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Il testo “Digital image processing” di Gonzales-Wintz va in stampa per la prima volta nel 1977 e diventa un volume di riferimento per quanto riguarda il mondo della visione.
Cosa è cambiato da allora:
- hardware più potente ed economico- disponibilità di sensori ad alta risoluzione- sviluppo di nuovi algoritmi - semplificazione dello sviluppo delle applicazioni grazie a strumenti di configurazione e di librerie
integrate con gli strumenti di sviluppo
Tecnologia matura crescita del fatturato del settore.
Visione delle macchine – 35 anni di storia
Visione delle macchine: oggi nell’industria
Si tratta di una tecnologia ormai essenziale nei processi industriali, presente in tutte quelle aziende che hanno necessita di rimanere competitive sul mercato.
In ambito manifatturiero i settori applicativi consolidati sono:
- verifica di conformità;- misura senza contatto;- guida robot- identificazione
Visione delle macchine: oggi nel mondo
Coinvolgimento di nuovi settori al di fuori del manifatturiero:
• settore agro alimentare (allevamenti e coltivazioni)• ambito forense (identificazione)• ingegneria biomedica (riabilitazione ed analisi del recupero)• sicurezza (video registrazione, sorveglianza, analisi)• traffico (identificazione veicoli, supervisione)• assistenza alla guida (riconoscimento segnali, angolo buio)• intrattenimento (dal joystick al corpo)• robotica di servizio (robot umanoidi)• elettrodomestici (robot di pulizia)• protezione civile (monitoraggio del territorio)
con rilevanti vantaggi per i rispettivi ambiti.
Visione umana
.
Circa il 40% del cervello è impegnato nel processo di
visione: dall’occhio si ha una sequenza di elaborazioni
locale con moduli specializzati.
La visione umana è: matrice bidimensionale di forecettori (retina)
+tridimensionalità della scena
movimento delle singole parti nella scena.
Visione umana e visione industriale
Nel quotidiano molte delle nostre azioni sono guidate
dalla visione, che nel mondo biologico si chiama globalmente sistema di percezione visiva
(occhio, retina, corteccia cerebrale).
Nell’industria un sistema di visione è costituito da una o più telecamere connesse ad un elaboratore che, esaminando le immagini riprese con un software
opportuno, estrae delle informazioni utili al processo.
La telecamera è una matrice di fotocellule con posizione relativa nota, ciascuna delle quali restituisce un valore di luminosità (eventualmente con informazioni sul colore).
L’elaboratore “non vede” ma riceve una matrice di valori di luminosità.
Visione industriale 2D
147 150 150 148 145 149 151 151 148 151
150 153 155 154 151 153 154 153 151 155
152 156 157 155 152 154 154 154 155 158
153 154 155 153 150 154 153 154 156 159
154 156 156 153 151 153 153 156 161 162
156 160 161 159 156 155 155 160 167 167
159 163 166 165 163 157 157 163 170 171
150 152 159 161 159 160 157 161 170 175
160 164 171 172 168 167 158 157 164 171
166 169 175 174 170 166 157 157 168 179
Visione industriale 2D
Rappresentiamo una immagine in tre dimensioni facendo in modo che la luminosità sia la terza coordinata. Cosa raffigura?
Visione industriale 2D
La stessa informazione rappresentata come immagine è immediatamente riconosciuta.
Il sistema di visione “non vede” nel senso umano.
Visione industriale 3D
Rappresentiamo una immagine in tre dimensioni facendo in modo che la distanza dalla telecamera dei vari punti sia la terza coordinata.
L’elaboratore “non vede” ma riceve un elenco di punti tridimensionali.
Tendenze: dall’immagine alla visione
KinectFusion: Real-time 3D Reconstruction and Interaction Using a Moving Depth Camera*
Il sensore più simile alla telecamera è:- visione 2D -> fotocellula- visione 3D -> distanziometro
Per l’acquisizione di un’immagine sono necessarie centinaia di fotocellule.
Utilizzando una telecamera “megapixel” l’acquisizione è possibile grazie ad un unico sensore, composto da un milione di fotocellule.
Per estrarre una informazione spesso anche molto semplice, è necessario trattare una enorme mole di dati.
Complicazione quantitativa
Perché una applicazione di visione è complessa?
Esempio: come si identificano i bordi di un oggetto?
matrice di luminosità -> cambio della luminositàmatrice di colori -> cambio del colore
matrice di distanza -> cambio della distanza
Il contorno di un oggetto presente nell’immagine cade esattamente in corrispondenza di una “variazione”.
aiuta molto avere il concetto di oggetto
Complicazione qualitativa
Perché una applicazione di visione è complessa?
Cosa è un sistema di visione?
Un sistema di visione è costituito da:
- una illuminazione che semplifichi l’elaborazione
- un sistema di ripresa opportuno
- 2D (matrice di luminosità)- 3D (matrice di quote)
- un software di analisi adeguato
Cosa è un sistema di visione efficace?
Visione: attenzione a non dimentica che:
Solo quando si riesce a rendere una applicazione poco più che banale si otterrà una soluzione efficace ed affidabile.
La visione artificiale è efficace solo nell’ambito della variabilità produttiva ipotizzata in fase di progetto.
Non esistono applicazioni “facili” o “difficili” ma applicazioni che si “sanno fare” e applicazioni che “non si sanno fare”.
Germania: 520 686
Francia: 330 405
Italia: 41 65
Inghilterra: 26 31
MEuro anno 2009 - 2010
I «numeri della visione»: anni 2009 /2010
L’ammontare assoluto delle vendite è arrivato a superare 1,3 miliardi di euro.
Mercato: ¾ interno – ¼ esportazione (eu)
Il mercato europeo rappresenta il 67,6 % del fatturato delle imprese europee: questo significa oltre 800 milioni di euro (+ 164 milioni rispetto al 2009).
Come evolve il mercato
L’Europa rimane di gran lunga il più vasto mercato per le aziende europee di soluzioni machine vision.
Il mercato è dominato dai sistemi di visione sofisticati (presso unitario elevato) ma danno un buon contributo le telecamere ed i sistemi compatti (smart cameras).
Composizione del mercato per prodotti
Attori della visione: il «trionfo» dei piccoli
Circa la metà dei fornitori di soluzione di visione (49%) in Europa ha meno di 10 persone; solo l’ 8,7 % supera i 50 addetti.
In Lombardia stiamo promuovendo il distretto della visione
artificiale.
Il mercato europeo segmentato per applicazione
Le applicazioni di ispezione nel loro insieme coprono il 59.5% del mercato, praticamente la stessa quota del 2009. Avanza «Others».
Il mercato italiano segmentato per applicazione
Le applicazioni di ispezione nel loro insieme coprono il 69% del mercato, con un -9% sul 2009. Avanza «Others».
Il mercato europeo segmentato per settori
I settori in aumento sono quello dell’auto e dell’elettronica.
