Gépi látás
Bár általános definíció nem ismeretes, a gépi látás egy olyan általános gyűjtőfogalom eljárásokra és rendszerekre, amelyekkel (mozgó)kép alapú adatgyűjtés és –kiértékelés után vagy annak hatására valamilyen vezérlési, szabályozási vagy gépi értelmezési mechanizmus indul be. Magát az adatkinyerés eszközeit általában (gépi) képfeldolgozásnak (Image Processing) nevezzük, a kiértékelést (gépi) képelemzésnek (Image Analysis), a vezérlési és szabályozási feladatok esetében jellemzően az angol nyelvben Machine Vision (MV) problémákról beszélünk, míg az értelmezési feladatok esetében Computer Vision (CV) problémákról. Magyar nyelvben az MV és CV problémateret fogalmilag nem különböztetjük érdemben, a szaknyelvben a gépi látásnak nevezzük mindkettőt hasonlóan a mai angol nyelvű gyakorlathoz, ahol az MV és a CV nem válik el élesen egymástól, egyre inkább szinonimaként is használják. Az MV terület eredetileg az emberi tényezőt meghaladó képességek géppel (= inkább hardverorientált módon) való kiváltására, míg a CV az emberi látáshoz köthető feladatok automatizálására, modellezésére (= inkább szoftverorientált módon) jött létre. A két irány történelmileg bár különálló volt a hardverek és a szoftverek történelmileg eltérő jelfeldolgozási sebességének alakulása miatt – a mai technológiai szinten már értelmetlen a megkülönböztetés, egyik sem létezik a másik nélkül.

Jellemző, de nem kizárólag gépi látáshoz kapcsolódó feladatok:
 Inkább Machine Vision problémakör
 kiértékelés (minőség-ellenőrzés, hegesztési varat minősítés, résméretek, gyógyszerminőség-ellenőrzése)
 méretezés (tárgy modellezése, kalibráció, 3D rekonstrukció)
 pozícionálás (futószalag vezérlése, forgatás, robotika)
 jelenség felismerése (képi diagnosztika, betegség-felismerés, hőhidak felismerése, anyaghibák felderítése)
 képi kódolás (vonalkód, QR-kód, pozíciókódolás)
 Inkább Computer Vision problémakör
 térérzékelés és térlátás (pozícionálás, mélység meghatározás, előtér-háttér szétválasztás, ortofotó automatikus előállítása, kép alapú vonalbíró rendszer)
 számlálás (kép alapú forgalomszámlálás, belépésszámlálás, mozgás alapú hőtérkép készítése)
 objektumfelismerés (táblafelismerés, gyalogosfelismerés, ellenségfelismerés, távérzékelés)
 minta- és jelenségelemzés (csillagászati képelemzés, agyműködés elemzése elektromikroszkóppal, elhagyott tárgyak felismerése, önvezető autók közlekedési helyzetelemzése)
 azonosítás (kép alapú biometrikus azonosítás, szám- és rendszámfelismerés)
 nyomkövetés (sportoló által megtett út, lövéserő, elkövetői útvonal felderítése, forgalommodellezés)
 mechanikai elemzés (testbeszéd alapú hazugságvizsgálat, képi hangulatelemzés, sportolói mozgáselemzés, tengelyterhelés becslése)

Fizikai felépítés 
Egy általános gépi látás rendszer jellemzően a következő főbb komponensekből épül fel.

 Jelforrás, pl. megvilágítás, ha van aktív beavatkozó a rendszerben a lényeges pontok kiemelésére
 Képalkotó berendezés (jellemzően kamera az alkalmazáshoz megfelelő optikával, előtétszűrővel, de lehet ez pyrométer, mikrobolométer, ultrahang, LIDAR, CT, elektronmikroszkóp stb.)
 Jelfeldolgozó egység, amely többnyire gyors írási műveletekre optimalizált célhardver (pl. DSP-kártya, videókártya) és ehhez kapcsolódó szoftverelemek összessége
 Szoftverkomponens, "üzleti logika", amely a konkrét cél megvalósításához szükséges gépi logika, értelmezés érdemi részét tartalmazza, többnyire PC központi feldolgozóegységén (CPU) fut, de újabban a videókártya jelfeldolgozó egységére (GPU) is gyakran írnak eljárásokat
 Kommunikációs interfész az eredmények közlésére, továbbítására, vezérlésre, szabályozásra, például egy a folyamatot irányító PLC felé

Jelkibocsátás, lényegkiemelő jelforrások 
A gépi látás szempontjából a leggyakoribb lényegkiemelő eszköz a megvilágítás, amennyiben nem a természetes fényforrásokat vesszük igénybe. A fényforrásokat a katalógusokban a kialakítás, és ezen keresztül a lényegkiemelés célja, fókusza szerint különböztetjük meg:
 Háttérvilágító (Back) - szórt fény kibocsátása kontúr és élek detektálásához
 Gyűrű világító test kialakítás (Ring) - általános megvilágító nem fényvisszaverő felületen
 Súrló fényforrások (Darkfield) - görbe felületek felületi egyenetlenségek, kontúr kiemelése
 Tengelyirányú vagy axiális fényforrás (Axial és Co-axial) - fényvisszaverő felületek megvilágítása
 Égbolt vagy dóm fényforrás (Dome) - árnyékmentes megvilágítás
 Fókuszált fényforrások (jellemzően anyagvizsgálati és mérési célokra)
 Vonal vetítő (Line) - pl. mozgás érzékeléséhez
 Kereszt vetítő (Cross) - pl. mozgás érzékeléséhez
 Sáv vetítő (Bar) - felületek méretezéséhez vagy sáv kiemelése
 Kör vetítő (Circle/Ellipse) - mélység érzékeléséhez
 Pont vetítő (Point) - távolság érzékeléséhez
 Folt vetítő (Spot) - fókuszált kiemelés, háttér elnyomás

A gépi látásban azonban használatosak más jelforrások is, a képalkotó berendezés sajátosságainak megfelelően. A teljesség igénye nélkül, például az orvosi képalkotás vagy anyagvizsgálat során jelforrás lehet Röntgen-sugár, ultrahang, pozitron kibocsátás, anyagvizsgálatban ionok (lásd tömespektrometria), a térképészeti és távérzékelési alkalmazásokban, mint amilyen a LIDAR pedig lézerfény. A síkban vagy térrészben mérhető fizikai jellemző kibocsátásához illeszkedő, megfelelő érzékelő berendezés létrehozásával lehetőség nyílik képalkotásra.

Képalkotó berendezés 
A mért fizikai jellemzőhöz illeszkedő olyan hardvereszközt, amely a mért adatokból képet vagy képek sorozatát képes előállítani, képalkotó berendezésnek nevezzük. A képalkotó berendezések a gépi látásban nagyon sokfélék lehetnek, mivel nagyon sok fizikai jellemzőből van lehetőség képet előállítani. A képalkotó berendezések csoportosítás többféleképpen is lehetséges, beszélhetünk
 dimenzionális felosztásról: 
 térbeli kiterjedést tekintve: 1D (pl. távolságmérő), 2D (pl. fényképező), 3D (pl. ToF-kamerák)
 illetve álló- és mozgókép-felvevő berendezésekről
 felépítés alapú felosztásról:
 mérőberendezés - képet közvetlen módon létre nem hozó, de kiegészítő szoftverre egyszerűen képpé alakítható adatsort előállító berendezés (pl. LIDAR)
 egyszerű képalkotó berendezés - képet közvetlenül előállító berendezés
 integrált vagy okos (smart, intelligent) berendezés - kép előfeldolgozását elvégző, azaz bizonyos szoftveres komponenseket is hardverbe integrált módon magában foglaló berendezés, amely további feldolgozásra szánt kimenettel bír
 célberendezés - az adott feladat ellátására létrehozott vezérlő vagy szabályozó egység, amely végfokozatként is működik, azaz további képfeldolgozást nem igénylő vagy nem támogató eszköz.
 elhelyezési felosztásról:
 aktív, megfigyelési környezethez közvetlenül csatlakozó, érintkező felületet igénylő eszköz (orvosi képalkotásban: in-vivo eszköz, pl. EEG)
 passzív, távfigyelés lehetőségére alkalmas eszköz (orvosi képalkotásban: in-vitro eszköz, pl. szonár)
 élettani felosztásról
 ártalmatlan jelek feldolgozására alkalmas eszköz (pl. videókamera)
 egyéb, élettanilag nem alkalmas környezet megfigyelésére alkalmas eszköz (pl. tűzálló- és robbanásbiztos kamerák)
 sugárzó jelek feldolgozására alkalmas eszköz (pl. PET)

Jelfeldolgozó egység (hardver-szoftver) 
A folyamatban ez a hardver és szoftver együttese végzi a digitális képfeldolgozási és képelemzési folyamatot. A képfeldolgozás alatt ebben a folyamati láncban olyan komponenseket, részegységeket értünk, amelyek képből képi információt állítanak elő. Képfeldolgozás körébe tartozik egyebek között a videók kódolása, a színtér transzformációk végrehajtása, a képkivágás, a színszűrés, éldetektálás stb. Képelemzés alatt pedig olyan komponenseket értünk, amelyek képből nem képi jellegű adatok előállítását célozzák. Ide tartozik például a képi folt területének meghatározása, mozgáselemzés, mozgásiránybecslés, pozíció meghatározása, mélységbecslés, a jellemző pontok kinyerése, sajátértékek és vektorok kinyerése stb.

Szoftverkomponens  
A gépi látás folyamatának kulcs eleme, az összegyűjtött jeleket értelmező, kontextusba helyező és döntési logika, programkód, szoftver. A szoftverkomponensre vonatkozóan nincs általános megkötés, éppúgy lehet ez egy mély tanulást végző neurális háló, mint egy programozható elektronikus áramkörre vagy PLC-re írt döntési logika. Jellemző üzleti trend, hogy a képalkotó berendezést gyártó biztosít előre megírt, általános célú vagy az eszköz által megcélzott specifikus tevékenység ellátásához szükség programozó függvénykönyvtárat, segédprogramokat a felhasználók részére. Az elérhető, fontosabb szoftverkönyvtárak:

 Gyártói, képalkotói berendezéshez kapcsolódó könyvtárak
 Basler AG: pylon, Basler Microscopy Software
 Cognex Corporation: In-Sight, Cognex Vision Library, VisionPro
 Keyence: VisionTerminal
 National Instruments: NI Vision Software 
 Omron Microscan: Visionscape Machine Vision Software
 Opto Engineering: Fabimage és CVTOOLS
 Gyártófüggetlen könyvtárak
 AForge.NET
 OpenCV (Open Computer Vision Library)
 VLFeat
 PCL (PointClouds)
További szoftvergyűjtemények

Kommunikációs interfész 
A döntés, értelmezés, felismerés eredményeképpen létrejövő eredmények közlésére vagy vezérlésre alkalmas hardver és/vagy szoftverkomponensek tartoznak ebbe a körbe.

A gépi látás piaca  
A piac méretét 2016-ban 9.16 milliárd dollár értékűre becsülte a Grand View Research , akik évi 8,5%-os növekedéssel számolnak 2025-ig. Hasonló megállapításra jutott a Market Research Future 2017-ben (évi 8,18%-os növekedés 2022-ig), a Stratistics Market Research Consulting (évi 8,9%-os növekedés 2022-ig).

Piac legfontosabb szereplői:
 Adept Technology
 Allied Vision
 Basler AG
 Baumer Optronic
 Cognex
 IDS Imaging
 Intel
 ISRA Vision
 JAI
 Keyence
 Microscan
 MVTEC Software
 National Instrument
 Omron
 Optotune
 Perceptron
 Sony
 Teledyne
 Texas Instrument
 USS Vision
 Vitronic
 ViDi Systems

Fordítás

Jegyzetek

Források 
 
 
 

 
 

Látás
Gépek
Bár általános definíció nem ismeretes , a gépi látás egy olyan általános gyűjtőfogalom eljárásokra és rendszerekre , amelyekkel ( mozgó) kép alapú adatgyűjtés és –kiértékelés után vagy annak hatására valamilyen vezérlési , szabályozási vagy gépi értelmezési mechanizmus indul be . Magát az adatkinyerés eszközeit általában ( gépi ) képfeldolgozásnak ( Image Processing ) nevezzük , a kiértékelést ( gépi ) képelemzésnek ( Image Analysis ) , a vezérlési és szabályozási feladatok esetében jellemzően az angol nyelvben Machine Vision ( MV ) problémákról beszélünk , míg az értelmezési feladatok esetében Computer Vision ( CV ) problémákról . Magyar nyelvben az MV és CV problémateret fogalmilag nem különböztetjük érdemben , a szaknyelvben a gépi látásnak nevezzük mindkettőt hasonlóan a mai angol nyelvű gyakorlathoz , ahol az MV és a CV nem válik el élesen egymástól , egyre inkább szinonimaként is használják . Az MV terület eredetileg az emberi tényezőt meghaladó képességek géppel ( = inkább hardverorientált módon ) való kiváltására , míg a CV az emberi látáshoz köthető feladatok automatizálására , modellezésére ( = inkább szoftverorientált módon ) jött létre . A két irány történelmileg bár különálló volt a hardverek és a szoftverek történelmileg eltérő jelfeldolgozási sebességének alakulása miatt – a mai technológiai szinten már értelmetlen a megkülönböztetés , egyik sem létezik a másik nélkül . Jellemző , de nem kizárólag gépi látáshoz kapcsolódó feladatok : Inkább Machine Vision problémakör kiértékelés ( minőség-ellenőrzés , hegesztési varat minősítés , résméretek , gyógyszerminőség-ellenőrzése ) méretezés ( tárgy modellezése , kalibráció , rekonstrukció ) pozícionálás ( futószalag vezérlése , forgatás , robotika ) jelenség felismerése ( képi diagnosztika , betegség-felismerés , hőhidak felismerése , anyaghibák felderítése ) képi kódolás ( vonalkód , QR-kód , pozíciókódolás ) Inkább Computer Vision problémakör térérzékelés és térlátás ( pozícionálás , mélység meghatározás , előtér-háttér szétválasztás , ortofotó automatikus előállítása , kép alapú vonalbíró rendszer ) számlálás ( kép alapú forgalomszámlálás , belépésszámlálás , mozgás alapú hőtérkép készítése ) objektumfelismerés ( táblafelismerés , gyalogosfelismerés , ellenségfelismerés , távérzékelés ) minta- és jelenségelemzés ( csillagászati képelemzés , agyműködés elemzése elektromikroszkóppal , elhagyott tárgyak felismerése , önvezető autók közlekedési helyzetelemzése ) azonosítás ( kép alapú biometrikus azonosítás , szám- és rendszámfelismerés ) nyomkövetés ( sportoló által megtett út , lövéserő , elkövetői útvonal felderítése , forgalommodellezés ) mechanikai elemzés ( testbeszéd alapú hazugságvizsgálat , képi hangulatelemzés , sportolói mozgáselemzés , tengelyterhelés becslése ) Fizikai felépítés Egy általános gépi látás rendszer jellemzően a következő főbb komponensekből épül fel . Jelforrás , pl. megvilágítás , ha van aktív beavatkozó a rendszerben a lényeges pontok kiemelésére Képalkotó berendezés ( jellemzően kamera az alkalmazáshoz megfelelő optikával , előtétszűrővel , de lehet ez pyrométer , mikrobolométer , ultrahang , LIDAR, CT , elektronmikroszkóp stb . ) Jelfeldolgozó egység , amely többnyire gyors írási műveletekre optimalizált célhardver ( pl . DSP-kártya , videókártya ) és ehhez kapcsolódó szoftverelemek összessége Szoftverkomponens , " üzleti logika " , amely a konkrét cél megvalósításához szükséges gépi logika , értelmezés érdemi részét tartalmazza , többnyire PC központi feldolgozóegységén ( CPU ) fut , de újabban a videókártya jelfeldolgozó egységére ( GPU ) is gyakran írnak eljárásokat Kommunikációs interfész az eredmények közlésére , továbbítására , vezérlésre , szabályozásra , például egy a folyamatot irányító PLC felé Jelkibocsátás , lényegkiemelő jelforrások A gépi látás szempontjából a leggyakoribb lényegkiemelő eszköz a megvilágítás , amennyiben nem a természetes fényforrásokat vesszük igénybe . A fényforrásokat a katalógusokban a kialakítás , és ezen keresztül a lényegkiemelés célja , fókusza szerint különböztetjük meg : Háttérvilágító ( Back ) - szórt fény kibocsátása kontúr és élek detektálásához Gyűrű világító test kialakítás ( Ring ) - általános megvilágító nem fényvisszaverő felületen Súrló fényforrások ( Darkfield ) - görbe felületek felületi egyenetlenségek , kontúr kiemelése Tengelyirányú vagy axiális fényforrás ( Axial és Co-axial ) - fényvisszaverő felületek megvilágítása Égbolt vagy dóm fényforrás ( Dome ) - árnyékmentes megvilágítás Fókuszált fényforrások ( jellemzően anyagvizsgálati és mérési célokra ) Vonal vetítő ( Line ) - pl. mozgás érzékeléséhez Kereszt vetítő ( Cross ) - pl. mozgás érzékeléséhez Sáv vetítő ( Bar ) - felületek méretezéséhez vagy sáv kiemelése Kör vetítő ( Circle/Ellipse ) - mélység érzékeléséhez Pont vetítő ( Point ) - távolság érzékeléséhez Folt vetítő ( Spot ) - fókuszált kiemelés , háttér elnyomás A gépi látásban azonban használatosak más jelforrások is , a képalkotó berendezés sajátosságainak megfelelően . A teljesség igénye nélkül , például az orvosi képalkotás vagy anyagvizsgálat során jelforrás lehet Röntgen-sugár , ultrahang , pozitron kibocsátás , anyagvizsgálatban ionok ( lásd tömespektrometria ) , a térképészeti és távérzékelési alkalmazásokban , mint amilyen a LIDAR pedig lézerfény . A síkban vagy térrészben mérhető fizikai jellemző kibocsátásához illeszkedő , megfelelő érzékelő berendezés létrehozásával lehetőség nyílik képalkotásra . Képalkotó berendezés A mért fizikai jellemzőhöz illeszkedő olyan hardvereszközt , amely a mért adatokból képet vagy képek sorozatát képes előállítani , képalkotó berendezésnek nevezzük . A képalkotó berendezések a gépi látásban nagyon sokfélék lehetnek , mivel nagyon sok fizikai jellemzőből van lehetőség képet előállítani . A képalkotó berendezések csoportosítás többféleképpen is lehetséges , beszélhetünk dimenzionális felosztásról : térbeli kiterjedést tekintve : ( pl. távolságmérő ) , ( pl . fényképező ) , ( pl . ToF-kamerák ) illetve álló- és mozgókép-felvevő berendezésekről felépítés alapú felosztásról : mérőberendezés - képet közvetlen módon létre nem hozó , de kiegészítő szoftverre egyszerűen képpé alakítható adatsort előállító berendezés ( pl . LIDAR) egyszerű képalkotó berendezés - képet közvetlenül előállító berendezés integrált vagy okos ( smart , intelligent ) berendezés - kép előfeldolgozását elvégző , azaz bizonyos szoftveres komponenseket is hardverbe integrált módon magában foglaló berendezés , amely további feldolgozásra szánt kimenettel bír célberendezés - az adott feladat ellátására létrehozott vezérlő vagy szabályozó egység , amely végfokozatként is működik , azaz további képfeldolgozást nem igénylő vagy nem támogató eszköz. elhelyezési felosztásról : aktív , megfigyelési környezethez közvetlenül csatlakozó , érintkező felületet igénylő eszköz ( orvosi képalkotásban : in-vivo eszköz , pl . EEG ) passzív , távfigyelés lehetőségére alkalmas eszköz ( orvosi képalkotásban : in-vitro eszköz , pl. szonár ) élettani felosztásról ártalmatlan jelek feldolgozására alkalmas eszköz ( pl. videókamera ) egyéb , élettanilag nem alkalmas környezet megfigyelésére alkalmas eszköz ( pl. tűzálló- és robbanásbiztos kamerák ) sugárzó jelek feldolgozására alkalmas eszköz ( pl . PET ) Jelfeldolgozó egység ( hardver-szoftver ) A folyamatban ez a hardver és szoftver együttese végzi a digitális képfeldolgozási és képelemzési folyamatot . A képfeldolgozás alatt ebben a folyamati láncban olyan komponenseket , részegységeket értünk , amelyek képből képi információt állítanak elő . Képfeldolgozás körébe tartozik egyebek között a videók kódolása , a színtér transzformációk végrehajtása , a képkivágás , a színszűrés , éldetektálás stb . Képelemzés alatt pedig olyan komponenseket értünk , amelyek képből nem képi jellegű adatok előállítását célozzák . Ide tartozik például a képi folt területének meghatározása , mozgáselemzés , mozgásiránybecslés , pozíció meghatározása , mélységbecslés , a jellemző pontok kinyerése , sajátértékek és vektorok kinyerése stb . Szoftverkomponens A gépi látás folyamatának kulcs eleme , az összegyűjtött jeleket értelmező , kontextusba helyező és döntési logika , programkód , szoftver . A szoftverkomponensre vonatkozóan nincs általános megkötés , éppúgy lehet ez egy mély tanulást végző neurális háló , mint egy programozható elektronikus áramkörre vagy PLC-re írt döntési logika . Jellemző üzleti trend , hogy a képalkotó berendezést gyártó biztosít előre megírt , általános célú vagy az eszköz által megcélzott specifikus tevékenység ellátásához szükség programozó függvénykönyvtárat , segédprogramokat a felhasználók részére . Az elérhető , fontosabb szoftverkönyvtárak : Gyártói , képalkotói berendezéshez kapcsolódó könyvtárak Basler AG : pylon , Basler Microscopy Software Cognex Corporation : In-Sight , Cognex Vision Library , VisionPro Keyence : VisionTerminal National Instruments : NI Vision Software Omron Microscan : Visionscape Machine Vision Software Opto Engineering : Fabimage és CVTOOLS Gyártófüggetlen könyvtárak AForge.NET OpenCV ( Open Computer Vision Library ) VLFeat PCL ( PointClouds ) További szoftvergyűjtemények Kommunikációs interfész A döntés , értelmezés , felismerés eredményeképpen létrejövő eredmények közlésére vagy vezérlésre alkalmas hardver és/ vagy szoftverkomponensek tartoznak ebbe a körbe . A gépi látás piaca A piac méretétban16 milliárd dollár értékűre becsülte a Grand View Research , akik évi5%-os növekedéssel számolnakig . Hasonló megállapításra jutott a Market Research Futureben ( évi18%-os növekedésig ) , a Stratistics Market Research Consulting ( évi9%-os növekedésig ) . Piac legfontosabb szereplői : Adept Technology Allied Vision Basler AG Baumer Optronic Cognex IDS Imaging Intel ISRA Vision JAI Keyence Microscan MVTEC Software National Instrument Omron Optotune Perceptron Sony Teledyne Texas Instrument USS Vision Vitronic ViDi Systems Fordítás Jegyzetek Források Látás Gépek