機器人視覺存在的問題及智能化因素
2019.04.17
提高機器人智能化水平的關鍵因素；
機器視覺是機器人發展的重要方向，是提高機器人智能化水平的關鍵因素之一，有助於實現機器人工作的自動化。
根據測量設備的不同，機器視覺分為以下三種：
雙(shuang)目(mu)視(shi)覺(jiao)技(ji)術(shu)，是(shi)一(yi)種(zhong)模(mo)擬(ni)人(ren)類(lei)雙(shuang)眼(yan)處(chu)理(li)環(huan)境(jing)信(xin)息(xi)的(de)方(fang)式(shi)，通(tong)過(guo)兩(liang)個(ge)攝(she)像(xiang)機(ji)從(cong)外(wai)界(jie)采(cai)集(ji)一(yi)副(fu)或(huo)者(zhe)多(duo)幅(fu)不(bu)同(tong)視(shi)角(jiao)的(de)圖(tu)像(xiang)，從(cong)而(er)建(jian)立(li)被(bei)測(ce)物(wu)體(ti)的(de)三(san)維(wei)坐(zuo)標(biao)。上(shang)世(shi)紀(ji)80niandai，shuangmushijiaojishuyiyingyongyuyidongjiqirendaohangciwai，shuangmushijiaojishuzuoweijiqishijiaoyanjiudezhongdianhefangxiang，beiguangfanyingyongyushengchanzhizaoyijigelingyuzhong。congfenleikan，shuangmushijiaojishudazhifenweijixiebishijiaokongzhi、移動機器人視覺控製、無人機無人船視覺控製等方向。在機械臂視覺控製的焊接領域，雙目機器人能夠更好地滿足焊接起始位置的導引、焊縫跟蹤等功能在移動機器人視覺控製的掃地機器人領域，雙目視覺幫助設備自動采集、處chu理li視shi覺jiao和he激ji光guang數shu據ju，並bing從cong多duo個ge不bu同tong目mu標biao中zhong自zi動dong檢jian測ce感gan興xing趣qu的de目mu標biao在zai無wu人ren機ji領ling域yu，雙shuang目mu視shi覺jiao能neng夠gou提ti高gao姿zi態tai解jie算suan算suan法fa的de精jing度du以yi及ji魯lu棒bang性xing和he穩wen定ding性xing此ci外wai，雙shuang目mu視shi覺jiao技ji術shu還hai廣guang泛fan應ying用yong於yu農nong業ye采cai摘zhai領ling域yu，比bi如ru幫bang助zhu機ji械xie臂bi避bi障zhang和he果guo實shi定ding位wei然ran而er，不bu可ke否fou認ren的de是shi，雙shuang目mu視shi覺jiao技ji術shu還hai存cun在zai可ke視shi場chang景jing限xian製zhi等deng問wen題ti。基ji於yu此ci，多duo目mu視shi覺jiao技ji術shu應ying運yun而er生sheng。
多duo目mu視shi覺jiao技ji術shu，是shi指zhi采cai用yong了le多duo個ge攝she像xiang機ji以yi減jian少shao盲mang區qu，降jiang低di錯cuo誤wu檢jian測ce的de機ji率lv。該gai技ji術shu主zhu要yao用yong於yu物wu體ti的de運yun動dong測ce量liang工gong作zuo。在zai機ji械xie臂bi手shou眼yan協xie調tiao方fang麵mian，多duo目mu視shi覺jiao技ji術shu能neng夠gou克ke服fu物wu體ti捕bu捉zhuo的de盲mang區qu，使shi機ji械xie臂bi進jin行xing抓zhua取qu更geng加jia有you效xiao在zai工gong業ye機ji器qi人ren進jin行xing裝zhuang配pei領ling域yu，多duo目mu視shi覺jiao也ye能neng夠gou精jing確que識shi別bie和he定ding位wei被bei測ce物wu體ti，進jin而er提ti高gao裝zhuang配pei機ji器qi人ren的de智zhi能neng程cheng度du和he定ding位wei精jing度du。此ci外wai，多duo目mu視shi覺jiao技ji術shu還hai可ke以yi采cai用yong模mo仿fang生sheng物wu的de視shi覺jiao係xi統tong構gou造zao獲huo得de更geng加jia清qing晰xi的de圖tu像xiang和he較jiao高gao的de處chu理li能neng力li，並bing改gai善shan對dui物wu體ti的de定ding位wei，比bi如ru仿fang蜥xi蜴yi仿fang蜘zhi蛛zhu等deng。
機器視覺在國外起步較早。相比而言，國內對智能機器人的視覺係統進行研究起於國家“八五”計劃期間，在2000年才把機器視覺應用於清潔機器人，並提交專利申請，比如判斷汙染物密集區以及識別漂浮物。進入21世紀，我國在相關領域的研發和專利申請有了顯著提升。從2003年至2010年，智能機器人涉及機器視覺領域的年專利申請量都在60件以下，而2011年、2012年的年專利申請量已經上升到100件左右。需要指出的是，從2012年開始，該領域的年專利申請量出現飛速增長，2017年的年專利申請量近700件。
截至2018年5月31日，我國智能機器人領域涉及機器視覺的專利申請共2600餘件，其中涉及雙目視覺技術的專利申請有300餘件，涉及多目視覺技術專利申請不足10件。該領域國內專利申請人主要有：成都萬先自動化科技有限責任公司，主要涉及機器視覺與多種其餘傳感器，比如超聲、紅外等配合來對環境進行識別；中國科學院自動化研究所在該領域的專利申請量次之，主要涉及機械臂視覺控製以及移動機器人導航方麵；緊隨其後的是上海交通大學，主要側重焊接機器人的視覺控製；沈陽新鬆機器人自動化股份有限公司主要在工業機器人的裝配以及服務機器人的追蹤導引領域進行了專利布局。
值(zhi)得(de)一(yi)提(ti)的(de)是(shi)，國(guo)內(nei)申(shen)請(qing)人(ren)在(zai)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)方(fang)麵(mian)的(de)專(zhuan)利(li)申(shen)請(qing)，集(ji)中(zhong)在(zai)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)各(ge)個(ge)領(ling)域(yu)的(de)應(ying)用(yong)，而(er)涉(she)及(ji)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)本(ben)身(shen)算(suan)法(fa)的(de)專(zhuan)利(li)申(shen)請(qing)不(bu)多(duo)。由(you)於(yu)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)本(ben)身(shen)涉(she)及(ji)到(dao)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)以(yi)及(ji)被(bei)測(ce)物(wu)體(ti)坐(zuo)標(biao)的(de)構(gou)建(jian)，因(yin)此(ci)，該(gai)領(ling)域(yu)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)除(chu)了(le)攝(she)像(xiang)機(ji)的(de)標(biao)定(ding)外(wai)，主(zhu)要(yao)依(yi)賴(lai)於(yu)視(shi)覺(jiao)定(ding)位(wei)算(suan)法(fa)來(lai)實(shi)現(xian)，而(er)算(suan)法(fa)的(de)優(you)劣(lie)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)智(zhi)能(neng)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)與(yu)可(ke)靠(kao)性(xing)。如(ru)此(ci)看(kan)來(lai)，國(guo)內(nei)在(zai)視(shi)覺(jiao)定(ding)位(wei)算(suan)法(fa)方(fang)麵(mian)相(xiang)對(dui)於(yu)跨(kua)國(guo)公(gong)司(si)而(er)言(yan)還(hai)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)差(cha)距(ju)。從(cong)長(chang)遠(yuan)發(fa)展(zhan)角(jiao)度(du)看(kan)，隨(sui)著(zhe)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)、處理器技術的進一步發展，我國在雙目視覺技術領域還有非常大的潛力可挖，相關企業應加強該領域的研發和專利布局。
機器人視覺存在的問題和需要研究的方向；
機器人視覺目前存在的主要問題
1、如何準確、高速（實時）地識別出目標。
2、如何有效地構造和組織出可靠的識別算法，並且順利地實現。這期待著高速的陣列處理單元，以及算法（如神經網絡法、小波變換等算法）的新突破，這樣就可以用極少的計算量高度地並行實現功能。
3、shishixingshiyigenanyijiejuedezhongyaowenti。tuxiangcaijisudujiaodiyijituxiangchulixuyaojiaochangshijiangeixitongdailaimingxiandeshizhi，ciwaishijiaoxinxideyinruyemingxianzengdalexitongdejisuanliang，lirujisuantuxiangyakebijuzhen、估計深度信息等等。圖像處理速度是影響視覺係統實時性的主要瓶頸之一。
4、穩定性是所有控製係統首先考慮的問題，對於視覺控製係統，無論是基於位置、基於圖像或者混合的視覺伺服方法都麵臨著如下問題：當初始點遠離目標點時，如何保證係統的穩定性，即增大穩定區域和保證全局收斂；為了避免伺服失敗，如何保證特征點始終處在視場內。
機器人視覺應當進一步研究的問題；
1、圖像特征的選擇問題。
shijiaosifudexingnengmiqieyilaiyusuoyongdetuxiangtezheng，tezhengdexuanzebujinyaokaolvshibiedezhibiao，haiyaokaolvkongzhizhibiao。congkongzhideguandiankan，yongrongyutezhengkeyizhizaoshengdeyingxiang，tigaoshijiaosifudexingneng，danyouhuigeituxiangchulizengjianandu。yinciruhexuanzexingnengzuiyoudetezheng，ruhechulitezhengyijiruhepingjiatezheng，doushixuyaojinyibuyanjiudewenti。zhenduirenwuyoushikenengxuyaocongyitaotezhengqiehuandaolingyitao，keyikaolvbaquanjutezhengyujubutezhengjieheqilai。
2、結合計算機視覺及圖像處理的研究成果，建立機器人視覺係統的專用軟件庫。
3、加jia強qiang係xi統tong的de動dong態tai性xing能neng研yan究jiu。目mu前qian的de研yan究jiu多duo集ji中zhong於yu根gen據ju圖tu像xiang信xin息xi確que定ding期qi望wang的de機ji器qi人ren運yun動dong這zhe一yi環huan節jie上shang，而er對dui整zheng個ge視shi覺jiao伺si服fu係xi統tong的de動dong態tai性xing能neng缺que乏fa研yan究jiu。
4、利用智能技術的成果。
5、利用主動視覺的成果。
zhudongshijiaoshidangjinjisuanjishijiaohejiqirenshijiaoyanjiulingyuzhongdeyigeremenketi。taqiangtiaodeshishijiaoxitongyuqisuochuhuanjingzhijiandejiaohuzuoyongnengli。yuchuantongdetongyongshijiaobutong，zhudongshijiaoqiangtiaoliangdian，yishirenweishijiaoxitongyingjuyouzhudongganzhidenengli，ershirenweishijiaoxitongyingjiyuyidingderenwu（TaskDirected）或目的，主動視覺認為在視覺信息獲取過程中，應更主動地調整攝像機的參數，如方向、焦距、孔徑等並能使攝像機迅速對準感興趣的物體。
