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首頁(yè)>科技研發(fā)>Omron Story>順暢的交通 為了舒適的未來(lái)

慧眼識(shí)世界:超越人類(lèi)的“機(jī)械之眼”

馬路上,車(chē)輛奔流不息。行駛的車(chē)輛所產(chǎn)生的聲音通過(guò)聲波的傳遞,告知行人和其他車(chē)輛自己的運(yùn)動(dòng)軌跡。

有這樣一種技術(shù),它超越人眼,可以根據(jù)道路上車(chē)型、車(chē)速的不同,精準(zhǔn)地進(jìn)行定位,并捕捉、識(shí)別車(chē)牌號(hào)。它不僅能夠和人類(lèi)一樣在三維中捕捉到物體,還超越人類(lèi)在高速運(yùn)動(dòng)情況下識(shí)別物體。它,就是圖像傳感技術(shù)。

圖像傳感技術(shù),也可稱(chēng)之為“機(jī)械之眼”。

無(wú)論具備多高能力的機(jī)器,如果沒(méi)有“五官”,則無(wú)法施展活力。而圖像傳感技術(shù)如同人眼,可以獲取周?chē)?0%以上的視覺(jué)。通過(guò)在機(jī)器內(nèi)部進(jìn)行裝備,起到“眼睛”的作用,對(duì)周?chē)膭?dòng)作進(jìn)行獲取與捕捉。同時(shí),如果機(jī)器不能時(shí)時(shí)捕捉到周?chē)鸂顩r的變化,就無(wú)法同周?chē)h(huán)境進(jìn)行協(xié)調(diào),進(jìn)行自我控制。

歷經(jīng)40年,歐姆龍精煉代替“人類(lèi)之眼”的圖像傳感技術(shù),在產(chǎn)業(yè)、生活等多領(lǐng)域支持社會(huì)的發(fā)展。身為圖像傳感技術(shù)的工程師,諏訪正樹(shù)在歐姆龍最初開(kāi)發(fā)了二維文字識(shí)別傳感器。


二維文字識(shí)別傳感器可通過(guò)相機(jī),識(shí)別圖像中的文字和號(hào)碼。從對(duì)工廠中食品的保質(zhì)期和制造批量編號(hào)進(jìn)行讀取的裝置,到可識(shí)別車(chē)牌號(hào)、讀取名片的智能APP,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用。

可以對(duì)產(chǎn)品制造日期進(jìn)行讀取的圖像傳感器

可以對(duì)車(chē)牌號(hào)進(jìn)行讀取的圖像傳感器


而決定諏訪先生開(kāi)發(fā)的契機(jī),是當(dāng)時(shí)業(yè)界首個(gè)道路交通傳感器的開(kāi)發(fā)。

道路交通傳感器可以根據(jù)交通流量、車(chē)速和車(chē)型進(jìn)行正確的判斷,通過(guò)控制信號(hào)燈,進(jìn)一步防止交通堵塞。但是二維圖像傳感對(duì)于建筑物同側(cè)行駛車(chē)輛的影子、交通堵塞中并排的車(chē)輛和道路反射的前照燈等時(shí)刻變化的道路狀況無(wú)法進(jìn)行識(shí)別。

如果同人類(lèi)的眼睛一樣,安排2臺(tái)照相機(jī),對(duì)縱深進(jìn)行捕捉,是否可以測(cè)量出距離呢?”針對(duì)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的討論結(jié)果,諏訪先生認(rèn)為這有極大的可能。

歐姆龍所追求的技術(shù),是實(shí)現(xiàn)同人眼相同的機(jī)能。即在復(fù)雜的環(huán)境下也可以持續(xù)感知并擁有超強(qiáng)的耐久性,并能在60米外就可以捕捉到車(chē)輛的高精度。

但是讓諏訪先生最為煩惱的是,如何將此高性能的技術(shù)在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。人眼所看到、收集的龐大數(shù)據(jù),可以在瞬間進(jìn)行處理并進(jìn)行分析理解。即,將萬(wàn)物以三維的形式進(jìn)行認(rèn)知。

而即便是處理同人眼相同的數(shù)據(jù),超級(jí)計(jì)算機(jī)也不夠用?!耙獙⑦@些復(fù)雜的數(shù)據(jù)在更小的空間進(jìn)行處理”。為了實(shí)現(xiàn)這一課題,捕捉車(chē)輛的縱深信息,諏訪先生對(duì)實(shí)驗(yàn)的2臺(tái)相機(jī)所收集的信息進(jìn)行了徹底地分析研究。

向困難發(fā)起挑戰(zhàn)才是開(kāi)發(fā)的意義所在。最終,無(wú)論是晴天雨雪或是黑夜白晝,這項(xiàng)技術(shù)可以都可以對(duì)車(chē)輛達(dá)到97%以上的高度識(shí)別。通過(guò)感知光線(xiàn)的2臺(tái)相機(jī)所反映出道路的不同,計(jì)算出相應(yīng)的距離,這就是歐姆龍制造出的道路傳感器。

將平面圖形轉(zhuǎn)換為立體圖像進(jìn)行識(shí)別的立體相機(jī)



看透根本、磨礪高精度


將電子零部件進(jìn)行立體識(shí)別后,用不同的顏色分別表示

作為歐姆龍圖像傳感的高級(jí)工程師,諏訪先生認(rèn)為開(kāi)發(fā)中最消耗時(shí)間的就是三維圖像傳感技術(shù)。即,通過(guò)識(shí)別檢查搭載在基板上器件與模塊解決方案事業(yè)“焊接點(diǎn)”的形狀和連結(jié)狀態(tài)進(jìn)行應(yīng)用。

在不足1mm的四方形上,搭載了上百個(gè)器件與模塊解決方案事業(yè)的焊接點(diǎn)。對(duì)這些焊接點(diǎn)進(jìn)行高速檢查的就是基板檢查裝置。

與道路傳感器的原理一樣,簡(jiǎn)單地使用2臺(tái)相機(jī)并不能進(jìn)行三維圖像傳感。而是1臺(tái)進(jìn)行拍攝,另外1臺(tái)將特定的圖形轉(zhuǎn)化為投影。歐姆龍認(rèn)為通過(guò)投射物體所反映出的微小變化,能讓傳感器對(duì)物體進(jìn)行立體的識(shí)別和認(rèn)知??蛇@并不是一件容易做到的事情。

為了達(dá)到上述目標(biāo),需要搭載具有高精度和高速度的裝置。歐姆龍開(kāi)發(fā)出一款可以在1秒中進(jìn)行100次更換識(shí)別的超高速三維圖像傳感器。通過(guò)對(duì)影響電子機(jī)器品質(zhì)中重要的焊接點(diǎn)形狀和連結(jié)狀態(tài)進(jìn)行管理,歐姆龍實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)品的高速高品質(zhì)生產(chǎn)。

將電子零部件(左)特定的模樣進(jìn)行拍攝后形成立體認(rèn)別(右)


三維圖像傳感技術(shù)同樣也是歐姆龍的核心技術(shù)之一。在微小的零部件中將發(fā)揮高成果的技術(shù)不斷進(jìn)行打磨,將自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)匯聚在一起,這就是歐姆龍所研發(fā)的獨(dú)一無(wú)二的圖像傳感技術(shù)。

諏訪先生介紹,“我們并不需要將相機(jī)拍攝的所有的圖像都進(jìn)行處理,而是將最重要的信息進(jìn)行精確和快速的提煉。這才是歐姆龍圖像傳感的本質(zhì),也是歐姆龍工程師努力的重點(diǎn)。”

如今是云計(jì)算的時(shí)代。使用超級(jí)計(jì)算機(jī)可以將大數(shù)據(jù)匯集起來(lái),進(jìn)行龐大的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算。但是如果構(gòu)成大數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)自身不夠精確,那么也無(wú)法得到答案。當(dāng)所有數(shù)據(jù)通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算后,也錯(cuò)失了判斷的時(shí)機(jī)。

物聯(lián)網(wǎng)的核心是如何將數(shù)據(jù)從現(xiàn)有的實(shí)際中進(jìn)行提取。歐姆龍?jiān)谫Y源有限的CPU和存儲(chǔ)容量中思考如何進(jìn)行智能的分配,開(kāi)發(fā)出集人眼和人腦高性能的小型裝置。

如同手掌一般大小的機(jī)器,將在街道、交通、工廠和社會(huì)中的各個(gè)角落發(fā)揮作用,以“機(jī)械之眼”進(jìn)行思考,為人類(lèi)提供信息。

手掌般大小的圖像傳感器"Human Vision Components"



“機(jī)械之眼”能夠看透內(nèi)心所想與未來(lái)嗎?


通過(guò)“機(jī)械之眼”所見(jiàn),能夠解決的課題依舊還有很多。那么,對(duì)于還未看到的地方,如何使其變得可視化呢?

諏訪先生解釋說(shuō),“看不到的地方不單指物理層面,人的內(nèi)在和時(shí)間層面所說(shuō)的未來(lái),都是傳感技術(shù)所要挑戰(zhàn)的領(lǐng)域?!?

物理層面上,目前的傳感技術(shù)還很難針對(duì)在濃霧中拐角處行駛過(guò)來(lái)的汽車(chē)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但是,能夠“看到”人類(lèi)內(nèi)在的傳感技術(shù)正在逐步發(fā)展。歐姆龍已經(jīng)開(kāi)發(fā)出人臉識(shí)別技術(shù),并作為輔助自動(dòng)駕駛被寄予厚望。未來(lái)歐姆龍還要開(kāi)發(fā)出不僅可識(shí)別臉部和動(dòng)作,更要進(jìn)一步識(shí)別人類(lèi)的表情——解讀出是否疲倦、是否犯困等“可見(jiàn)”的傳感技術(shù)。

可以根據(jù)司機(jī)動(dòng)作和表情進(jìn)行推測(cè)的車(chē)載傳感器


能夠預(yù)測(cè)未來(lái)的傳感技術(shù)已近在眼前。通過(guò)車(chē)鏡,預(yù)測(cè)到后面車(chē)輛的接近,進(jìn)而加速;或是通過(guò)預(yù)測(cè)對(duì)面逐漸接近的車(chē)輛進(jìn)行躲避。歐姆龍正在將幾秒前感知的未來(lái)動(dòng)向轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

諏訪先生信心滿(mǎn)滿(mǎn)地表示,開(kāi)發(fā)中的確會(huì)有諸多困難。但是克服困難,將產(chǎn)品制造完成后,能夠獲得眾多來(lái)自客戶(hù)的驚喜與肯定。通過(guò)歐姆龍的技術(shù)改變社會(huì),將所想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),是每天開(kāi)發(fā)制造的原動(dòng)力。

歐姆龍為了實(shí)現(xiàn)未來(lái)更加美好的社會(huì),不斷向前,將繼續(xù)開(kāi)發(fā)可以預(yù)測(cè)未來(lái)的傳感技術(shù)。
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