圖文詳解搞懂機(jī)器人視覺與機(jī)器視覺

機(jī)器人視覺 、計算機(jī)視覺、圖像處理、機(jī)器視覺和圖形識別，這幾者之間到底有神馬區(qū)別呢？要弄清楚他們哪一個是哪一個，有時候也真的是容易混淆的。接下來看看這些術(shù)語的具體含義是什么，以及他們與機(jī)器人技術(shù)有什么關(guān)聯(lián)。讀了這篇文章后，你就再也不會被這些概念弄糊涂了！在這篇文章當(dāng)中，我們分解了機(jī)器人視覺的“族譜”，以顯示在更廣泛的信號處理領(lǐng)域所在的位置。

什么是機(jī)器人視覺

Robot Vision

機(jī)器人視覺是指使機(jī)器人具有視覺感知功能的系統(tǒng)，是機(jī)器人系統(tǒng)組成的重要部分之一。在基本術(shù)語中，機(jī)器人視覺涉及使用相機(jī)硬件和計算機(jī)算法的結(jié)合，讓機(jī)器人處理來自現(xiàn)實(shí)世界的視覺數(shù)據(jù)。例如，您的系統(tǒng)可以使一個二維攝像頭，檢測到機(jī)器將拿起來的一個對象物，更復(fù)雜的例子可能是使用一個3D立體相機(jī)來引導(dǎo)機(jī)器人將車輪安裝到一個移動中的車輛上。

如果沒有機(jī)器視覺，你的機(jī)器人基本上是個瞎子，對一些機(jī)器人任務(wù)來說，這也許不是一個問題，但對于某些應(yīng)用來說，機(jī)器人視覺是有幫助的，甚至是必不可少的。

機(jī)器人視覺的族譜

機(jī)器人視覺與機(jī)器視覺密切相關(guān)，機(jī)器視覺我們稍后再介紹。他們兩個又都與計算機(jī)視覺密切相關(guān)，從族譜圖中可以看出計算機(jī)視覺可以看作是他們的父母。然而，為了詳細(xì)的了解他們在整個系統(tǒng)中的位置，我們要更進(jìn)一步介紹他們的祖父母-信號處理。

族 譜

信號處理

Signal Processing

信號處理包括處理電子信號、或是清理(例如：除噪)、提取信息、為輸出到顯示端的前置預(yù)處理、或者為他們的進(jìn)一步處理做準(zhǔn)備的預(yù)處理。任何東西都可以是一個信號，或多或少，有各種類型的信號可以被處理，例如：模擬信號，數(shù)字信號，頻率信號等等，圖像基本上只是二維(或更多維)的信號，對于機(jī)器人視覺，我們感興趣的是針對圖像的處理。

圖像處理與計算機(jī)視覺

Image Processing vs Computer Vision

計算機(jī)視覺和圖像處理就像堂兄妹，但他們有著很不同的目標(biāo)。圖像處理技術(shù)主要是用來提高圖像的質(zhì)量，將其轉(zhuǎn)換成另外一種格式(如直方圖)或改變它以進(jìn)一步處理。另一方面，計算機(jī)視覺更側(cè)重于從圖像中提取信息，以感知它們。因此，您可能會使用圖像處理將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后用計算機(jī)視覺檢測圖像中的對象。如果我們再進(jìn)一步往上看這個族譜，我們看到，這兩個領(lǐng)域都受物理領(lǐng)域很大的影響特別是光學(xué)。

圖形識別與機(jī)器學(xué)習(xí)

Pattern Recognition and Machine Learning

到目前為止，情況還這么簡單。當(dāng)我們將圖形識別或更廣泛的機(jī)器學(xué)習(xí)加入到族譜中的時候，情況就開始變得有些復(fù)雜，這個分支專注于識別數(shù)據(jù)中的圖形，對于需要機(jī)器人視覺相對更先進(jìn)的功能來說這是相當(dāng)重要的。例如，為了能夠從它的圖像中識別一個對象，該軟件必須能夠監(jiān)測到它所看到的對象是不是之前看到過的對象。因此，機(jī)器學(xué)習(xí)是計算機(jī)視覺除信號處理之外的另外一個母體。

然而，并不是所有的計算機(jī)視覺技術(shù)都需要機(jī)器學(xué)習(xí)，你也可以僅使用信號而不是圖像進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，然后將其作為一個Input輸入到機(jī)器學(xué)習(xí)算法。例如。計算機(jī)視覺檢測到傳送帶上的零件大小和顏色，然后機(jī)器學(xué)習(xí)根據(jù)它從正常的良品看起來應(yīng)該是什么樣子學(xué)到的知識，來判定這些零件是不是不良品。

機(jī)器視覺

Machine Vision

現(xiàn)在我們談到機(jī)器視覺，一切都將改變。這是因?yàn)闄C(jī)器視覺完全不同于之前談到的術(shù)語。它更側(cè)重于特定的應(yīng)用，而不僅僅是關(guān)注技術(shù)的部分，機(jī)器視覺是指工業(yè)用途的視覺來進(jìn)行自動檢測、過程控制和機(jī)器人導(dǎo)引。族譜的其余部分是科學(xué)領(lǐng)域，而機(jī)器視覺是一個工程領(lǐng)域。

某種程度上來說，你可以認(rèn)為機(jī)器視覺是計算機(jī)視覺的孩子，因?yàn)樗褂糜嬎銠C(jī)視覺和圖像處理的技術(shù)和算法。但是，雖然它可以用來指導(dǎo)機(jī)器人的，他又不完全是機(jī)器人視覺。

機(jī)器人視覺

最后，終于到達(dá)機(jī)器人視覺。如果你一直跟隨閱讀這篇文章直到現(xiàn)在，你會意識到機(jī)器人視覺采用了所有以前的技術(shù)。在許多情況下，機(jī)器人視覺和機(jī)器視覺相互交替使用。然而，還是有些微妙的差異，一些機(jī)器視覺應(yīng)用，如零件監(jiān)測，與機(jī)器人無關(guān)，工件僅僅是放置在一個用來探測不良的視覺傳感器前面即可。

此外機(jī)器人視覺不僅是一個工程領(lǐng)域，它也是一門有自己特定的研究領(lǐng)域的科學(xué)，區(qū)別于純計算機(jī)視覺研究，機(jī)器人視覺必須將機(jī)器人技術(shù)納入到其技術(shù)和算法。視覺伺服就是一個智能被稱為機(jī)器人視覺技術(shù)而不是計算機(jī)視覺的完美典范。它涉及到機(jī)器人的運(yùn)動控制，通過使用視覺傳感器檢測到機(jī)器人位置的反饋。

編輯：jq