智能摄像机在机器视觉方面前途光明,在未来几年内智能摄像机在现实世界的主要应用仍然是机器视觉。在全球制造业中,自动化已经应用于许多合适的应用。因此,对于机器视觉和智能摄像机来说,其增长范围仍然非常大。技术进步和商业需要(追求生产力的提高)将继续推动其范围的增长。更多行业对产品标准和产品开发的支持也将有助于此增长。展望未来,我们认识到智能摄像机在机器视觉方面未来的趋势或挑战。
一般的趋势和应用:
①智能摄像机的功能在集成度和灵活性将继续提高。通过提高嵌入式软硬件的能力和性能以及通过一些经验,它们会变得容易。
②智能摄像机的机器视觉很使其在制造业中的应用更上一层楼,如视频监控,汽车监控。
③标准化和集成的支持是必要的,它有助于把智能摄像机部署到完善的工业自动化和控制系统中,特别在制造业。这种集成可以发生在几个层次上,如机械、电气、校准、同步和数据通信等不同层次。这些类型的集成使智能摄像机顺利推出,而且使智能摄像机的好处更迅速地显示出来[237]。
硬件与摄像机系统:
①与CCD比较,CMOS图像传感器继续增加其在市场的份额。图像传感器分辨率将继续增加,而其价格将会降低。较高分辨率的摄像机一般使其应用的质量提高。
②由于在桌面计算中取得了64位处理的跨越,它在视觉系统中反映出来,至少在一些智能摄像机系统中,增加了处理器的实时性能和能力。
③嵌入式处理器的体系结构很可能从单一的处理器体系结构到多处理器体系结构。多处理器可能涉及异构处理器,如在前面的处理链中DSP的FPGA,这样能利用不同类型处理器带来好处。
④立体视觉和三维视觉将会变得更加成熟。
⑤在非可见光谱范围内工作的摄像机,如X-射线、紫外线和红外摄像机,将越来越受欢迎,而且其应用范围将更广。尤其是,红外摄像机会在机器视觉方面找到更多的应用,因为在加工密集型产业中,热红外伪影被认为是流程诊断的关键参数[603]。
⑥我们会看到更多无线智能摄像机和智能摄像机网络在机器视觉中的应用。无线摄像机使摄像机的物理部署很灵活。智能摄像机网络推动立体视觉和三维视觉的实现。
⑦在智能摄像机中采用FPGA会变得更容易,能增强智能摄像机的灵活性以及可重复编程的能力。
①嵌入式机器学习和人工智能技术,给机器视觉系统提供前所未有的性能和灵活性。它们使智能摄像机新的应用以及新的性能水平成为可能。
②在智能摄像机的优化判决处理中,神经网络和模糊逻辑技术成为机器视觉的关键智能范例。例如,当需要根据主观场景分析作出决定时,这些技术能更好地达到人工检测的水平[603]。
③软件将变得易使用,使越来越多的软件与用于运行此类软件的底层硬件分开,这都是因为它的性价比升高[602]。
④最近,出现了自适应机器视觉算法,该算法能在场景环境发生改变时仍保持良好的性能,如照明条件的改变。这些智能算法有助于简化未来机器视觉系统以及降低成本。
通信接口和I/O接口:
①Gigabit Ethernet和Camera Link将会在高速和高带宽的系统中占主导地位。
②对于多个摄像机系统和长距离的应用(在摄像机和控制系统之间)光纤通道接口会变得更重要[603]。
③带有以太网供电(PoE)的Gigabit Ethernet智能摄像机会变得受欢迎,它提供以太网供电电缆(在高达100m的距离),不再需要单独的电源电缆。
一些标准和开发的支持:
①进一步实现标准化,有利于稳定性、互操作性、通信以及组件、软件模块、植入技术和服务的集成。标准化会鼓励更多的小公司参与到摄像机的开发,目前提供端到端解决方案的大公司占据着主导地位。
②GenICam[31],EMVA(欧洲机器视觉协会)推动的标准,为未来智能摄像机提供集成上的支持。GenICam的目标是提供通用类:用于各种摄像机的编程接口。无论它们使用什么接口技术(GigE Vision,Camera Link,1384 DCAM(基于1394数字摄像机规范),USB等),或者它们正在实现什么功能,应用程序编程接口(API)应保持不变。
③更通用的智能摄像机开发平台和更成熟的设计方法将会出现,它有助于开发者,而且缩短新产品或新应用到市场的时间。
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