2020年10月22日 机器视觉与计算机视觉技术

新型智能玻璃为机器视觉研究提供新的模拟途径

[据光电子网站2019年7月10日报道] 美国威斯康星大学麦迪逊分校电气和计算机工程系Zongfu Yu教授带领的团队开发出了一种新型智能玻璃。不需传感器、不用接通线路或外部电源、亦不需连接互联网,这种智能玻璃就可以利用光学反射的原理识别图像。这块小小的玻璃囊括了图像识别技术所需的所有零部件。有朝一日,智能手机或将利用这种技术实现面部识别功能。智能玻璃通过弯曲反射的光波来区分不同的图像。

这种智能玻璃可充当一种纳米光子媒介,采用与人工神经计算类似的方式进行非线性模式映射。智能玻璃会将复杂信息在波阵面(光线射进玻璃时形成)进行编码,在光波穿透时转换波阵面,执行图像识别等计算任务。

执行计算任务的是夹杂了很多类似气泡与杂质物(后面简称“杂质”)的基质材料,这些“杂质”可从玻璃的正反面散射光线,区分图像。通过一种类似数字人工神经网络(ANN)线性矩阵乘法的方式,智能玻璃可将散射的光线与射入光线相混合。“杂质”的形态和位置与数字ANN的重量参数类似。在输出端中,光能会集中于一些非常明确的位置,这种现象通常可称为物体在图像中的同一性。该团队的研究人员认为,这种智能玻璃可为机器学习技术提供一种新的模拟途径。

智能玻璃的内部材料本身就具备计算功能,因而这种玻璃经久耐用、不易损坏。Zongfu Yu 教授表示:“这种智能玻璃或可研制成一种生物识别锁,一块玻璃就只能识别一张人脸。若是研发成功,这个生物识别锁就可以反复使用,没有次数限制。”

为了验证这种猜想是否可行,研究人员研发了可识别手写数字的玻璃碎片。带有数字的图像照进玻璃的一侧,形成了一束光,玻璃的另一侧有九个点,每个点分别对应不同的数字,这束光会聚集在其中的一点。这块智能玻璃反应灵敏,在光线图像由手写数字“3”变为手写数字“8”时,它可立马辨别,正确调整光线的射入点。研究人员表示,测试智能玻璃识别手写数字的方法类似于机器学习,不同之处就在于智能玻璃用的是模拟材料,而机器学习用的是数字代码。

Zongfu Yu 教授表示:“我们早已习惯了数字计算,智能玻璃的研发拓宽了我们的视野,光传播的波动力学为模拟人工神经计算提供了一个新的研究途径。

未来,该团队的研究人员想要验证这种方法在执行面部识别等复杂任务时是否可行。人类视觉对外界感知十分灵敏,可同时识别大量不同的物体。而智能玻璃就略逊一筹了,只能在特定应用中“大展身手”。一块智能玻璃就只能拥有一种功能,要么识别数字,要么识别字母,要么识别人脸。

哥伦比亚大学教授Ming Yuan也是此次研究项目的合伙人,他表示“这项技术真正厉害的地方就在于能够即时处理操作更为复杂的分类任务,而不消耗任何能源。这些任务都是研发人工智能的关键,比如:让无人驾驶汽车识别交通信号灯、用户语音控制自己的设备等等。”

也许在前期的技能学习上会耗费大量的时间,还要投入很多的精力去计算有关数据,但制造这种玻璃的工序简单、成本低廉。

Zongfu Yu 教授还表示:“一直以来,我们都绞尽脑汁,希望能在机器学习技术上有所突破,想要研发出特定功能的应用与任务驱动型技术,智能玻璃的出现几乎改变机器视觉设计上的方方面面。”

此项研究发表于美国光学学会出版的《光子学研究》杂志。

Banner
Related Posts

机器视觉如何改变金融服务

2019年9月9日

2019年9月9日

事实证明,在金融领域应用机器视觉不仅对企业有利,而且对一般消费者也有利。尽管这在5年前似乎遥不可及,但金融机构一直在使用先进技术开展业务。这些技术能够改进客户体验并减轻员工的工作负担。

机器视觉相机类型以及接口标准详解

2018年8月9日

2018年8月9日

随着成像技术的进步,相机及其接口的类型不断演变,以满足大量应用的需求。对于检测和分析至关重要的半导体,电子,生物技术,装配和制造行业中的机器视觉应用而言,使用最好的相机系统来完成手头的任务对于获得最佳图像质量至关重要。

工业机器人及机器人视觉系统详解

2019年3月26日

2019年3月26日

人类想要实现一系列的基本活动,如生活、工作、学习就必须依靠自身的器官,除脑以外,最重要的就是我们的眼睛了,(工业)机器人也不例外,要完成正常的生产任务,没有一套完善的,先进的视觉系统是很难想象的。

用机器视觉法监测石榴成熟过程

2019年11月19日

2019年11月19日

瓦伦西亚农业调查研究所(IVIA)、米格尔·埃尔南德斯·德埃尔切大学和巴伦西亚理工大学的科学家们研究了两种用于石榴质量监测的机器视觉技术。

机器视觉技术发展的五大趋势

2019年6月21日

2019年6月21日

在过去的一年里,人工智能(AI)、大数据、3D成像和机器人过程自动化等领域在取得了空前的发展。在即将到来的2019年,机器视觉技术应用还将蓬勃发展,新机器视觉认为五大发展趋势将引领行业应用。

如何利用机器人视觉进行拣货作业

2019年4月27日

2019年4月27日

机器人进行拣货作业定义了不同的过程,在这些过程中机器人用于从箱子中拾取和放置货物。 Bin pick是机器人领域中棘手的机器人任务。但是,您不必使用复杂的解决方案来解决它。使用机器人视觉的拣选可以以简单的方式执行。

深度学习在机器视觉中的应用与发展

2019年5月7日

2019年5月7日

在短短几年内,深度学习软件已经比任何传统算法可以更好地对图像进行分类处理,而且可能很快就可以超越人工检查。

韩国开发用于检测机械故障的机器视觉技术

2019年7月4日

2019年7月4日

韩国机械与材料研究所(KIMM)周二宣布,它已开发出一种新的机器视觉技术,可自动检测各种机器的故障。

反光物体机器人机器视觉解决方案

2019年4月9日

2019年4月9日

SwRI和ROS-Industrial integrated intelligent parts reconstruction在ROS2框架内,用于提高工业机器人的三维图像感知能力,用于路径规划和路径点密集操作,如零件打磨。

每个机器制造者都应该了解基于组件的3D视觉系统

2019年9月1日

2019年9月1日

在构建成本效益高的三维视觉系统时,是最好使用基于组件的方法(如照相机、激光、透镜、支架、校准目标)还是采用一体化(即智能)方法?乍一看,以较低的成本购买单个组件和构建定制的视觉解决方案似乎是更经济的途径。

自主机器视觉系统Inspekto S70

2019年12月18日

2019年12月18日

自主机器视觉(AMV)是通过机器学习的技术,让视觉系统拥有自动识别对象的能力,它为质量保证提供了革命性的方法,同时将使巨额投资和长时间停机成为过去。

在图像处理中应用深度学习技术

2019年3月28日

2019年3月28日

深度学习应用凭借其在识别应用中超高的预测准确率,在图像处理领域获得了极大关注,这势必将提升现有图像处理系统的性能并开创新的应用领域。

机器视觉如何保持马铃薯片的风味完整

2019年4月23日

2019年4月23日

像Pepsico这样的食品和饮料行业巨头...

3D视觉系统技术方案详解

2019年4月21日

2019年4月21日

近年来,随着芯片技术的发展以及相关软硬件系统的深入,视觉传感器得到了极为广泛的应用。社会越来越智能,可以使用人工智能和大数据技术将人们记录下来的图像智能地利用起来,而不是用一个个柜子将图像、视频束之高阁。

中科院自动化所王欣刚:机器视觉将取代人类视觉

2019年6月21日

2019年6月21日

智能制造已成为全球制造业升级发展的重要方向,未来工厂里将采用越来越来越多的自动化技术,包括机器人、人工智能、虚拟现实等先进技术,其中,机器视觉将在智能工厂中将发挥关键作用。对于生产商来说,如何将这些技术运用到当前的生产线,将是实现工厂价值提升和未来发展的关键。

Comments
发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注