因應(yīng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)與工業(yè)自動化快速發(fā)展,結(jié)合相機(jī)與影像處理以取代或補(bǔ)強(qiáng)人力的機(jī)器視覺技術(shù)與相關(guān)應(yīng)用持續(xù)升溫,并在工業(yè)檢測與制造領(lǐng)域獲得了廣泛的部署。然而,對于超越傳統(tǒng)應(yīng)用以外的日常生活與其他領(lǐng)域,機(jī)器視覺仍然深藏著無限潛力與商機(jī)。

  過去幾年來,這個以知識為導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷機(jī)器視覺系統(tǒng)的元件與模組日益復(fù)雜化;另一方面,與機(jī)器視覺系統(tǒng)相關(guān)的市場應(yīng)用也持續(xù)擴(kuò)展到超越工業(yè)制造以外的新應(yīng)用領(lǐng)域,特別是如今當(dāng)硬體尺寸縮減以及嵌入式系統(tǒng)持續(xù)展現(xiàn)動能之際,即將來臨的奈米技術(shù)、先進(jìn)感測器、機(jī)器對機(jī)器(M2M)通訊系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等新興技術(shù)發(fā)展,將進(jìn)一步推動機(jī)器視覺應(yīng)用擴(kuò)展至消費(fèi)性電子、可穿戴式裝置、汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)以及智能化監(jiān)控等更貼近大眾生活的領(lǐng)域。

  根據(jù)市場調(diào)查機(jī)構(gòu)MarketsandMarkets在去年發(fā)布的調(diào)查報告指出,2012年機(jī)器視覺系統(tǒng)與元件的全球市場規(guī)模超過30億美元,預(yù)計在2013-2018年間將以8.2%的年復(fù)合成長率(CAGR)成長,在2018年以前達(dá)到50億美元。全球機(jī)器視覺市場帶來的新商機(jī)已經(jīng)成為業(yè)界廠商關(guān)注的焦點(diǎn)。

  CEVA公司投資者關(guān)系與企業(yè)傳播副總裁RichardKingston透露,該公司已經(jīng)將電腦視覺DSP授權(quán)給八家企業(yè),其中包括三家行動領(lǐng)域的OEM廠商。而加拿大CogniVue公司業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁TomWilson也看好“可穿戴式裝置和汽車領(lǐng)域?qū)⒋嬖诜浅?qiáng)烈的成長商機(jī)。”

  全球機(jī)器視覺市場可望在2018年以前超越50億美元大關(guān)。

  視覺處理向3D跨越

  隨著Google正式發(fā)布ProjectTango后,3D機(jī)器視覺變得更熱門。Kingston表示,“消費(fèi)領(lǐng)域的3D處理主要瞄準(zhǔn)3D成像、自然使用者界面(NUI)和3D視覺應(yīng)用,如PC、筆記型電腦、平板電腦、智能手機(jī)和其它消費(fèi)性設(shè)備?!?

  業(yè)界追尋3D視覺的主要原因在于解決2D機(jī)器視覺的固有局限,若能更有效地實(shí)現(xiàn)在分割(分離近景和遠(yuǎn)景)、照明(用于人臉辨識)、相對位置(場景中的物體)等方面的功能,就能讓更多應(yīng)用透過3D空間資訊來簡化并提高視覺系統(tǒng)的精密度與可靠性。

  但無論是3D感測器(例如TOF相機(jī))或以2個2D影像感測器實(shí)現(xiàn)的立體感測器,對于處理能力的要求也更高。Wilson指出,“立體匹配(使用兩個影像感測器的輸入)要求差異映射來產(chǎn)生3D景深圖。這是一個非常困難的電腦視覺問題,學(xué)術(shù)界也積極研究佳化立體辨識演算法。”由于實(shí)現(xiàn)3D感測的每一種方法都存在性能的折衷,CogniVue目前正開發(fā)一種新的演算法,期望針對低成本3D感測器計算其視差圖。

  處理大量即時資料需要密集的運(yùn)算能力。若是想實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的3D感測映射是非常困難的,特別是對于低功耗的設(shè)備來說。為此,他強(qiáng)調(diào),“CogniVue的APEX影像辨識處理(ICP)技術(shù)能在電量有限的3D視覺應(yīng)用中發(fā)揮關(guān)鍵作用?!?

  對于系統(tǒng)設(shè)計人員來說,設(shè)計一款能有效執(zhí)行不同視覺演算法的硬體是一項艱巨的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)廠商選擇影像/視訊處理解決方案時,可以選擇全部集中在CPU完成,也可以選擇卸載一部份影像處理工作給GPU,或者專為影像處理增加硬體邏輯。在需要3D處理的應(yīng)用中,GPU已經(jīng)讓系統(tǒng)的一部份執(zhí)行多種電腦視覺演算法,從而有助于為通用CPU分擔(dān)工作負(fù)載。

  “i.MX6擁有強(qiáng)大的GPU運(yùn)算能力,其3D引擎GC2000內(nèi)含4個渲染核心,可提供高達(dá)30GFLOPS的運(yùn)算能力,支援OpenCL1.1EP,”飛思卡爾(Freescale)微控制器事業(yè)部亞太區(qū)市場行銷和業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理李星宇介紹,“此外,i.MX6Q還擁有一個專用的2D引擎(1Gpixel/s)和一個向量繪圖處理引擎。”

  針對影像擷取領(lǐng)域,經(jīng)常利用2D相機(jī)感測器或其他光學(xué)感測技術(shù)來分析運(yùn)算3D資料。除了飛行時間法(TOF)3D成像(為目標(biāo)物連續(xù)發(fā)送光線脈沖,根據(jù)光線脈沖與感測器接收反射光線之間的時間,計算出目標(biāo)物距離),在工業(yè)制造檢測方面較廣泛應(yīng)用的是3D雷射三角法,差別在于3D雷射感測器采用逐點(diǎn)掃描,而TOF相機(jī)則同時得到整幅影像的深度資訊。

  相較于雷射三角的3D成像方式,美商國家儀器(NI)技術(shù)行銷工程師黃翔鉎介紹,NILabVIEW可為3D視覺應(yīng)用提供雙目立體視覺功能,工程師可將2部相機(jī)安裝在物體的不同角度后,使用校準(zhǔn)技術(shù)調(diào)校兩部相機(jī)之間的畫素資訊以及擷取資料,并透過LabVIEW的3D工具庫進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算分析。透過一個軟硬體無縫整合的繪圖開發(fā)環(huán)境來設(shè)計3D視覺應(yīng)用,更能簡化工程師的工作。

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  本文關(guān)鍵詞:機(jī)器視覺檢測設(shè)備、機(jī)器視覺技術(shù)、視覺檢測技術(shù)、盈泰德