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  • 1 # 梁瑞林

    首先明確一點,那就是根據機器人的定義,所謂機器人,在外形上未必是人的形狀;再回答有關機器人視覺的問題。

    機器人的視覺系統,根據不同的機器人,或者說根據應用場合的不同,可以有不同的選擇;而且如果選擇得當,甚至可以超過人類的視覺系統。總體來說,大致從以下幾個方面考慮或選用。

    ①可見光感測器,可以模擬人類的視覺觀感。至於模擬得達到沒達到、或者超過沒超過人類的視覺水平,就要靠感測器的效能,以及設計製造者運用感測器的水平蹓不蹓來決定了,不是有句話嘛“各村的地道都有許多高招”。不過,對於可見光不同顏色的靈敏度,或者用學術語言描述就是對不同頻率電磁波的敏感程度,未必與人類的視覺系統完全吻合,這主要取決於可見光感測器與人類視覺系統的擬合程度,與探頭有關,也與探頭後面的處理電路有關。

    ②紅外感測器,工作區段位於人類視覺感知不到的紅外波段。主要用於感知一些溫度與周圍環境溫度不同的物體,例如人、動物、各種發熱體等。原理是根據維恩定理,所有(溫度在絕對溫度0度以上的物體——但是按照現知的理論,絕對0度和0度以下的物體不存在)物體都會向周圍環境產生電磁輻射,其輻射強度的峰值與物體的溫度有關。由於人、動物、物體本身的溫度不是太高,能夠觀測到的電磁輻射強度達不到可見光的波段,所以大部分可觀測的輻射電磁波頻率都處於紅外光波段,所以用紅外感測器可以探知得到;而且即使在漆黑的夜晚也可以探測得到,並利用這個道理製作出了夜視儀。因為我們白天看到(可見光)的人、動物、物體,都是他們/它們反射過來的照射在其表面的光線;而紅外感測器感知的是人和物主動發射的紅外光(又叫紅外線),“觀察”物體時,與是不是白天沒有關係。

    ③超聲波感測器因為在汽車雷達中的應用,已廣為人知。它是首先由感測器發射超聲波,超聲波遇到障礙物(人或物)的介面時,被反射回來,並被感測器接收;將從發射到接收所經歷的時間,乘以超聲波在空氣中的傳播速度每秒鐘大約340米,就是超聲波往返的路程,該路程的一半就是感測器到物體的距離。根據同一物體的不同部位到感測器距離的不同,即可構成物體的形狀輪廓。超聲波感測器不要求被測物件在人的視覺可及之處,但必須是超聲波可及之處,我們檢查身體時所用的B超探測儀就是一個明顯的例子。

    ④動感感測器,所使用的基礎感測器可以是紅外感測器,也可以是超聲波感測器,關鍵在於基礎感測器後面的處理電路,只有當處理電路發現感測器接收到的影象資訊發生了變化的一瞬息,感測器才會被觸發。常用於防盜報警器中。

    ⑤雷達的原理與超聲波感測器有點像;只不過超聲波感測器的感知媒介是超聲波,而雷達的感知媒介是電磁波。電磁波在大氣中的傳播速度大約是超聲波速度的1百萬倍,達到每秒鐘3億米。雷達的“視覺”距離可以遠遠超出人類的視覺範圍,因此雷達又被人稱為“千里眼”,可用於軍事、氣象等遙感遙測領域。

    ⑥金屬探測器(感測器)的核心感知部位,也就是其探頭,是內部流動著交變電流的線圈。當該探頭接近金屬物體時,不管這個金屬物體用眼睛看得到還是看不到,金屬中都會感應出電渦流,使得線圈中的互感抗增加,影響這個交變電流的大小,以此探測出金屬物體的有無。

    ⑦多種型別感測器的組合,目的是防止單一類別的感測器出現誤報,將多個感測器的輸出分別接到與閘電路的輸入端,只有多種感知同時出現時,才被確認;當然,這種多種型別感測器的組合增加了“人工智慧視覺”的準確度,但也增加了成本。一般根據其應用場合的性質和需要,進行選用。

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