隨著蘋果公司秋季發(fā)布會(huì)的落幕，其推出的“3Dtouch”技術(shù)被稱為是“人機(jī)交互”界的技術(shù)革命，“3Dtouch”也成為了各大搜索引擎的熱搜詞。維視圖像作為一家致力于視覺傳感器研發(fā)及應(yīng)用的公司，在此也要腦洞大開的談一下機(jī)器認(rèn)知技術(shù)。從第一次工業(yè)革命，也就是機(jī)器擁有了動(dòng)力開始，“機(jī)器”（這里的機(jī)器是廣義的機(jī)器，包括所有民用或工業(yè)設(shè)備）就不斷向著人類能力的方向發(fā)展。由此帶來的“人機(jī)交互（人和機(jī)器的溝通交流）”、“機(jī)器認(rèn)知（機(jī)器理解客觀世界）”技術(shù)，逐漸發(fā)展為不同的細(xì)分專業(yè)。“機(jī)器認(rèn)知”技術(shù)的基礎(chǔ)是機(jī)器“感知器官”，也就是機(jī)器的信息來源，主要是各種類型的傳感器。

接觸類傳感器：接觸類傳感器是最早被研發(fā)出來的機(jī)器認(rèn)知“器官”。像壓力傳感器、電容傳感器等所有以“接觸式”為信息獲取方式的都屬于此類。典型應(yīng)用包括：電梯的超載警告系統(tǒng)；智能手機(jī)屏幕；各類運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的閉環(huán)限位裝置等。本次要說的“3Dtouch”其實(shí)也屬于這一類，但它是其中的佼佼者。傳統(tǒng)的智能手機(jī)，內(nèi)置程序只能從屏幕獲取四類信息：輕點(diǎn)、雙擊、單向滑動(dòng)、雙向滑動(dòng)。所有的APP都只能依據(jù)這些信息來源執(zhí)行相應(yīng)步驟。而“3Dtouch”屏幕增加了壓力感應(yīng)器，所以用戶可以向手機(jī)多輸入一種命令“重壓”，這使得用戶跟手機(jī)之間的“溝通”就多了一種手段。所以，“3Dtouch”在手機(jī)行業(yè)可謂是“新技術(shù)”，但是在科研領(lǐng)域，這不算是特別了不起的技術(shù)。

光電傳感器：這是一種非接觸式傳感器，發(fā)射端的光線被遮擋以后，就可以得到一個(gè)脈沖信號(hào)。典型應(yīng)用包括：自動(dòng)水龍頭開關(guān)、紅外感知阻斷器等。此類傳感器能感知的對象行為非常單一，反饋的信號(hào)也只有兩種——“有/無”，主要在一些項(xiàng)目中充當(dāng)信號(hào)輔助設(shè)備。

視覺傳感器：俗稱攝像頭。狹義的講，它不屬于傳感器類別。但是從“機(jī)器認(rèn)知”的角度講，它卻是最好的傳感器。攝像頭可以獲取客觀世界中的顏色、紋理、形狀、輪廓等各種信息，將其存儲(chǔ)在“圖像”信號(hào)中，然后借助圖像處理算法獲取有用的信息，并傳遞給機(jī)器。這里的視覺傳感器不同于我們手機(jī)攝像頭、數(shù)碼相機(jī)等民用設(shè)備，相機(jī)之所以能被稱為傳感器，主要是因?yàn)橄鄼C(jī)能客觀真實(shí)的反映被攝對象。以維視圖像的MV-EM120M黑白CCD相機(jī)為例，相機(jī)在拍攝過程中所有影響圖像灰度等級(jí)的因素均可以在程序中得到控制。比如：曝光時(shí)間、增益、圖像AD位數(shù)等。相機(jī)可以感知到極其細(xì)微的灰度變化，如下圖所示的透明材料中的透明液體檢測。

了解了“機(jī)器感知”常用傳感器特點(diǎn)功能后，我們很容易發(fā)現(xiàn)，要想提升機(jī)器感知能力，必須要提升傳感器的信息獲取量，那么視覺傳感器必然是未來“機(jī)器認(rèn)知”技術(shù)發(fā)展的核心部件。“機(jī)器認(rèn)知”包括兩部分：機(jī)器感知——機(jī)器獲取信息；機(jī)器認(rèn)識(shí)——對獲取到的信息進(jìn)行分析處理。上面針對傳感器做了簡單分析，下面進(jìn)一步對機(jī)器感知手段做個(gè)介紹。

機(jī)器感知手段——視覺傳感器：我們知道了機(jī)器感知客觀事件的最佳“器官”為工業(yè)相機(jī)，那么，什么是工業(yè)相機(jī)？怎么給機(jī)器配置合適的工業(yè)相機(jī)？這些問題具體可以參考“如何準(zhǔn)確認(rèn)知工業(yè)相機(jī)”一文，這里重點(diǎn)闡述視覺傳感器和機(jī)器的結(jié)合關(guān)系。“機(jī)器認(rèn)知”概念的提出是較前沿的提法，這不同于傳統(tǒng)的自動(dòng)化編程機(jī)器，“機(jī)器認(rèn)知”的核心是機(jī)器可以“思考”，可以隨著客觀世界的變化而判斷自己的動(dòng)作。那么，機(jī)器對物體的感知越細(xì)致，可供判斷的依據(jù)也就越充分。下圖展示了兩種不同傳感器對同一物體的“認(rèn)識(shí)”，很顯然采用專業(yè)成像系統(tǒng)的圖片能夠提供更多的信息。所以隨著“機(jī)器認(rèn)知”和“人機(jī)交互”的提出，勢必對視覺傳感器，也就是工業(yè)相機(jī)提出了新的要求和新的挑戰(zhàn)。

機(jī)器認(rèn)識(shí)手段——圖像處理算法：“機(jī)器認(rèn)知”的第二點(diǎn)也非常重要，感知器官獲取到了信息，但是該信息不一定是機(jī)器能夠直接識(shí)別的，那么必然要通過一種手段把該信息轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言，這種轉(zhuǎn)換手段就是“圖像處理算法”。由于不同的項(xiàng)目需求和科研需求，針對工業(yè)相機(jī)獲取的圖像的分析算法各不相同。像開源的算法平臺(tái)openCV在民用行業(yè)用的比較多，基于衣服圖片來搜索對應(yīng)衣服款式的“衣+”就是依托此平臺(tái)開發(fā)。而面向教學(xué)科研領(lǐng)域的XAVIS組態(tài)式圖像處理開發(fā)平臺(tái)是面向開發(fā)者的收費(fèi)軟件，該軟件包含了300多個(gè)常用圖像處理算子，是業(yè)內(nèi)為數(shù)不多的以中文界面開發(fā)的組態(tài)式系統(tǒng)。

當(dāng)然了，“機(jī)器認(rèn)知”是一種很前沿的概念，包含的前沿技術(shù)非常多，學(xué)科跨度也很大。本文由“3Dtouch”引申而來，希望能給行業(yè)內(nèi)外的讀者一點(diǎn)啟發(fā)，將不同領(lǐng)域、行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)融會(huì)貫通，相信未來科幻電影中的智能機(jī)器人不會(huì)離我們太遠(yuǎn)的。