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慧眼识世界:超越人类的“机械之眼”

马路上,车辆奔流不息。行驶的车辆所产生的声音通过声波的传递,告知行人和其他车辆自己的运动轨迹。

有这样一种技术,它超越人眼,可以根据道路上车型、车速的不同,精准地进行定位,并捕捉、识别车牌号。它不仅能够和人类一样在三维中捕捉到物体,还超越人类在高速运动情况下识别物体。它,就是图像传感技术。

图像传感技术,也可称之为“机械之眼”。

无论具备多高能力的机器,如果没有“五官”,则无法施展活力。而图像传感技术如同人眼,可以获取周围80%以上的视觉。通过在机器内部进行装备,起到“眼睛”的作用,对周围的动作进行获取与捕捉。同时,如果机器不能时时捕捉到周围状况的变化,就无法同周围环境进行协调,进行自我控制。

历经40年,欧姆龙精炼代替“人类之眼”的图像传感技术,在产业、生活等多领域支持社会的发展。身为图像传感技术的顶级工程师,诹访正树在欧姆龙最初开发了二维文字识别传感器。


二维文字识别传感器可通过相机,识别图像中的文字和号码。从对工厂中食品的保质期和制造批量编号进行读取的装置,到可识别车牌号、读取名片的智能APP,这项技术已经被广泛运用。

可以对产品制造日期进行读取的图像传感器

可以对车牌号进行读取的图像传感器


而决定诹访先生开发的契机,是当时业界首个道路交通传感器的开发。

道路交通传感器可以根据交通流量、车速和车型进行正确的判断,通过控制信号灯,进一步防止交通堵塞。但是二维图像传感对于建筑物同侧行驶车辆的影子、交通堵塞中并排的车辆和道路反射的前照灯等时刻变化的道路状况无法进行识别。

如果同人类的眼睛一样,安排2台照相机,对纵深进行捕捉,是否可以测量出距离呢?”针对开发项目团队的讨论结果,诹访先生认为这有极大的可能。

欧姆龙所追求的技术,是实现同人眼相同的机能。即在复杂的环境下也可以持续感知并拥有超强的耐久性,并能在60米外就可以捕捉到车辆的高精度。

但是让诹访先生最为烦恼的是,如何将此高性能的技术在有限的空间内实现。人眼所看到、收集的庞大数据,可以在瞬间进行处理并进行分析理解。即,将万物以三维的形式进行认知。

而即便是处理同人眼相同的数据,超级计算机也不够用。“要将这些复杂的数据在更小的空间进行处理”。为了实现这一课题,捕捉车辆的纵深信息,诹访先生对实验的2台相机所收集的信息进行了彻底地分析研究。

向困难发起挑战才是开发的意义所在。最终,无论是晴天雨雪或是黑夜白昼,这项技术可以都可以对车辆达到97%以上的高度识别。通过感知光线的2台相机所反映出道路的不同,计算出相应的距离,这就是欧姆龙制造出的道路传感器。

将平面图形转换为立体图像进行识别的立体相机



看透根本、磨砺高精度


将电子零部件进行立体识别后,用不同的颜色分别表示

作为欧姆龙图像传感的高级工程师,诹访先生认为开发中最消耗时间的就是三维图像传感技术。即,通过识别检查搭载在基板上电子元器件“焊接点”的形状和连结状态进行应用。

在不足1mm的四方形上,搭载了上百个电子元器件的焊接点。对这些焊接点进行高速检查的就是基板检查装置。

与道路传感器的原理一样,简单地使用2台相机并不能进行三维图像传感。而是1台进行拍摄,另外1台将特定的图形转化为投影。欧姆龙认为通过投射物体所反映出的微小变化,能让传感器对物体进行立体的识别和认知。可这并不是一件容易做到的事情。

为了达到上述目标,需要搭载具有高精度和高速度的装置。欧姆龙开发出一款可以在1秒中进行100次更换识别的超高速三维图像传感器。通过对影响电子机器品质中重要的焊接点形状和连结状态进行管理,欧姆龙实现了电子产品的高速高品质生产。

将电子零部件(左)特定的模样进行拍摄后形成立体认别(右)


三维图像传感技术同样也是欧姆龙的核心技术之一。在微小的零部件中将发挥高成果的技术不断进行打磨,将自身的技术优势汇聚在一起,这就是欧姆龙所研发的独一无二的图像传感技术。

诹访先生介绍,“我们并不需要将相机拍摄的所有的图像都进行处理,而是将最重要的信息进行精确和快速的提炼。这才是欧姆龙图像传感的本质,也是欧姆龙工程师努力的重点。”

如今是云计算的时代。使用超级计算机可以将大数据汇集起来,进行庞大的数据分析和计算。但是如果构成大数据中的数据自身不够精确,那么也无法得到最佳答案。当所有数据通过超级计算机计算后,也错失了判断的最佳时机。

物联网的核心是如何将数据从现有的实际中进行提取。欧姆龙在资源有限的CPU和存储容量中思考如何进行智能的分配,开发出集人眼和人脑高性能的小型装置。

如同手掌一般大小的机器,将在街道、交通、工厂和社会中的各个角落发挥作用,以“机械之眼”进行思考,为人类提供信息。

手掌般大小的图像传感器"Human Vision Components"



“机械之眼”能够看透内心所想与未来吗?


通过“机械之眼”所见,能够解决的课题依旧还有很多。那么,对于还未看到的地方,如何使其变得可视化呢?

诹访先生解释说,“看不到的地方不单指物理层面,人的内在和时间层面所说的未来,都是传感技术所要挑战的领域。”

物理层面上,目前的传感技术还很难针对在浓雾中拐角处行驶过来的汽车进行监测。但是,能够“看到”人类内在的传感技术正在逐步发展。欧姆龙已经开发出人脸识别技术,并作为辅助自动驾驶被寄予厚望。未来欧姆龙还要开发出不仅可识别脸部和动作,更要进一步识别人类的表情——解读出是否疲倦、是否犯困等“可见”的传感技术。

可以根据司机动作和表情进行推测的车载传感器


能够预测未来的传感技术已近在眼前。通过车镜,预测到后面车辆的接近,进而加速;或是通过预测对面逐渐接近的车辆进行躲避。欧姆龙正在将几秒前感知的未来动向转变为现实。

诹访先生信心满满地表示,开发中的确会有诸多困难。但是克服困难,将产品制造完成后,能够获得众多来自客户的惊喜与肯定。通过欧姆龙的技术改变社会,将所想变为现实,是每天开发制造的原动力。

欧姆龙为了实现未来更加美好的社会,不断向前,将继续开发可以预测未来的传感技术。
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