高精度視覺識別與定位的算法

機(jī)器視覺在生產(chǎn)制造中主要用在視覺引導(dǎo)，尺寸測量，產(chǎn)品檢測，物體識別等幾個領(lǐng)域。在這幾個領(lǐng)域中，一個最基本的算法就是產(chǎn)品識別和定位，比如視覺引導(dǎo)機(jī)器人，要在圖像中識別出要抓取的產(chǎn)品，并定位出坐標(biāo)，才引導(dǎo)機(jī)器人到指定的產(chǎn)品位置。尺寸測量，產(chǎn)品檢測等也是一樣的，在測量和檢測之前，首先要知道有沒有產(chǎn)品，產(chǎn)品的位置在哪里，才可以應(yīng)用后續(xù)的各種分析工具。因此，產(chǎn)品識別和定位是一個基本問題。

如果要設(shè)計一個可行的產(chǎn)品識別和定位的算法，需要克服幾方面的困難：

快速的指定產(chǎn)品：工業(yè)產(chǎn)品千差萬別。因此，對于每一個具體的應(yīng)用，需要從幾張，甚至一張圖像上，快速指定需要查找的產(chǎn)品，比如當(dāng)前產(chǎn)線需要定位鉚釘?shù)奈恢?，拍一張照片并進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)，就可以在后續(xù)的圖像中進(jìn)行搜索定位

快速的搜索產(chǎn)品：對于一張200萬像素的圖片，通常要求在幾十毫秒的時間可以識別和定位出產(chǎn)品的位置

高精度的定位：工業(yè)生產(chǎn)對精度和公差有嚴(yán)格的要求，因此產(chǎn)品的定位就要力求準(zhǔn)確?，F(xiàn)在普遍要求識別定位算法可以達(dá)到一個像素級別的定位精度，甚至可以達(dá)到亞像素級別。

可以適應(yīng)產(chǎn)品缺失，遮擋，臟污等的影響：如果一個產(chǎn)品被遮擋，導(dǎo)致產(chǎn)品在圖像中缺失一定比列，需要依然可以識別定位到物體。反之，如果產(chǎn)品表面發(fā)生臟污，導(dǎo)致表面的特征發(fā)生變化，需要依然可以識別定位

可以適應(yīng)光照亮度不均勻的影響：如果產(chǎn)品的亮度發(fā)生變化，比如一半亮一半暗，需要依然可以識別定位

可以識別旋轉(zhuǎn)的產(chǎn)品：產(chǎn)品通常可能在360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)

可以識別多個產(chǎn)品：一張圖像中可能有多個產(chǎn)品，需要分別識別定位

可以準(zhǔn)確識別接近對稱的物體：接近對稱的物體很容易別識別成錯誤的方向，需要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計

可以應(yīng)對物體的極性翻轉(zhuǎn)：比如學(xué)習(xí)的產(chǎn)品是白底黑字，但是實際上產(chǎn)品圖像有可能是黑底白字，需要可以識別

深度學(xué)習(xí)可以解決這個問題嗎？深度學(xué)習(xí)中目標(biāo)檢測算法（one-stage和two-stages的各種算法），在這個應(yīng)用中有幾方面的難點

數(shù)據(jù)量：如何在只有一張圖像的情況下，學(xué)習(xí)到需要識別定位的物體？

速度：如何在一般配置的PC上達(dá)到ms級別的識別定位速度？傳統(tǒng)算法在幾千元的工控機(jī)上就可以發(fā)揮速度優(yōu)勢，然而深度學(xué)習(xí)需要配置昂貴的GPU，或者在2019年會有一些垂直細(xì)分領(lǐng)域的ASIC芯片開發(fā)出來

定位精度：考慮到深度學(xué)習(xí)輸入的圖像本身都是進(jìn)行了縮放的圖像，那么在原圖上很難達(dá)到像素精度的匹配

識別準(zhǔn)確性：在數(shù)據(jù)量很少的情況下，怎么提升識別的準(zhǔn)確性？

考慮到此類問題面臨的困難，一般還是用傳統(tǒng)的機(jī)器視覺方法來實現(xiàn)。

編輯：黃飛

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