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#機(jī)器視覺(jué)#系列內(nèi)容與大家正式見(jiàn)面啦!機(jī)器視覺(jué)被譽(yù)為智能制造皇冠上的明珠。凌云光深耕機(jī)器視覺(jué)行業(yè)二十余載,擁有豐富的技術(shù)積累及應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),深度參與編寫了《機(jī)器視覺(jué)發(fā)展白皮書》2021版。本欄目將以白皮書為藍(lán)本,為您講述機(jī)器視覺(jué)發(fā)展變遷、機(jī)遇挑戰(zhàn)、市場(chǎng)前景、行業(yè)應(yīng)用。快來(lái)跟隨凌小云一起探索機(jī)器視覺(jué)的星辰大海吧!
本期主要內(nèi)容:看國(guó)內(nèi)外機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展歷程及驅(qū)動(dòng)因素。
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什么是機(jī)器視覺(jué)?機(jī)器視覺(jué)借助光或電磁波的輻射,通過(guò)使用含CMOS或CCD的圖像攝取裝置來(lái)探測(cè)及解析來(lái)自目標(biāo)物體的反射光而生成圖像,將該圖像傳送至處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析,從而感知并判別出目標(biāo)物體和環(huán)境的特征,根據(jù)判別結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)作以執(zhí)行實(shí)用的功能。其實(shí)用一句話總結(jié)下:機(jī)器視覺(jué)的本質(zhì)就是為機(jī)器植入“眼睛”和“大腦”。為什么這么說(shuō)呢,且聽(tīng)凌小云慢慢道來(lái)。
視覺(jué)是人類最重要的感覺(jué)器官,占據(jù)了80%以上的人類信息獲取。機(jī)器視覺(jué)作為替代人眼的強(qiáng)大技術(shù),日益取得重大突破和廣泛應(yīng)用。機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展史最早可以追溯至20世紀(jì)60年代末。縱觀全球,國(guó)外與國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展步調(diào)并不一致、相差很多,國(guó)外起步更早一些。
在成像傳感器誕生的驅(qū)動(dòng)下,機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)萌芽期。此時(shí)受限于半導(dǎo)體工藝成熟度和成本等因素制約,機(jī)器視覺(jué)只在高端的科學(xué)研究中有少量初級(jí)應(yīng)用,尚未形成完整的概念。
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貝爾實(shí)驗(yàn)室
1969年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室成功研制出CCD傳感器,可以直接把圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)到電腦中參與計(jì)算和分析,從而奠定了機(jī)器視覺(jué)技術(shù)誕生的基石。
在應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)下,機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入起步期。機(jī)器視覺(jué)的概念首次在產(chǎn)業(yè)界被提及,但未形成精準(zhǔn)的定義。在此期間誕生了首批機(jī)器視覺(jué)企業(yè),如加拿大的DALSA、美國(guó)的柯達(dá)和仙童、英國(guó)的E2V等CCD傳感器與工業(yè)相機(jī)公司,以及美國(guó)康耐視等具有代表性的軟件算法公司。
在應(yīng)用的進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)下,機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入成長(zhǎng)波動(dòng)期。1990年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展使機(jī)器視覺(jué)定位與檢測(cè)成為替代人工的支撐技術(shù),機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)得到蓬勃發(fā)展的機(jī)遇。
在美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家,機(jī)器視覺(jué)技術(shù)開始得到實(shí)際應(yīng)用,但成像技術(shù)和算法算力的發(fā)展尚不成熟,不能全面滿足行業(yè)應(yīng)用需求,無(wú)法全面推廣。由于技術(shù)門檻和系統(tǒng)成本過(guò)高,雖然出現(xiàn)一些專門從事機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的新企業(yè),但規(guī)模普遍較小。
在應(yīng)用和算力的共同驅(qū)動(dòng)下,機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期。在此期間,F(xiàn)PD平板顯示制造、PCB檢測(cè)和汽車制造等行業(yè)陸續(xù)對(duì)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用表現(xiàn)出強(qiáng)烈需求。同時(shí),CPU算力提升使機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在PC-Base條件下可以處理一般性的問(wèn)題。產(chǎn)業(yè)需求和技術(shù)進(jìn)步共同促進(jìn)了機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與繁榮。我國(guó)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)也在這個(gè)階段加入全球陣營(yíng)。
AI算法的發(fā)展推動(dòng)機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入發(fā)展中期。2016年是AI發(fā)展非常重要的一年, AlphaGo打敗人類頂尖棋手李世石、深度殘差學(xué)習(xí)和殘差網(wǎng)成為視覺(jué)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)算法等標(biāo)志性事件,開啟了人工智能發(fā)展的新紀(jì)元。
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隨后,人工智能賦能的機(jī)器視覺(jué)開始在智能制造應(yīng)用中加快普及,產(chǎn)業(yè)得到了空前發(fā)展。隨著應(yīng)用的爆發(fā)式擴(kuò)展,預(yù)計(jì)2020年后機(jī)器視覺(jué)將迎來(lái)高速發(fā)展期。
與國(guó)外機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展歷程相比,我國(guó)的機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)起步較晚,1995年才開始有初步應(yīng)用。
二十余年,看國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)的“飛躍”成長(zhǎng)路
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在國(guó)外技術(shù)發(fā)展引領(lǐng)下,我國(guó)機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入了萌芽期,核心機(jī)構(gòu)和行業(yè)開始出現(xiàn)應(yīng)用。此時(shí)由于算法、算力及成像技術(shù)尚不成熟,國(guó)外機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)能力處于成長(zhǎng)波動(dòng)期,我國(guó)一些企業(yè)作為國(guó)外代理提供機(jī)器視覺(jué)器件及技術(shù)服務(wù)。
在應(yīng)用和算力的雙驅(qū)動(dòng)下,我國(guó)機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入了起步期。此時(shí)CPU算力提升,PC-Base系統(tǒng)可以承接一般性難度的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)幾個(gè)代表性產(chǎn)業(yè)如人民幣印鈔質(zhì)量檢測(cè)、煙草和原棉異物剔除、郵政分揀等對(duì)機(jī)器視覺(jué)提出強(qiáng)烈的應(yīng)用需求,我國(guó)開始出現(xiàn)一些專業(yè)的機(jī)器視覺(jué)公司。
是我國(guó)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展劃時(shí)代的一年。以蘋果手機(jī)加工制造為核心的3C電子制造產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高精度100μm時(shí)代,迫切需要用機(jī)器替代人來(lái)保障產(chǎn)品加工精度和質(zhì)量的一致性。蘋果手機(jī)加工制造的應(yīng)用需求直接推動(dòng)了我國(guó)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入發(fā)展初期。
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2010年后,手機(jī)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展帶來(lái)整個(gè)3C電子制造業(yè)的變革,大大擴(kuò)展了機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用場(chǎng)景,加速促進(jìn)了機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國(guó)陸續(xù)涌現(xiàn)出近百家機(jī)器視覺(jué)新創(chuàng)企業(yè),很多自動(dòng)化設(shè)備公司也增設(shè)了機(jī)器視覺(jué)部門,此外安防監(jiān)控領(lǐng)域的一些企業(yè)也開始研發(fā)應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)。
AI算法的發(fā)展使我國(guó)機(jī)器視覺(jué)進(jìn)入發(fā)展中期。從2010年開始的近十年,我國(guó)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直保持20%-30%的增速。到2020年我國(guó)的機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)規(guī)?;九c歐洲體量相當(dāng)。
究竟是什么讓我國(guó)的機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè),可以與國(guó)外逐步縮小差距,最終迎頭趕上呢?偷偷告訴你,這四大驅(qū)動(dòng)因素,可是必不可少的!
這四大因素,正在驅(qū)動(dòng)機(jī)器視覺(jué)發(fā)展
■?人口結(jié)構(gòu)變化,用工成本的不斷攀升
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人口紅利優(yōu)勢(shì)的急速消退,勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)也在逐步的發(fā)生變化,中國(guó)老齡化將成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。勞動(dòng)力供給緊張使用工成本不斷上升。
■?機(jī)器視覺(jué)本身性能優(yōu)勢(shì)顯著
相比人類視覺(jué),機(jī)器視覺(jué)在精確性、速度性、適應(yīng)性、客觀性、重復(fù)性、可靠性、效率性、信息集成方面優(yōu)勢(shì)明顯。從具體參數(shù)看,機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)比人工視覺(jué)檢測(cè)優(yōu)勢(shì)明顯。隨著深度學(xué)習(xí)、3D視覺(jué)技術(shù)、高精度成像技術(shù)和機(jī)器視覺(jué)互聯(lián)互通技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,機(jī)器視覺(jué)的性能優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步加大。
■?智能制造大環(huán)境的選擇
機(jī)器視覺(jué)是生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)采集的首選技術(shù)之一,是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化和智能化的必要手段,相當(dāng)于人類視覺(jué)在機(jī)器上的延伸。為了保持我國(guó)在世界制造業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)地位,我國(guó)提出了三步走實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)目標(biāo)的《中國(guó)制造2025》綱要。
■?政策加碼助力行業(yè)發(fā)展
作為實(shí)現(xiàn)智能制造的核心技術(shù)之一,機(jī)器視覺(jué)長(zhǎng)期以來(lái)一直受到國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的支持。近年來(lái),國(guó)家不斷發(fā)布各項(xiàng)政策推動(dòng)行業(yè)發(fā)展,充分支持行業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和市場(chǎng)擴(kuò)展。
2022-04-15
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2022-01-13