بینایی ماشین و بینایی کامپیوتر؛ تفاوت‌ها، شباهت‌ها و کاربردها
تیم تحریریه- ۱ خرداد ۱۴۰۰
نسبت میان بینایی ماشین و بینایی کامپیوتر از آن دست موضوعاتی است که احتمالاً بسیاری از علاقه‌مندان به هوش مصنوعی در آن ابهام‌ها و سوالاتی دارند.
بخشی از این ابهام‌ها به شباهتهای زیاد این دو مفهوم و پیشرفت‌هایی اخیر در حوزه بینایی کامپیوتر باز می‌گردد. در این یادداشت سعی می‌کنیم با تعریف بینایی ماشین و بینایی کامپیوتر و نشان‌دادن کاربردهای آن‌ها نسبت میان آن‌ها را روشن‌تر سازیم.
نخستین دستگاه‌های عکاسی در قرن نوزدهم پدید آمدند. این دوربین‌ها در واقع جعبه کوچکی بودند که درونش کاغذی آغشته به کلرید نقره کار گذاشته شده بود. وقتی که شاتر باز می‌شد کلرید نقره در برابر نور قرار می‌گرفت و تیره می‌شد. همین فناوری به‌ظاهر ساده، آغاز راه پرپیچ‌وخم و جالبی بود که بعدها با قرار گرفتن در کنار دیگر پیشرفت‌های حوزه تصویر، به پردازش ماشینی تصاویر و تصاویر سه‌بعدی ختم شد.
از جمله این پیشرفت‌ها، فناوری‌هایی است که می‌توانند از فرایند بینایی انسان تقلید کنند. به‌صورت مشخص، بینایی ماشین و بینایی کامپیوتر حوزه‌هایی هستند که از دل همین تلاش‌ها برای دادن توانایی بینایی به ماشین بیرون آمده‌اند.
بینایی کامپیوتر چیست؟
بینایی کامپیوتر از اواخر دهه 1960 در دانشگاه‌های پیشگام در حوزه هوش مصنوعی به‌صورت جدی آغاز شد. دهه هفتاد میلادی را می‌توان دهه پدید آمدن الگوریتم‌های بینایی ماشین دانست؛ الگوریتم‌هایی که بسیاری از آن‌ها به نوعی بنیاد الگوریتم‌های بینایی کامپیوتر کنونی هستند.
در بینایی کامپیوتر پردازش تصاویر و ویدئوها و درک محتوای آن‌ها به عهده ماشین گذاشته می‌شود. بینایی کامپیوتر این فرایند را ازطریق روش‌های مختلفی انجام می‌دهد. در ادامه به چند نمونه از رایج‌ترین روش‌ها در بینایی کامپیوتر می‌پردازیم:
[irp posts=”5411″]1. تشخیص اشیا
در تشخیص اشیا کامپیوتر قادر می‌شود اجزای یک تصویر را درک کند. این کار ازطریق استخراج پیکسل‌های تصویر و استفاده از آن‌ها در الگوریتم‌های یادگیری ماشین و یادگیری عمیق ممکن می‌شود. یکی از مهم‌ترین مثال‌های تشخیص اشیا، فناوری تشخیص چهره است.
2. بازسازی سه‌بعدی صحنه‌ها
الگوریتم‌های بینایی کامپیوتر می‌توانند با استفاده از تصاویر دو بعدی که از زاویه‌های مختلف گرفته شده تصاویر سه‌بعدی بسازند که به واقعیت بسیار نزدیک است. مشهورترین نرم‌افزاهایی که از این فناوری استفاده می‌کنند در طراحی داخلی و معماری کاربرد دارند.
3. پیش‌پردازش ویدئو و تصاویر
الگوریتم‌های پیشرفته بینایی کامپیوتر که در آن‌ها از شبکه‌های عصبی بهره برده شده می‌توانند تغییراتی روی تصاویر انجام دهند که با الگوریتم‌های سنتی پردازش تصویر ممکن نبود.
4. بخش‌بندی تصاویر
با استفاده از فناوری بینایی کامپیوتر می‌تواند پیکسل‌های تصاویر را جدا کرد و به‌صورت جداگانه آن‌ها را اسکن کرد. این فناوری در مسیریابی خودکار و رادیولوژی کاربردهای بسیاری دارد.
5. برچسب‌گذاری ویدئو و تصاویر برای بهبود رتبه صفحات
با استفاده از بینایی کامپیوتر و مدل‌های یادگیری ماشین که برای تشخیص تصاویر آموزش داده شده‌اند می‌توان ویدئوها را برچسب‌گذاری کرد. این فناوری می‌تواند به‌صورت خودکار محتوای تصویر یا ویدئو را تشخیص دهد و برای آن برچسب مناسبی انتخاب کند. چنین امکانی می‌تواند باعث بالا رفتن رتبه صفحه در رتبه‌بندی موتورهای جست‌وجو شود.
بینایی ماشین چیست؟
مانند بسیاری از مفاهیم و فناوری‌های حوزه هوش مصنوعی، برای بینایی ماشین نیز تعاریف بسیار زیادی وجود دارد. بینایی ماشین که به نام پردازش تصاویر صنعتی نیز شناخته می‌شود، ابزار مهمی برای بهینه‌سازی و کنترل خودکار فرایندهای تولید است.
بنابر تعریفی که AIA Automated Imaging Association ارائه داده است بینایی ماشین شامل همه کاربردهای صنعتی و غیرصنعتی می‌شود که در آن‌ها با استفاده از گرفتن و تحلیل تصاویر و با ترکیب بخش‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری می‌توان راهنمای عملیاتی برای این ابزارها فراهم آورد. استفاده از بینایی ماشین در صنعت قدمتی طولانی دارد.
[irp posts=”10553″]مثلاً مدت‌هاست که از اسکنرها برای خواندن بارکد کالاها استفاده می‌شود. یا ماشین‌هایی که در ادارات پست برای خواندن آدرس‌های بسته‌ها استفاده می‌شود نیز به‌نوعی از همین فناوری استفاده می‌کنند.
به‌صورت کلی می‌توان گفت که بینایی ماشین بیش از هر چیزی ناظر به استفاده از فناوری‌های پردازش تصویر در حوزه صنعت است. در زیر برای درک بهتر این موضوع به چهار کاربرد بینایی ماشین در حوزه صنعت اشاره شده است:
1. اندازه‌گیری
در فرایندهای تولید هر جایی که مسئله اندازه‌گیری مهم باشد می‌توان از بینایی ماشین بهره برد. برای مثال با استفاده از توانایی بینایی ماشین در اندازه‌گیری می‌توان محصولات معیوب و ناقص را در همان خط تولید شناسایی کرد و از ارسال محصول بی‌کیفیت برای مشتری جلوگیری کرد.
2. شمارش
مثال مشهور این نوع از کاربردهای بینایی ماشین استفاده از آن در شمردن تعداد محصولات در هر بسته است. با بینایی ماشین می‌توان بسته‌هایی را که از نظر تعداد محصول ناقص‌اند شناسایی کرد.
3. تشخیص موقعیت و جهت اجزای مختلف محصول
در این مورد، برای اطمینان از اینکه اجزای مختلف محصول در جای خود قرار دارند از بینایی ماشین استفاده می‌شود
4. دیکدینگ
کاری که بینایی ماشین در حوزه خوانش بارکد و QR انجام می‌دهد نوعی از دی‌کودینگ است.
تفاوت‌ها و شباهتهای بینایی ماشین و بینایی کامپیوتر
حال که با تعریف و کاربردهای بینایی کامپیوتر و بینایی ماشین آشنا شدیم. درک تفاوت‌ها و شباهتهای این دو برای‌مان آسان‌تر خواهد بود.
- بینایی کامپیوتر حوزه‌ای کلان‌تر از بینایی ماشین است.
به‌صورت کلی می‌توان گفت که بینایی کامپیوتر مفهومی گسترده‌تر از بینایی ماشین است و در بخش‌های زیادی از بینایی ماشین با بینایی کامپیوتر هم‌پوشانی دارد.
- بینایی ماشین در مقایسه با بینایی کامپیوتر عملیاتی‌تر است و به‌نوعی همان کاربردهای صنعتی بینایی کامپیوتر است.
شاید مهم‌ترین تفاوت این دو حوزه همین کاربردهای آن‌ها باشد. بینایی ماشین بیشترین کاربرد را در صنعت دارد و دیدیم که استفاده از آن در خط تولید امری بسیار رایج و مفید است.
در مجموع به نظر می‌رسد استفاده از اصطلاح بینایی ماشین به نسبت چند سال پیش رفته‌رفته کم‌رنگ‌تر شده است. این مسئله بیش از هر چیزی احتمالاً به پیشرفت‌های خیره‌کننده چند سال اخیر در حوزه بینایی کامپیوتر باز می‌گردد.
این پیشرفت‌ها باعث شده که استفاده از CV computer vision جای MV machine vision را در بسیاری از موارد بگیرد. در سال‌های اخیر بینایی کامپیوتر صرفاً به تحلیل ویدئو و تصاویر نمی‌پردازد. اکنون این فناوری به‌سمت بازسازی اشکال سه بعدی، ایجاد مدل‌های تشخیص به کمک کامپیوتر، تفسیر صحنه و بسیاری از مسائل دیگر رفته است. اکنون بینایی کامپیوتر مفهوم وسیع‌تری است که بسیاری از کاربردهای بینایی ماشین را دربر گرفته و حوزه‌های جدیدی را نیز پدید آورده است.
