上篇　機(jī)器視覺(jué)理論與算法

第1章　機(jī)器視覺(jué)

1.1　機(jī)器視覺(jué)的作用

提起“視覺(jué)”，自然就聯(lián)想到了“人眼”，機(jī)器視覺(jué)通俗點(diǎn)說(shuō)就是“機(jī)器眼”。同理，由人眼在人身上的作用，也可以聯(lián)想到機(jī)器視覺(jué)在機(jī)器上的作用。不過(guò)，雖然功能大同小異，但是也有一些本質(zhì)的差別。相同點(diǎn)在于都是主體（人或者機(jī)器）獲得外界信息的“器官”，不同點(diǎn)在于獲得信息和處理信息的能力不同。

對(duì)于人眼，一眼望去，人可以馬上知道看到了什么東西，其種類、數(shù)量、顏色、形狀、距離，八九不離十地都呈現(xiàn)在人的腦海里。由于人有從小到大的長(zhǎng)期積累，不假思索就可以說(shuō)出看到東西的大致信息，這是人眼的優(yōu)勢(shì)。但是，請(qǐng)注意前面所說(shuō)的人眼看到的只是“大致”信息，而不是準(zhǔn)確信息。例如，你一眼就能看出自己視野里有幾個(gè)人，甚至知道有幾個(gè)男人、幾個(gè)女人以及他們的胖瘦和穿著打扮等，包括目標(biāo)（人）以外的環(huán)境都很清楚，但是你說(shuō)不準(zhǔn)他們的身高、腰圍、離你的距離等具體數(shù)據(jù)，最多能說(shuō)“大概是XX吧”，這就是人眼的劣勢(shì)。假如讓一個(gè)人到工廠的生產(chǎn)線上去挑選有缺陷的零件，即使在人能反應(yīng)過(guò)來(lái)的慢速生產(chǎn)線上，干一會(huì)也會(huì)發(fā)牢騷“這哪里是人干的事”，對(duì)于那些快速生產(chǎn)線就更不是人干的活了。是的，這些不是人眼能干的事，是機(jī)器視覺(jué)干的事。

對(duì)于機(jī)器視覺(jué)，上述的工廠在線檢測(cè)就是它的強(qiáng)項(xiàng)，不僅能夠檢測(cè)產(chǎn)品的缺陷，還能精確地檢測(cè)出產(chǎn)品的尺寸大小，只要相機(jī)解像度足夠，精度達(dá)到0.001mm，甚至更高都不是問(wèn)題。而像人那樣，一眼判斷出視野中的全部物品，機(jī)器視覺(jué)一般沒(méi)有這樣的能力。機(jī)器視覺(jué)不像人眼那樣會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)曾經(jīng)“看到過(guò)”的東西，如果沒(méi)有給它輸入相關(guān)的分析判斷程序，它就是個(gè)“瞎子”，什么都不知道。當(dāng)然，也可以像人那樣，通過(guò)輸入學(xué)習(xí)程序，讓它不斷學(xué)習(xí)東西，但是也不可能像人那樣什么都懂，起碼目前還沒(méi)有達(dá)到這個(gè)水平。

總之，機(jī)器視覺(jué)是機(jī)器的眼睛，可以通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的分析判斷，可以檢測(cè)目標(biāo)的缺陷，可以測(cè)量目標(biāo)的尺寸大小和顏色，可以為機(jī)器的特定動(dòng)作提供特定的精確信息。

機(jī)器視覺(jué)具有廣闊的應(yīng)用前景，可以使用在社會(huì)生產(chǎn)和人們生活的各個(gè)方面。在替代人的勞動(dòng)方面，所有需要用人眼觀察、判斷的事物，都可以用機(jī)器視覺(jué)來(lái)完成，最適合用于大量重復(fù)動(dòng)作（例如工件質(zhì)量檢測(cè)）和眼睛容易疲勞的判斷（例如電路板檢查）。對(duì)于人眼不能做到的準(zhǔn)確測(cè)量、精細(xì)判斷、微觀識(shí)別等，機(jī)器視覺(jué)也能夠?qū)崿F(xiàn)。表1.1是機(jī)器視覺(jué)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用事例。

表1.1　機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用事例