冰冷的機器也能看到多彩的世界

人類80%的資訊都依靠視覺獲取，我們早已習慣依靠眼睛感知、瞭解這個繁複的世界。人們還善於從自身構造中捕捉靈感，並付諸於發明創造之中。在過去幾十年中，無數研究人員傾其所能，只為給冰冷的機器賦予一雙可以感知環境的“眼睛”，一項名曰機器視覺的學科也因此而興起。

天馬行空的構想，打開了通向新視界的大門

在1956年的達特茅斯會議上，幾位科學家相聚一起，討論著一個在當時看來幾乎脫離現實、不食人間煙火的主題：是否能用機器來模仿人類學習以及其他智慧行為。眾所周知，有太多偉大的發明都起源於一些天馬行空幻想，此次也不例外。一次精彩的思想碰撞為機器視覺的發展埋下了伏筆。

1969年，貝爾實驗室的幾位科學家創造出一種將光子轉化為電脈衝的元件—電荷耦合器件（CCD）。產品落地之初即成為了高品質數位圖像採集技術的指路明燈，可以直接把圖像轉換為數位信號並儲存到電腦中參與計算和分析的特性，使得“為機器植入眼睛”成為可能。將CCD的發明視為機器視覺發展的起點亦不為過，自此，生產生活的各個領域也開始與圖像和視覺連接，機器視覺技術的發展隨之進入萌芽階段。

隨後，DALSA、柯達、E2V等新一代視覺企業如雨後春筍般湧現，為機器視覺產業的發展注入了新的活力。2016年AlphaGo打敗人類頂尖棋手李世石、深度殘差學習和殘差網成為視覺領域標準演算法等爆炸性事件的相繼出現，標誌著人工智慧開啟了發展新紀元。風口已至，人工智慧賦能的機器視覺開始在智慧製造應用中加快普及，同時煥發出新的生機。

為機器點亮 “智慧之眼”

從黑白到彩色、從低解析度到高解析度，從靜態圖像到動態圖像，機器視覺現已經迎來“自2D到3D”的視覺革命。在機器視覺近幾十年的風雨歷程中，受圖像攝取及資料處理技術所限制，機器視覺系統始終圍繞二維視覺技術發展，自然難以完整重現各類三維場景。而3D視覺感知技術通過採集空間內每個點位元的三維座標資訊，可以讓終端獲取大量的精准三維資訊，並通過演算法復原智慧獲取三維立體成像。此技術不會輕易受到複雜外界環境以及光線的影響，為機器點亮一雙明察秋毫的“智慧之眼”，協助各類終端更好地看懂三維世界。

目前，ToF飛行時間法已經成為業界公認的優質解決方案之一，ToF感測器自帶的微型雷射器能發射紅外光，系統根據光束的發射和反射時間差或相位差計算距離，將形成的深度資訊與傳統相機拍攝結合，可以呈現出以不同顏色表徵距離的三維輪廓地形圖。鐳射的天然屬性決定了飛行時間傳感器具有長距離、精確快速和成本效益高等優點。因此，ToF感測器能夠檢測各種形狀和大小的近距離和遠距離物體，並且不受濕度、氣壓和溫度的影響，適合於室內和室外使用。

隨著底層元器件、核心演算法等技術的快速發展，3D視覺感知技術逐漸向消費級領域拓展。2014，穀歌公佈了基於iToF技術開發而出的ProjectTango平板電腦和開發套件，可為用戶提供運動跟蹤、深度感知、區域建模等功能。華為、魅族旗下搭載有3D視覺感測器的智慧手機也相繼問世，大疆公司配備有雙目視覺系統、可通過圖像測距來感知障礙物的新一代產品……在人工智慧時代，機器視覺不斷開枝散葉，一場以機器之“眼”為始的感知變革緩緩拉開帷幕。

據法國市場研究與戰略諮詢公司Yole發佈的全球3D成像和傳感市場研究報告中預測，全球3D視覺感知市場規模在2025年將達到150億美元，2019-2025年複合增長率約為20%。經過幾十年的起起伏伏，機器視覺技術已初步開花結果，為了滿足五花八門應用需求，3D視覺感知技術也日益豐富和全面，並朝著小體積、高性能、低成本、低功耗的方向發展。

寫在最後：

業界普遍認為，智慧化升級若是一場革命，必將發軔於AI視覺。在萬物感知、萬物互聯的智慧時代裡，機器視覺已經成為產業演進的基礎能力，須臾不可分割。相關報告顯示，機器視覺在形形色色的智慧應用中占比已經超過40%，在安防等垂直領域中更是達到60%甚至更高。在人工智慧、物聯網、雲計算以及智慧感測器技術的發展浪潮中，機器視覺或許將成為一顆明亮的“智慧之眼”，帶著人們看向那個“聯接無處不在，智慧無所不及”的未來世界。