Умная камера

Ранняя интеллектуальная камера (около 1985 года, выделена красным) с процессором Z80 8 МГц в сравнении с современным устройством с процессором C64 от Texas Instruments при частоте 1 ГГц.

Интеллектуальная камера — это система машинного зрения , которая, в дополнение к схемам захвата изображений, способна извлекать из захваченных изображений информацию, специфичную для приложения, а также генерировать описания событий или принимать решения, которые используются в интеллектуальной и автоматизированной системе. ^[1]^[2] Интеллектуальная камера — это автономная система технического зрения со встроенным датчиком изображения в корпусе промышленной видеокамеры. Он также известен как интеллектуальная камера , (умный) датчик зрения , интеллектуальный датчик зрения , интеллектуальный оптический датчик , интеллектуальный оптический датчик , интеллектуальный визуальный датчик или интеллектуальный визуальный датчик .

Система технического зрения и датчик изображения могут быть интегрированы в одно аппаратное обеспечение, известное как интеллектуальный датчик изображения или интеллектуальный датчик изображения . Он содержит все необходимые интерфейсы связи, например Ethernet, а также надежные линии ввода-вывода 24 В для подключения к ПЛК , приводам, реле или пневматическим клапанам.и может быть статическим или мобильным. ^[3]Она не обязательно больше промышленной камеры или камеры наблюдения . Возможности машинного зрения обычно означают такую степень развития, при которой эти возможности готовы к использованию в отдельных приложениях. Эта архитектура имеет преимущество более компактного объема по сравнению с системами машинного зрения на базе ПК и часто обеспечивает более низкую стоимость за счет несколько более простого (или отсутствия) пользовательского интерфейса . Умные камеры также называются более общим термином «умные датчики» . ^[4]

История

Первая публикация термина «умная камера» состоялась в 1975 году. ^[5] как по данным Belbachir et al. ^[6] В 1976 году подразделение электронных систем General Electric потребности двух промышленных фирм в интеллектуальных камерах указало в отчете для Национальной службы технической информации . ^[7] В 1976 году авторы, работающие в HRL Laboratories, определили интеллектуальную камеру как «камеру, которая может обрабатывать изображения перед их записью» . ^[8] Одно из первых упоминаний об интеллектуальных оптических датчиках появилось в оценке концепции спутников НАСА в и General Electric Space Division 1977 году. ^[9] Они были предложены как средство интеллектуального встроенного редактирования и сокращения данных.

Умные камеры продаются с середины 80-х годов. В 21 веке они получили широкое распространение, поскольку технологии позволили уменьшить их размер, а вычислительная мощность достигла нескольких тысяч MIPS (на конец 2006 года доступны устройства с процессорами 1 ГГц и производительностью до 8000MIPS).

Искусственный интеллект и фотоника усиливают друг друга. ^[10] Фотоника ускоряет процесс сбора данных для ИИ, а ИИ расширяет спектр применения фотоники. В 2020 году Sony выпустила первые интеллектуальные датчики технического зрения с возможностями периферийных вычислений на базе искусственного интеллекта . ^[11] Это дальнейшее развитие технологии Exmor .

Компоненты

Умная камера обычно состоит из нескольких (но не обязательно всех) следующих компонентов:

Датчик изображения (матричный или линейный, CCD- или CMOS )
изображения оцифровки Схема
Память изображений
процессор (часто DSP или достаточно мощный процессор)
память программ и данных (RAM, энергонезависимая FLASH)
Интерфейс связи ( RS-232 , Ethernet )
Линии ввода-вывода (часто оптоизолированные)
Держатель объектива или встроенный объектив (обычно байонет C, CS или M)
Встроенное осветительное устройство (обычно светодиодное )
Специально разработанная операционная система реального времени (например, VCRT)
Дополнительный видеовыход (например , VGA или SVGA )
Энергоснабжение, например, за счет сбора энергии

Области применения

Имея в каждом блоке специальный процессор, интеллектуальные камеры особенно подходят для приложений, где несколько камер должны работать независимо и часто асинхронно, или когда требуется распределенное видение (несколько точек контроля или наблюдения вдоль производственной линии или внутри сборочного станка). В целом интеллектуальные камеры могут использоваться для тех же приложений, где используются более сложные системы технического зрения, а также могут применяться в некоторых приложениях, где ограничения по объему, цене или надежности запрещают использование более громоздких устройств и ПК.

Типичными областями применения являются:

автоматизированный контроль ( качества обнаружение дефектов, изъянов, недостающих деталей...)
бесконтактные измерения.
сортировка и идентификация деталей.
считывание и проверка кода ( штрих-код , матрица данных , буквенно-цифровой и т. д.)
веб-инспекция (проверка непрерывно текущих материалов, таких как катушки, трубы, проволока, экструдированный пластик) для обнаружения дефектов и измерения размеров.
обнаружение положения и вращения деталей для управления роботом и автоматического комплектования
автоматическое наблюдение (обнаружение злоумышленников, обнаружение пожара или дыма)
биометрическое распознавание и контроль доступа ( распознавание лица , отпечатка пальца , радужной оболочки глаза )
сети визуальных сенсоров и smartdust
робота наведение
практически любое машинного зрения приложение

Разработчики могут приобретать интеллектуальные камеры и разрабатывать свои собственные программы для специальных, заказных приложений или приобретать готовое прикладное программное обеспечение у производителя камеры или из сторонних источников.Пользовательские программы могут разрабатываться путем программирования на различных языках (обычно C или C++ ) или с использованием более интуитивно понятных, хотя и несколько менее гибких, визуальных инструментов разработки , в которых существующие функциональные возможности (часто называемые инструментами или блоками) могут быть связаны в список (последовательность или двумерная блок-схема), описывающая желаемый поток операций без необходимости написания программного кода.Основным преимуществом визуального подхода по сравнению с программированием является более короткий и несколько более простой процесс разработки, доступный даже непрограммистам.Доступны и другие инструменты разработки с относительно небольшим количеством функций, но сравнительно высокого уровня, которые можно настроить и развернуть с очень ограниченными усилиями.

См. также

Ссылки

^ Ахмед Набиль Белбахир, изд. (2009). Умные камеры . Спрингер. ISBN 978-1-4419-0952-7 .
^ Александр Хорнберг (2006). Справочник по машинному зрению . Вайли-ВЧ. ISBN 3-527-40584-4 .
^ Риннер, Бернхард; Вольф, Уэйн (17 октября 2018 г.). «Введение в распределенные интеллектуальные камеры» . Труды IEEE . 96 (10): 1565–1575. дои : 10.1109/JPROC.2008.928742 . S2CID 22637359 . Проверено 13 сентября 2021 г.
^ Бирем, Мерван; Берри, Франсуа (2014). «DreamCam: модульная архитектура интеллектуальных камер на базе FPGA» . Журнал системной архитектуры . 60 (6): 519–527. дои : 10.1016/j.sysarc.2014.01.006 . ISSN 1383-7621 . S2CID 2095590 . Проверено 15 мая 2021 г.
^ ШНАЙДЕРМАН, Р; Р, ШНАЙДЕРМАН (1975). «УМНЫЕ КАМЕРЫ С ЭЛЕКТРОННЫМИ ФУНКЦИЯМИ» . Электроника . 48 (17): 74–81 . Проверено 27 июня 2021 г.
^ Бельбахир, Ахмед Набиль, изд. (2010). Умные камеры . дои : 10.1007/978-1-4419-0953-4 . ISBN 978-1-4419-0954-1 . Проверено 27 июня 2021 г.
^ Дженерал Электрик (1976). «ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КАМЕРА (CID)» (PDF) . НАЦИОНАЛЬНАЯ СЛУЖБА ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ . Проверено 15 мая 2021 г.
^ Рейф, PG; Джейкобсон, AD; Блеха, В.П.; Гринберг, Дж. (12 января 1977 г.). Касасент, Дэвид П.; Савчук, Александр А (ред.). «ГИБРИДНЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СВЕТОВАРЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ» . Оптическая обработка информации: устройства реального времени и новые методы . 0083 . Международное общество оптики и фотоники: 34–43. дои : 10.1117/12.954897 . S2CID 110882955 . Проверено 15 мая 2021 г.
^ «ОЦЕНКА РАСШИРЕННОЙ КОНЦЕПЦИИ POST LANDSAT D» (PDF) . core.ac.uk/ . НАСА . 1977 год . Проверено 15 мая 2021 г.
^ Года, Кейсуке; Джалали, Бахрам; Лей, Ченг; Ситу, Гохай; Уэстбрук, Пол (01 июля 2020 г.). «ИИ усиливает фотонику и наоборот» . АПЛ Фотоника . 5 (7): 070401. Бибкод : 2020APLP....5g0401G . дои : 10.1063/5.0017902 . S2CID 225783016 .
^ Лорел/пи, Клаус (14 мая 2020 г.). «Sony выпускает первые в мире интеллектуальные видеодатчики с обработкой искусственного интеллекта» . Computerwelt.at (на немецком языке). Архивировано из оригинала 15 мая 2021 года . Проверено 15 мая 2021 г.

[1] Ахмед Набиль Белбахир, изд. (2009). Умные камеры . Спрингер. ISBN 978-1-4419-0952-7 .

[2] Александр Хорнберг (2006). Справочник по машинному зрению . Вайли-ВЧ. ISBN 3-527-40584-4 .

[3] Риннер, Бернхард; Вольф, Уэйн (17 октября 2018 г.). «Введение в распределенные интеллектуальные камеры» . Труды IEEE . 96 (10): 1565–1575. дои : 10.1109/JPROC.2008.928742 . S2CID 22637359 . Проверено 13 сентября 2021 г.

[4] Бирем, Мерван; Берри, Франсуа (2014). «DreamCam: модульная архитектура интеллектуальных камер на базе FPGA» . Журнал системной архитектуры . 60 (6): 519–527. дои : 10.1016/j.sysarc.2014.01.006 . ISSN 1383-7621 . S2CID 2095590 . Проверено 15 мая 2021 г.

[5] ШНАЙДЕРМАН, Р; Р, ШНАЙДЕРМАН (1975). «УМНЫЕ КАМЕРЫ С ЭЛЕКТРОННЫМИ ФУНКЦИЯМИ» . Электроника . 48 (17): 74–81 . Проверено 27 июня 2021 г.

[6] Бельбахир, Ахмед Набиль, изд. (2010). Умные камеры . дои : 10.1007/978-1-4419-0953-4 . ISBN 978-1-4419-0954-1 . Проверено 27 июня 2021 г.

[7] Дженерал Электрик (1976). «ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КАМЕРА (CID)» (PDF) . НАЦИОНАЛЬНАЯ СЛУЖБА ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ . Проверено 15 мая 2021 г.

[8] Рейф, PG; Джейкобсон, AD; Блеха, В.П.; Гринберг, Дж. (12 января 1977 г.). Касасент, Дэвид П.; Савчук, Александр А (ред.). «ГИБРИДНЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СВЕТОВАРЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ» . Оптическая обработка информации: устройства реального времени и новые методы . 0083 . Международное общество оптики и фотоники: 34–43. дои : 10.1117/12.954897 . S2CID 110882955 . Проверено 15 мая 2021 г.

[9] «ОЦЕНКА РАСШИРЕННОЙ КОНЦЕПЦИИ POST LANDSAT D» (PDF) . core.ac.uk/ . НАСА . 1977 год . Проверено 15 мая 2021 г.

[10] Года, Кейсуке; Джалали, Бахрам; Лей, Ченг; Ситу, Гохай; Уэстбрук, Пол (01 июля 2020 г.). «ИИ усиливает фотонику и наоборот» . АПЛ Фотоника . 5 (7): 070401. Бибкод : 2020APLP....5g0401G . дои : 10.1063/5.0017902 . S2CID 225783016 .

[11] Лорел/пи, Клаус (14 мая 2020 г.). «Sony выпускает первые в мире интеллектуальные видеодатчики с обработкой искусственного интеллекта» . Computerwelt.at (на немецком языке). Архивировано из оригинала 15 мая 2021 года . Проверено 15 мая 2021 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]