Համակարգչային տեսլական

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search

Համակարգչային տեսլական (անգլ.՝ computer vision) միջդիսցիպլինար գիտական ոլորտ է, որն առնչվում է այն բանի հետ, թե ինչպես կարելի է համակարգիչները կազմել թվային պատկերներից կամ տեսանյութերից[1]։ Ճարտարագիտության տեսանկյունից այն ձգտում է ավտոմատացնել այն խնդիրները, որոնք մարդու տեսողական համակարգը կարող է անել[2][3]։

Համակարգչային տեսողության առաջադրանքները ներառում են թվային պատկերներ ձեռք բերելու, մշակելու, վերլուծելու և հասկանալու, առանձնացնելու բարձր թվային ծավալները իրական աշխարհից՝ թվային կամ սիմվոլիկ ինֆորմացիա արտադրելու նպատակով[4]։

Այս համտեքստում հասկանալ նշանակում է տեսողական պատկերների (the input to retina) վերափոխում աշխարհի նկարագրությունների, որոնք կարող են փոխշփվել այլ մտքի գործընթացների հետ և առաջացնել համապատասխան գործողություններ։ Պատկերների այս ըմբռնումը կարելր է համարել պատկերային տվյալների խորհրդանշական տեղեկատվության տարբերակում՝ օգտագործելով երկրաչափության, ֆիզիկայի, վիճակագրության և ուսուցման տեսության օգնությամբ կառուցված մոդելները[5][6]։

Համակարգչային տեսլականի կարգապահությունը վերաբերում է արհեստական համակարգերի ետևում գտած տեսությանը, որը տեղեկատվություն է բերում պատկերներից։ Պատկերների տվյալները կարող են ունենալ բազմաթիվ ձևեր, ինչպիսիք են վիդեո հաջորդականությունը, պատկերներ բազմաթիվ տեսախցիկներից, կամ բազմաչափ տվյալներ բժշկական սկաներներից։ Համակարգչային տեսլականի տեխնոլոգիական կարգապահությունը նպատակ ունի կիրառել իր տեսությունները և մոդելները համակարգչային տեսողության համակարգերի կառուցման վրա [7]։

Համակարգչային տեսլականի ենթատիրույթները ներառում են տեսարանի վերակառուցում ,իրադարձությունների հայտնաբերում, օբյեկտների ճանաչում, 3D դիրքի գնահատում, ինդեքսավորում, շարժման գնահատում և պատկերների գնահատում ։

Սահմանում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Համակարգչային տեսլականը միջդիսցիպլինար գիտական ոլորտ է, որն առնչվում է այն բանի հետ, թե ինչպես կարելի է համակարգիչները կազմել թվային պատկերներից կամ տեսանյութերից՝ բարձր մակարդակի պատկերացում կազմելու համար։ Ճարտարագիտության տեսանկյունից այն ձգտում է ավտոմատացնել այն խնդիրները, որոնք մարդու տեսողական համակարգը կարող է անել։ "Համակարգչային տեսլականը պատկերից կամ պատկերների հաջորդականությունից օգտակար տեղեկատվության ավտոմատ արդյունահանմանը, վերլուծությանը և հասկացողությանը։ Այն ներառում է տեսական և ալգորիթմական հիմքի զարգացումը՝ ավտոմատ տեսողական ըմբռնմանը հասնելու համար: "Որպես գիտական կարգապահություն համակարգչային տեսլականը վերաբերում է արհեստական համակարգերի ետևում գտած տեսությանը, որը տեղեկատվություն է բերում պատկերներից։ Պատկերների տվյալները կարող են ունենալ բազմաթիվ ձևեր, ինչպիսիք են վիդեո հաջորդականությունը, պատկերներ բազմաթիվ տեսախցիկներից, կամ բազմաչափ տվյալներ բժշկական սկաներներից։ Որպես տեխնելեգիական կարգապահություն, համակարգչային տեսլականը փորձում է կիրառել իր տեսությունները և մոդելները համակարգչային տեսլական համակարգեր կառուցելու համար [8] [9]։

Պատմություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

1960-ական թվականներին համալսարաններում սկսվեց համակարգչային տեսլականը։ Այն կոչված էր ընդօրինակել մարդկային տեսողական համակարգը՝ որպես խելացի վարք ունեցող ռոբոտներին դիմանալու աստիճանահարթակ:

1966 թվականին հավատում էին, որ դա կարելի է հասնել ամառային ծրագրի միջոցով՝ համակարգչին միացնելով տեսախցիկը և ունենալով «նկարագրել այն, ինչ տեսել է» [10] [11]։

Այն, ինչ առանձնացնում էր համակարգչային տեսլականը այդ ժամանակի թվային պատկերների մշակումից, այն էր եռաչափ կառուցվածքը պատկերներից առանձնացնելու ցանկությունն էր՝ նպատակ ունենալով հասնել տեսարանի ամբողջական պատկերացմանը: 1970-ականներին կատարված ուսումնասիրությունները ստեղծեցին վաղ հիմունքները համակարգչային տեսլականի ալգորիթմներից շատերի համար, որոնք առկա են այսօր, ներառյալ՝ նկարներից եզրերի արդյունահանում, գծերի պիտակավորում, ոչ պոլիէթիլերային և պոլիէթիլային մոդելավորում, օբյեկտների ներկայացում որպես փոքր կառույցների փոխկապակցվածություն, օպտիկական հոսք և միջնորդության գնահատում[12][13]։

Հաջորդ տասնամյակը կատարեց ուսումնասիրություններ, որոնք հիմնված էին ավելի խիստ մաթեմատիկական վերլուծության և համակարգչային տեսլականի քանակական կողմերի վրա։ Դրանք ներառում են մասշտաբի-տարածության հայեցակարգը, ձևի տարբերակումը տարբեր ցուցանակներից`ստվեր, հյուսվածք ու կենտրոնացում և շրջապատող մոդելներ, որոնք հայտնի են որպես օձեր: Հետազոտողները գիտակցել են նաև, որ այդ մաթեմատիկական հասկացություններից շատերը կարող են լուծվել նույն օպտիմիզացման շրջանակներում, ինչպես կանոնակարգումը և Մարկովի պատահական դաշտերը[14][15]։

Մինչև 1990-ականները, նախորդ հետազոտությունների թեմաներից մի քանիսը ավելի ակտիվ էին դարձել, քան մյուսները: 3D վերակառուցման նախագծերում կատարված հետազոտությունները հանգեցրել են տեսախցիկի տրամաչափման ավելի լավ պատկերացմանը: Խցիկի չափաբերման համար օպտիմիզացման մեթոդների ներդրմամբ, հասկացվեց, որ բազմաթիվ գաղափարներ արդեն ուսումնասիրվել են փաթեթային ճշգրտման տեսության մեջ` ֆոտոգրաֆիկայի չափման ոլորտից: 1990-ականների վերջին, զգալի փոփոխություն տեղի ունեցավ համակարգչային գրաֆիկայի ոլորտների և համակարգչային տեսլականի ոլորտների միջև փոխգործակցության աճի հետ: Սա ներառում էր պատկերի վրա հիմնված նկարագրում, պատկերի ձևավորում, ինտերպոլացիա, պանորամային պատկերի կարում և լուսային դաշտի վաղ մատուցում[16]ː

Վերջին աշխատանքներում նկատվել է խաղարկային մեթոդների վերածնունդ, որն օգտագործվում է մեքենայական ուսուցման տեխնիկայի և օպտիմիզացման բարդ շրջանակների հետ միասին [17] [18]ː

Համակարգչային և մեքենայական տեսլականի 6 զարմանալի օրինակ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

1) Ինքնավար տրանսպորտային միջոցներ

Համակարգչային տեսլականը անհրաժեշտ է ինքնաշարժվող ավտոմեքենաները հնարավորություն տալու համար: Այնպիսի արտադրողները, ինչպիսիք են Tesla- ն, BMW- ն, Volvo- ն և Audi- ն, օգտագործում են բազմաթիվ տեսախցիկներ, լիդար, ռադար և ուլտրաձայնային տվիչներ՝ շրջակա միջավայրից պատկերներ ձեռք բերելու համար, որպեսզի իրենց ինքնագնաց մեքենաները կարողանան անվտագորեն վարել օբյեկտներ, գծապատկերներ, նշաններ և երթևեկության ազդանշաններ: [19][20]

2) Google Translate ծրագիրը

Այն ամենը, ինչ դուք պետք է անեք օտար լեզվով նշաններ կարդալու համար` ձեր հեռախոսի ֆոտոխցիկը պետք է մատնանշեք բառերին և թույլ տաք Google Translate հավելվածին պատմել ձեզ, թե ինչ է նշանակում տվյալ բառը ձեր նախընտրած լեզվով [21] [19]։

3) Դեմքի ճանաչում

Չինաստանը, անշուշտ, դեմքի ճանաչման տեխնոլոգիայի օգտագործման վերջնարդյունքում է, և նրանք այն օգտագործում են օդանավակայանում, ոստիկանության աշխատանքի, վճարման պորտալների, անվտանգության անցակետերի և նույնիսկ զուգարանի թուղթը տարածելու և թղթի գողությունները կանխելու համար ։[22][23]

4) Առողջապահություն

Քանի որ բոլոր բժշկական տվյալների 90 տոկոսը հիմնված է պատկերի վրա, բժշկության մեջ համակարգչային տեսլականի օգտագործման մեծ քանակ կա:Ռենտգենյան ճառագայթների, մամոգրաֆիայի և այլ սկանավորման վերլուծություն կատարելուց առաջ՝ մինչև բժշկական ախտորոշման նոր մեթոդներ թույլ տալը, ավելի վաղ խնդիրներ հայտնաբերելու և վիրահատություններին օգնություն ցուցաբերելու համար հիվանդներին մոնիտորինգ անելու համար, ակնկալում ենք, որ մեր բժշկական հաստատությունները, մասնագետներն ու հիվանդները օգտվեն համակարգչային տեսողությունից այսօր և հետագայում ևս, քանի որ այն գլորվել է առողջապահության ոլորտում[24]։

5) Գյուղատնտեսություն

CES 2019 – ին Ջոն Դիրը ցուցադրեց կիսաավտոմատ կոմբայն, որը օգտագործում է արհեստական բանականությունը և համակարգչային տեսողությունը ՝ հացահատիկի որակը վերլուծելու համար, ինչպես նաև բերք է ստանալու և բերքի միջոցով օպտիմալ ուղին գտնելու համար [25]։ Համակարգչային տեսլականի մեծ պոտենցիալ կա նաև մոլախոտերի հայտնաբերման համար, որպեսզի հերբիցիդները ուղղակիորեն ցողվեն դրանց վրա, այլ ոչ թե բերքի վրա: Ակնկալվում է, որ դա 90 տոկոսով կնվազեցնի անհրաժեշտ հերբիցիդների քանակը[19]։

6) Արտադրություն

Համակարգչային տեսլականը արտադրողներին օգնում է վարվել ավելի անվտանգ, խելացի և արդյունավետ։ Կանխատեսելի պահպանումը միայն մեկ օրինակ է, երբ սարքավորումները վերահսկվում են համակարգչային տեսլականի միջոցով, որպեսզի միջամտեն նախքան խափանումներ պատահելը ։ Փաթեթավորումը և արտադրանքի որակը վերահսկվում են, և թերի արտադրանքները նույնպես կրճատվում են համակարգչային տեսլականի միջոցով[26][19]։

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. https://towardsdatascience.com/computer-vision-an-introduction-bbc81743a2f7 Համակարգչային տեսլական )
  2. Ballard Dana H. (Dana Harry) (1982)։ Computer vision։ Internet Archive։ Englewood Cliffs, N.J. : Prentice-Hall 
  3. «Computer Vision - CERN Document Server»։ cds.cern.ch։ Վերցված է 2019-10-14 
  4. «Ինֆորմացիա» (հայերեն)։ 2019-08-04 
  5. «Երկրաչափություն» (հայերեն)։ 2019-09-04 
  6. «Ֆիզիկա» (հայերեն)։ 2019-09-09 
  7. Murphy Mike։ «Star Trek’s “tricorder” medical scanner just got closer to becoming a reality»։ Quartz (անգլերեն)։ Վերցված է 2019-10-14 
  8. Mihajlovic Ilija (2019-10-13)։ «Everything You Ever Wanted To Know About Computer Vision.»։ Medium (անգլերեն)։ Վերցված է 2019-10-14 
  9. «Computer Vision: Algorithms and Applications»։ szeliski.org։ Վերցված է 2019-10-14 
  10. Davies E.R (November 15,2017)։ Computer Vision: Principles, Algorithms, Applications, Learning 
  11. «Տեսողություն» (հայերեն)։ 2019-03-17 
  12. Steger Carsten, Ulrich Markus, Wiedemann Christian (2018-03-12)։ Machine Vision Algorithms and Applications (անգլերեն)։ John Wiley & Sons։ ISBN 9783527413652 
  13. «Ալգորիթմ» (հայերեն)։ 2019-06-04 
  14. Kanade Takeo (2012-12-06)։ Three-Dimensional Machine Vision (անգլերեն)։ Springer Science & Business Media։ ISBN 9781461319818 
  15. «Markov random field» (անգլերեն)։ 2019-10-12 
  16. Szeliski Richard (2010-09-30)։ Computer Vision: Algorithms and Applications (անգլերեն)։ Springer Science & Business Media։ ISBN 9781848829350 
  17. Sebe Nicu, Cohen Ira, Garg Ashutosh, Huang Thomas S. (2005-06-03)։ Machine Learning in Computer Vision (անգլերեն)։ Springer Science & Business Media։ ISBN 9781402032745 
  18. «Information Engineering | Department of Engineering»։ www.eng.cam.ac.uk։ Վերցված է 2019-10-14 
  19. 19,0 19,1 19,2 19,3 Marr Bernard։ «7 Amazing Examples Of Computer And Machine Vision In Practice»։ Forbes (անգլերեն)։ Վերցված է 2019-10-14 
  20. Janai Joel, Güney Fatma, Behl Aseem, Geiger Andreas (2017-04-18)։ «Computer Vision for Autonomous Vehicles: Problems, Datasets and State-of-the-Art»։ arXiv:1704.05519 [cs] 
  21. Korbut Daniil (2017-08-01)։ «Machine Learning Translation and the Google Translate Algorithm»։ Medium (անգլերեն)։ Վերցված է 2019-10-14 
  22. «Face Recognition Homepage - Journals and Books»։ www.face-rec.org։ Վերցված է 2019-10-14 
  23. «Behind the Rise of China's Facial-Recognition Giants»։ Wired (անգլերեն)։ ISSN 1059-1028։ Վերցված է 2019-10-14 
  24. «Computer Vision for Assistive Healthcare | ScienceDirect»։ www.sciencedirect.com (անգլերեն)։ Վերցված է 2019-10-14 
  25. «CES 2019: Deere puts spotlight on high-tech farming»։ The Star Online (անգլերեն)։ 2019-01-10։ Վերցված է 2019-10-14 
  26. Author Jamie MaguireSoftware Architect | Consultant | Developer | Tech (2018-03-22)։ «10 Examples of Using Machine Vision in Manufacturing»։ DevTeam.Space (en-US)։ Վերցված է 2019-10-14 

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]