یکی از مباحث مهم در مورد ربات‌ها و ماشین‌های هوشمند و چالش‌هایی که بر سر راه این صنعت نو ظهور وجود دارد، بحث بینایی است، اینکه چگونه می‌توان یکی از ویژگی‌های انسان گونه و بسیار کاربردی را در ربات‌ها پیاده کرد. شاید تصور این موضوع در ابتدا کمی عجیب به نظر برسد؛ ولی باید بگوییم بخشی از علوم رباتیک و هوش مصنوعی به همین موضوع یعنی بینایی ماشین اختصاص دارد و تلاش می‌کند تا با تکنیک‌ها و برخی ابزارها و تجهیزات، بینایی را به ربات‌ها بیاورد. امروزه ربات‌هایی را داریم که با استفاده از تجهیزات به روز و دقیق قادر هستند تا به مانند یک انسان ببیند و با محیط اطراف خود ارتباط برقرار کنند. بدون بینایی ماشین ربات‌ها قدرت دیدن و تجزیه و تحلیل محیط اطراف خود را از دست خواهند داد و تقریباً دیگر کارایی خاصی نخواهند داشت. اما سؤالی که در اینجا مطرح است این است که واقعاً ربات‌ها چگونه می‌توانند ببینند؟ جواب این سؤالات در بینایی ماشین خلاصه می‌شود. در این مقاله قصد داریم بیشتر در مورد بینایی ماشین در ربات‌ها بحث کنیم و ببینیم که چگونه می‌توانیم با استفاده از بینایی ماشین قدرت دیدن را به ربات‌ها بدهیم. در ادامه با آرتیجنسهمراه باشید.

ماشین‌ها چگونه می‌بینند؟

بینایی ماشین شاخه‌ای از هوش مصنوعی و علم رباتیک است که با استفاده از تکنیک‌ها و الگوریتم‌ها و تجهیزات مختلف به ماشین‌ها اجازه می‌دهد تا اطلاعات و داده‌های بصری را مانند انسان پردازش و تجزیه و تحلیل کنند. به طور کلی بینایی ماشین ترکیبی است از تکنیک‌های مرتبط با پردازش تصویر، یادگیری ماشین و هوش مصنوعی برای تفسیر و درک تصاویر. از بینایی ماشین نه تنها در ربات‌ها و رباتیکبلکه در صنایع مختلفی همچون خودروهای خودران، پزشکی و حوزه‌های امنیتی به صورت گسترده استفاده می‌شود. به بیان ساده‌تر بینایی ماشین تکنیک است که توسط آن ربات‌ها و ماشین‌های هوشمند قادر هستند که مانند انسان‌ها قدرت بینایی داشته باشند. در ادامه برای درک بهتر کارکرد بینایی ماشین مراحل کاری آن را مرور می‌کنیم:

گرفتن تصویر: 

اولین مرحله در بینایی ماشین، گرفتن تصاویر یا ویدئوهایی از محیط اطراف است. عمل تصویر برداری می‌تواند توسط دوربین‌های مختلفی که در ربات تعبیه شده است، انجام شود. دوربین‌های ماهواره‌ای، دوربین‌های دیجیتال، یا انواع سنسورهای دقیق از جمله تجهیزاتی هستند که می‌توان از آنها برای تصویر برداری در ربات‌ها استفاده کرد.

پیش‌پردازش تصویر: 

مرحله بعدی پس از تصویر برداری در بینایی ماشین پیش پردازش تصویرهای گرفته شده است. در این مرحله تصاویر و ویدئوها پیش‌پردازش می‌شوند تا اطلاعات غیرضروری، اضافی یا مبهم حذف شده و اطلاعات مهم برای پردازش‌های بعدی نگهداری شوند. 

تشخیص ویژگی‌های موجود در تصویر: 

پس از پردازش تصاویر گرفته شده باید ویژگی‌های مهم تصاویر و ویدئوها شناسایی شوند. مرحله تشخیص ویژگی‌ها می‌تواند شامل تشخیص لبه‌ها، رنگ‌ها، الگوها، و اشیا مختلف موجود در تصویر باشد.

استخراج ویژگی‌ها موجود در تصویر: 

بعد از تشخیص ویژگی‌ها در تصویر، ویژگی‌های مهم از تصاویر برای پردازش‌های بعدی استخراج می‌شوند. این مرحله می‌تواند توسط الگوریتم‌ها و تکنیک‌های مختلفی از جمله شبکه‌های عصبی، توصیفگرهای هیستوگرام رنگ، یا تبدیل فوریه انجام شود.

دسته‌بندی و تفسیر ویژگی‌ها: 

در این مرحله و پس از استخراج ویژگی از تصاویر، تصاویر و ویدئوها به دسته‌های مختلف تقسیم و تجزیه و تحلیل می‌شوند. این مرحله می‌تواند شامل تشخیص اشیا، تشخیص چهره، تشخیص حرکت و یا دیگر ویژگی‌ها در تصاویر باشد.

آموزش و یادگیری: 

در بینایی ماشین از تکنیک‌ها و الگوریتم‌های یادگیری ماشین استفاده می‌شود تا با استفاده از داده‌های ورودی آموزش دیده و بتواند تصاویر را بهتر مشخص و تفسیر کند. 

تجهیزات لازم برای بینایی ماشین:

در این بخش از مقاله نوبت به آن می‌رسد تا پس از آشنایی نسبی با بینایی ماشین و چگونگی کارکرد آن، تجهیزات مورد نیاز برای بینایی ماشین را با یکدیگر مرور کرده و در مورد هر کدام توضیحاتی را ارائه دهیم:

دوربین‌ها: 

یکی از اساسی‌ترین و مهم‌ترین تجهیزات در انواع ربات‌ها مثل ربات های انسان نما برای تصویر برداری، دوربین‌ها هستند. از انواع مختلفی از دوربین‌ها برای تصویر برداری در ربات‌ها استفاده می‌شود، از جمله دوربین‌های عمومی، دوربین‌های حرفه‌ای، و دوربین‌های تصویربرداری در شرایط نوری و محیط‌های خاص.

سنسورهای ژئومتریک: 

همچنین یکی دیگر از مهم‌ترین تجهیزات در بینایی ماشین سنسورها هستند. یکی از این سنسورها گیرنده‌های GPS و IMU (Inertial Measurement Unit) هستند که از آنها برای جمع آوری اطلاعات مکانی و حرکتی استفاده می‌شود. این سنسورها و اطلاعات مکانی به دست آمده از آنها می‌تواند در فرایند مکان‌یابی و مسیریابی بسیار مفید باشد.

لیزرهای تفکیکی: 

لیزرهای تفکیکی (LiDAR) هم یکی دیگر از تجهیزاتی هستند که می‌توان از آنها برای اندازه‌گیری فواصل و ایجاد نقشه‌های سه‌بعدی از محیط استفاده کرد. داده‌ها و اطلاعات به دست آمده از لیزرهای تفکیکی می‌توانند در مسیریابی، شناسایی اشیا، و پیشگویی موانع بر سر راه ربات‌ها بسیار مفید باشند.

نتیجه گیری:
تأثیر و نفوذ ربات‌ها و ماشین‌های هوشمند در عرصه و صنایع مختلف بر کسی پوشیده نیست. امروزه می‌دانیم که بدون ماشین‌ها و ربات‌های هوشمند انجام بسیاری از کارها در صنایع مختلف برای بشر یا بسیار دشوار است یا به طور کلی غیر ممکن. در این مقاله دیدم که یکی از بخش‌های مهم در ربات‌ها بخش بینایی آنهاست. بدون بینایی، ربات‌ها فرق چندان با تکه‌ای آهن بی مصرف نخواهند داشت و یا حداقل بسیاری از کارایی‌های خود را از دست خواهند داد. در این مقاله دیدیم که چگونه شاخه‌ای از هوش مصنوعی به نام بینایی ماشین می‌تواند با استفاده از تکنیک‌ها، روش‌ها و تجهیزات مدرن، بینایی را به ربات‌ها بیاورد و آنها را قادر سازد تا مثل انسان قدرت بینایی داشته و محیط اطراف خود را درک و تفسیر کنند. دوربین‌ها و سنسورهای قوی موجود در ربات‌ها گاها قدرت بینایی و دقتی بسیار بالاتر از انسان را به آنها می‌دهد و آنها را قادر می‌سازد تا در برخی از موارد بهتر از انسان عمل کنند. انتظار می‌رود که این زیرشاخه از علم رباتیک هم از روند پیشرفت سرسام آور تکنولوژی و هوش مصنوعی عقب نماند و در آینده‌ای نه چندان دور با تغییرات و پیشرفت‌های چشمگیر، بینایی در ربات‌ها را به کلی متحول کند.