هوش مصنوعی در سال‌های اخیر در حال تحول بخشیدن به دنیای جدید ما بوده و تمام صنایع را تحت تأثیر خود قرار داده است. این فناوری که کاربردهای فراوانی در حوزه‌های مختلف دارد، یکی از مهم‌ترین زیرشاخه‌هایش، پردازش ماشین است که با استفاده از الگوریتم‌های ریاضی، داده‌ها را پردازش و تحلیل می‌کند. در این مقاله می‌خواهیم به مبحث بینایی ماشین بپردازیم و بررسی کنیم که این فناوری چیست و چه کاربردهایی دارد.
تعریف بینایی ماشین
بینایی ماشین (Machine Vision) به معنای قابلیت یک کامپیوتر برای مشاهده محیط اطراف است که این کار به کمک یک یا چند دوربین انجام می‌شود. در این فرآیند، دوربین‌ها برای تبدیل تصاویر آنالوگ به دیجیتال و استفاده از یک سیستم تحلیل سیگنال دیجیتال به کار می‌روند. سپس، داده‌های تصویری (Image Data) به کامپیوتر یا کنترلر سیستم ارسال می‌شوند.
بینایی ماشین (Computer Vision) به تکنولوژی دیجیتال کردن تصویر توسط یک کامپیوتر، تحلیل داده‌های آن و انجام یک سری اعمال پردازشی گفته می‌شود. این فناوری پیشرفته که بر پایه پردازش تصاویر دو بعدی است، به کامپیوتر قابلیت مشاهده و تجزیه و تحلیل محیط اطراف را می‌دهد.
از آنجایی که این حوزه میان‌رشته‌ای با علوم مختلفی از جمله صنایع، مکانیک، برق و الکترونیک و علوم رایانه هم‌پوشانی دارد، از اصول علوم رایانه، تکنیک‌های پردازش تصویر، مهندسی اپتیک و مهندسی مکانیک بهره می‌برد و ارتباط نزدیکی با اتوماسیون صنعتی دارد. در ادامه به بررسی کاربردهای بینایی ماشین می‌پردازیم.
کاربردهای بینایی ماشین
از کاربردهای بینایی ماشین در زندگی روزمره انسان‌ها می‌توان به دوربین‌های پلاک‌خوان راهنمایی و رانندگی، سیستم تشخیص چهره تلفن‌های همراه و سیستم کینکت کنسول بازی ایکس‌باکس برای تشخیص و شناسایی اشیا اشاره کرد. اما به طور کلی، بینایی ماشین یک فناوری رو به رشد با کاربردهای متنوع و فنی‌تر است.
به خاطر مزایایی مانند پایین بودن میزان خطا، سرعت بالا، هزینه‌های نگهداری پایین و عدم نیاز به حضور مداوم نیروی انسانی، این فناوری در بسیاری از صنایع، از جمله شهرسازی، نجوم و فضانوردی، پزشکی، هواشناسی، کشاورزی و کارخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در بینایی ماشین، از حسگرها برای دیدن و شناسایی یک شیء استفاده می‌شود تا فرایندهای صنعتی مانند معاینه مواد اولیه، تشخیص اشیاء، شناسایی الگوها، تحلیل اجزاء الکترونیکی و شناسایی علائم مشخص ساده‌تر انجام شود. خطوط تولید صنعتی از این سیستم برای سنجش محصولات در مراحل مختلف فرایند تولید بهره می‌برند و همچنین تولیدکنندگان مواد غذایی و نوشیدنی نیز برای نظارت بر کیفیت از آن استفاده می‌کنند.
علاوه بر این، از سیستم‌های بینایی ماشین یا ماشین ویژن برای مدیریت و کنترل تصویری موجودی کالاها و در زمینه پزشکی و سلامت برای عکسبرداری و روند معاینه نیز به کار می‌رود.
توسعه بینایی ماشین
امروز، به وسیله بهینه‌سازی و اصلاح تکنیک‌های موجود در زمینه‌های مرتبط، ماشین ویژن در حال پیشرفت سریع است و این پیشرفت‌ها باعث ایجاد زیرشاخه‌های تحقیقاتی جدید در حوزه بینایی ماشین می‌شود. محققان با مطالعه و توسعه در این زمینه‌ها می‌توانند به بهبود عملکرد بینایی ماشین در مقایسه با گذشته بپردازند.
بینایی ماشین یکی از کاربردهای پردازش ماشین به شمار می‌رود که به کامپیوترها و ماشین‌ها توانایی دیدن و تحلیل محیط اطراف را می‌دهد.
تفاوت بینایی ماشین و بینایی کامپیوتر
بینایی کامپیوتری و بینایی ماشین، دو فناوری مرتبط با یکدیگر هستند که هر دو به کامپیوترها و ماشین‌ها توانایی دیدن می‌دهند. اما تفاوت‌هایی میان آن‌ها وجود دارد. تمرکز بینایی کامپیوتری بیشتر بر روی تحلیل تصاویر، تجزیه و تحلیل اشیا و استخراج داده‌های جدید و مفید است، در حالی که بینایی ماشین از تکنیک‌های ساده‌تر در کاربردهای صنعتی استفاده می‌کند.
این تفاوت‌ها شامل الگوریتمی بودن روش‌های بینایی کامپیوتری در مقایسه با روش‌های غیرالگوریتمی بینایی ماشین و پیچیدگی بیشتر سیگنال‌های خروجی بینایی کامپیوتری نسبت به سیگنال‌های خروجی بینایی ماشین است. در نهایت، محدوده فعالیت بینایی کامپیوتری نسبت به بینایی ماشین گسترده‌تر است و پردازش تصویر تمامی دستگاه‌ها و اپلیکیشن‌ها بر عهده بینایی کامپیوتری می‌باشد.
در نتیجه، به تعریفی ساده، بینایی ماشین یک قابلیت کامپیوتری است که از چندین دوربین پیشرفته و یک سیستم تحلیلگر قدرتمند برای پردازش داده‌های تصویری بهره می‌برد و به عنوان یکی از حوزه‌های رو به رشد هوش مصنوعی مطرح است.
فناوری بینایی ماشین با استفاده از پردازش تصویر و هوش مصنوعی، به ماشین‌ها امکان می‌دهد تا اشیا و پدیده‌های اطراف خود را تشخیص دهند، موقعیت آن‌ها را تعیین کنند و با آن‌ها تعامل داشته باشند. در آینده، با کاربردها و خدمات بیشتری در این زمینه روبه‌رو خواهیم شد.