بینایی کامپیوتر یا Computer Vision چیست؟

در دنیای دیجیتال امروز شاهد قابلیت‌های متنوع سیستم‌های کامپیوتری هستیم که قابلیت بینایی نیز به آن‌ها اضافه شده است. بینایی کامپیوتر (Computer vision) یا بینایی ماشین نامی آشنا برای علاقه‌مندان به حوزه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین است. بینایی کامپیوتر به زبان ساده، شناخت و درک محتوای تصاویر دیجیتالی است. در این مقاله به معرفی این مفهوم خواهیم پرداخت.

پیشنهاد می‌شود قبل از خواندن این مقاله، مقاله‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین را مطالعه کنید.

بینایی انسان زمان بیشتری را برای آموزش نحوه تشخیص اشیا از هم، فاصله آن‌ها، نوع حرکت آن‌ها و حتی وجود اشکال در یک تصویر دارد. ولی بینایی کامپیوتر ماشین‌ها را برای انجام این کارها آموزش می‌دهد. با این تفاوت که باید این کار را در زمان بسیار کمتری با دوربین‌ها، داده‌ها و الگوریتم‌ها انجام دهد. این سیستم آموزش دیده می‌تواند هزاران فرآیند را در دقیقه تجزیه و تحلیل کرده و به سرعت از توانایی‌های انسانی پیشی بگیرد.

بینایی کامپیوتر به داده‌های زیاد و اجرای چندباره تجزیه و تحلیل داده‌ها نیاز دارد تا بتواند تفاوت‌ها و تصاویر را تشخص دهد. به عنوان مثال، برای آموزش رایانه برای تشخیص دوچرخه، باید مقادیر زیادی از تصاویر دوچرخه و موارد مرتبط به رایانه داده شود تا تفاوت‌ها را بیاموزد و یک دوچرخه یا حتی تفاوت موجود در دو دوچرخه متفاوت را تشخیص دهد.

به زبان تخصصی‌تر، برنامه‌های بینایی کامپیوتر از ورودی دستگاه‌های حسگر، هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق برای تکرار نحوه عملکرد سیستم بینایی انسان استفاده می‌کنند. الگوریتم‌های برنامه‌های بینایی کامپیوتر بر روی حجم زیادی از داده‌های بصری یا تصاویر در محیط ابری آموزش داده شده‌اند.

• استخراج متن: تشخیص کارکتر نوری (Optical Character Recognition) را می‌توان در داده‌های حجیم متنی برای افزایش قابلیت کشف محتوا استفاده کرد.
• سازماندهی و تنظیم محتوا: بینایی کامپیوتر می‌تواند برای شناسایی افراد یا اشیا در عکس‌ها و سازماندهی آن‌ها بر اساس شناسایی انجام شده استفاده شود. برنامه‌های تشخیص عکس در ذخیره‌سازی عکس و برنامه‌های رسانه‌های اجتماعی استفاده می‌شوند.
• واقعیت افزوده (Augmented reality): بینایی کامپیوتر اجسام فیزیکی را در زمان واقعی شناسایی و ردیابی می‌کند. سپس از این اطلاعات برای قرار دادن واقعی اشیا مجازی در یک محیط فیزیکی استفاده می‌شود.
• تحلیل مکانی: این سیستم افراد یا اشیا مانند ماشین‌ها را در یک فضا شناسایی می‌کند و حرکت آن‌ها را در آن فضا ردیابی می‌کند.
• تشخیص چهره: تشخیص چهره فناوری است که به رایانه‌ها و ماشین‌ها اجازه می‌دهد تصاویر حاوی چهره افراد و هویت آن‌ها را مطابقت دهند. در این بخش، الگوریتم‌های بینایی کامپیوتری ویژگی‌های صورت را در تصاویر تشخیص می‌دهند و آن‌ها را در پایگاه داده‌های مختلف مقایسه می‌کنند.
• تولید: بینایی کامپیوتر می‌تواند ماشین آلات تولیدی را برای اهداف تعمیر و نگهداری نظارت کند. همچنین می‌توان از آن برای نظارت بر کیفیت محصول و بسته‌بندی در خط تولید استفاده کرد.
• و دیگر کاربردها از جمله حوزه سلامت، کشاورزی و وسایل حمل و نقل.

• ریاضیات و آمار: بینایی کامپیوتر به یک پایه قوی در ریاضیات و آمار؛ از جمله جبر خطی، حساب دیفرانسیل و انتگرال، نظریه احتمالات و استنتاج آماری نیاز دارد.
• برنامه‌نویسی و توسعه نرم‌افزار: شما باید به زبان‌های برنامه‌نویسی مانند پایتون، C++ و متلب و همچنین ابزارها و شیوه‌های توسعه نرم‌افزار مسلط باشید.
• الگوریتم‌ها و روش‌های بینایی کامپیوتر: یک مهندس بینایی کامپیوتر باید درک عمیقی از الگوریتم‌ها و روش‌های اساسی بینایی کامپیوتر مانند تشخیص اشیا، تقسیم‌بندی تصویر، استخراج ویژگی و یادگیری عمیق داشته باشد.
• یادگیری ماشین: روش‌های یادگیری ماشین از جمله یادگیری تحت نظارت، بدون نظارت و یادگیری تقویتی جزو ملزومات بینایی کامپیوتر است.
• پردازش تصویر و سیگنال: روش‌های پردازش تصویر و سیگنال برای فیلتر کردن، تبدیل و تجزیه و تحلیل داده‌های بصری مورد نیاز است.
• ساختارها و الگوریتم‌های داده: شما باید پایه‌ای قوی در ساختار داده‌ها و الگوریتم‌ها داشته باشید که برای توسعه سیستم‌های بینایی کامپیوتری کارآمد و مقیاس‌پذیر حیاتی هستند.

در این مقاله با بینایی کامپیوتر که یک فناوری روز با کاربردهای بسیار هیجان‌انگیز است، آشنا شدیم. این راه حل پیشرفته از داده‌هایی استفاده می‌کند که ما هر روز تولید می‌کنیم تا به رایانه‌ها کمک کند تا دنیای ما را ببینند و با ارائه بینش‌های مفید به افزایش کیفیت کلی زندگی کمک کند.

ابررایانه سیمرغ با بهره‌گیری از تجهیزات پیشرفته در حوزه آموزش شبکه‌های عصبی، بستر مناسبی را برای پردازش‌های بینایی کامپیوتر ارائه می‌کند. برای اطلاعات بیشتر به سایت ابررایانه سیمرغ مراجعه کنید.