودروهای خودران
  • صنایع نظامی

سیستم ماشین ویژن از حسگری برای دیدن و شناسایی یک شیء با کمک رایانه استفاده می‌کند. بینایی ماشین در فرایندهای صنعتی متنوعی مثل معاینه مواد  اولیه، تشخیص اشیاء، شناسایی الگوها، تحلیل اجزاء الکترونیکی، شناسایی علائم مشخص و شاخصه‌های نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به جز معاینه مواد، سیستم‌های بینایی ماشین کاربردهای متنوع دیگری نیز دارند. سیستم‌هایی که برای مدیریت و کنترل تصویری موجودی کالاها مثل خواندن بارکد یا Q Reader و سامانه‌های شمارش استفاده می‌شوند؛ غالباً از سیستم بینایی ماشین استفاده می‌کنند.

خطوط تولید صنعتی از بینایی ماشین برای سنجش محصولات در مراحل مختلف فرایند تولید استفاده می‌کنند. حتی تولیدکنندگان مواد غذایی و نوشیدنی برای نظارت بر کیفیت از این سیستم استفاده می‌کنند. در زمینه پزشکی و سلامت، از قابلیت‌های بینایی ماشین در عکسبرداری‌های پزشکی و روند معاینه استفاده می‌شود.

ماشین ویژن در زندگی روزمره ما تأثیر فراوانی داشته و همچنین دارای کاربردهای فراورانی بوده است. از جمله این کاربرد‌ها می‌توان به دوربین های پلاک خوان راهنمایی و رانندگی، سیستم تشخیص چهره تلفن همراه، سیستم کینکت کنسول بازی XBOX اشاره کرد.

یک سیستم بینایی ماشین چگونه کار می‌کند ؟ #

سیستم بینایی ماشین دارای بخش‌‌های بسیار مهم است که از دوربین ضبط تصاویر تا پردازنده‌ها و فرایند تحلیل نتایج را در بر می‌گیرد. برای اینکه هر سیستم بینایی ماشین بتواند قابل اعتماد کار کند و نتایجی قابل تکرار ارائه دهد؛ مهم است که این بخش‌های ضروری چگونه با یکدیگر در تعامل باشند.

روشنایی برای بینایی ماشین بسیار مهم است چرا که دستگاه منبع نور، بخش مورد نظر را روشن می‌کند تا مشخصه‌ها و جزئیات آن قابل رویت باشد و سیستم قابلیت آن را داشته که اجسام را کاملاَ واضح و شفاف نمایان کند.

 لنز، تصویر را ضبط کرده و آن را به شکل نور به حسگر می‌فرستد. حسگر در دوربین این نور را به عکسی دیجیتالی تبدیل می‌کند و به سمت پردازنده سیستم، که مجهز به دید ماشینی است؛ ارسال می‌کند و پس از آن برای فرایند تحلیل استفاده می‌شود. سیستم برای تحلیل تصاویر از الگوریتم‌هایی استفاده می‌کند که تصویر را بررسی کرده و اطلاعات لازم را استخراج می‌کند و پس از آن تصمیم لازم را می‌گیرد.

 ارتباط یا با یک سیگنال ورودی/خروجی گسسته و یا با داده‌های منتقل شده توسط اتصالات سری، که اطلاعات را برای استفاده ارسال می‌کنند؛ به پایان می‌رسد.

سیستم بینایی کامپیوتر بر اساس رنگ اشیاء به سه دسته اصلی تقسیم بندی می‌شود:

یک تصویر الکترونیکی از نظر طبقه بندی پیکسل‌ها در این سه دسته قرار می‌گیرد. اگر تصویری در هیچکدام از دسته‌ها قرار نگیرد، نزدیکترین دسته به آن تصویر انتخاب می‌شود.

حساسیت و وضوح تصویر (رزولوشن) مشخصات حائز اهمیتی در هر سیستم بینایی هستند. حساسیت، توانایی دیدن یک ماشین در شرایط کم‌نور یا تشخیص پالس‌های نامحسوس در طول موج‌های نامرئی را شامل می‌شود.از طرفی دیگر وضوح تصویر، قابلیت تمایز قرار دادن میان اشیاء را به ماشین می‌دهد.

حساسیت و وضوح تصویر به یکدیگر وابسته‌اند. در شرایطی که دیگر مشخصه‌ها ثابت باقی بمانند، با افزایش حساسیت، وضوح تصویر پایین می‌آید و با بالا رفتن وضوح تصویر، حساسیت کاهش می‌یابد.

بینایی ماشین در اتوماسیون صنعتی(اتوماسیون هوشمند) #

توسعه ربات‌های صنعتی، بازدهی تولید را به طور اساسی بهبود بخشیده است. از جمله وظایف تکنسین‌های صنعتی تنظیم قطعات، تنظیم برنامه تولید، کالیبره کردن سیستم و انجام تست‌ها و اصلاحات لازم در آغاز فرآیند تولید است.

 امروزه به لطف دانش فنی مهندسان، ربات‌های دارای دید ماشینی به عنوان راهکاری برای منسوخ کردن این شیوه زمانبر، مورد توجه قرار گرفته‌اند.

اکثر شرکت‌های تولید کننده ربات‌های صنعتی برنامه‌های کنترل مختص به خود را دارند. اگر برای کارخانه یا کسب و کار خود به دنبال اتوماسیون هوشمند می‌گردید، مطمئن شوید که سیستم پردازش تصویر شما با برنامه کنترل ربات همخوانی داشته باشد.

 حتی در صورت مطابقت سیستم، راه‌اندازی یک سیستم اتوماسیون هوشمند ممکن است نیازمند صرف انرژی و وقت باشد. استفاده از ربات‌ها باعث ایجاد قابلیت دیدن، بهبود بازدهی تولید و کاهش هزینه‌ها می-شود. بنابراین اگر راه‌اندازی سیستم زحمت و صرف زمان شما را افزایش می‌دهد؛ سیستم اتوماسیونی که خریداری کردید را باید مورد بازنگری قرار دهید.

 یا اگر سامانه اتوماسیون شما قدیمی است و از امکانات بروز شده ای بهره نمی‌گیرد برخی از شرکت ها خدمات هوشمند سازی اتوماسیون و خطوط تولید را ارائه می‌دهند و سیستم های کارخانه ای را به سیستم بینایی ماشین و به منظورهای مختلف مجهز می‌کنند.

بدون یک سیستم راهنمای بینایی، ربات‌ها کور خواهند بود و نمی‌توانند به درستی اجسام را تشخیص دهند و آن را دنبال کنند. ربات‌هایی با قابلیت بینایی وجود دارند که با کمترین هزینه و انرژی می‌توانند راه‌اندازی شوند.

 آن‌ها تنظیمات از پیش تعریف شده‌ای مثل قابلیت برداشتن، در جایی قرار دادن و گرفتن  اجسام را دارند. شما می‌توانید این ربات‌ها را با پیروی از دستورالعمل‌ها و بر اساس تنظیمات حساسیت و وضوح تصویرِ دوربین راه‌اندازی کنید؛ سپس با انتخاب خودکار اینکه کدام ربات باید متصل شود؛ اعمالی همچون کالیبره شدن دستگاه، تنظیمات جستجوی هدف و عمل اصلاح به راحتی انجام می‌پذیرد.

 در یک سیستم اتوماسیون دستی  همیشه لازم است تا یک اپراتور مختصات سیستم را به صورت دستی به وسیله راهنمای آموزشی ربات‌های صنعتی مشخص کند. ماشین‌ها باید هر بار که هدف یا ابزار تغییر می‌کند، مجدداً تنظیم شوند.

در این حالت، دقت با توجه به توانایی و تجربه اپراتور متفاوت خواهد بود. ربات‌های دارای بینایی ماشین که قابلیت کالیبره شدن اتوماتیک دارند؛ می‌توانند با فشار یک دکمه و بدون نیاز به دستورالعمل راهنما تنظیم شوند.

برخی سیستم‌های اتوماسیون هوشمند با استفاده از ابزار جستجو دارای قابلیت ایجاد تمایز میان اهداف خود در شرایط پیچیده بوده که عموماَ دارای سرعت و دقت بالایی هستند.

این سیستم‌های بینایی ماشین می‌توانند از عهده هماهنگ‌سازی برخی اختلالات که به واسطه تداخل پیش آمده، برآیند. این ماشین‌های هوشمند همچنین می‌توانند تصحیحات بهم خوردگی‌های احتمالی را انجام دهند.

فیلترهای بهبود تصویر که دارای اصلاح سایه و حذف اختلال هستند به تشخیص و تمایز دقیق کمک می‌کنند. آن‌ها از روندهای متنوعی پشتیبانی می‌کنند که ارزیابی ظاهر، ابعاد و همچنین سیستم تشخیص نوری کاراکتر OCR یا optical character recognition را شامل می‌شود.

عمل برداشتن و قرار دادن در بینایی ماشین

برداشتن و قرار دادن” یک عمل مرسوم است که در آن از ربات‌های دارای قدرت بینایی  استفاده می‌شود. بسته‌بندی دستی که درمورد برخی محصولات انجام می‌شود؛ می‌تواند توسط ربات‌های دارای قابلیت دید ماشینی و با تشخیص موقعیت و جهت‌یابی به شیوه اتوماتیک انجام شود.

سورتینگ صنعتی با بینایی ماشین

ربات‌های دارای ماشین ویژن همچنین توانایی سورتینگ را داشته و مشکل برداشتن و خروج دستی محصولات را از خط تولید برطرف سازند.

این سیستم هوشمند برای تشخیص محل محصول، هدف‌گیری و ارسال اطلاعات از الگوریتم‌های هوش مصنوعی بهره می‌گیرد و برای تکمیل عمل برداشتن، این کار را بدون استفاده از پالت تثبیت موقعیت انجام می‌دهد. به طور هم‌زمان در طی این فرآیند، محصول می‌تواند دائما تحت ارزیابی کیفی قرار بگیرد.

سیستم راهنمای بینایی ماشین می‌تواند اشیاء را در دو بعد یا سه بعد اسکن کند. لازم به ذکر است؛ تا زمانی که کارکرد ضروری برای دید سه بعدی نیاز نباشد؛ سیستم دوبعدی به خوبی از عهده کار برمی‌آید.

 هرچه سیستم سخت افزاری  بینایی ماشین قدرتمندتر و متمرکز‌تر می‌شود، به طور معمول در کارهای ردیابی و تشخیص خطوط تولید حساس‌تر مانند کارخانه‌های داروسازی، کاربردی تر می‌شود. کاربرد بینایی ماشین در داروسازی به صورتی است که هر قرص و بطری باید رصد و ردیابی شود و از کامل بودن بسته‌بندی اطمینان حاصل شود.

نتیجه گیری #

بازار بینایی ماشین آماده است تا هر روز رکورد جدیدتری را به نام خود ثبت کند و هر بار به میزان بیشتری جهش داشته باشد. کارکردهای غیرصنعتی جدیدی در حال به وجود آمدن هستند و با توجه به سادگی کار با آن‌ها، بینایی ماشین آینده  بسیار هیجان‌انگیزی در پیش دارد. در آینده در مقالات بیشتری به این موضوع خواهیم پرداخت.

منابع #

برای آشنایی بیش تر با بینایی ماشین و کلیات و مفاهیم آن به  این وبسایت ها مراجعه کنید. در زیر لینک مربوط به یک وبسایت مرتبط با آثار آینده هوش مصنوعی در زندگی بشر ایجاد شده است.

لینک کوتاه این مقاله:
امیرمحمد توحیدی
امیرمحمد توحیدی

دیدگاه (14)

  1. علی
    11 آبان 1400

    ممنونم که درباره بینایی ماشین هم پست گذاشتین. خیلی عالیه

    • امیرمحمد توحیدی
      11 آبان 1400

      بابت توجه شما سپاس گزاریم

  2. بهزاد
    12 آبان 1400

    عالي

    • امیرمحمد توحیدی
      12 آبان 1400

      ممنون از توجه شما

  3. siyavash
    13 آبان 1400

    خیلی مفید بود
    ممنون

    • امیرمحمد توحیدی
      13 آبان 1400

      ممنون از توجه شما

  4. هانیه خوشدل
    13 آبان 1400

    ممنون از محتوای خوبتون. لطفا درباره ی حوزه های دیگه ی هوش مصنوعی هم محتوا بذارید .

    • امیرمحمد توحیدی
      13 آبان 1400

      حتما. به زودی محتواهای بیشتری رو اضافه خواهیم کرد. ممنون

  5. az
    13 آبان 1400

    خسته نباشید و تشکر از تیم ویراسنس

    • امیرمحمد توحیدی
      13 آبان 1400

      ممنون از دیدگاه شما

  6. بهناز
    13 آبان 1400

    .

  7. مظهری
    13 آبان 1400

    مطلب جذاب و جامعی بود.

  8. فاطمه بشیری
    18 آبان 1400

    سلام در تیتر این مطلب در قسمت مقالات سایت یک لغت table of اضافه هست

  9. محمد
    20 آبان 1400

    عالی

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *