الرؤية المدمجة: دليل شامل | Sinoseen

تشير الرؤية المدمجة إلى دمج قدرات الرؤية الحاسوبية في الأجهزة والأنظمة المدمجة. في هذا البحث، سنقدم المفاهيم الأساسية لأنظمة الرؤية المدمجة ثم سنخوض في مزاياها المختلفة وتطبيقاتها.

ماذا تعني الرؤية المدمجة؟

الرؤية المدمجة تشير إلى آلة تفهم بيئة من حولها باستخدام الطرق البصرية، وببساطة تشير إلى استخدام تقنيات الرؤية الحاسوبية في الأنظمة المدمجة، والتي تتضمن تقنيتين: الأنظمة المدمجة والرؤية الحاسوبية (أحيانًا تُعرف بالرؤية الآلية). بمعنى آخر، "الرؤية المدمجة" تشير إلى نظام مدمج يستخرج المعنى من الإدخال البصري. يمكن أن تكون الأنظمة المدمجة أي نظام يعتمد على معالجات دقيقة يقوم بوظيفة محددة وهو متاح في كل مكان.

الفرق الأكبر بين الرؤية المدمجة وما يُشار إليه غالبًا باسم نظام رؤية الآلة هو أن أنظمة الرؤية المدمجة هي أجهزة كل شيء في وحدة واحدة، أي أن الرؤية المدمجة هي مزيج من أنظمة مدمجة وتقنية رؤية الآلة.

الفَرق بين الرؤية المدمجة والرؤية التقليدية لآلة

يتكون النظام التقليدي لرؤية الآلة من ثلاثة أجزاء: نظام الكاميرا، نظام معالجة الصور، ونظام العرض والإخراج. تُوصل الكاميرا بالحاسوب عبر منفذ شبكة أو واجهة USB؛ حيث تقوم الكاميرا بجمع معلومات الصورة وإرسالها إلى الحاسوب لمعالجة التعرف على الصور.

أما نظام الرؤية المدمجة فإن الأجهزة المدمجة تتكامل فيه وحدة كاميرا وهي لوح معالجة، تجمع بين وظائف التقاط الصور ومعالجة الصور في جهاز واحد. يدعم الجهاز الحوسبة على الحافة، حيث يتلقى ويعالج البيانات، ويتخذ القرارات، ثم يرسل البيانات إلى أجهزة أخرى أو إلى معالجة وتقييم محلية أو عبر السحابة. التصميم المدمج يمكن أن يُدمج بسهولة في الأجهزة الصناعية والموBILE، مع استهلاك منخفض للطاقة، وتقليل متطلبات النطاق العريض، وانخفاض زمن الاستجابة.

تختلف معمارية أنظمة الرؤية المدمجة، مع مجموعة متنوعة من المكونات المخصصة والمعيارية.

المكونات الشائعة في نظام الرؤية المدمجة هي:

• المعالج المدمج - يقوم بتنفيذ الخوارزميات وتحكم الجهاز
• وحدة كاميرا - يلتقط الصور/الفيديوهات من المشهد
• عدسة - يضبط مجال الرؤية حسب احتياجات التطبيق
• الذاكرة - يخزن الصور، رمز البرنامج والبيانات
• واجهات - يربط الكاميرا، الذاكرة وأجهزة الإدخال والإخراج

النظام الكهربائي المزايا من الرؤية المدمجة

يتميز الرؤية المدمجة بحجمها الصغير، وطبيعتها الزمنية الحقيقية، وإمكانية نشرها في مواقع الحافة. فهي تتيح دمج وظائف رؤية ذكية في الجهاز دون الحاجة إلى أجهزة معالجة خارجية.

نظام الرؤية المدمجة سهل الاستخدام، سهل الصيانة، سهل التركيب، وما إلى ذلك. يمكنه بناء نظام رؤية آلي موثوق وفعال بسرعة، مما يسرع بشكل كبير من سرعة تطوير النظام التطبيقي.

مقارنةً بالرؤية الآلية التقليدية، تكون أنظمة الرؤية المدمجة أقل تكلفة. حتى أنظمة الرؤية المدمجة المخصصة الفاخرة تكون أرخص من أنظمة الرؤية الآلية. السبب الرئيسي لهذا هو أن أنظمة الرؤية المدمجة لديها متطلبات الأجهزة منخفضة، مما يجعلها خيارًا اقتصاديًا للكثير من التطبيقات، حتى مع تكاليف التكامل المرتفعة.

بالإضافة إلى ذلك، تتميز أنظمة الرؤية المدمجة بسهولة الاستخدام، سهولة الصيانة، سهولة التركيب، استهلاك منخفض للطاقة وتصميم مبسط. القدرة على بناء نظام رؤية آلي سريع وموثوق وفعال يسرع بشكل كبير تطوير التطبيقات، مما يجعله مثاليًا للأماكن الضيقة والتكامل مع الأنظمة الموجودة بالفعل. لكن الميزة الحقيقية للرؤية المدمجة هي أن مكوناتها لا تؤثر سلبًا على الأنظمة الموجودة.

يمكن لأنظمة الرؤية المدمجة القيام بأمور لا يمكن لأنظمة الرؤية الآلية التقليدية القيام بها. يمكن لأنظمة الرؤية المدمجة التقاط ومعالجة الصور، مما يمكّن الأنظمة الميكانيكية من التفاعل مع العالم من حولها وتعزيز استقلاليتها. يمكن لأنظمة الرؤية المدمجة التفاعل والاعتراف بالصور من خلال التعلم العميق، مما يمكّن الأنظمة الميكانيكية من اتخاذ قرارات بناءً على البيئة المحيطة.

التحديات إي ستواجه الرؤية المدمجة

تواجه الرؤية المدمجة العديد من التحديات، والتي تتعلق بشكل أساسي بتنفيذ التقنيات، وقيود الموارد، وخواص مجال التطبيق. فيما يلي بعض التحديات الرئيسية:

1. سرعة المعالجة: تحتاج أنظمة الرؤية المدمجة إلى معالجة كمية كبيرة من البيانات البصرية في الوقت الفعلي، مما يتطلب معالجات عالية السرعة وخوارزميات فعالة لضمان الأداء الزمني والدقة.

2. مشكلة استهلاك الطاقة: بما أن أنظمة الرؤية المدمجة تستهلك الكثير من قوة الحوسبة ومعالجة البيانات، فإن هذا يمثل تحديًا كبيرًا للأجهزة الصغيرة (على سبيل المثال: الهواتف الذكية، الطائرات بدون طيار، إلخ) التي تعتمد على طاقة البطارية. كيف يمكن تقليل استهلاك الطاقة مع ضمان الأداء هو قضية رئيسية يجب التعامل معها في تقنية الرؤية المدمجة.

3. قيود الذاكرة والتخزين: تحتاج أنظمة الرؤية المدمجة إلى معالجة كميات كبيرة من بيانات الرؤية، مما يتطلب كمية كبيرة من الذاكرة ومساحة التخزين للدعم. ومع ذلك، فإن موارد الذاكرة والتخزين محدودة في العديد من الأجهزة المدمجة، مما يحد من نطاق تطبيق وأداء أنظمة الرؤية المدمجة.

4. موارد مدمجة محدودة: بالإضافة إلى قيود الذاكرة والتخزين المذكورة أعلاه، تحتوي الأنظمة المدمجة أيضًا على موارد محدودة مثل قوة الحساب وعرض النطاق الترددي. كيف يمكن تحقيق معالجة بصرية فعالة باستخدام موارد محدودة هو تحدي يجب على تقنية الرؤية المدمجة مواجهته.

5. تحسين الخوارزميات والأنماط: تتطلب أنظمة الرؤية المدمجة خوارزميات وأنماط رؤية حاسوبية معقدة. تحتاج هذه الخوارزميات والأنماط إلى التحسين بناءً على خصائص الأنظمة المدمجة لتقليل كمية الحسابات، وتقليل استهلاك الطاقة، والتكيف مع احتياجات المعالجة الزمنية الحقيقية.

6. الأمن والخصوصية: مع استخدام تقنية الرؤية المدمجة بشكل أوسع في مختلف المجالات، كيف يمكن ضمان أمان البيانات وخصوصيتها أصبح تحديًا مهمًا. يجب تصميم آليات تشفير وحماية الخصوصية الفعالة لمنع تسرب البيانات واستخدامها بطريقة غير صحيحة.

تطبيقات أنظمة الرؤية المدمجة

يمكن للنظام البصري المدمج تحقيق تطبيقات مثل التعرف على الصور، كشف الصور، تتبع الصور، التوجيه البصري، قياس الأشياء، تصنيف الأشياء وغيرها. ويُستخدم على نطاق واسع في التصنيع الصناعي، إنتاج شبه الموصلات الإلكترونية، اللوجستيات، الروبوتات، القيادة الذاتية للسيارات، الطائرات بدون طيار، الإلكترونيات الاستهلاكية، مراقبة الأمن، التشخيص الطبي وغيرها من المجالات.

خاتمة

مع تطور صناعة 4.0، سينمو الطلب على أنظمة الرؤية في السوق الصناعية، وستقوم المزيد من الصناعات بتنفيذ حلول الرؤية المدمجة. تبدو مزايا أنظمة الرؤية المدمجة أكثر وضوحًا مقارنة بأنظمة رؤية الآلات التقليدية؛ فهي عادةً أرخص ثمنًا، تستهلك طاقة أقل ولديها تصميم أكثر انسجامًا. في معظم الحالات، يمكن لتكنولوجيا الرؤية المدمجة أن تلبي متطلبات التطبيقات التي لا يمكن لأنظمة رؤية الآلات تحقيقها.