Lukáš Smelík: Jaké jsou podle Vás hlavní oblasti využití
systémů strojového vidění a do jakých oblastí se může do budoucna
strojové vidění přesunout?
Roman Cagaš: Největší růst počtu aplikací strojového vidění nyní
probíhá v oboru průmyslové automatizace. Kamera je nejvšestrannějším
senzorem. Některé úlohy lze díky zpracování obrazu řešit efektivněji,
u některých je strojové vidění jedinou možností. Lze např. číst
lineární a plošné binární kódy, číst texty, měřit rozměry, detekovat
vady povrchů a hran, počítat objekty, detekovat barvy a tvary a mnoho
dalšího.
Jinak ale nejvíce kamer je využíváno v bezpečnostních a dohledových
aplikacích. Také v této oblasti se stále více uplatňují algoritmy
strojového vidění. Běžně jsou zde využívány relativně jednoduché
techniky, jako je např. stabilizace obrazu, detekce pohybu a trasování
pohybujících se objektů. Vývoj se zde soustředí na velmi složité
úlohy, jako je např. rozpoznávání obličejů, rozpoznávání lidí podle
dynamiky jejich pohybu atd.
Techniky strojového porozumění obrazu se v budoucnu budou
uplatňovat ve stále větším počtu zařízení spotřební elektroniky, které
nás obklopují. Již dnes pravděpodobně využíváte detekci obličejů ve
svém fotoaparátu, mobilní telefon vás sleduje svou přední kamerou,
kamera v automobilu rozpoznává dopravní značky a druhá se snímá vás,
kam se díváte a jestli vás nepřemáhá únava.
V průmyslové automatizaci se strojové vidění stane zcela běžným a
koncovými uživateli očekávaným vybavením.
LS: Řešením nabízející Vaše společnost v oblasti strojového
vidění je systém VisionLab. Mohl byste jej čtenářům
představit?
RC: Zjednodušeně lze říci, že se jedná o sadu komponent pro práci s
digitálním obrazem v univerzálním programovém prostředí Control Web.
Po instalaci těchto komponent do prostředí Control Web zde přibude
grafický editor, který lze otevírat nad virtuálními přístroji
pracujícími s obrazem z kamer. V tomto editoru lze interaktivně a
pohodlně sestavit řešení úlohy strojového vidění. Vstupní i výstupní
data algoritmů strojového vidění je možno navázat na aplikaci v
prostředí systému Control Web. Strojové vidění tak může jednoduše
spolupracovat s celým bohatým světem informačních a automatizačních
technologií.
Pro zájemce o samotné strojové vidění máme k dispozici i komplet
software VisionLab se speciální variantou systému Control Web.
LS: Jaké největší výhody plynou pro uživatele z užívání tohoto
systému, např. v porovnání s konkurencí?
RC: VisionLab má řadu unikátních vlastností. Velké schopnosti
poskytuje v masivně paralelním zpracování obrazu prostřednictvím GPU
grafického adaptéru počítače. I na zcela běžných a levných počítačích
s integrovanou grafikou díky tomu můžeme v reálném čase provádět
natolik komplexní operace s proudem obrazových dat z kamery, které
jsou jinými technikami neproveditelné, jako je např. pokročilá
víceprůchodové interpolace Bayerovy masky, korekce geometrie obrazu se
subpixelovou přesností, adaptivní filtrace šumu atd. Také díky tomu
lze zpracovat proud syrových dat z mnoha kamer bez kompromisů v
oblasti kvality obrazu.
VisionLab pro uživatele maximálně zjednodušuje realizaci řady
typických operací. Takto může být snadno vyřešeno např. spojení obrazu
více kamer do jednoho panoramatického obrazu, geometrická transformace
obrazu, dvourozměrná transformace obrazu do frekvenční domény,
transformace barevných prostorů a filtrace barev, detekce
registračních značek automobilů atd.
Pro místní uživatele je často nedocenitelnou výhodou to, že jsme
zde pro ně blízko a že na jejich případné potíže reagujeme. Máme
veškeré programové vybavení pod kontrolou, jsme schopni také např.
doplnit programovou komponentu podle potřeby a tím zvýšit efektivitu a
výkon celého řešení. To může někdy rozhodnout o úspěchu či nezdaru
celého řešení. Kdo se někdy pokusil upozornit na chybu v software
velkou globální firmu a dospět k nějakému řešení, ví o čem mluvím.
LS: Při implementacích užíváte zejména kamery DataCam. Je však
možné propojit systém VisionLab s kamerami jiných značek?
RC: Ano, lze. Může být připojena jakákoliv kamera, která má WDM
ovladač pro operační systém Windows.
Podstatným důvodem pro používání kamer DataCam je právě kvalita
jejich obrazu. Tyto kamery poskytují tzv. syrová obrazová data. Obraz
z těchto kamer není zatížen kompromisní kvalitou zpracování obrazových
dat obvyklou v běžných kamerách ani poškozen ztrátovou kompresí.
To, že je kamera digitální, ještě nic neříká o kvalitě jejího
obrazu. Určitě jste mnohokrát v televizi viděl snímky z bezpečnostních
kamer po vyloupení některé banky. I když lupič prošel metr a půl přímo
pod kamerou nad vchodem, z těch několika zamlžených zelených a
červených skvrn rozhodně není k poznání.
LS: Všeobecně se u strojového vidění hovoří o dvou koncepcích
návrhu systému. Jaké jsou specifika a výhody využití inteligentních
kamer oproti standardnímu zpracování dat po připojení k
počítači?
RC: Při volbě koncepce jsou podstatné především požadavky na
výpočetní výkon, pružnost a variabilnost programového vybavení.
Inteligentní kamery samy zpracovávají obrazová data a navenek bývají
vybaveny binárními výstupy, umožňujícími signalizovat výsledek
procesu. Většinou neumožňují volné programování, lze je pouze
zkonfigurovat prostřednictvím sériové linky nebo Ethernetového
připojení. Jsou obvykle vybaveny specializovanými signálovými
procesory, programovatelnými poli nebo nízkospotřebovými RISC
procesory s taktem v řádu stovek MHz a jednoduchými operačními systémy
reálného času. Již tato fakta ukazují na jejich omezení. Inteligentní
kamery jsou vybaveny jen základními prostředky pro zpracování obrazu a
hodí se jen pro jednoduché úlohy. Na druhé straně velké množství úloh
je obvykle řešeno překvapivě prostými prostředky, a tady tyto
integrované kamery vyhoví. Odhadnout situaci předem vyžaduje hodně
znalostí, citu a zkušeností. Jakmile je totiž nutno řešit složité a
výkonově náročné algoritmy, rychle narazíme na limity, které jsou
pevné a nepřekonatelné. Snaha řešit inteligentními kamerami úlohy
přesahující jejich možnosti stojí za mnoha neúspěšnými projekty.
Připojení kamer ke standardnímu počítači je nutnou volbou pro
složitější aplikace, ale i u jednodušších aplikací nám ponechává větší
prostor pro korekce případné počáteční nepřesnosti odhadu požadavků.
Výkon moderních procesorů dramaticky převyšuje i ty nejlepší chytré
kamery a vestavný počítač již také nemusí mít podobu velké krabice s
několika ventilátory.
Řešení s inteligentními kamerami může být v určitých případech
jednodušší, ale nemusí být levnější. Často lze kameru a počítač včetně
software pořídit levněji.
LS: Jakou aplikaci jste měli možnost v oblasti strojového
vidění v poslední době realizovat? Vzpomenete si na nejzajímavější
řešení, které jste za dobu své existence realizovali?
RC: Naše společnost nedělá mnoho aplikací, soustředíme se na vývoj
technického a programového vybavení. Námi realizované aplikace asi
nejsou typické, často se k nám dostanou požadavky na řešení úloh, kde
již dříve někdo neuspěl. Vyřešení zpočátku beznadějně vypadajícího
problému nás vždy povzbudí.
Např. pro známého dodavatele senzorů pro automobilový průmysl jsme
stáli před problémem měření délky drátků, které se nalézají uvnitř
trubičky ze speciální oceli o vnitřním průměru pouhých 1.6mm. Přitom
jediný možný pohled na tyto drátky je souhlasný s jejich osou i osou
trubičky, ve které jsou ukryty. Přesnost měření byla požadována v
setinách milimetru. Materiál trubičky se ukázal značně neprůhledným
pro rentgenové záření. Navrhli jsme nepřímou metodu optického měření,
kdy při znalosti pozice několika bodových zdrojů světla vůči čelu
trubičky můžeme měřit délku stínů vržených drátky a dopočítat pak
délku drátků. Použili jsme telecentrický objektiv a statistické
výpočty pro zvýšení přesnosti.
Zajímavou výzvou pro nás bylo v poslední době také zadání pro
sledování kvality kontinuální výroby plastových desek. K jednomu
počítači jsme připojili 17 dvoumegapixelových RAW data kamer DataCam
DC2008 bez jakéhokoliv zpomalení přenosu dat a snížení FPS oproti
jedné připojené kameře.
LS: Kdo je nejtypičtějším zákazníkem v oblasti strojového
vidění a které funkce Vašich zařízení jsou pro něj klíčové?
RC: Jsou to výrobní společnosti s vysokými požadavky na kvalitu
produkce a s potřebou stoprocentní výstupní kontroly. Nejčastěji
dodavatelé pro automobilový průmysl.
LS: Co patří k nejběžnějším provozním problémům systémů
strojového vidění v České republice?
RC: Častým problémem dodavatelů bývá nedostatečná robustnost a
stabilita dodaného řešení, problémem uživatelů je obvykle nedostatečná
znalost principů a problematiky strojového vidění a odtud pramenící
nereálné požadavky.
LS: Z našich pravidelných průzkumů trhu víme, že se systémy
strojového vidění těší stále větší oblibě. Můžete tento fakt potvrdit?
A co je podle Vašeho názoru příčinou, že k takovému nárůstu
dochází?
RC: Trh s aplikacemi strojového vidění stále roste, ne sice již o
desítky procent jako v uplynulých letech, ale i nyní roste v Evropě
asi o 5% ročně.
LS: Myslíte si, že tento trend nárůst (pokles) bude pokračovat
i v následujících letech?
RC: Dynamika poptávky po aplikacích strojového vidění se asi
postupně přiblíží vývoji trhu průmyslové automatizace a bude se
pohybovat současně s vývojem tohoto oboru.
LS: Firma Moravské přístroje však není 100% orientovaná pouze
na strojové vidění. V kterých oblastech nyní spatřujete stejný, ba
možná větší potenciál?
RC: Největší ekonomický potenciál má jednoznačně přisátí se na
státní rozpočet. Daňové zatížení stále roste a tento obor je tedy do
budoucna velmi perspektivní a lze v něm očekávat dlouhodobý růst. Jen
škoda že toto tzv. politické podnikání je zcela mimo náš zájem i naše
schopnosti.
Oblastí, na které se soustředíme je několik:
Stále rozvíjíme naši klíčovou platformu – programový systém
Control Web. Toto prostředí je nosičem většiny našich nových
myšlenek a technologií.
Určitě nemůžeme konkurovat asijským výrobcům v masové výrobě
elektroniky. Naše produkty jsou spojeny s vyspělým programovým
vybavením, jsou vyrobeny precizně, z kvalitních materiálů.
Rozšiřujeme produkci vědeckých a astronomických CCD kamer.
Patříme mezi několik málo světových výrobců této techniky a daří se
nám zvyšovat export do průmyslově vyspělých států.
LS: Toto vydání je z velké části věnované také novinkám z
oblasti průmyslové automatizace na veletrhu MSV. V posledních letech
však automatizéři přechází na novou brněnskou platformu vzniklou
přesunem AMPERu na tamější výstaviště. Chystáte se na tento veletrhu a
proč?
RC: MSV jsme se jsme se účastnili pravidelně snad dvacet let.
Minulý rok jsme je tak jako většina firem v našem oboru opustili.
Pojedeme opět na AMPER, ale po MSV se nám opravdu stýská.
LS: Kdybyste měl jedním slovem definovat Vaši nabídku pro
oblast strojového vidění, které by to bylo?
RC: Rozum.
Článek tak, jak
vyšel v čísle 9/2013magazínu Control Engineering je v PDF
podobě zde: CE_0913_Moravske pristroje_rozhovor.pdf.
rc
|