در حال بارگذاری صفحه...
بینایی ماشین یکی دیگر فناوریهایی است که در عصر امروز نسبت به گذشته، اهمیت بالایی پیدا کرده است. به همین خاطر ما نیز در درسمن میخواهیم به تاریخچه، کاربردها و آشنایی بیشتر با این فناوری هوش مصنوعی بپردازیم. پس اگر شما هم علاقهمند به دانستن دنیای پر رمز و راز بینایی ماشین هستید، سایت خود را عوض نکنید و تا انتهای مطلب همراه ما باشید.
قطعا دانستن تاریخچه هر فرد، مکان، اشیا و هرچیزی بسیار جالب و تعجببرانگیز است و ما نیز در همین ابتدای مطلب به سراغ تاریخچه بینایی ماشین میرویم. این فناوری و تکنولوژی تاریخچهای قدیمی دارد که باهم جدول زمانی مختصر بینایی ماشین از مراحل اولیه تا کنون را باهم بررسی میکنیم.
ارسطو خورشید گرفتگی جزئی را با دیدن تصویر خورشید بین برگهای پخش شده یک درخت مشاهده کرد که در طول قرن ها، این پدیده نوری منجر به توسعه دوربین شد.
با توسعه استفاده از دوربینها یک مخترع فرانسوی به نام لوئیس داگر با اختراع دوربینی به نام داگرئوتیپ، اولین کارایی دوربینها برای تولید تجاری را ساخت.
بعد از آن، دانشمند و مخترع روسی به نام بوریس روزینگ روشهای اسکن الکترونیکی را برای بازتولید تصاویر توسعه داد.
با پیشرفت دوربینها و توسعه آنها در حوزههای مختلف باعث شد تا در سال اولین اسکنر تصویر دیجیتال با تبدیل تصاویر به شبکه اعداد اختراع شود. بعد از آن نیز در سال 1960، فیلیپس به همراه سونی و تامسون برای ارائه پایداری تصویر و رقابت با RCA، دوربینی با نام Sony the Trinicon را معرفی کرد.
با اختراع این دوربین و پس از گذشت مدتی، لری رابرتز که به عنوان "پدر بینایی کامپیوتر" پذیرفته شد، در ارائه پایاننامه دکترای MIT خود در مورد امکان استخراج اطلاعات هندسی سه بعدی از نماهای پرسپکتیو دو بعدی بحث کرد تا اینکه در سال 1963 لری رابرتز، به دست آوردن اطلاعات سه بعدی در مورد اجسام جامد از عکس های دو بعدی را توصیف کرد.
بعد از توصیف این موضوع، فرانک وانپلاس مهندس برق آمریکایی، مدارهای منطقی CMOS (مکمل فلز-اکسید-نیمه هادی) را در مدارهای منطقی دیجیتال و مدارهای آنالوگ مانند حسگرهای تصویر CMOS ثبت کرد.
با پیشرفت استفاده از دوربینها و استفاده آنها در حوزه مختلف و مطالعات انجام شده، سرانجام رابرتز در سال 1965 موضوع "درک ماشینی جامدات سه بعدی" را منتشر کرد و نشان داد که چگونه یک کامپیوتر می تواند یک مدل سه بعدی را از یک عکس دو بعدی تولید کند.
تحقیقات و اختراعات گستردهای برای استفاده از تصاویر توسط مخترعین مختلف انجام گرفت و در این راه دستگاهها و اقداماتی بسیار مهمی را انجام داد تا سال 2001 دو محقق در MIT، اولین چارچوب تشخیص چهره (Viola-Jones) را معرفی کردند. با مدلسازی نرم افزار تشخیص چهره توسط بولثوف در سال 2002، استاندارد دادههای ویدئویی و تصویری از طریق شبکههای اترنت گیگابیتی توسط کمیته استانداردهای GigE Vision در سال 2003 تاسیس و در سال 2006 اولین نسخه آن، منتشر شد.
در نهایت از سال 2008 تا کنون توسعههای فراوانی روی دستگاههای تشخیص چهره و افزایش کارایی آنها انجام گرفت تا اینکه در سال 2019 دولت هند طرح تشخیص چهره را اعلام کرد و به افسران پلیس اجازه داد تا تصاویر را از طریق برنامه تلفن همراه جستجو کنند و بالاخره فناوری بینایی ماشین و تشخیص خودکار چهره برای جستجوی افراد در میان جمعیت، قانونی اعلام شد.
میخواهیم تعریف این فناوری را با یک تصویرسازی شروع کنیم؛ اگر انیمیشن وال-ای را دیده باشید، در آن ربات کوچک و دوست داشتنی وجود دارد که با زندگی در برهوت سیاره زمین، از زبالههای باقی مانده برج میسازد. در واقع وال-ای تا قبل از شروع سفر اکتشافی خود، هر روز طبق برنامه به سراغ زبالهها میرفت، آنها را مشاهده و بررسی میکرد و چیزهای قابل توجه را برای خودش برمیداشت اما بقیه را مکعبی از زباله میساخت.
پس میتوان گفت وال-ای به کمک تکنولوژی بینایی ماشین اطراف و اجسام را نگاه میکرد به کمک همین دانش، اشیایی دوست داشتنی خود را برداشته و بقیه را نابود میکرد. وقتی بیایید کمی دقیق شویم و نگاه زودگذر به کلکسیون اشیا وال-ای داشته باشیم، درمییابیم چیزهایی که هر روز نمیتواند مشابه آن را پیدا کند، وسایل مورد علاقه او هستند و بهگونهای این ربات کوچک و دو ست داشتنی به دنبال وسایلی «متفاوت» و «کمیاب» بود. حال میتوان گفت که بینایی ماشین، توانایی کامپیوتر برای دیدن است که امکان جستوجو، تجزیه و تحلیل خودکار محیط پیرامون را برای سیستمهای هوشمند فراهم میکندو همچنین با بررسی خودکار اطراف، کنترل فرآیندها و راهنمای رباتیک از طریق پردازش تصویر را ممکن میشود.
دوباره برمیگردیم به سراغ ربات جذاب و کوچکمان وال-ای تا متوجه شویم ربات مورد بحث ما از کجا میفهمد که وسایل کمیاب و متفاوت چه هستند؟
برای رسیدن به پاسخ این سوال، میخواهیم یک درک کلی از نحوه چگونه کار کردن این تکنولوژی داشتیم. در واقع بینایی ماشین با استفاده از دوربینها، اطلاعات بصری محیط اطراف را دریافت میکند. سپس با ترکیبی از فناوریهای سختافزاری و نرمافزاری، تصاویر را پردازش کرده و اطلاعات را برای استفاده در برنامههای مختلف آماده میکند. پس به طورکلی فناوری دید ماشین با استفاده از ابزارهای زیر به تجزیه وتحلیل محیط اطراف میپردازد:
برای درک بهتر این موضوع بیایید با نحوه پردازش بینایی چشم خود آشنا شویم؛ در حقیقت چون دانش بینایی ماشین توسط خود انسانها طراحی شده، میتوان آن را تاحد زیادی شبیه به فرآیند بینایی انسان در نظر گرفت.
همانطور که میدانید برای دیدن هرچیزی نیاز به نور است زیرا وقتی نور به جسم میخورد، آن را به چشم برمیگرداند که تا اینجا دید اشیا توسط انسان و بینایی ماشین یکسان است. در ادامه فرآیند، چشم انسان با استفاده از سلولهای گیرنده، نور دریافت از شی را به به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و آن برای مغز ارسال میکند و از این به بعد، مغز زحمت پردازش تصویر دریافت شده را برعهده گرفته و آن را با سایر اطلاعات موجود مقایسه کرده تا هویت شی را تشخیص دهد.
در بینایی ماشین هم این اتفاقات با کمی اغراق رخ خواهد داد؛ یعنی نور بازتاب شده از شی توسط دوربینها دریافت و به سیگنال دیجیتال تبدیل میشود. در ادامه این سیگنال دیجیتالی به پردازنده رفته و عمل پردازش تصویر شروع میشود تا عملیات مقایسه با اطلاعات قبلی انجام گیرد. اگر در این مقایسه اطلاعات مشابهی وجود داشت که هویت شی تشخیص و اعلام میشود، در غیر این صورت باید دست به دامن تکنولوژی یادگیری ماشین شد که توضیح آن در این مبحث نمیگنجد.
حالا که میدانیم سیستم تصویر، قطعات را بررسی و با کمک جزئیات آن، هویت اشیا را تشخیص میدهد و نسبت به عملکرد سیستم مجهز به بینایی ماشین آشنایی پیدا کردیم، میتوانیم پاسخ این سوال را بدانیم که فعالیت و انجام کار وال-ای بیچاره، سالهای سال تفکیک زبالهها بوده است، پس با خصوصیات آنها به خوبی است.
به عبارت بهتر، هر زبالهای مثل قوطی نوشابه، کاغذ یا وسایل الکترونیکی خراب که ازبین برود، بارها به چشم وال-ای خورده و در حافظهاش به عنوان زباله ثبت شده است. پس هر بار که ربات کوچک ما با زبالهای تکراری روبهرو شود، با الگوی آموزش داده تشخیص زباله، آنها را نابود میکند و از روزهای تکراری، وال-ای با چیزی مواجه میشود که تاکنون مشابه آن را ندیده. در اینجا ربات کوچک تصویر گیاه را ثبت کرده تا آن را با الگوی زبالهها و هر وسیله دیگری که تاکنون دیده، مقایسه میکند و در اینجاست که والای قصه ما بدون پاسخ میماند زیر در حافظهی او هیچ خاطره یا اطلاعاتی مربوط به گیاه ثبت نشده است.
کاربردهای بینایی ماشین در طیف وسیعی از صنایع برای انجام وظایف مختلف صورت میگیرد که میتوان موارد زیر را معرفی کرد:
هوش مصنوعی در بینایی ماشین برای تسریع فرآیند تصمیمگیری استفاده می شود و این تکنولوژی را قادر ساخته تا حجم زیادی از تصاویر و اطلاعات را مورد پردازش قرار دهد که قبلا جمعآوری آنها بسیار دشوار بود. نمونههایی از نحوه استفاده هوش مصنوعی در بینایی ماشین به شرح زیر است:
در برخی موارد، دو اصطلاح بینایی ماشین و بینایی کامپیوتر را بهجای یکدیگر استفاده میکنند که علیرغم باورها، بین این دو واژه تفاوت است. از جمله تفاوت بین بینایی ماشین و بینایی کامپیوتر میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
با این تفاسیر میتوان اینطور در نظر گرفت که بینایی ماشین به عنوان چشم دستگاه کار میکند درصورتی که بینایی کامپیوتر به عنوان مغز دستگاه معرفی میشود و تصاویر دریافتی از چشم را پردازش میکند. پس عملا بدون بینایی کامپیوتر، بینایی ماشین اصلا معنی و مفهومی ندارد.
تا اینجا با مباحث جالبی در خصوص بینایی ماشین دریافتیم و به طورکلی کاربرد این تکنولوژی در صنایع مختلف را بررسی کردیم اما در این بخش میخواهیم کمی بیشتر و دقیقتر این موضوع را بررسی کنیم. پس یکبار دیگر میگوییم، مهمترین کاربردهای بینایی ماشین به شرح زیر است:
یکی از تکنولوژیهای برتر دنیای سینما در استفاده از بینایی ماشین، Motion Capture است ک استفاده از آن یک کاراکتر انیمیشنی قادر است حرکات دست انسان را تقلید کند. امروزه این سیستم در ساخت بازیهای کامپیوتری و فیلمها، کاربرد زیادی دارد.
یکی از کاربردهای مهم و فراگیر بینایی ماشین، تشخیص پلاک است. در واقع با آموزش پلاکهای هر کشور به سیستم پردازشی بینایی ماشین و جستجوی شباهت میان آنها و تصاویر ورودی دوربین، میتوان پلاک موجود در تصویر را خواند. از این سیستم در پارکینگهای هوشمند، ورودی و خروجی سازمانها و مجتمعهای بزرگ جهت کنترل تردد نیز استفاده قرار میشود.
پس مواظب باشید چراکه این نوع سیستمها با پلاک خوانی یک خودرو در ابتدا و انتهای یک مسیر، میتوانند سرعت میانگین را محاسبه و متخلفین را اعمال قانون کنند.
یکی دیگر از کاربردهای بینایی ماشین در برخی سرعت سنجهای بزرگراهی، استخراج سرعت است که در دو نوع متحرک و ثابت طراحی میشوند. از سیستمهای ثابت در کنار خیابان، جاده و یا بزرگراه نصب استفاده میشود اما سیستمهای متحرک، روی خودرویهای پلیس نصب میگردد. همچنین این سیستمها به عنوان تردد شمار و سیستم کنترل ترافیک نیز مورد استفاده قرار میگیرند.
ماشینهایی جدید و مجهز به سیستم بینایی ماشینی برای افزایش سطح ایمنی در رانندگی ساخته شدهاند تا به راننده در حفظ هوشیاری و دقت کمک کند. سیستمهای تشخیص مانع، هشدار دهنده تابلوهای راهنمایی و رانندگی و هشدار دهنده خارج شدن از خطوط جاده، نمونههایی از این سیستمها هستند.
با استفاده از بینایی ماشین و قدرت آنها در استخراج مشخصات مکانی نقاط تصویر، میتوان از آن به عنوان سیستمهای تشخیص حجم برای محلهای دفن زباله پسماند یا نخاله ساختمانی، معادن و کارخانجات تولید مصالح ساختمانی، استفاده کرد.
امروزه اغلب کارخانهها در خط تولید خود از برنامههای بینایی ماشین استفاده میکنند زیرا این تکنولوژی باعث کاهش خطا ، بالا رفتن سرعت کار، کاهش هزینه نگهداری و عدم نیاز به حضور ٢۴ ساعته اپراتور شده است.
همانطور که میدانید پردازش تصویر در این علم کاربرد زیادی داشته و نیاز به دقت و سرعت بسیار بالایی در این زمینه است؛ به همین دلیل بینایی ماشین در در علم هواشناسی و تشخیص و پیش بینی آب و هوا نیز کاربرد بسیاری دارد.
با استفاده از این تکنولوژی میتوان به راحتی پیشرفت و گسترش شهرها را بررسی کرد و مشخص کرد یک شهر در چه قسمتهایی دارای ساختمانها، آبها یا راههای بیشتری است. همچنین میتوان جادههایی که داخل یا خارج از شهر کشیده شده را تحلیل کرد. پس با استفاده از این تکنولوژی میتوان یک شهر را قبل از ساخت شبیهسازی کرد تا ابعاد مختلف آن مورد بررسی قرار بگیرد.
از بینایی ماشین در زمینه کشاورزی به دو منظور استفاده میشود: 1- پردازش تصاویر گرفتهشده از ارتفاعات بالا مثلا از هواپیما، 2- پردازش تصاویر نزدیک به زمین با استفاده از پردازش این تصاویر میتوان به تحلیل مباحثی چون تقسیمبندی اراضی، مقایسه تصاویر دریافتی در زمانهای متفاوت برای تعیین میزان صدمات احتمالی وارد به محیطزیست، تعیین بهترین نقطه برای کشت محصول با توجه به محل رودخانهها و نوع خاک مناطق و حتی ساخت ماشینهای هرز چین اتوماتیک پرداخت.
جالب است بدانید که در یکی از پروژههای کشاورزی، دستگاهی برای تشخیص خودکار گل زعفران از پرچم قرمز رنگ جهت جداسازی، با استفاده از بینایی ماشین و نرمافزار Stigma detection انجام شده است.
این تکنولوژی توانسته تاثیر بسیار خوبی در بخش نظامی داشته باشد و برای دولتها به یک موضوع حائز اهمیت تبدیل شود. به عنوان مثال موشک هدایت شونده خودکاری وجود دارد که میتواند روی یک ساختمان قفل شود و حتی به حساسترین جای ساختمان یعنی درز بین در و دیوار، به راحتی نفوذ میکند.
سیستم تشخیص اثر انگشت اتوماتیک، شناسایی صاحب افراد توسط اثر انگشت در گوشیها و لپ تاپهای جدید با قابلیت finger print، شناخت افراد و سیستم های امنیتی با استفاده از مردمک چشم انسان، نمونههایی از کاربرد بینایی ماشین در بخش مسائل امنیتی است.
از بینایی ماشین در نجوم برای کارهایی چون ساخت دستگاههای اتوماتیک رصد آسمان و ثبت وقایع آسمانی به صورت خودکار و تهیه نقشه سهبعدی از کل عالم کائنات استفادههای فراوانی میشود. علاوهبرآن در فضانوردی نیز برای اسکن و استخراج اطلاعات بسیار ریز درباره سطح سیارات و سطح قمرها، حذف گردوخاک و جو سیارهها و همچنین فـیلتر کردن عکسهای گرفته شده از فضا توسط تلسکوپهای فضایی مختلف، از بینایی ماشین استفاده میشود.
یکی از تاثیرگذارترین اتفاقات در استفاده از تکنولوژی بینایی ماشین، افزایش سرعت پیشرفتهای علمی در هنر و عکاسی است. شکار لحظههای شگفتآور در کسری از ثانیه، بالا بردن وضوح عکسهای گرفتهشده و ایجاد افکتهای خیرهکننده، مهمترین کاربردهای این فناوری در پردازش تصویر است. پیشرفت بینایی ماشین در فناوریهای علمی تاجایی پیشرفت که هماکنون شاهد برگزاری مسابقات رباتهای فوتبالیست بهصورت جدی و همچنین تهیه نقشههای سهبعدی از جادهها در تمام نقاط جهان هستیم.
یکی از زیباترین کاربردهای بینایی ماشین، در بحث مباحث باستان شناسی و تهیه تصاویر از دوران باستان، دستنوشتهها، نقاشیها و غار نگاریهای قدیمی با استفاده از این تکنولوژی جهت بازسازی مجازی این بناهای تاریخی است. علاوهبر آن میتوان با پردازش نقاشیها و غارنگاریها، شکل آنها را شبیهسازی کرد به همان صورتی که در ابتدا بوده اند.
ما سعی کردیم شناخت بینایی ماشین یا دید ماشینی را با ربات کوچک و دوستداشتنی وال-ای برای شما بهتر ارائه دهیم تا کاربرد این تکنولوژی را خیلی راحت درک کنید. همچنین با معرفی کاربردهای آن در زمینههای مختلف، به شگفتی این فناوری وابسته به هوش مصنوعی پی بردیم و متوجه شدیم که در آیندهای نه چندان دور، استفاده از بینایی ماشین نسبت به قبل افزایش مییابد. اگر بازهم در این خصوص سوالی دارید، میتوانید در بخش نظرات با ما به اشتراک بگذارید. راستی اگر علاقهمند به دنیای هوش مصنوعی هستید، دورههای درسمن را در این خصوص از دست ندهید.
بهتر است اینطور بگوییم که بینایی ماشین از آخرین فناوریهای هوش مصنوعی استفاده میکند تا به تجهیزات صنعتی، توانایی دیدن، تجزیه و تحلیل وظایف در تولید هوشمند، کنترل کیفیت و ایمنی کارگران را بدهد.
بینایی ماشین با کاهش مشارکت انسان در فرآیند تولید، مزایای ایمنی و عملیاتی بیشتری را به همراه دارد . علاوهبر این، از انتقال آلودگی توسط انسان به اتاقهای مهمی که تمیزی و بهداشت در آن از اهمین بالایی برخوردار است، جلوگیری و از نیروهای انسانی در برابر محیط های خطرناک محافظت میکند.
بینایی ماشین توانایی کامپیوتر برای دیدن است که از یک یا چند دوربین فیلمبرداری، تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) استفاده میکند که درنهایت دادههای به دست آمده را به یک کامپیوتر یا ربات کنترل کننده انتقال میدهد.
انواع دوربینهای بینایی ماشین عبارتاند از دوربینهای اسکن خطی، اسکن ناحیهای و اسکن سه بعدی. همچنین عملکردهایی که توسط سیستمهای بینایی ماشین انجام میشود شامل بازرسی حضور، تعیین موقعیت، شناسایی، تشخیص عیب و اندازهگیری است که میتوان گفت این نوع سیستمها، کاربردهای عملی بیشماری را در صنایع مختلف دارند.
هنوز اینجا کامنتی ثبت نشده
شما تا به حال با پیش پردازنده های css کار کرده اید؟ در این مقاله بایکی از پیش پردازنده های css به نام sass آشنا می شوید،می خواهیم بدانیم sass چیست و چه کاربردهایی دارد؟
