用雙眼觀察世界是人類與生俱來的、最為核心的生物功能之一，也是人類認識世界和改造世界的主要途徑。而在漫長的文明演化的道路中，為了彌補人類視覺的天然短板，看到更廣闊的世界，善于利用工具的人類發(fā)明了機器，從模仿人類視覺開始，漸漸步入超越人類視覺的道路，隨著人工智能的步伐不斷演進。
從“看清”世界到“看懂”世界
在不斷演進的道路上，機器視覺經(jīng)歷過四次重大變革：
第一次是色彩的突破。早期機器局限于感光材料和技術只能記錄黑白色彩，直至19世紀末光學研究出現(xiàn)新的突破，彩色在攝影師帶有濾鏡的拍攝和后期合成中顯現(xiàn)，使得機器視覺邁上第一個臺階。
第二次是從模擬信號到數(shù)字信號的變革。比如早期攝影常常采用膠片來模型記錄影像，隨著數(shù)字技術的日益成熟，數(shù)碼相機應用而生，日漸取代了之前的方式，變得更加高效快捷，機器視覺進入了全新的數(shù)碼時代。
第三次進步是低像素到高像素的轉(zhuǎn)變。1969年，貝爾實驗室首次開發(fā)了電荷耦合元件，可將成像的光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出，獲得更高解析度、更細膩的畫面。它使得像素從初期的10萬大幅提升至千萬，促使機器視覺從普清走向了高清。
第四次是2D視覺轉(zhuǎn)向3D視覺的升維革命。伴隨著AI的迅猛發(fā)展，機器跳脫了2D平面“視”界進入3D立體“視界”，F(xiàn)ace ID、VR、刷臉支付、智能機器人……這些人們眼中的“未來產(chǎn)品”，由于3D視覺技術的出現(xiàn)，逐漸成為身邊的無處不在。
什么是3D視覺技術
簡單來講，是通過3D攝像頭采集視野內(nèi)目標物體每個點位的三維坐標信息，再通過算法復原三維立體成像。
它能真正反映物體和環(huán)境的狀態(tài)，也更接近人類的感知模式，不會輕易受到外界環(huán)境、復雜光線的影響，也可解決以往二維視覺安全性較差的問題。在3D視覺技術的領域里，有如下幾種主流視覺方式：
雙目視覺
原理來源于我們的眼睛。即用機器的兩只“眼睛”觀察同一事物，獲取在不同視角下的感知圖像，然后通過三角測量原理計算圖像的視差，以此得到景物的三維信息。這種視覺方法靈活簡單，在航空測繪、醫(yī)學成像和工業(yè)檢測等領域中應用較廣。
結(jié)構(gòu)光
先將激光散斑投射到目標物體，再由攝像機采集物體表面反射的信息，再根據(jù)光信號的變化計算出物體位置和深度信息，實現(xiàn)模型重建。生活中我們常能看到它的“身影”，比如目前蘋果全系支持Face ID的機型，市面上主流的3D刷臉支付均為3D結(jié)構(gòu)光技術。
TOF（Time-of-Flight）光飛行時間法
通過光線在空中傳播的時間來計算距離，即通過專用傳感器捕捉近紅外光從發(fā)射到接收的飛行時間，以此來判斷并計算物體的距離信息，再結(jié)合相機拍攝，將物體的三維輪廓呈現(xiàn)出來。多用于遠距離測量，比如VR、汽車自動駕駛等。
3D視覺技術改變我們的生活
近年來，3D視覺技術快速發(fā)展，被廣泛應用到人臉識別、智能機器人、自動駕駛、新零售、AR等多重場景，也慢慢滲透到了我們生活中的方方面面。
我們手機中的Face ID功能、可互動的3D動畫表情，以及手機或者商超購物時的刷臉支付，都運用了3D視覺技術。除了應用于這些日常使用度高的領域之外，它還被用在一些人流量大、安全度要求較高的場景，比如企業(yè)/學校門禁、大樓/公共交通閘機，來幫助實現(xiàn)考勤和通行控制的便捷化管理。
三維測量及重建
我們買房租房時，僅憑照片不夠直觀，實地查看又非常麻煩，有了3D視覺技術的加持，看房就如同身臨其境。同樣的，在新零售領域，針對有些實物也會用3D視覺技術為其打造可360°瀏覽的3D模型，便于人們購買前觀看細節(jié)。而它還可以用于人體方面，能夠構(gòu)建數(shù)字畫像，生成多維度身體數(shù)據(jù)及不良體態(tài)評估分析。
智能家居
3D視覺技術為機器賦予了智慧的“雙眼”，比如讓智能家電感知物體形態(tài)和距離，智能識別不同物體的類別。此外，它所衍生的手勢識別和骨架識別，能讓人們用手勢操控家電設備，也能體驗體感互動游戲，為居家生活的便捷和娛樂平添了許多色彩。
工業(yè)自動化
在工業(yè)領域，它同樣擁有巨大的價值。比如快遞物流行業(yè)，搭載著3D視覺技術的自動化分揀設備能夠滿足于物流行業(yè)對于精度和效率的要求，可感知物體的大小和形態(tài)，對不同形狀的物體進行自動化操作，而不再局限于處理單一形態(tài)的物體，為工業(yè)生產(chǎn)力的創(chuàng)新變革賦予了巨大能量。
疫情防控
疫情當下，3D視覺技術也能夠助一臂之力，出現(xiàn)了許多非接觸式服務新舉措：比如測溫識別終端的投入使用，進行智能測溫管控與體溫異常預警；送餐機器人為集中隔離觀察點的人們送飯送藥，大大降低了工作人員感染的風險；還有健康碼核驗、人證比對，可以有效實現(xiàn)智能排查、科學預警。
隨著5G、人工智能與機器視覺的不斷發(fā)展與融合，未來，3D視覺技術將以更多姿態(tài)進入我們的生活，帶領我們體驗更多世界的美好，探索更多世界的奧秘。
重慶分公司
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