机器视觉如何做行业数字化的抓手？

文︱朵啦

图︱现场拍摄、Baumer堡盟

人工智能已经成为新一轮产业变革的核心驱动力,正在对世界经济、社会进步和人类生活产生广泛的影响,机器视觉在产业和消费升级的大潮中将发挥重要的作用。从机器视觉产业联盟(CMVU)的预测看,2020年至2022年,中国机器视觉市场规模将从108亿元增长至162亿元人民币,年均复合增长率达22．5%。而随着新基建的推出和5G等新技术的发展,机器视觉在国内将释放巨大的市场潜力。

近日,中国机器视觉展(VisionChina)在北京国际会展中心举行。大会以“机器视觉引领智能制作高质量开展”为主题,聚集机器视觉技术在智能制作范畴的创新与开展,为机器视觉企业和客户提供讨论技术创新和学术交流的前沿渠道,有力推进职业开展。在展会现场,Baumer堡盟电子(上海)有限公司产品市场经理陈田与探索科技(TechSugar)就机器视觉技术的发展情况、未来趋势以及对中国市场的看法等问题进行探讨。

机器视觉是行业数字化的抓手

“视觉”是人类感知世界的重要信息来源,而机器视觉是通过计算机来模拟人类的视觉功能,让计算机获得相关的细节信息并且加以理解的技术。机器视觉有成本低、运用广泛、准确度高以及能够很好适应比较差的环境等特点,已服务工业30余年,目前基于大量数据集的物体检测、分割和识别,在智能家居、安防、工业检测等领域做出了突出的贡献。

近年随着应用场合对图像细节精度和处理速度要求提高,万兆网接口的工业相机接棒千兆网接口相机,投入应用当中。依托多年机器视觉技术领域的深耕与积累,堡盟推出行业内技术水平领先的工业相机:LX系列万兆网接口相机,提供从60万像素至6500万像素一系列产品解决方案。据堡盟介绍,系统在使用同一款芯片的XT系列60万像素的相机,最高帧率达到1578帧。

伴随着半导体行业进入新一轮景气周期,现如今软件设计公司如雨后春笋,其中涉及的深度学习以及算法的研究与开发都离不开硬件的支持。陈田介绍,堡盟推出一款集成JPEG图像压缩技术的LXT相机,以此减轻其他硬件以及软件的负担,“通过使用堡盟压缩部位相机,图片的大小可以得到有效降低,从而降低了 PC存储的难度以及对系统本身性能的要求,这也是我们独特优势的一款相机。”

图:中国机器视觉展(VisionChina)现场的堡盟电子(上海)展出产品

结合时下流行的深度学习、人工智能的边缘计算等等,堡盟近期开发出一款软硬一体的AI相机——AX系列AI智能相机。AX智能相机采用英伟达处理器,使用在人工智能领域的特殊算法,构成紧凑型的视觉系统。陈田补充到,此款相机在进行深度学习的算法开发,以及边缘计算的开发等过程中,不需要使用其他额外的软硬件,这有效地降低了系统成本。此外,当这款智能相机部署到VR和边缘计算的应用场景时,其所有运算结果均可与云端、物联网中心进行联通,直接快速、高效地输出可执行的结果,而不需要进行额外的图像处理。

未来机器有算力、能思考,视野无边

在中国(北京)机器视觉展览会首日的论坛上,中国电子技术标准化研究院张晖博士带来《机器视觉的产业发展与技术趋势》演讲,演讲提到:“机器视觉集‘光’‘机’‘电’‘算’‘软’为一体,尤其算法是灵魂。”如今,作为机器感知能力的基石,机器视觉与自然语言处理、边缘算力、其他智能终端传感器结合,助力千行百业。

图:堡盟工业相机/图像处理系列

陈田认为,机器智能亟需更高的数据质量,提高其视觉系统的感知和理解能力将成为趋势。民用行业如智慧的监测、自动售货机等,需要人脸识技术的支持,背后便是相机的架构搭配智能算法的结合。堡盟提出相机紧凑型、一体化的概念,正是借力AI在深度学习中的优势,构建体积更小、更灵活的视觉系统。

另外,陈田表示,单一算法无法解决在工业领域电子零部件微小而繁多的瑕疵检测工作,机器视觉引入深度学习人工智能,可以通过在生产过程中自动判断瑕疵类别从而解决问题。他举例,在制药行业等应用场景中,产品追溯工程浩大,机器视觉的AR相机可使追溯更加地智能化,节省时间与人力成本。

对于未来机器视觉的发展趋势,陈田认为,伴随着国际智能制造战略的持续推进,机器视觉会在将来的市场持续热度,并且因新技术的加入而实现技术升级。具体如下:

更高速。随着应用场景的方案完善,产能随之增加,视觉判断速度要求会提高,高速便成了机器视觉技术的竞争重点。

与智能工厂、工业4．0结合。现阶段千兆网到万兆网的升级,相机除了需要在技术方面提高带宽,更需要了解高速的应用场景。另一方面,无人工厂离不开机器视觉,在工业4．0的推进过程中,25倍和40倍相机的诞生将以网络形式接入物联网。

从二维转向三维以及多维。随着技术向更高速、更大带宽的方向发展以及各应用的深入,3D相机将发挥重要作用,伴随而来的是更高精度以及更快反应时间的技术挑战。如前沿技术带来的一些新领域,无人机、服务器人等都在促进这一技术转变。

特殊材料的检测。特殊材料例如塑料、透明薄膜上的划痕检测,是未来机器视觉技术攻克的方向之一。

特殊的应用场景,需构建多领域知识库。除了在工业领域机器视觉的应用比较成熟之外,在一些非工业领域机器视觉的优势同样非常明显,尚存较大发展运用的空间,如今市面上也已有初步引入的案例,细分新行业如森林防火、飞机跑道异物检测等。未来还将会有智慧水利、智慧油田、智慧网点、智慧制造、全息社区等更多的应用场景落地。

中国机器视觉市场的变化

在国际市场上,机器视觉发展已是历久弥新、应用广泛,中国机器视觉市场正在需求驱动下经历黄金时代。据全球市场研究机构CB Insights数据显示,中国是继美国、日本之后的第三大机器视觉领域应用市场。中国机器视觉行业规模预计在2023年达到197亿元,平均年复合增长率达13．63%。堡盟认为,近年中国本土的品牌崛起,给国外企业带来了一定的竞争压力。陈田表示,为适应快速变化的中国市场,堡盟正积极做出应对策略:促进产品优化与迭代,切实解决产业中的实际问题;另外,针对国产价格优势明显、灵活性较高,客户支持以及响应比较快等竞争优势,堡盟将在用户服务方面进行优化,满足客户的技术需求,并且适当在价格方面进行调整。

如今,5G应用在物联网中逐渐铺开落地,未来的工业4．0所使用到的的无线传输也将借力5G,以满足在速度与带宽方面的更高要求。陈田表示,目前中国多数机器视觉设备研发商尚处于产品开发期,包括工业、制造业、物流等领域在内的未来领域还存在很大的探索空间。对此,堡盟也会结合5G技术,积极开发机器视觉领域,使中国市场的更多客户意识到自身需求,并及时获得高质量技术支持。