استفاده از سیستم‌های ماشین بینایی یا ماشین ویژن امکان بازرسی صد‌درصدی از محصولات یا قطعات را در یک فرایند فراهم میکند. بنابراین اجزای سیستم بینایی ماشین باعث بهبود عملکرد، کاهش نرخ نقص، افزایش کیفیت، هزینه‌های کمتر و سازگاری بیشتر نتایج فرایند می‌شوند. دنیای مدرن امروزی دیگر مانند گذشته یک دنیای استاتیک نبوده و شامل بسیاری از تکنولوژی های پیشرفته و دینامیکی برای حل مسائل و مشکلات مختلفی است که بشر در حال سر و کله زدن با آن بوده و بینایی ماشین یکی از این تکنولوژی هایی است که انسان در حال حاضر می تواند از آن بهره ببرد. این مقاله اصول سیستم‌های ماشین ویژن، از جمله اجزای سیستم بینایی ماشین، نحوه عملکرد آنها، عملکردهای خاص آنها، کاربردهای آنها در صنعت و مزایای مربوط به استفاده از دستگاه ماشین بینایی را مرور میکند.
سیستم بینایی ماشین چیست؟
بینایی ماشین یا ماشین ویژن مجموعه‌ای از اجزای یکپارچه هستند که برای استفاده از اطلاعات استخراج شده از تصاویر دیجیتال جهت هدایت خودکار عملیات ساخت و تولید استفاده می‌شوند. آزمایش بدون کنترل و فرایندهای کنترل کیفیت نمونه‌‌های پر‌کاربردی از این سیستم هستند. سیستم‌ها و اجزای ماشین بینایی کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند. می‌توانند برای اتوماتیک کردن هر کار تکراری و پیش‌پا افتاده‌ای که برای بازرسی انسانی یا اپراتور خسته‌کننده است، استفاده شوند.
درواقع بینایی ماشین شاخه‌ای از دانش است که سعی دارد از طریق پردازش تصاویر دوبعدی، جهان سه‌بعدی پیرامون را بازسازی و تفسیر کند. اگر بخواهیم خیلی ساده بینایی ماشین را توضیح دهیم، باید بگوییم که دید ماشین، ابزاری است که کامپیوترها و ماشین‌ها با استفاده از آن می‌توانند به‌جای انسان ببینند. ماشین ویژن می‌تواند در حوزه‌های متفاوتی مانند صنعت، مکانیک و حتی پزشکی مورداستفاده قرار گیرد. بینایی ماشین که به‌عنوان پردازش تصویر صنعتی نیز شناخته می‌شود. بینایی ماشین و پردازش تصویر، ابزاری مهم برای بهینه‌سازی و نظارت خودکار فرایندهای تولید است. دوربین‌های “بینایی ماشین” صنعتی در اینجا نقش مهمی دارند. پردازش تصویر (Image Processing) مفهومی جامع است. با این تعریف که یکی از شاخه‌های مدرن و متنوع هوش مصنوعی است که با ترکیب روشهای خاص و الگوریتم‌های خاص بر روی یک تصویر، شما می‌توانید پروژه‌های مختلفی را با کاربردهای خاص انجام دهید. دوربین‌های صنعتی اطلاعات مهم را ضبط می‌کنند؛ آن را ذخیره و بایگانی می‌کنند و به کاربران یا نرم‌افزارها اجازه می‌دهند تا بر اساس اطلاعات تصویر تصمیم‌گیری کنند.
تاریخچه بینایی ماشین
مدتهای نه چندان دور بینایی ماشین یکی از تخیلات ذهنی مردم محسوب می شد. فردی به نام لری رابرتز که از دانشمندان بزرگ علم کامپیوتر و فناوری بود برای اولین بار با تحقیقاتی که بر روی دریافت اطلاعات مختلف از فضای دو بعدی و سه بعدی اجسام انجام داده توانست به نوعی بینایی ماشین را در کامپیوتر مطرح نماید. از دیگر کسانی که تمامی فعالیت و تلاش خود را در این زمینه دنبال کرده است دانشمندی به نام ماروین مینسکی بوده که با الگو گرفتن از مغز انسان توانست کاری کند که پردازش اطلاعات توسط کامپیوتر ها به شکل هوشمندانه تری انجام شود و کامپیوتر ها بتوانند مانند مغز انسان بسیاری از چیز ها را تحلیل کنند.
تاریخچه
اگر بخواهیم به تاریخ سالهای 1950 تا 1970 نگاه کنیم می توان به بسیاری از تکنولوژی هایی اشاره کرد که زمینه ساز بینایی ماشین در روزگار ما است. در این سالها اولین اسکنرهای تبدیل عکس های دیجیتال به شبکه اعداد اختراع گردید و دانشمند علم ماشین ویژن یعنی آقای رابرتز توانست از طریق تصاویر دو بعدی تصاویر و عکس های سه بعدی را ایجاد کند. از سال 1970 تا سال 1990 زمانی بود که اولین بهره تجاری از علم ماشین ویژن نظریه پردازی و اجرا شد که در این زمان بشر توانست کاراکترهای نوری را از روی یک متن کامپیوتری تشخیص دهد که زمینه ساز پرینتر های امروزی بود. و در سالهای اخیر یعنی از سال 2010 تا 2020 غوغای تکنولوژی ماشین بینایی بپا شد و در این سالها با تکنولوژی تشخیص چهره و هویت توسط ماشین های کامپیوتری مواجه شدیم. برای اینکه هویت فردی به نام اسامه بن لادن پس از کشته شدن توسط نیروهای آمریکایی مشخص شود از این تکنولوژی تشخیص هویت استفاده شد که نوع دیگری از بکارگیری ماشین بینایی بود. همچنین موتور جستجویی مثل گوگل توانست شبکه عصبی ای راه اندازی کند که چهره گربه ها را با بهره گیری از الگوریتم های یادگیری عمقی تشخیص دهد. گوگل در همین زمینه و در همین سالها توانست سیستمی طراحی و پیاده سازی کند که بر اساس یادگیری های ماشین بوده که منبع باز و در اصطلاح اوپن سورس می باشد. شرکت قدرتمند آمازون نیز از تکنولوژی ماشین بینایی بی بهره نبوده و توانسته سیستم تشخیص چهره ای که در لحظه می باشد ساخته و به اداره پلیس آمریکا بفروشد.
سیستم‌های بینایی ماشین چگونه کار می‌کنند؟
برای درک اینکه یک سیستم بینایی ماشین چگونه کار میکند، یک عملکرد معمولی مانند بازرسی محصول را برای آن تصور کنید. هر‌یک از اجزای سیستم بینایی ماشین در فرایند نقش متفاوتی را دارند که کار در این مثال با سنسور شروع می‌شود. یک سیستم ماشین بینایی معمولا با یک ورودی تصویر شروع و به درک تصاویر ختم می شود. در ابتدا عکس هایی که از یک ورودی مثل اسکنر، گوشی موبایل یا یک دوربین دیجیتال وارد کامپیوتر می شوند توسط نرم افزارهای پردازش تصویر دریافت شده و با مدل های یادگیری عمقی بسیاری از تحلیل ها بطور خودکار انجام می شود. در آخرین مرحله از مراحل سه گانه ی کارکرد سیستم ماشین بینایی درک ماشین اتفاق می افتد که در این مرحله آن جسم مورد نظر که تصویر آن دریافت شده بود شناسایی و یا تفکیک و طبقه بندی می شود. در حال حاضر سیستم هایی که بر مبنای هوش مصنوعی ساخته شده اند بسیار پیشرفت کرده و همواره گام های روبه جلو تری نسبت به یک سال گذشته خود بر می دارند و همین امر سبب شده تا اقدامات مختلفی را نیز بطور خودکار برای پیشبرد کار انجام دهند. با پیشرفت تکنولوژی و پدید آمدن قطعات سخت افزاری قدرتمند نظیر دوربین ها و حسگرهای پیشرفته و همچنین قرار گیری این امکانات در کنار یادگیری های عمیق و الگوریتم های یادگیری ماشینی توانسته بینایی مشابه انسان و یا حتی فراتر از ماشین را بوجود آورد.
مثال برای درک بهتر کارکرد بینایی ماشین
برای درک اینکه یک سیستم بینایی ماشین چگونه کار میکند، یک عملکرد معمولی مانند بازرسی محصول را برای آن تصور کنید. هر‌یک از اجزای سیستم ماشین بینایی در فرایند نقش متفاوتی را دارند که کار در این مثال با سنسور شروع می‌شود. در ابتدای فرایند، سنسور وجود محصولی را تشخیص می‌دهد. یعنی اگر محصولی از کنار سنسور عبور کند، دوربین برای گرفتن تصویر و یک منبع نور برای برجسته‌کردن ویژگی‌های اصلی تحریک شده و شروع به کار می‌کنند. در مرحله بعد، یک دستگاه دیجیتال‌سازی به نام frame grabber، تصویر دوربین را گرفته و آن را به خروجی دیجیتال ترجمه میکند. سپس در حافظه کامپیوتر ذخیره می‌شود تا بتواند توسط نرم‌افزار پردازش شود. برای پردازش یک تصویر، نرم‌افزار کامپیوتر باید کار‌های متفاوت و زیادی را انجام دهد. ابتدا، تصویر در درجه‌بندی به یک قالب ساده سیاه‌وسفید کاهش می‌یابد. در مرحله بعد، تصویر توسط نرم‌افزار سیستم، تجزیه‌و‌تحلیل می‌شود تا نقص‌ها و اجزای مناسب بر اساس معیارهای از پیش تعیین شده شناسایی شوند. پس از این مرحله، محصول بر اساس یافته‌های سیستم ماشین ویژن بازرسی می‌شود. در همه این مراحل، هر‌یک از اجزای سیستم بینایی ماشین نقش مهمی دارند؛ متناسب با کاری که شما نیاز دارید باید اجزای ماشین بینایی مناسبی را استفاده کنید.
اجزای سیستم‌های بینایی ماشین
سیستم‌های ماشین ویژن که به آنها سیستم‌های بینایی خودکار یا سیستم‌های بازرسی بینایی نیز گفته می‌شود؛ از اجزای مختلفی تشکیل شده است که در اکثر سیستم‌ها، این اجزای سیستم بینایی ماشین مشترک هستند. اگرچه هر یک از این اجزا function یا عملکرد منحصر‌به‌فرد خود را دارند و در بسیاری از سیستم‌های دیگر نیز یافت می‌شوند؛ اما هنگام کار با یکدیگر، هر یک از آنها نقش متمایزی در سیستم ماشین ویژن دارند.
اجزای سیستم ماشین بینایی به طور معمول شامل پنج المان زیر است:
- سیستم روشنایی
- سیستم نوری یا لنز
- سنسور
- سیستم پردازش بینایی
- سیستم ارتباطی
اجزای سیستم بینایی ماشین می‌توانند از عناصر گسسته تشکیل شده باشند یا ممکن است در یک واحد مانند یک دوربین هوشمند، عناصر جداگانه را با هم ترکیب کنند و با هم ادغام شوند.
در بخش‌های صنعتی امروزی، ماشین ویژن در کاربردهای بسیار متنوعی به کار می‌رود. از صنعت غذا و نوشیدنی گرفته تا صنعت خودرو، ماشین بینایی برای اطمینان از دقت، تکرارپذیری، کیفیت بالا و افزایش بهره‌وری یک امر اساسی است.
انواع بینایی ماشین
اگر بخواهیم آشنایی بیشتری با دید ماشینی داشته باشیم، بهتر است در ابتدا تقسیم‌بندی مناسبی را برای آن در نظر بگیریم تا درک آن آسان‌تر باشد. اگر بخواهیم دسته‌بندی خاصی را برای پردازش بینایی ماشین داشته باشیم، می‌توان به سطح تقسیم‌بندی زیر اشاره کرد:
- بینایی ماشین سطح پایین: در این قسمت، پردازش تصویر برای استخراج ویژگی‌هایی مانند گوشه یا لبه نوری انجام می‌شود.
- بینایی ماشین سطح میانی: تجهیزات بینایی ماشین در این قسمت، با استفاده از اطلاعات بینایی دسته قبل، یعنی سطح پایین سعی در تشخیص اشیا و بازسازی سه‌بعدی خواهند داشت.
- بینایی ماشین سطح بالا: سطح بالا که درواقع مشخص‌کننده این است که دیدی ماشینی در سطح پایین و میانی چه کاری انجام دهند. همچنین با تجهیزات این بخش می‌توان اطلاعات به‌دست‌آمده را تفسیر کرد.
در یک دسته‌بندی کلی هم می‌توان بینایی ماشین را به سه دسته زیر تقسیم کرد:
- سیستم بینایی یک‌بعدی (1D)
- سیستم بینایی دوبعدی (2D)
- سیستم بینایی سه‌بعدی (3D)
مفاهیم بینایی ماشین
وقتی می‌خواهیم درباره اینکه بینایی ماشین چیست، اطلاعات کاملی داشته باشیم باید با مفاهیم که در بحث بینایی ماشین مهم هستند، آشنایی داشته باشیم. در این قسمت تعدادی از این موارد را بیان می‌کنیم و درباره آنها توضیحاتی را می‌آوریم.
پردازش تصویر (Image Processing)
بینایی ماشین و پردازش تصویر نام‌هایی هستند که در کنار هم زیاد شنیده می‌شوند. پردازش تصویر در صنایع مختلفی برای کاربردهای خاصی به کار می‌رود که از‌جمله کاربردهای آن می‌توان به تعیین کیفیت کالاها در ساخت و یا بازبینی اقلام اشاره کرد. پردازش تصویر را در تعریفی ساده می‌توان یکی از شاخه‌های هوش مصنوعی دانست که با روش‌ها و الگوریتم‌های خاص بر روی تصاویر به ما کمک میکند.
سیستم بینایی کامپیوتری (Computer Vision)
در یک پروژه شما باید از یک پردازنده برای پردازش‌ها استفاده کنید. همچنین برای بینایی ماشین به دوربین و تجهیزاتی برای ارسال تصاویر به کامپیوتر هم نیاز خواهید داشت. انجام این پروژه با استفاده از این روش، استفاده از سیستم بینایی کامپیوتری شناخته می‌شود.
اجزای سامانه
تجهیزات بینایی ماشین می‌توانند بسیار گسترده باشند؛ اما اجزای اصلی یک سیستم بینایی ماشین را می‌توان به نور، لنز‌ها، سنسور تصویر، پردازش بینایی و وسایل ارتباطی تقسیم‌بندی کرد. با استفاده از نور دیدی ماشینی بهتر می‌شود و می‌توان تصاویر واضح‌تری را توسط دوربین‌ها تهیه کرد. لنز‌ها تصاویر را ثبت کرده و آن را به شکل نور به سنسور‌ها ارسال می‌کنند. سنسور درواقع دوربین بینایی ماشین یا ماشین ویژن است که نور را به تصاویر دیجیتالی تبدیل میکند. بعدازاین مرحله سنسور‌ها، تصویر را به پردازنده برای تحلیل ارسال می‌کنند. پروسه تحلیل شامل الگوریتم‌هایی است که تصاویر را بازبینی کرده و اطلاعات موردنظر را استخراج می‌کنند. همچنین می‌توان در این مرحله بازرسی انجام داد یا تصمیم خاصی را گرفت. در پایان، ارتباطات به این صورت است که سیگنال I/O یا اطلاعات را به دستگاهی که قرار است از آن استفاده کند، ارسال میکند.
تفاوت بینایی ماشین و بینایی کامپیوتر
همانطور که در قسمت اجزای سیستم ماشین ویژن اشاره کردیم، دید ماشین درواقع با دوربین‌های مختلف، یک تصویر را دیده و با الگوریتم‌های بینایی کامپیوتر، آن را پردازش میکند. سپس با اطلاعات به‌دست‌آمده تصمیم‌گیری‌های لازم را انجام می‌دهد. در‌این‌بین، بینایی کامپیوتر را می‌توان مغز متفکر مجموعه در نظر گرفت. سیستم بینایی ماشین بدون قسمت مغز خود یعنی بینایی کامپیوتر کارایی ندارد ولی از خود بینایی کامپیوتر می‌توان استفاده‌های خاصی را داشت. همچنین سیستم بینایی کامپیوتر حتماً نیاز به تصاویر گرفته‌شده با دوربین‌های معمولی ندارد. بلکه این تصاویر می‌توانند از نوع تصاویری باشند که از دوربین‌ها و سنسور‌های گرمایی، تشخیص حرکت یا مادون‌قرمز گرفته می‌شوند.
دوربین‌ها و تجهیزات بینایی ماشین نوین ایلیا صنعت
دوربین‌های بینایی ماشین، عنصری مهم در زنجیره پردازش تصویر صنعتی هستند. دوربین از پروتکلی خاص برای برقراری ارتباط با کامپیوتر که وظیفه پردازش داده‌های تصویر و احتمالاً جهت ویرایش تنظیمات دوربین استفاده می‌شود، بهره می‌گیرد. به‌عنوان‌مثال می‌توان به مواردی مانند نیازهای کلیدی مربوط به سطح نویز، نرخ بازسازی، حساسیت، دامنه دینامیکی، حالت اکسپوژر و وضوح آن اشاره کرد. برای دستیابی به پتانسیل کامل خود، دوربین نیز باید به طور صحیح توسط لوازم جانبی خود پشتیبانی شود. به همین ترتیب، اپتیک و رابط مورداستفاده دوربین، برای انتقال داده‌ها نیز از اهمیت اساسی برخوردار هستند. شما می‌توانید برای تهیه تجهیزات و اجرای پروژه‌های بینایی ماشین خود از مجموعه نوین ایلیا صنعت استفاده کنید. این مجموعه با ویژگی‌هایی عالی از مرحله مشاوره تا اجرای پروژه در کنار شما خواهد بود. علاوه بر ساخت بسیاری از تجهیزات بینایی ماشین، محصولات شرکت‌های باسلر و سنسور‌پارت را از نماینده رسمی آنها در ایران دریافت می‌کنید. ماشین بینایی خود را در این مجموعه به بهترین شکل دریافت کنید و همه مراحل پروژه را به‌آسانی مدیریت کنید. برای شروع کار و دریافت مشاوره تخصصی انتخاب تجهیزات با کارشناسان نوین ایلیا صنعت تماس بگیرید.
کاربردهای اجزای سیستم بینایی ماشین
اگرچه کاربردهای ماشین ویژن هم‌زمان با پیشرفت تکنولوژی درحال‌رشد است؛ 4 کاربرد اجزای سیستم بینایی ماشین بسیار مفید‌‌تر دیده شده‌اند:
اندازه‌گیری
سنجش بینایی ماشین، به طور انحصاری در خطوط تولید استفاده می‌شود. یک دوربین نصب ثابت هنگام عبور از یک جسم، دو یا چند نقطه را شناسایی میکند. اگر بین فواصل اندازه‌گیری شده و فواصل برنامه‌ریزی‌شده در سیستم بینایی اختلاف وجود داشته باشد، قطعه از خط خارج می‌شود؛ زیرا حاوی نوعی خطای تولید است. قابلیت اندازه‌گیری در اجزای سیستم ماشین ویژن سرعت و دقت بیشتری را نسبت به فرایندهای مکانیکی مانند اندازه‌گیری تماسی فراهم میکند.قابلیت راهنمایی در اجزای سیستم بینایی ماشین، باعث تولید سریع‌تر و دقیق‌تر از موقعیت‌دهی دستی، به‌ویژه در خطوط مونتاژ یا چیدمان قطعات روی پالت می‌شود.
بازرسی
مشابه اندازه‌گیری، بازرسی بینایی ماشین اصولاً برای تشخیص عیب استفاده می‌شود. بازرسی ماشین ویژن متفاوت از اندازه‌گیری است و بازرسی انعطاف‌پذیری بیشتری را برای طیف گسترده‌ای از اشیا in در تعداد زیادی از برنامه‌های کاربردی صنعت فراهم میکند. از‌جمله این موارد می‌توان به پوسیدگی محصولات کشاورزی، نقص در پارچه، علائم تجاری در قرص‌های تجویزی و غیره اشاره کرد. بازرسی ماشین ویژن بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر از مراحل بازرسی دستی است. پیشرفت‌های فناوری، در حال گسترش قابلیت‌های ماشین ویژن در بخش‌ها و برنامه‌های کاربردی صنعتی است که نتیجه آن دقت، تکرار، کیفیت و کارایی بیشتر است.
راهنمائی
راهنمایی اجزای سیستم بینایی ماشین در ساخت، کاربردهای فراوانی دارد. این کاربرد عمدتاً شامل مکان‌یابی یک قسمت مشخص و اطمینان از قرارگیری و موقعیت‌دهی مناسب به‌طوری‌که تولید به طور یکپارچه انجام شود. همچنین برای تعیین محل و جهت یک قطعه و انتقال آن اطلاعات برای اهداف تولید به یک ربات یا کنترل‌کننده ماشین استفاده می‌شود. قابلیت راهنمایی در اجزای سیستم بینایی ماشین، باعث تولید سریع‌تر و دقیق‌تر از موقعیت‌دهی دستی، به‌ویژه در خطوط مونتاژ یا چیدمان قطعات روی پالت می‌شود.
شناسایی
برنامه‌های شناسایی اجزای سیستم ماشین بینایی بیشتر شامل خواندن بارکد و کدهای ماتریس داده برای شناسایی و دسته‌بندی محصولات مختلف است. این کاربرد برای تولید، بسته‌بندی و عیب‌یابی مفید است و بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر از تصحیح دستی خطا عمل میکند. از کاربرد شناسایی بخش‌های بینایی ماشین برای بهینه‌سازی بهره‌وری با شناسایی گلوگاه‌های تولید استفاده می‌شود.
کاربرد بینایی ماشین در صنایع
بینایی ماشین در حال حاضر در بسیاری از صنایع، سازمان هواشناسی، علوم شهرسازی، مهندسی کشاورزی، علوم نجوم و فضا و نیز صنعت پزشکی و غیره کاربردهای بسیار زیادی داشته و نمی توان کاربرد های بینایی ماشین را در آنها نادیده گرفت. اگر بخواهیم کاربرد این تکنولوژی را در صنعت معرفی کنیم می توان به کارخانه هایی اشاره کرد که تمام یا بخشی از دستگاه های اتوماتیک آنها توسط ماشین بینایی اداره می شود و این تکنولوژی تمامی برنامه ریزی ها را از تولید تا بسته بندی انجام می دهد. کم شدن خطاهای انسانی، افزایش سرعت تولید، کاهش هزینه های نگهداری و عدم نیاز به پشتیبانی 24 ساعته توسط اپراتور و مامور نظارت باعث شده است تا کارخانه های متفکر به سرعت به سمت تکنولوژی بینایی ماشین رفته و بخشی از دستگاه های خطوط تولیدی خود را به این تکنولوژی بسپارند. اگر بخواهیم یک مثال ساده از کاربرد این تکنولوژی در صنعت بزنیم می توان به یک کارخانه تولید نان اشاره کرد که در آن دستگاه با تشخیص خود می تواند نان های پخته شده را به سمت بسته بندی هدایت نماید و نان های نپخته را به سمت پخت مجدد سوق دهد. اما در علوم هواشناسی نیز بینایی ماشین در حال فعالیت بوده و کاربردهای زیادی دارد.
همانطور که میدانید هواشناسی یک پیش بینی از روی تصاویر ماهواره ای انجام می دهد که برای دقیق تر بودن این پیش بینی ها و افزایش سرعت پیش بینی لحظه ای از تکنولوژی بینایی ماشین بهره می برند. اما در علوم شهرسازی استفاده از ماشین بینایی بسیار گسترده تر بوده و یکی از استفاده های آن در مقایسه گسترش و چگونگی گسترش شهرها با استفاده از تصاویر هوایی منطقه بندی شده می باشد. همچنین اگر در منطقه ای بخواهیم میزان ترافیک آن منطقه را طی سالیان متمادی پیش بینی کنیم می توان از روی تصاویر هوایی این کار را به تکنولوژی ماشین بینایی سپرده تا با تحلیل های خود این کار را انجام دهد. از دیگر کارهایی که ماشین بینایی در زمینه شهرسازی می تواند انجام دهد شبیه سازی یک شهر با استفاده از مدل سازی های تصویری بوده که می توان با استفاده از این تکنولوژی بهره گرفت تا پیش بینی چندین ساله ی مدل ارائه شده را انجام دهد. در سایر صنایع کشاورزی، نظامی و امنیتی و همچنین نجوم، پزشکی، باستان شناسی، سینما، اقتصاد و زمین شناسی و حتی سینما نیز کاربرد بینایی ماشین بر کسی پوشیده نیست و همه اینها به نوعی برای بقای خود و بهینه کردن تشکیلات خودشان نیاز به استفاده از این تکنولوژی را دارند.
جایگاه بینایی ماشین در رباتیک
امروزه هوش مصنوعی قابلیت درک و یادگیری را برای بسیاری از ربات ها افزایش داده و بینایی ماشین ربات ها را هوشمندتر کرده است. یک ربات با سنسورهایی که روی آن نصب می شود و نرم افزارهایی که روی آن پیاده سازی شده است می تواند این تکنولوژی هوش مصنوعی را نیز بکار ببندد و با دریافت اطلاعات از محیط اطراف خود آن را پردازش و تحلیل نماید. سپس با تحلیل درست محیط پیرامون، تصمیم گیری های صحیح را در مواقع مختلف انجام دهد. هدف آخر در استفاده از هوش مصنوعی و بکار بردن ماشین بینایی این است که ربات به درک درست انسانی و حتی بالاتر برسد. این هدف باعث می شود تا ربات هایی که از تکنولوژی هوش مصنوعی بهره می برند بتوانند به جای یک انسان بخشی از کار و یا حتی تمام یک کار مورد نیاز را پیش ببرند. در نتیجه این تکنولوژی مدام در حال ارتقاء خود برای بهبود کیفیت انسان با استفاده از ربات ها می باشد. اما به این نکته نیز بایستی توجه کافی را داشته باشیم که هوش مصنوعی فقط برای راحت طلبی بشر نبوده و می تواند جان انسان ها را نیز در مواقع خطر نجات دهد. مثلا برخی ربات های نگهداری کودک که مشابه سگ های نگهبان ساخته می شوند می توانند حرکات کودک و نمای محیط را تشخیص داده و اگر احساس کنند کودک می خواهد از روی گهواره یا پله سقوط کند سریع اقدام لازم را انجام دهند.
بینایی ماشین در اتوماسیون صنعتی
در زمان حاضر اتوماسیون صنعتی برای اینکه بتواند کالاهای با کیفیت صنعتی را تولید کند نیاز مبرم به استفاده از تکنولوژی بینایی ماشین دارد. بینایی ماشین می تواند مانع از تولید محصولات معیوب صنعتی شده و هزینه هایی که صرف نیروی انسانی در کارخانه های صنعتی می شود را کاهش دهد. همچنین با به کارگیری درست این تکنولوژی در صنعت می توان تولیدات را افزایش و کیفیت آنها را به شدت بالا برد. با بکارگیری ماشین بینایی در تولیدات کارخانه ای می توان تمامی خطاهایی که از دید دستگاه ها دور مانده است تشخیص داد و پس از تحلیل، خطاهای موجود را برطرف نمود. مثلا وقتی یک خط تولید نوشابه تمامی شیشه نوشابه ها را پر میکند ممکن است در یک خطای دستگاهی یک شیشه بطور کامل پر نشود. در نتیجه سیستم ماشین بینایی فعال شده و بطری معیوب را شناسایی و با ارسال یک خطا به اپراتور آن را اطلاع رسانی می کند. سپس اپراتور شیشه معیوب را با مسیر هایی که برای آن تعریف شده به سمت دستگاه های پرکننده باز می گرداند تا به اندازه مناسب پر شود. این شناسایی و تحلیل بطری خالی از بطری های پر شده و سپس ارسال پیغام برای رفع ایراد باعث خواهد شد کیفیت محصولات بصورت یک دست حفظ شده و برند کارخانه همیشه مورد تحسین مشتریان قرار گیرد که همین امر موجب افزایش فروش نیز خواهد شد.
سورتینگ صنعتی با بینایی ماشین
در بسیاری از صنایع مخصوصا صنایع کشاورزی و مواد غذایی سورتینگ صنعتی بسیار حائز اهمیت بوده و نیاز به یک سورتینگ و تفکیک هوشمند احساس می شود. مثلا اگر محصولات کشاورزی نظیر سیب را در نظر بگیریم با توجه به تولیدات فراوان آن در کشور می توان به این موضوع رسید که سورتینگ یک مسئله جدی و مهم در خصوص این محصول است. برای تفکیک محصولاتی نظیر سیب برای اینکه محصولات مختلف به لحاظ کیفی جداسازی شوند سیستم های هوشمند می توانند باعث کاهش هزینه های نیروی انسانی در حد زیاد شوند. ماشین بینایی کمک می کند تا محصولات با درجه کیفی و اندازه های مختلف و حتی رنگ های مختلف از هم جدا سازی شده و هر کدام در مسیر تعریف شده ی خود قرار گیرد.
کتاب های بینایی ماشین
از کتاب هایی که در مورد ماشین بینایی نوشته شده است می توان به کتاب بسیار با ارزش بینایی کامپیوتر اشاره کرد که برای قشر دانشجویان و مهندسانی که در این زمینه می خواهند مطالعه داشته باشند بسیار مناسب است. این کتاب در زمینه الگوریتم های کاربردی و روش هایی که بر روی پردازش تصویر مناسب هستند نوشته شده است که می تواند روش های کاربردی در پردازش تصویر و چگونگی اجرای عملی پردازش تصویر و نیز در مورد تکنیک های عملی بینایی ماشین توضیحات خوبی به مخاطب خود ارائه نماید. در این کتاب مثل یک مرجع کامل همه مسائل مربوط به بینایی ماشین به جز بخش یادگیری عمقی وجود دارد. کتاب بعدی که می تواند بطور مفید و مختصر مورد کاربرد دوستداران این تکنولوژی قرار بگیرد کتاب دید کامپیوتری مختصر می باشد که در این کتاب به باز طراحی صحنه های واقعی اجسام و تصاویر با بکارگیری علوم هندسه و جبر می پردازد. در کتاب معرفی شده هندسه قدیم و جدید برای نماهایی که چندگانه هستند به صورت دقیق توضیح داده شده است. کتاب دیگر با نام هندسه چند نما در بینایی کامپیوتر است که در این کتاب تئوری ها و روشهای ساخت نرم افزار های بر پایه ی پایتون 3 و OpenCV 4 تشریح شده است. نحوه ی انجام شدن بخش عملی پایه، چگونگی پردازش های تصویری، تحلیل ویدئویی، اندازه گیری عمقی و قسمت بندی تصاویر هم از بحث هایی است که کتاب معرفی شده به آن اشاره می گردد.
سرویسهای بینایی ماشین
خدمات و سرویس های بینایی ماشین که می تواند به بشریت ارائه شود بسیار بی شمار و متنوع هستند که برخی از آنها را در ادامه متن اشاره کرده و به دلیل گستردگی موضوع برخی از آنها توضیح داده می شود. از مواردی که این تکنولوژی برای ما به ارمغان آورده می توان به مدیریت کردن اجناس موجودی فروشگاهها، آینه های مجازی، تشخیص دزدی هایی که از فروشگاه ها انجام می شود و همچنین تشخیص کمبود کالاها، انواع مراقبت ها و ایمنی در رانندگی و بی نهایت خدماتی که این تکنولوژی ارائه می کند اشاره کرد. مثلا در بحث های پزشکی در حال حاضر این تکنولوژی به پزشکان برای تشخیص بیماری های پوستی کمک زیادی می کند. شرکت آمازون توانسته با ساختن یک نرم افزار پزشکی بیماری های پوستی را با استفاده از پردازش تصویر شناسایی، تحلیل و تشخیص دهد و بیماران با نام کاربری و رمز عبور آمازون خود می توانند از پوست خود عکس بگیرند و با استفاده از نرم افزار تحلیل های پوستی خود را دریافت کنند.
مزایای استفاده از بینایی ماشین
اجزای سیستم بینایی ماشین چندین مزیت مستقیم را برای تولید‌کنندگان و فرایندهای خط تولید فراهم می‌کنند. از مزایای استفاده از فناوری بینایی ماشین می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
-
کاهش تعداد نقص‌ها
-
افزایش عملکرد تولید
-
کاهش در زمان خرابی
-
توانایی بهبود‌یافته در ردیابی قطعات و محصولات در یک فرایند تولید
آینده بینای ماشین
با پیشرفت روزمره علوم مختلف و تجهیز شدن تمامی کامپیوترها به نرم افزارهای پیشرفته این امید را به ما می دهد تا در آینده ای نه چندان دور شاهد گسترش تکنولوژی بینایی ماشین باشیم و این گسترش را در بخش های مختلف زندگی بشر مشاهده کنیم. برای مثال با پیشرفت سیستم های ماشین بینایی و ترکیب این تکنولوژی با نرم افزارهای گفتاری می توان زمینه را برای دیدن افراد نابینا و کم بینا بوجود آورد. شاید امروز درک بسیاری از موارد مرتبط با بینایی کامپیوتر و ماشین بینایی سخت باشد و در آینده بسیاری از جنبه های پنهان این تکنولوژی قابل مشاهده تر از امروز باشد.
سوالات متداول درباره بینایی ماشین
سیستم بینایی ماشین چه مزایایی دارد؟
استفاده از این سیستم امکان بازرسی صد در صدی از محصولات یا قطعات را فراهم میکند و باعث بهبود عملکرد، کاهش نرخ نقص، افزایش کیفیت، هزینه‌های کمتر و سازگاری بیشتر نتایج فرآیند می‌شود.
سیستم بینایی ماشین از چه اجزایی تشکیل شده است؟
چهار کاربرد اجزای سیستم بینایی ماشین چیست؟
کاربردهای ماشین بینایی چیست؟
آخـــرین مقالات بینایی ماشین
رتبه‌بندی کیفیت محصول (Quality Grading) با پردازش تصویر
راهنمای جامع پردازش تصویر با پایتون
شبکه عصبی پردازش تصویر: راهنمای جامع از مبانی تا کاربردهای پیشرفته (۲۰۲۵)
پلاک‌خوانی با پردازش تصویر: فناوری، کاربردها، چالش‌ها و آینده
OpenCV در مقابل Halcon: مقایسه جامع
ابررزولوشن در بینایی ماشین: افزایش وضوح تصاویر برای دقت و کارایی بیشتر
چگونه کدگذاری رنگ YUV کار میکند: بررسی عمیق بهره‌وری تصویر
