Thị giác máy tính là gì? tìm hiểu Computer Vision

Thị giác máy tính là gì? Bài viết này sẽ giúp bạn tìm hiểu Computer Vision, về các lĩnh vực trong Computer Vision, sự khác nhau giữa Computer Vision và Machine Vision,... Hãy cùng theo dõi nhé.

1. Thị giác máy tính là gì?

Thị giác máy tính có tên tiếng Anh là Computer Vision là một lĩnh vực bao gồm các phương pháp thu nhận, xử lý ảnh kỹ thuật số, phân tích và nhận dạng hình ảnh. Nói chung chúng là dữ liệu đa chiều từ thế giới thực để cho ra cac thông tin số hoặc biểu tượng.

Thị giác máy tính là một môn học khoa học liên quan đến lý thuyết đằng sau các hệ thống nhân tạo có trích xuất các thông tin từ các hình ảnh. Dữ liệu hình ảnh có thể nhiều dạng, chẳng hạn như chuỗi video, các cảnh từ đa camera, hay dữ liệu đa chiều từ máy quét y học.

Thị giác máy tính còn là một môn học kỹ thuật, trong đó tìm kiếm việc áp dụng các mô hình và các lý thuyết cho việc xây dựng các hệ thống thị giác máy tính.

Các lĩnh vực con của thị giác máy tính bao gồm tái cấu trúc cảnh, dò tìm sự kiện, theo dõi video, nhận diện bố cục đối tượng, học, chỉ mục, đánh giá chuyển động và phục hồi ảnh.

2. Lịch sử hình thành thị giác máy tính

Năm 1966, Seymour Papert và Marvin Minsky đã tạo ra một dự án mang tên “ Summer Vision Project”. Dự án này kéo dài suốt 2 tháng với sự tham gia hơn 10 người để tạo ra một hệ thống máy tính có thể nhận dạng các vật thể trong ảnh.

Các chương trình máy tính phải có khả năng xác định pixel nào thuộc đối tượng nào. Đây được xem là một nhiệm vụ đầy thách thức.

Và thật tiếc khi dự án này không đi được xa hơn và đem lại kết quả khá hạn chế.

Vào năm 1979 thì nhà khoa học Nhật Bản Kunihiko Fukushima đã đề xuất ra neocognitron, một hệ thống thị giác máy tính dựa trên nghiên cứu khoa học than kinh được thực hiện trên vỏ não của thị giác con người.

Mặc dù neocognitron của Fukushima không thể thực hiện bất kỳ nhiệm vụ trực quan phức tạp nào, nhưng nó đã đặt nền tảng cho một trong những phát triển quan trọng nhất trong lịch sử thị giác máy tính.

3. Các lĩnh vực của thị giác máy tính

Xử lí hình ảnh

Đây là một trong những mảng quan trọng nhất trong kỹ thuật thị giác máy tính, làm tiền đề cho nhiều nghiên cứu sau này. Nó là một lĩnh vực mang tính khoa học và công nghệ.

Xử lí ảnh là một ngành khoa học mới mẻ so với nhiều ngành khoa học khác nhưng tốc độ phát triển của nó rất mạnh mẽ, kích thích các trung tâm nghiên cứu.

Hai nhiệm vụ cơ bản của xử lí ảnh là nâng cao chất lượng thông tin hình ảnh và xử lí số liệu cung cấp cho các quá trình khác trong đó có việc ứng dụng thị giác vào điều khiển.

Xử lí ảnh trước đây chủ yếu được sử dụng làm nâng cao chất lượng ảnh (gia tăng chất lượng ảnh quang học trong mắt người quan sát). Thời gian gần đây, phạm vi ứng dụng xử lí ảnh mở rộng không ngừng, có thể nói hiện không có lĩnh vực khoa học nào không sử dụng các thành tựu của công nghệ xử lí ảnh kĩ thuật số.

Nhận diện mẫu

Giải thích các kỹ thuật khác nhau để phân loại mẫu.

Quang trắc

Liên quan đến việc thu thập các số đo chính xác từ hình ảnh.

4. So sánh giữa Machine Vision và Computer Vision

Sự tương đồng

Nói sơ qua về Machine Vision thì đây là thị giác máy, đây là công nghệ và phương pháp dùng để kiểm tra và phân tích tự động cho các ứng dụng như kiểm tra tự động, kiểm soát quá trình và ro bốt định hướng bằng hình ảnh.

Cả 2 công nghệ này đều sử dụng chung tính năng chụp và phân tích hình ảnh để thực hiện các tác dụ với tốc độ và độ chính xác mà mắt người không thể nào sánh kịp.

Cả 2 hệ thống đều giống nhau ở các thành phần như camera, ánh sáng, lens, Frame grabber, máy tính, phần mềm.

Sự khác nhau

Thị giác máy tính đề cập đến việc chụp và xử lý hình ảnh với trọng tâm là phân tích hình ảnh. Mục tiêu của chúng xa hơn là có thể xử lý và cung cấp các kết quả hữu ích dựa trên hình ảnh đã quan sát.

Thị giác máy thi đề cập đến việc sử dụng thị giác máy trong môi trường công nghiệp, làm nó trở thành 1 danh mục con của thị giác máy tính.

5. Ứng dụng về Computer Vision

Computer Vision hiện nay được ứng dụng cho nhiều lĩnh vực, đạt được nhiều thành tựu đáng kể:

Y học

Các thuật toán xử lý hình ảnh cho phép biến đổi hình ảnh được tạo ra từ nguồn bức xạ X-ray hay nguồn bức xạ siêu âm hình ảnh quang học trên bề mặt phim X-quang hoặc trực tiếp lên bề mặt màn hình hiển thị.

Hình ảnh các cơ quan chức năng của con người được xử lý tiếp nâng cao độ tương phản, lọc, tách các phần cần thiết hay tạo ra hình ảnh không gian 3 chiều.

Ngày nay thị giác máy tính còn tạo ra ứng dụng hỗ trợ thị giác cho người mù.

Địa chất, kỹ thuật

Nó làm nổi bật đường biên và khôi phục hình ảnh giúp nâng cao chất lượng vệ tinh tạo ra bản đồ địa hình 3D với độ chính xác cao nhất.

Khí tượng học

Ảnh thông qua vệ tinh, đưa ra các thông tin Trái Đất trên một vùng rộng lớn, giúp cho việc dự báo thời tiết chính xác hơn.

Hình sự và bảo mật

Giúp kiểm soát, truy cập trong quá trình xử lý nhận dạng vân tay, khuôn mặt hay nhận dạng biển số xe giúp phát hiện nhanh những đối tượng đáng ngờ.

Đồng thời nâng cao quá trình bảo mật, giám sát hay nhận dạng mục tiêu trong lĩnh vực quân sự.

Ngoài ra, thị giác máy tính còn được ứng dụng trong việc điều khiển tiến trình như các robot công nghiệp hay các thiết bị, xe tự hành hay trong các quá trình kiểm tra trong môi trường công nghiệp,…

>>> Xem thêm: Machine learning và ứng dụng trong thực tế