فناوری‌های بینایی ماشین؛‌ چشمی که به روی زندگی انسان‌ها باز شده است

با رشد اینترنت در دهه ۱۹۹۰ و در دسترس قرار گرفتن مجموعه‏‌های زیادی از تصاویر به صورت آنلاین برای تجزیه و تحلیل، مدل‌های بینایی ماشین رونق گرفت. همچنین، پیشرفت‌های سخت‌افزاری در کنار مجموعه‌داده‌‏های در حال رشد، باعث شد ماشین‏‌ها بتوانند اجسام متنوعی را در عکس‏‌ها و فیلم‏‌ها شناسایی کنند. در دهه‌های اخیر، تأثیرات این پیشرفت‏‌ها در زمینه بینایی ماشین، حیرت‏‌انگیز بوده، به طوری ‌که سیستم‌‏های امروزی در تشخیص و واکنش سریع به ورودی‏‌های بصری دقیق‌‏تر از انسان عمل می‌‏کنند. در این نوشتار برآنیم تا بینایی ماشین را از جوانب مختلف، کاربردها و اهمیت آن بررسی کنیم.

فناوری بینایی ماشین

بینایی ماشین توانایی کامپیوتر برای دیدن است. این فناوری از یک یا چند دوربین فیلم‌برداری، تبدیل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) استفاده می‌کند. داده‌های به‌دست‌آمده به یک کامپیوتر یا کنترلر ربات می‌رود و در واقع از یک حسگر در ربات برای مشاهده و تشخیص یک شیء با کمک کامپیوتر استفاده می‌کند. به عبارت دیگر، آن نوع فناوری که برای استخراج اطلاعات از یک تصویر به صورت خودکار استفاده می‌شود، بینایی ماشین نام دارد. اطلاعات استخراج‌شده می‌تواند یک سیگنال ساده یا مجموعه پیچیده‌ای از داده‌ها مانند هویت، موقعیت و جهت هر شیء در یک تصویر باشد. این اطلاعات را می‌توان برای برنامه‌هایی مانند بازرسی خودکار و هدایت ربات و فرایند در صنعت، نظارت بر امنیت و راهنمایی خودرو استفاده کرد. این حوزه شامل تعداد زیادی فناوری، محصولات نرم‌افزاری و سخت‌افزاری، سیستم‌های یکپارچه و اقداماتی در این خصوص است.

بینایی ماشین چگونه کار می‌کند؟

بینایی ماشین، به‌طورکلی، بر اساس سه گامِ اصلی عمل می‌کند:

１-  تصاویر را در آنِ واحد به‌وسیله فیلم یا عکس برای تجزیه و تحلیل دریافت می‌کند.

２-  مدل‌های یادگیری عمیق، بسیاری از فرایندهای پردازش را خودکار می‌کنند که اغلب این مدل‌ها نیازمند برچسب زدن هزار تصویر برای آموزش هستند.

３-  سپس تصاویر تفسیر می‌شوند و آن جسم، شناسایی یا طبقه‌بندی می‌شود.

در‌حال‌حاضر، سیستم‌های هوش مصنوعی یک گام فراتر رفته‌اند و بر اساس درک تصویر، اقداماتی را نیز انجام می‌دهند؛ به طوری که الگوریتم‏های یادگیری ماشین در کنار قطعات سخت‏افزاری (دوربین‌ها و حسگرها) توانسته‌اند، مشابه توانایی بینایی انسان و حتی فراتر از آن را در ماشین‌ها ایجاد کنند.

بینایی ماشین چه کاربردهایی دارد؟

کاربردهای اولیه بینایی ماشین، بازرسی و مرتب‌سازی خودکار مبتنی بر تصویربرداری و هدایت ربات است؛ اما به‌طورکلی، بینایی ماشین، در حوزه‌های گوناگونی کاربرد دارد که عبارت‌اند از:

• انواع فرایندهای صنعتی (مورد استفاده در بازرسی مواد، تشخیص اشیا، تشخیص الگو، ارزیابی محصولات در مراحل مختلف فرایند، نظارت بر کیفیت محصول، بازشناسی قطعات در خط تولید، تجزیه و تحلیل اجزای الکترونیکی، شناسایی امضاها، کاراکترهای نوری و ارز، تولید صنعتی در مقیاس بزرگ، ماشینی کردن اجزای کوچک صنعتی، سامانه‌های ایمنی موجود در محیط‌های صنعتی.)
• سیستم‌های کنترل و مدیریت سهام بصری (مورد استفاده برای خواندن و شمارش بارکد)
• پلاک‌خوان (مورد استفاده در پارکینگ‌های هوشمند، ورودی و خروجی سازمان‌ها و مجتمع‌های بزرگ برای کنترل تردد)
• پزشکی (مورد استفاده در تصویربرداری و معاینه پزشکی)
• بازشناسی چهره
• حمل‌ونقل (وسایل نقلیه زمینی و هواییِ بدون سرنشین، کنترل ربات‌های تعقیب خطی برای حمل بار)
• بازسازی صحنه جرم
• ساخت اجزایی که نیاز به زمان تولید مشخصی دارند.
• سرعت‌سنج (به منظور تشخیص سرعت در دو نوع ثابت و متحرک)
• ایمنی رانندگی (سامانه‌هایی در حفظ هوشیاری و دقت از جمله تشخیص مانع، آینه‌کنار هشداردهنده، هشداردهنده تابلوهای راهنمایی و رانندگی و…)
• تشخیص حجم (تشخیص حجم بار خودروهای سنگین، مورد استفاده در محل‌های دفن پسماند یا نخاله ساختمانی، معادن و کارخانجات تولید مصالح ساختمانی)

چرا استفاده از فناوری‌های بینایی ماشین ضروری است؟

چشم انسان به طول موج‌های الکترومغناطیسی از 390 تا 770 نانومتر، حساس است. دوربین‌های فیلم‌برداری می‌توانند به طیف وسیعی از طول موج‌های بسیار گسترده‌تر از این حساس باشند که برخی از سیستم‌های بینایی ماشین نیز در طول موج‌های مادون قرمز، فرابنفش یا اشعه ایکس کار می‌کنند. از طرفی، بینایی ماشین به برنامه‌های کامپیوتری اجازه می‌دهد، تا وظایف و کاربردهای مختلف را به صورت خودکار انجام دهند؛ وظایفی که پیش از این، برای انجام‌ آن‌ها، بهره‌گیری از فاکتور «نظارت انسانی» ضروری بود.

این فناوری پیچیده و در عین حال ارزنده، به دلیل افزایش تقاضای کیفیت تولیدکنندگان و مشتریان، به یک فناوری کلیدی در زمینه تولید و کنترل کیفیت تبدیل شده است. طبق گفته انجمن تصویربرداری خودکار (AIA)، بینایی ماشین همه برنامه‌های صنعتی و غیرصنعتی را در بر می‌گیرد که در آن ترکیبی از سخت‌افزار و نرم‌افزار راهنمایی عملیاتی را برای دستگاه‌ها در اجرای عملکردشان بر اساس ضبط و پردازش تصاویر ارائه می‌کنند.

جایگاه فناوری بینایی ماشین در ایران

بینایی ماشین به پیشرفت‌های قابل‌توجهی در دنیا رسیده است. در آینده سیستم‌هایی توسعه خواهند یافت که امکان درک مشاهدات و پاسخگویی متناسب را به کامپیوترها می‌دهند. سیستم‌های این‌چنینی در آینده به یک ضرورت برای عملکرد ایمن خودروهای اتوماتیک، کاهش هزینه‌ها در پردازش تصویر پزشکی و حتی درخشیدن در اقدامات بشردوستانه تبدیل خواهد شد.

این فناوری در ایران نیز به همت متخصصان کشورمان در حال توسعه و ایجاد دگرگونی در حوزه‌های گوناگون کسب‌وکار و ارائه راهکارهای چابک به سازمان‌ها و شرکت‌هاست. یکی از پایگاه‌های مهم این فناوری کارا و اثربخش، مرکز تحقیقات هوش مصنوعی پارت است که به عنوان بزرگ‌ترین شرکت‌های فعال در حوزه هوش مصنوعی در ایران در حال فعالیت است و محصولات ارزشمندی در حوزه‌های بینایی ماشین، داده‌کاوی، پردازش زبان طبیعی و پردازش گفتار عرضه کرده است. سرویس‌های گوناگونی که با فناوری بینایی ماشین در این مرکز دانش‌بنیان توسعه داده شده‌اند یا در حال توسعه هستند، با جدیدترین الگوریتم‌های یادگیری ماشین و با به‌روزترین دستاورهای این فناوری ایجاد شده‌اند.

جدیدترین اخبار هوش مصنوعی ایران و جهان را با هوشیو دنبال کنید