嵌入式視覺技術(shù)如何賦予機(jī)器觀察能力

“看”的能力一直被認(rèn)為是生物體獨(dú)有的特質(zhì)，它讓我們能夠識(shí)別形狀、顏色、紋理和深度，進(jìn)而與外部世界互動(dòng)。而現(xiàn)在，這個(gè)能力正被賦予機(jī)器，這就是機(jī)器視覺更專業(yè)地說是嵌入式視覺。

正是因?yàn)?a href="http://www.ttokpm.com/soft/data/21-22/" target="_blank">嵌入式視覺的發(fā)展，使得無人機(jī)可以避免碰撞，智能機(jī)器人可以識(shí)別并抓取物體，醫(yī)療機(jī)器人可以輔助進(jìn)行復(fù)雜的手術(shù)……簡而言之，機(jī)器視覺使機(jī)器更為智能，更能夠融入我們的日常生活。

嵌入式視覺的三大技術(shù)支柱

嵌入式視覺的核心是圖像識(shí)別和處理。機(jī)器首先需要捕捉其所在環(huán)境的信息，將這些信息轉(zhuǎn)化為可識(shí)別和可分析的數(shù)據(jù)。要實(shí)現(xiàn)圖像的高效識(shí)別和處理，依賴于三大核心技術(shù)支柱：傳感器、硬件和算法。

現(xiàn)代的自動(dòng)駕駛汽車正是嵌入式視覺技術(shù)的最佳證明。當(dāng)車輛在道路上行駛時(shí)，其傳感器會(huì)實(shí)時(shí)捕捉周圍的環(huán)境信息，如其他車輛的位置、行人的動(dòng)向等。然后，通過計(jì)算硬件和算法的配合，車輛會(huì)實(shí)時(shí)分析這些信息，做出是否轉(zhuǎn)向、加速或剎車的決策，確保行駛的安全。

高度集成的傳感器

傳感器是機(jī)器的“眼睛”。它們負(fù)責(zé)捕捉環(huán)境中的光線、顏色和形狀等信息，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)。

在早期的嵌入式視覺應(yīng)用中，傳感器主要承擔(dān)的是基礎(chǔ)的圖像捕捉任務(wù)。這些初級(jí)傳感器大多數(shù)是光電傳感器，它們可以識(shí)別光的強(qiáng)弱，但對(duì)于復(fù)雜的場景和物體的識(shí)別則力不從心。但隨著CMOS和CCD技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，傳感器開始擁有更高的分辨率和更好的色彩準(zhǔn)確性。

近年來，除了傳統(tǒng)的2D圖像傳感技術(shù)，深度攝像頭和3D掃描技術(shù)也日益成熟。這些傳感器能夠捕獲場景的深度信息，從而使機(jī)器能夠理解物體之間的相對(duì)位置關(guān)系，為更為復(fù)雜的應(yīng)用場景，如機(jī)器人導(dǎo)航或手勢識(shí)別，提供了可能。

多模態(tài)傳感也是當(dāng)今的一大趨勢，這意味著傳感器不僅僅限于捕獲可見光。紅外、超聲波和雷達(dá)等技術(shù)正在與傳統(tǒng)的圖像傳感器相結(jié)合，為機(jī)器提供更為全面和精確的感知能力。

隨著技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，我們可以預(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，這些“眼睛”將會(huì)帶給機(jī)器更為強(qiáng)大和智能的感知能力。

低功耗的計(jì)算硬件

為了實(shí)時(shí)處理大量的圖像數(shù)據(jù)，需要強(qiáng)大的計(jì)算能力。但在移動(dòng)設(shè)備或遠(yuǎn)程設(shè)備中，電能供應(yīng)是有限的。因此，開發(fā)低功耗、高效率的計(jì)算硬件變得至關(guān)重要。近年來的一些研究突破，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的量化、模型壓縮技術(shù)等，都是為了讓嵌入式設(shè)備在低功耗條件下依然能夠提供高效的視覺處理能力。

高度優(yōu)化的算法

算法是機(jī)器“思考”的核心。它決定了機(jī)器如何分析數(shù)據(jù)，如何做出決策。而優(yōu)化的算法可以確保機(jī)器在更短的時(shí)間內(nèi)做出更準(zhǔn)確的決策。在許多應(yīng)用場景中，嵌入式視覺系統(tǒng)需要在毫秒級(jí)別內(nèi)做出反應(yīng)。這就對(duì)實(shí)時(shí)性提出了很高的要求。為此，現(xiàn)代優(yōu)化的算法框架都在盡力減少系統(tǒng)的延遲，確保每一幀圖像都能被快速且準(zhǔn)確地處理。

此外，嵌入式視覺系統(tǒng)經(jīng)常在各種各樣的環(huán)境下工作，從戶外的強(qiáng)光直射到室內(nèi)的暗光環(huán)境，它們都需要能夠適應(yīng)。因此，視覺算法需要具有很強(qiáng)的魯棒性和適應(yīng)性，確保在各種情況下都能提供可靠的輸出結(jié)果。

綜上所述，嵌入式視覺是一個(gè)融合了多種技術(shù)的領(lǐng)域，它不僅讓機(jī)器有了“看”的能力，還賦予了它們“思考”和“決策”的能力。隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器視覺的應(yīng)用將變得更加廣泛。智能監(jiān)控、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、虛擬現(xiàn)實(shí)……每一個(gè)領(lǐng)域都因?yàn)闄C(jī)器的“看”的能力而發(fā)生巨大的變革。而在未來，我們甚至可以期待與機(jī)器建立更為緊密的合作關(guān)系，共同創(chuàng)造一個(gè)更智能、更高效的世界。