فهرست مطالب

فصل اول:

آشنايي با ماشين بينايي و تصوير برداري ديجيتالي

1 كليات

1ـ1 بينايي و اتوماسيون كارخانه

2ـ1 بينايي انسان در مقابل بينايي ماشين

3ـ1 پارامترهاي مقايسه اي

1ـ3ـ1 تطبيق پذيري

2ـ3ـ1 تصميم گيري

3ـ3ـ1 كيفيت اندازه گيري

4ـ3ـ1 سرعت واكنش

5ـ3ـ1 طيف موج واكنش

6ـ3ـ1 توانايي درك صحنههاي دو بعدي و سه بعدي

7ـ3ـ1 خلاصة‌مقايسه

4ـ1 توجيه اقتصادي

فصل دوم

سيستم بينايي و كنترل

2 كليات سيستم

1ـ2 تصويرگيري

فهرست مطالب

1ـ1ـ2 نورپردازي

2ـ1ـ2 تشكيل تصوير و متمركز نمودن آن

3ـ1ـ2 شناسايي تصوير

2ـ2 پردازش

3ـ2 خروجي يا نمايش داده هاي تصويري

فصل سوم

پردازاش تصوير

3 مقدمه

1ـ3 پيكسل

2ـ3 پنجره

3ـ3 مكان پيكسل

4ـ3 مكان پيكسل

5ـ3 خطاي كوانتايز كردن

1ـ5ـ3 خطاي اندازه گيري

6ـ3 هيستوگرام

1ـ6ـ3 ايجاد هيستوگرام

2ـ6ـ3 مشخصات

7ـ3 سيستمهاي رنگي CMYB و RGB

 

فصل اول

آشنايي با ماشين بينايي و تصوير برداري ديجيتالي

1ـ كليات

تكنولوژي ماشين بينايي و تصوير برداري ديجيتالي شامل فرآيندهايي است كه نيازمند بكارگيري علوم مختلف مهندسي و نرم افزاري كامپيوتر مي باشد. اين فرآيند را مي توان به چند دسته اصلي تقسيم نمود:

1ـ ايجاد تصوير به شكل ديجيتالي

2ـ بكارگيري تكنيكهاي كامپيوتري جهت پردازش و يا اصلاح داده هاي تصويري

3ـ بررسي و استفاده از نتايج پردازيش براي اهدافي چون هدايت ربات يا كنترل نمودن تجهيزات خودكار، كنترل كيفيت يك فرآيند توليدي، يا فراهم آوردن اطلاعات جهت تجزيه و تحليل آماري در يك سيستم توليدي كامپيوتري (MAC).

قبل از آنكه بتوان هر يك از بخشهاي خاص اين تكنولوژي را بطور تخصصي بررسي نمود. مي بايستي آشنايي كلي با هر يك از اجزاء سيستم پيدا كرد و از اثرات هر بخش بر روي بخش ديگر مطلع بود. ماشين بينايي و تصويربرداري ديجيتالي از موضوعاتي است كه در آينده نزديك تلاش و تحقق بسياري از متخصصان را بخود اختصاص خواهد داد.

در طي سه دهة گذشته تكنولوژي بينايي كامپيوتري بطور پراكنده در صنايع فضايي، نظامي و بطور محدود در صنعت بكار برده شده است. جديد بودن تكنولوژي نبودن سيستم مقرون به صرفه در بازار و نبودن متخصصين اين رشته باعث شده است تا اين تكنولوژي بطور گسترده استفاده نشود. تا مدتي قبل از دوربين ها و سنسورها استفاده شده معمولاً بصورت سفارشي و مخصوص ساخته مي شدند تا بتوانند براي منظور خاصي مورد استفاده قرار گيرند. همچنين فرآيند ساخت مدارهاي مجتمع بسيار بزرگ (VLSI ) آنقدر پيشرفت نكرده بود تا سنسورهاي حالت جامد با رزولوشن بالا ساخته شود.

استفاده از سنسورهاي ذكر شده مستلزم اين بود كه نرم افزار ويژه اي براي آن تهيه شود و معمولاً اين نرم افزارها نيز نياز به كامپيوترهايي با توان پردازش بالا داشتند. علاوه بر همه اين مطالب مهندسين مجبور بودند كه آموزشهاي لازم را پس از فراغت از تحصيل فراگيرند. زيرا درس ماشين بينايي در سطح آموزشهاي متداول مهندسي ( ليسانس) در دانشگاهها و به شكل كلاسيك ارائه نمي شد.

تكنولوژي ماشين بينايي در دهة آينده تاثير مهمي بر تمامي كارهاي صنعتي خواهد گذاشت كه دليل آن پيشرفتهاي تكنولوژي اخير در زمينه هاي مرتبط با ماشين بينايي است و اين پيشرفتها در حدي است كه از اين تكنولوژي هم اكنون حياتي مي باشد.

بطور كلي سه شرط ضروري براي فراگير شدن يك تكنولوژي جديد عبارت است از :

1ـ وجود سخت افزار اعتماد با قيمت معقول

2ـ وجود متخصصيني كه دانش سخت افزاري و نرم افزاري را در بكارگيري تكنولوژي داشته باشند.

3ـ وجود نياز يا بروز مشكلي كه نيازمند حل باشد.

امروزه تمامي اين شرايط در مورد تكنولوژي ماشين بينايي صادق است. سنسورهاي حالت جامد و كامپيوترهاي شخصي امروزي به عنوان ابزارهاي كارآمد، مطمئن و ارزان براي پردازش تصوير و تصميم گيري درباره آن موجود مي باشد. دانشگاهها ( در امريكا) به تعداد كافي مهندسيني را تربيت مي‌كنند كه دانش و مهارت كافي در زمينه ماشين بينايي را دارند و بالاخره به دليل حفظ استانداردها در سطح ملي نياز به افزايش بهره‌وري و بهبود كيفيت در امريكا وجود دارد. علاوه بر اين، بدليل مسائلي از قبيل نياز به بررسي دعاوي صنعتي و نياز به داشتن اطلاعات كامل از محصول در مراحل مختلف بطوريكه دسترسي به آن مقتدر باشد صنايع توليدي را وادار مي كند تا فرآيند جمع آوري و ذخيرة اطلاعات مربوط به محصول در مراحل مختلف توليد را خودكار نمايند.

در گذشته بسياري از فرآيندهاي توليد بر اساس بكارگيري نيروي انساني و بينايي وي طراحي شده اند. در اين سيستمها بينايي انسان به عنوان جزء لاينفك تواناييهاي فرآيند بوده است. ورود رباتها به كارخانجات و حذف نيروي انساني، ضرورت اضافه نمودن بينايي مصنوعي به سيستم را ايجاب مي نمايد. جهت بررسي موضوع نياز به بكارگيري ماشين بينايي بجاي بينايي انسان لازم است تا مطالعه دقيق تري صورت گيرد و تواناييهاي اين دو با هم مقايسه گردند.

 

1ـ1ـ بينايي و اتوماسيون كارخانه

وظايف اساسي كه مي تواند توسط سيستمهاي ماشين بينايي انجام گيرد شامل سه دسته اصلي است:

1ـ كنترل

2ـ بازرسي

3ـ ورود داده

كنترل در ساده ترين شكل آن مرتبط با تعيين موقعيت و ايجاد دستورات مناسب مي باشد تا يك مكانيزم را تحريك نموده و يا عمل خاصي صورت گيرد. هدايت نقاله هاي هدايت شونده خودكار(AGV’s ) در عمليات انتقال مواد در يك كارخانه، هدايت مشعل جوشكاري در امتداد يك شيار يا لبه، يا انتخاب يك سطح بخصوص براي انجام عمليات رنگ پاشي، توسط ربات، مثالهايي از بكارگيري ماشين بينايي در كنترل مي باشند.

كاربردهاي ماشين بينايي در بازرسي مرتبط با تعيين برخي پارامترها مي‌باشد.

ابعاد مكانيكي و هم چنين شل آن، كيفيت سطوح، تعداد سوراخها در يك قطعه، وجود و يا عدم وجود يك ويژگي يا يك قطعه در محل خاص از جمله پارامترهايي هستند كه توسط ماشين بينايي ممكن است بازرسي شوند. عمل اندازه گيري توسط ماشين بينايي كم و بيش مشابه بكارگيري روشهاي سنتي استفاده از قيدها و سنجه هاي مخصوص و مقايسه ابعاد مي باشد. ساير عمليات بازرسي بجز موارد اندازه گيري شامل مواردي چون كنترل وجود بر چسب بر روي محصول ( داروئي، غذايي، . . . ) بررسي رنگ قطعه، وجود مواد خارجي در محصولات غذايي نيز با تكنيكهاي خاص انجام مي گيرد:

كار بازرسي ممكن است حتي شامل مشخص نمودن خواص يا ويژگيهاي الكتريكي يك محصول گردد. با مشاهدة خروجي اندازه گيري هاي الكتريكي مي‌توان صحت عملكرد محصولات الكتريكي را بازرسي نمود. هر چند كه در چنين مواردي چنانچه سيستم بينايي كار ديگري بجز مورد ذكر شده انجام ندهد. معمولاً روش ساده تر و مقرون به صرفه تر بدين صورت خواهد بود كه كار بازرسي فوق توسط يك ريز پردازنده و ابزارهاي مربوطه انجام گيرد.

اطلاعات مربوط به كيفيت محصول و يا مواد و همچنين تعقيب فرآيند توليد را مي توان توسط ماشين بينايي گرفته و در بانك اطلاعاتي سيستم توليد كامپيوتري جامع بطور خودكار وارد نمود. اين روش ورود اطلاعات بسيار دقيق و قابل اعتماد است كه دليل آن حذف نيروي انساني از چرخة مزبور مي باشد. علاوه بر اين، ورود اطلاعات بسيار مقرون به صرفه خواهد بود چرا كه اطلاعات بلافاصله پس از بازرسي و به عنوان بخشي، از ان جمع آوري و منتقل است منحصر به يك سيستم پيچيدگي سيستمهاي بينايي متفاوت مي باشد. اين سيستمها ممكن است منحصر به يك سيستم باركدينگ معمولي كه براي مشخص نمودن نوع محصول جهت كنترل موجودي بكار مي رود. تشكيل شده باشد يا ممكن است متشكل از يك سيستم بينايي صنعتي كامل براي اهدافي چون كنترل كيفيت محصول باشد.

 

2ـ1ـ بينايي انسان در مقابل بينايي ماشين

نقش بينايي انسان در يك سيستم اتوماسيون صنعتي بسيار پيچيده بوده و نمي توان آن را به عنوان يك سيستم جدا كه داراي نقش جداگانه اي است،‌در نظر گرفت. سيستم بينايي انسان به عنوان جزئي از يك مجموعه بوده و داراي تاثيرات متقابل بر روي ساير سنسورها مي‌باشد. ميزان وابستگي بينايي به ساير سنسورهاي بدن مختلف بوده و بستگي به هوشمندي فرد و همچنين سيگنالهاي دريافت شده از ساير سنسورهاي بدن دارد.

علاوه بر اين، حلقه هاي بازخور پيچيده پاسخهاي تطبيقي، و پردازش سيگنالها در سطوح مختلف در بخشهاي مختلف بدن وجود دارند. به عنوان مثال مردمك چشم انسان در مقابل ورود پرتوهايي با مشخصات ويژه حساس مي باشد.

خستگي در افراد، بيماري، ميزان آموزش و دانش آنها در ميزان كارآيي بينايي انسان تاثير مي گذارند. اين تاثيرها معمولاً بگونه اي است كه مقدار آن براحتي قابل اندازه گيري نيست.

لذا معمولاً اندازه گيري مقايسه اي بر اساس ميزان دستيابي به هدف تعيين شده صورت مي گيرد.

 

3ـ1ـ پارامترهاي مقايسه اي

در اين قسمت ماشين بينايي بر اساس وظايفي كه انجام مي دهد و پارامترهاي وابسته به آن در ارتباط با فرايندهاي صنعتي يا توليدي يا بينايي انسان مقايسه خواهد شد نظر به اينكه مقايسه تمامي وظايف بسيار مفصل خواهد بود، به بررسي بخش محدودي از نقشهايي كه اهميت بيشتري در كاربردهاي صنعتي دارند پرداخته مي شود.

تطبيق پذيري

تصميم گيري

كيفيت اندازه گيري

توانايي بررسي صحنه هاي دو و سه بعدي

توجيه اقتصادي

عامل مهم در استفاده از ماشين بينايي در مقايسه با بكارگيري نيروي انساني افزايش توانمندي و بهبود كارايي مي باشد. توجه خاص به آن دسته از كارآئيهاي ماشين بينايي كه خارج از توان بينايي انساني مي‌باشد. مي تواند بيانگر توجيه استفاده از ماشين بينايي در فرآيندهاي توليدي باشد.

 

1ـ3ـ1ـ تطبيق پذيري

توانايي سيستم در تنظيم تغيير و اصلاح خودكار عملياتش مطابق با پارامترهاي محيط در جهت رسيدن به هدف مطلوب را تطبيق پذيري سيستم گويند.به عنوان مثال وقتي كه شيئي مورد بازرسي قرار مي‌گيرد و يا بازرسي اوليه نمي توان قضاوت كاملي انجام داد. توانايي در تصميم گيري و اجراي يك مشاهدة ثانوي دقيق تر را مي توان تطبيق پذيري فرد با شرايط ناميد.

تواناييهاي سيستم ماشين بينايي تغيير پذير نيستند. اين تواناييها با توجه به سخت افزار و نرم افزار بكار رفته در سيستم مي باشند. سيستم ماشين بينايي پس از تنظيمات اوليه عمل ديدن را با دقت مشخص و ثابتي تكرار مي كند. اين سيستمها به دليل اينكه مي توانند براي شرايط مختلف اندازه گيري تنظيم مي شوند، تطبيق پذير هستند.

بينايي انسان از نظر اينكه مي تواند تصاوير را از زواياي مختلف ديده و با وجود مانع برسر راه ديد از يك زاويه مشخص قادر به تشخيص شيء باشد و هم چنين به دليل اين كه مي تواند شيء را در صورت نياز با بزرگنمائيهاي متفاوت و با جزئيات متفاوت مشاهده كند، بسيار تطبيق پذيرتر مي باشد. سيستم بينايي انساني يك سيستم پويا است كه ميزان توانايي آن به مشخصات فيزيكي چشم و هم چنين هوشمندي فرد بستگي دارد. اين موضوع در شكل 1ـ1 نمايش داده شده است:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 1ـ1 سيستم بينائي انسان

هوشمندي به عوامل متعددي كه قابل اندازه گيري نيستند نيز، بستگي دارد. برخي از اين عوامل عبارتند از بادگيري، توانايي بررسي روابط حاكم بريك مجموعه و درك موضوعات انسان اين فرايند ها را بطور خودكار انجام مي دهد و توانايي بادگيري آنرا از طريق سعي و خطا بدون نياز به برنامه ريزي قبلي دارد.

نياز به اغلب فرآيندهاي توليد ثابت و بسيار محدود بوده كه نوع محصول و فرايند، نوع و ميزان نياز را مشخص مي كند، از آنجائيكه هزينه هاي توليد ارتباط مستقيم با محدودة كيفيت محصول دارد، بسيار مطلوب خواهد بود تا بتوان محصولاتي با كيفيت مشخص و در حد لازم ( داراي محدوده تعريف شده معين) و با درجه اطمينان معلوم توليد نمود.

خاصيت تطبيق ناپذيري و ماشين بينايي ممكن است به عنوان يك مزيت آن در برخي از كاربردهاي صنعتي مطرح شود چرا كه ماشين بينايي، اندازه گيري و قضاوتي يكسان و بدون تغيير را براي فرآيند هاي مشابه در خطوط توليد حاصل خواهد نمود و در نتيجه محصولاتي با كيفيت يكنواخت ارائه خواهند شد.

بطور خلاصه، بينايي انسان بسيار تطبيق پذيرتر از سيستم ماشين بينايي است. اين تطبيق پذيري بينايي انساني منتج از وجود مغز هوشمند انسان در چرخة فرآيند ديدن است.

بطوريكه مغز در صورت نياز دستور تغييرات و اطلاحات لازم را در شرايط ديدن صادر مي كند. تطبيق پذيري يك سيستم بينايي در مراحل اوليه ايجاد يك سيستم بسيار مفيد است چرا كه در هنگام ايجاد يك سيستم جديدي مقادير پارامترهاي آن سيستم ما معلوم مي باشند.

 

2ـ3ـ1ـ تصميم گيري

در هر كاربرد خودكار صنعتي كه در آن سيستم بينايي بكار گرفته شده است حداقل در يك مرحله آن تصميم گيري وجود دارد. تصميم گيري ممكن است بر اساس مقادير پارامترهايي باشد كه بگونه اي مرتبط با پارامترهاي مورد اندازه گيري هستند.

سيستم بينايي انسان قادر به درك و تفسير صحنه ها مي باشد و مي‌تواند در هنگام بازرسي بر اساس مشخصاتي از قبيل رنگ، شكل ، بو و موارد مشابه، قضاوتهاي صحيح و قابل تمايزي بنمايد. هر چند كه تاثير عوامل رواني و عصبي مي تواند منجر به تفاسير غلطي از آنجه ديده شده است گردد. به عنوان مثال، چنانچه يك خط در مجاور اشكال متفاوتي قرار گيرد ممكن است طول آن بسته به اشكال مجاور قدري بلندتر ( يا كوتاهتر) از مقدار واقعي آن بنظر برسد.

چنانچه سيستمهاي ماشين بينايي بخواهند بمنظور قضاوت تصميم گيري مورد استفاده قرار گيرند. مي بايستي پارامترهاي مشخصي كه قابل اندازه گيري هستند. در نظر گرفته شوند. در حاليكه سيستم بينايي انسان مي تواند بر اساس عبارات نسبي شبيه عبارت روشن يا تاريك عمل نمايد، ماشين بينايي نيازمند به مقادير دقيق عددي مثل مقدار مشخصي از سطح خاكستري ( Gray Level ) در يك سيستم كه داراي تعدادي سطوح عبارتند از المانهاي نقطه مانند صفحة‌ تصوير كه تشكيل دهنده تصاوير مي باشند.

تصميم گيري ماشين بينايي بر اساس پارامترهاي واقعي يكنواخت تر از بينايي انسان است. هر چند كه مقادير غير عددي مي باشد ساده تر از ماشين بينايي مي باشد. يكنواختي عملكرد بينايي انساني بسيار وابسته به عواملي چون خستگي، عوامل محيطي و شرايط فيزيكي فرد مي‌باشد.

 

3ـ3ـ1ـ كيفيت اندازه گيري

يكنواختي نتايج ميزان دقت دو عامل مهم در كيفيت اندازه گيري هستند. در كاربردهايي كه اندازه گيري بر اساس مقادير عددي مي بايستي انجام گيرد. وضوحاً ماشين بينايي برتر از بينايي انساني است.

سيستم بينايي انسان قادر به تشخيص ده تا بيست سطح مختلف بين رنگ سفيد و سياه كامل مي باشد و چنانچه اين رنگها در كنار هم گذاشته شوند و و بخواهند تشخيص مقايسه اي صورت گيرد.

انسان قادر به تشخيص موارد بسيار بيشتري مي باشد. استفاده از ابزارهاي كمكي نيز مي تواند تعداد سطوح قابل تشخيص را افزايش دهد. كارآيي سيستم بينايي انسان در طول يك دوره زمان بدليل عوامل چون خستگي، شرايط محيطي، حواس پرتي متغير مي باشد.

توانايي تشخيص تعداد سطوح خاكستري توسط ماشين بينايي مرتبط و محدود به تعداد بيتهاي مورد استفاده براي ذخيره عدد بيانگر اين سطوح مي باشد. يك سيستم چهار بيتي حداكثر داراي 16 سطح خاكستري خواهد بود كه اين عدد معادل بزرگترين عددي است كه توسط يك سيستم چهار بيتي مي تواند بيان شود.

براي داشتن 256 سطح خاكستري بايستي حداقل از سيستم هشت بيتي استفاده نمود. سيستمهاي 16 و 32 بيتي امكان تشكيل و تشخيص سطوح خاكستري بيشتري را فراهم مي كند ولي در حال حاضر چنين سيستمهايي كمتر بكار گرفته شده اند و اكثر خطاي تصادفي ناشي ء از خستگي يا اشتباه نيستند و عملكرد آنها در طول دوره كاركرد طولاني يكسان و ثابت است و حساسيت دوربينها براي توليد تصوير با سطوح خاكستري زياد به اندازه كافي مي باشد.

4ـ3ـ1ـ سرعت واكنش

زمان مورد نياز براي تصميم گيري توسط ماشين بينايي بستگي به اندازه ماتريس تصوير زمان پردازش لازم در كارت تصويرگير و نوع دوربين دارد.

دوربينهاي نوع لامپي كه با استاندارد RS-170 كار مي كنند تعداد 30 تصوير در ثانيه توليد مي كنند كه اين تصاوير بر روي مونيتورهاي موجود در بازار ( تلويزيون) قابل نمايش هستند.

چنانچه از استاندارد RS-170 استفاده نشود. مي توان تعداد تصوير درثانيه را پنج تا ده برابر افزايش داد. دوربينهاي حالت جامد مي تواند در زمان بسيار كوتاه معادل ده ميكروثانيه (00001/0 ثانيه) تصويرگيري كنند. زمان لازم جهت خواندن سيگنال تصوير از سنسور، سرعت پردازش و پهناي باند سيستم دارد. با استفاده از تكنيكهاي پردازش موازي مي توان زمان پردازش را متناسب با تعداد پردازشگرهاي موازي كاهش داد.

زمان واكنش سيستم بينايي انسان در حدود 06/0 ثانيه يا 16/1 ثانيه مي باشد. اين موضوع توسط اين حقيقت تائيد مي شود كه وقتي تصاويري با سرعت 30 عدد در ثانيه، يك صحنة متحرك را نشان مي دهند. ( مشابه آنچه در فيلمهاي تلويزيوني متداول است) چشم انسان قادر به تشخيص انقطاع بين تصاوير نيست.

سيستمهاي ماشين بينايي مورد استفاده در صنعت كه براي كنترل بر چسب روي بطريها بكا رمي رود مي تواند با سرعتي معادل 900 بطري در دقيقه يا در حدود يك بطري در 07/0 ثانيه كار كنند. البته مي توان با گرفتن تصاويري كه بيش از يك بطري را در بر مي‌گيرد. سرعت كنترل را بيش از اين نيز افزايش داد. سرعت چشم انسان براي انجام كار مشابه حداكثر 60 بطري در دقيقه مي باشد كه اين سرعت در اثر خستگي .شرايط نامساعد محيطي كاهش نيز مي يابد.

بطور خلاصه، تصويرگيري توسط ماشين بينايي تقريباً 10 برابر سرعت بينايي انسان مي باشد. اين نسبت با پيشرفت تكنولوژي در علوم الكترونيك روبه افزايش مي باشد در حاليكه سرعت چشم انسان مقدار مشخصي است سرعت انجام فرآيند كامل توسط ماشين بينايي در حدود 15 برابر چشم انسان مي باشد:

 

5ـ3ـ1ـ واكنش طيف موج

چشم انسان فقط در مقابل نور قابل رويت ( در حدود 400 ميلي ميكرون امواج الكترومغناطيس) كه طيف محدودي است. مي تواند اشياء را ببيند. دامنه، ديد از طول موج بنفش در 290 ميكرون تا طول موج قرمز در 790 ميلي ميكرون مي باشد ( شكل 2ـ1 را مشاهده كنيد).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 2ـ1 طيف امواج قابل رويت توسط سيستم بينايي انسان و ماشين.

واكنش سيستم ماشين بينايي در مقايسه باچشم انسان بسيار وسيع تر بوده ( درحدود 100000ميلي ميكرون) و دامنه از پرتو گاما و x در مطنقه طول موج كوتاه شروع شده و تا طول موج مادون قرمز درقسمت طول موجهاي قرمز مي تواند بااطلاعات تصويري و در طول موج نور قابل رويت تلفيق شود و منبع انرژي حرارتي را در يك فرآيند توليد صنعتي مشخص نمايد. استفاده از دوربينهاي مادون قرمز در تشخيص نشر حرارت بدليل نا مناسب بودن عايق بندي حرارتي يك كوره يا حرارت حاصل از اصطكاك در ياتاقانها از جمله مثالهاي كاربردي در صنعت مي باشند كه در عمل باآن مواجه هستيم.

توانايي چشم انسان در تشخيص رنگها پيچيده بوده و در هنگام تشخيص مولفه هاي آن بطور مجزا در نظر گرفته نمي شوند. در عوض، ميانگين انرژي در طول موجهاي مختلف مورد استفاده قرار گرفته و رنگ ديده شده يكي از طول موجهاي ما بين آنها مي باشد.

ماشين بينايي براي شناسايي رنگها نيازمند سه دسته اطلاعات است كه همان مولفه هاي رنگ يعني طول موجهاي قرمز، سبز و آبي مي باشد.

ايجاد رنگ بر روي مونيتور نيز با تحريك سازي تصاوير رنگي به حافظه اي معادل سه برابر تصاوير غير رنگي نياز دارد. همچنين حجم پردازش تصاوير رنگي كه حاوي اجزاء R و G و B ( قرمز، سبز و آبي) مي باشند در مقايسه با تصاوير تك رنگ بيشتر مي باشد.

بطور خلاصه، طيف طول موج قابل رويت توسط ماشين بينايي بسيار وسيعتر از طيف قابل رويت توسط چشم انسان مي باشد همچنين امكان تلفيق و استفاده از طول موجهاي مختلف يك تصوير توسط ماشين بينايي وجود دارد. يكنواختي و دقت ماشين بينايي در مورد تصاوير رنگي بيش از چشم انسان مي‌باشد.

 

6ـ3ـ1ـ توانايي درك صحنه هاي دو بعدي و سه بعدي

سيستم بينايي انسان قادر به تشخيص اجسام سه بعدي مي باشد. اين توانايي امكان تعيين فاصله جسم را فراهم مي آورد. اين توانايي ذاتي كه در كارهاي روزمره از قبيل رانندگي و يا تشخيص اينكه در توده اي از اجسام روي هم انباشته شده كداميك روي ديگري قرار دارد و كداميك در زير واقع شده است. به انسان كمك فراواني مي كند. سيستمهاي ماشين بينايي نيز مي توانند با بكارگيري دو دوربين و يا تعداد بيشتر و تكنيكهاي پيچيده تر، پردازش تصوير اجسام را به شكل سه بعدي ببينند.

در حاليكه هر دو سيستم بينايي انسان و ماشين قادر به ديدن اجسام دو بعدي مي باشند، ماشين بينايي مي تواند در ديدن اجسام با دقت مشخصي كه توسط وضوح تصوير تعيين مي شود.

اندازه گيري با درجه اي از دقت محدود را ايجاد نمايد و از اين جهت با بينايي انسان متفاوت است. سيستم بينايي انسان مي تواند بطور سريع فاصله بين دو نقطه واقع بر روي صفحه را حدس بزند ولي در صورت نياز به اندازه گيري دقيق نياز به ابزارهاي اندازه گيري از قبيل خط كش مي باشد.

 

7ـ3ـ1ـ خلاصه مقايسه

جدول 1ـ1 توانائيهاي و ويژگيهاي ماشين بينايي را با بينايي انسان مقايسه مي‌كند. بطور كلي، تمام آنچه كه توسط سيستم بينايي انسان انجام مي گيرد، مي تواند توسط ماشين بينايي انجام گيرد وكارايي ماشين بينايي از نقطه نظر دقت و اطمينان برتر از بينايي انسان مي‌باشد.

جدول 1ـ1) مقايسه بينايي انسان با ماشين بينايي

	انسان	ماشين
انعطاف پذيري	بسيار تطبيق پذير و انعطاف پذير در مقابل نوع كارو ورود اطلاعات	محدود به تنظيمات اوليه، نيازمند دادههاي عددي (پيكسل ها)
توانايي	قادر به تخمين نسبتا دقيق موارد توصيفي مثل: تشخيص ميوه ي بد از روي رنگ و شكل آن	قادر به اندازه گيري ابعاد مي باشد. مثال: طول يك قطعه يا ابعاد يك سوراخ بر حسب تعداد پيكسل.
حساسيت	قابليت تطبيق با شرايط نوري، خواص فيزيكي سطح اجسام و فاصله تاجسم، محدوديت در توانايي تشخيص تعداد سطوح خاكستري، بستگي به بيننده دارد و ممكن است در يك زمان متفاوت از زمان ديگر باشد. تعداد سطوح خاكستري قابل تشخيص بين 7 تا 10 مي باشد.	حساس به فركانس و سطح روشنايي، حساس به خواص فيزيكي سطح جسم و همچنين فاصله جسم، قابليت بيان سطح خاكستري بصورت عددي دقيق و مشخص، براحتي قادر به تشخيص 256 سطح خاكستري مي باشد.
واكنش	سرعت واكنش كند و حداكثر در حدود ثانيه مي باشد.	بسيار بالا كه البته بستگي به پردازشگر مورد استفاده و پهناي بانددارد. سرعت واكنش در حدود ثانيه بوده و سرعتهاي بالاتر نيز از نظر تكنيكي قابل دسترسي است.
دو و سه بعدي	صحنه هاي سه بعدي براحتي قابل درك مي‌باشد.	صحنه هاي دو بعدي براحتي قابل تشخيص مي باشد ولي صحنه‌هاي سه بعدي براحتي مقدور نيست ونيازمند به 2 دوربين نبوده و سرعت نيز كم است.
خروج داده ها	اطلاعات اخذ شده مي‌بايستي بطور دستي انتقال داده شود. هزينه انتقال و ورود اطلاعات زياد بوده و ميزان خط زياد مي باشد	اطلاعات اخذ شده بطور خودكار و مداوم وارد بانك اطلاعاتي مي شود. انتقال و ورود اطلاعات دقيق و كم هزينه مي‌باشد.
دريافت داده ها	بر اساس مقياس لگاريتمي است و متاثر از رنگ زمينه مي باشد	مي تواند به هر دو صورت خطي و لگاريتمي دريافت نمايد.
طول موج	محدود به طيف قابل رويت از 300 تا 700 ميلي ميكرون	محدودة‌طيف از طول موجهاي پايين پرتو X تا طول موجهاي بالاي مادون قرمز مي باشد.

 

 

4ـ1ـ ملاحظات اقتصادي

هر گونه پيشنهادي مبني بر استفاده ماشين بينايي براي منظور خاص مي بايستي بر اساس تاثير اقتصادي آن در كاربرد مورد نظر باشد. توجيه اقتصادي بكارگيري ماشين بينايي شامل دو جنبه مي باشد: اولا تاثير آن بر روي بهبوددهي فرايند و ثانيا: هزينه هاي مستقيم توليد امكان بهبود كيفيت محصول از طريق انجام بازرسي 100 درصد محصول و كنترل پارامترهاي مورد بازرسي در مورد تك تك محصولات مي تواند نقش مهمي در توحيه اقتصادي كاربرد ماشين بينايي داشته باشد.

در همين حال ممكن است با بكارگيري ماشين بينايي هزينه هاي واحد محصول، كاهش پيدا كرده و بهره وري افزايش يابد.

بررسي هزينه هاي مربوط به انجام بازرسي توسط نيروي انساني و مقايسه آن با حالتي كه ماشين بينايي جايگزين نيروي انساني شده است . بيانگر پيچيدگي موضوع توجيه اقتصادي است و نشان مي دهد كه همواره نمي توان تمامي عوامل موثر را بصورت دقيق عددي مشخص نمود. تعيين تاثير بكارگيري بر ماشين بينايي بجاي نيروي انساني بر روي ساير كارگران ، كار آساني نيست و نهايتا مي توان بطور كيفي قضاوت نمود. در هر حال توجيه اقتصادي مي بايستي تمام مسائل فوق را در بر گيرد.