Jak to się wszystko zaczeło
Aby nauczyć komputer „widzieć”, potrzebny jest najpierw czujnik, który czyta
Wydrukowany tekst okazał się doskonałym sprawdzianemoznaczać pierwszą generację algorytmów - wystarczyło zwiększyć kontrast obrazu i znaleźć przejścia od bieli do czerni i odwrotnie. Umożliwiło to określenie granic liter i ich kształtu, po czym możliwe było określenie każdej litery porównując ją z wcześniej przygotowanymi próbkami.
Budowanie bibliotek open source, takich jakOpenCV otworzył drzwi do eksperymentowania z dowolnymi obrazami. Dzięki kształtowi wykrytych krawędzi obiektu komputer mógł zrozumieć, gdzie przedstawiona jest osoba, ludzkie oko, ptak, samochód - komputerowe systemy wizyjne wykroczyły poza granice rozpoznawania tekstu.
Pojawiły się kamery bezpieczeństwa, dając sygnałjeśli w kadrze pojawiła się osoba. Aplikacje z komputerową wizją zadomowiły się w telefonach komórkowych: identyfikacja za pomocą twarzy, odcisku palca, siatkówki czy skanera kodów QR od dawna są powszechnymi cechami. A teraz to nie prymitywny algorytm do porównywania z próbką jest odpowiedzialny za zrozumienie tego, co jest przedstawione, ale sieć neuronowa wytrenowana przy użyciu technologii uczenia maszynowego.
Dlaczego widzenie komputerowe jest lepsze niż ludzkie widzenie
Pierwsza i oczywista zaleta CV to dużoszerszy zakres percepcji. Widzenie komputerowe, w przeciwieństwie do naszego spojrzenia, nie ogranicza się do widma widzialnego. Najważniejsze jest to, że czujnik jest w stanie stworzyć obraz do dalszej obróbki, a co jest źródłem tego obrazu - kamera termowizyjna, lidar, kamera wideo, aparat RTG, USG czy aparat MRI - nie ma znaczenia.
Drugą zaletą komputerowych systemów wizyjnych jest:brak czynnika ludzkiego. Nie męczą się, nie rozpraszają, nie chcą spać, mają widok 360 stopni. Niezbędne informacje można uzyskać z archiwum w celu ponownego przejrzenia.
Ponadto w procesie uczenia sieć neuronowamoże ujawnić połączenia, które nie są oczywiste dla ludzkiej percepcji. Na przykład system analizuje obrazy narządów wewnętrznych człowieka i tworzy wyobrażenie o tym, jak powinny wyglądać. Dzięki temu możliwe jest określenie nie tylko rodzaju narządu, ale także stopnia odchylenia od normy - w szczególności wykrycia guza, który nie jest diagnozowany innymi metodami.
Jak widzenie komputerowe zmienia sposób, w jaki postrzegamy świat
Technologia wizji komputerowej terazStosowane są w medycynie do wykrywania guzów nowotworowych, w przemyśle do kontroli montażu na etapie produkcji oraz w samochodach jako dodatkowe systemy zabezpieczające. Nie wahamy się użyć wizji komputerowej do odblokowania urządzenia i zwykle przeklinamy kamery na drogach, które wystawiają mandaty.
Wizja komputerowa zmienia nawet postrzeganie sportu- automatyczne systemy śledzące kontrolują transmisje z kamer, pomagają uporządkować kontrowersyjne momenty - czy piłka pozostała na korcie tenisowym, czy przekroczyła linię bramkową, czy nastąpiło naruszenie lub pozycja spalonej.
Ewidencja prowadzona jest za pomocą wizji komputerowejzatory pojazdów. System monitoruje, ile tylnych kół ciężarówki styka się z nawierzchnią drogi, jak bardzo opony są zdeformowane i oblicza ładowność pojazdu. Pozostaje tylko rozpoznać tablicę rejestracyjną i dokonać wpisu w bazie danych.
Wizja komputerowa jest niezastąpiona w magazynieksięgowość. Działa to tak: skaner odczytuje kod kreskowy na pudełku z produktem i wprowadza informacje do bazy danych. Co więcej, nie jest konieczne skanowanie każdego kartonu – znacznie wygodniej jest jednocześnie odczytać kody QR ze wszystkich kartonów na palecie.
Systemy przetwarzania nadal ewoluująteksty - w nowoczesnych systemach zarządzania dokumentami skan umowy lub faktury pobierany jest jako dokument PDF, ale dzięki wizji komputerowej można go wyszukiwać, klasyfikować lub kopiować.
Osobnym obszarem jest integracja komputeratechnologia wizyjna i kosmiczna. W rolnictwie stan upraw monitorowany jest za pomocą satelitów, Ministerstwo Sytuacji Nadzwyczajnych monitoruje występowanie pożarów i powodzi. Google wykorzystało zdjęcia satelitarne do wykorzystania wizji komputerowej do identyfikacji i mapowania wszystkich budynków w Afryce – od ziemianek wykopanych na wzgórzu nad brzegiem rzeki po wieżowce.
Technologie wizji komputerowej są potrzebne dotworzenie rzeczywistości rozszerzonej – to właśnie dzięki rozpoznaniu punktów odniesienia możliwe jest prawidłowe osadzenie zsyntetyzowanego obrazu w kadrze oraz łączenie przestrzeni realnej i wirtualnej. Np. w aplikacji do zdalnego dopasowania biżuterii aparat smartfona odczytuje położenie ręki użytkownika, buduje model i dodaje do niego wybrany pierścionek. Znane już maski 3D na Instagramie to także jeden z przejawów komputerowego widzenia w połączeniu z VR/AR.
Zyskuje popularność i jest wysoce wyspecjalizowanyaplikacje, które podają informacje o drzewie ze zdjęcia liścia, pomagają grzybiarzom dowiedzieć się, czy zdobyli jadalne trofeum, a kolekcjonerzy mogą szybko uzyskać informacje o monecie, kierując na nią aparat smartfona.
Jakie są wady komputerowych systemów wizyjnych
Komputerowe systemy wizyjne są niezwykle wrażliwedo zasobów sprzętowych. Im wyższa rozdzielczość czujników zewnętrznych i im większa moc obliczeniowa, tym bardziej niezawodny i dokładny proces rozpoznawania. Widać to na przykładzie technologii rozpoznawania twarzy do odblokowywania telefonów komórkowych. Dziesięć lat temu wymagało to dobrego oświetlenia i wyraźnej odległości od twarzy. Dziś telefon rozpoznaje właściciela nawet w nocy.
Другой недостаток CV, который можно отнести к „bóle wzrostowe” – błędy w klasyfikacji podobnych obiektów. Na przykład człowiek może łatwo odróżnić małpę od kangura i jaszczurkę od krokodyla, ale w przypadku komputera nie jest to takie łatwe przy podobnych pozach i pod pewnymi kątami strzału.
Kolejnym ograniczeniem widzenia komputerowego jest −proces podejmowania decyzji. Nowoczesny samochód premium widzi dalej niż człowiek: nie ma martwych punktów, nie przeszkadza ciemność w nocy czy mgła, potrafi wykryć zbliżanie się obiektu za pomocą promieniowania cieplnego. Ale w prawdziwej sytuacji na drodze człowiek wciąż lepiej radzi sobie z podejmowaniem decyzji, biorąc pod uwagę obecną sytuację. A w celu zwiększenia bezpieczeństwa autopilot musi monitorować nie tylko sytuację na drodze, ale także własnego kierowcę.
W świecie widzenia maszynowego identyfikacja jest jednym z najważniejszychpodstawowych procesów, co od razu rodzi wiele pytań związanych z prywatnością i danymi osobowymi. Dlatego konieczne jest uwzględnienie wymagań prawnych i ograniczeń etycznych związanych z samym faktem, że komputer ocenia ludzkie działania i możliwe konsekwencje decyzji podejmowanych przez algorytmy. Wyraźnym tego potwierdzeniem jest wątek błędnie wystawionych mandatów.
Co nas czeka w przyszłości
Jedna z najpopularniejszych opowieści grozykojarzony z wizją komputerową – obraz „cyfrowego obozu koncentracyjnego”, totalnej kontroli, przed którą nie sposób się ukryć. Komputerowe systemy wizyjne przyszłości będą w stanie kontrolować nie tylko ruchy, ale także intencje: jeśli marszczysz brwi, to znaczy, że jesteś smutny, jeśli się rozglądasz, coś knujesz. Fantastyczne przeboje dystopijne również dodają fobii i negatywności w oczekiwaniu na taką przyszłość.
Scenarzyści uwielbiają łaskotać nerwy, strasząc nowościamitechnologie. W praktyce świat jest nadal „przejrzysty” dla dzisiejszych technologii sterowania. Ale zalety wprowadzenia wizji komputerowej pozwolą Ci nie martwić się o wiele rutynowych rzeczy w przyszłości. Na przykład najpewniej zapomnimy o kasach w supermarketach - sam system identyfikuje Cię przy wejściu, kontroluje, co dokładnie wkładasz do koszyka, oblicza koszt przy wyjściu, sam odpisuje środki z konta. Dzięki komputerowej wizji możliwe będzie szybkie przekierowanie ruchu w celu uniknięcia korków, a ruch w ogóle stanie się bezpieczniejszy.
Wizja komputerowa to technologia przyszłości,co już wpływa na nasze życie. Jest głęboko wkomponowana we współczesny świat i każdego dnia korzystamy z jego możliwości. Ale wciąż jesteśmy na samym początku podróży, gdzie musimy nie tylko rozwiązać techniczne problemy zwiększania mocy obliczeniowej, ale także nauczyć się żyć w nowej rzeczywistości. Aby to zrobić, będziesz musiał pokonać fobie i wymyślić przepisy, które nie pozwolą, aby technologia wymknęła się spod kontroli.
Czytaj więcej:
Spójrz na zdjęcia dwóch łączących się galaktyk, zrobione w odstępie 9 lat
Elon Musk: Statek kosmiczny może unieść 1000 razy więcej ładunku niż inne rakiety
Ciemna materia odwraca zwykłe cząsteczki i wypełnia wszechświat