在北京交通大學家屬區(qū)一幢不起眼的小樓里，正孕育著連通現在與未來的創(chuàng)新科技。2016年，北京清影機器視覺技術有限公司就誕生在這里。

　　何謂機器視覺？在人們歡呼著奔向工業(yè)4.0的年代，大家對智能制造、機器視覺這類詞匯似乎已耳熟能詳。在智能制造過程中，人們利用計算機和攝像頭來模擬人的視覺功能，把客觀事物的圖像信息提取、處理并理解，最終用于實際檢測、測量和控制。我們看到了一些數字孿生、工業(yè)仿真、三維可視化、三維圖形數據可視化等高新技術為企業(yè)降本增效的例子，而這些，都離不開機器視覺這一技術。那么，這已經是機器視覺技術的應用極限了嗎？或者說，在此之外，是否還有其他的創(chuàng)新技術在萌芽、在綻放？

　　以“實例”證明“實力”

　　大型鍛件加工制造是重大裝備制造的關鍵技術之一。鍛件尺寸數據、設備運行數據的高速采集是鍛造過程控制的關鍵。開展對大型紅熱鍛件尺寸測量的研究，對指導生產工藝、提升大型鍛件的材料利用率、解決我國大型鍛件制造精準度的瓶頸等問題具有重要意義。但是,對大型紅熱鍛件進行在線測量，一直是一個難題。很難想象員工在高溫這種惡劣環(huán)境下，手持大型機械量具去完成測量任務，不僅效率低，并且測量誤差大。

　　北京清影采用了遠距離非接觸式三維圖像自動測量技術，無需輔助光源，一舉解決了大型紅熱鍛件在線測量的難題。

　　北京清影機器視覺技術有限公司創(chuàng)始人兼總經理曹亮介紹說：“我們采用純光學平面四相機結構三維相機，結合紅外濾鏡，在獲得三維數據的同時，獲得表面紋理數據，根據鍛件不同溫度情況下圖像亮度的變化，自動調整曝光參數，使圖像在鍛造過程中，始終保持圖像清晰度，且根據曝光參數的變化，通過標定，獲得溫度參考值，并過像素上的亮度和顏色，形成偽彩溫度場的分布圖。”

　　之后，通過各類智能算法，自動完成鍛件輪廓的自動提取，自動完成各截圖輪廓高度尺寸的提取和顯示。最終的測量分辨率達到了：1mm；測量精度為：±5mm；測量溫度為：±50℃；測量速度為：1.5 s/幀。實現了動態(tài)尺寸測量、動態(tài)溫度測量、鍛件尺寸自動分析。

　　北京清影機器視覺的這一技術，解決了大型紅熱物體在線測量的難題，極大地提高了作業(yè)效率；節(jié)省人工、原材料、作業(yè)時間，并且可以成為制造業(yè)三維數字孿生的數據采集終端設備，助力實現鍛造過程的全自動化和智能化。

　　這一項目的成功應用，很快就吸引了各大型重工企業(yè)的關注，后續(xù)具體的落地項目也在持續(xù)推進中。

　　創(chuàng)新技術，源于與眾不同

　　在北京清影的辦公室里，曹亮向我們展示了清影獨有的“通用式三維即時成像技術”：一部排成矩陣式四個鏡頭的照相機+運算平臺，聯接一臺電腦，對著辦公室連續(xù)采集，屏幕上就出現了每秒五幀三維立體點云輪廓圖，即使拍攝范圍內有動態(tài)人物，也絲毫沒有影響。

　　現有的三維機器視覺系統，經常要受到場景、被視物體位置距離、光照條件、物體溫度等客觀條件的限制，從而影響到成像效果，需要針對應用進行光源布置，編制復雜應用程序。曹亮認為，真正的機器視覺，其應用應該簡單、快速、方便，在任何場景下（everything）由非專業(yè)人員操作（everyone）對任何物體（everything），都可以實現滿意的機器視覺三維感知效果。此外，還應算法簡單，數據易用。

　　清影的平行光軸四相機矩陣結構，這一獨特的產品設計，靈感來自于人眼本身。曹亮說：“人眼能依靠雙目就獲得三維圖像，那么機器能否像人眼一樣所見即所得呢？雙眼可以解決垂直方向的對應關系，但水平方向并不能保證匹配關系?而四相機矩陣結構就能夠解決這一問題。”

　　這一發(fā)現，可以說是靈光一閃，也可以說是長期積累的水到渠成。

　　在曹亮帶領下，研發(fā)團隊終于將設想變?yōu)楝F實，一種區(qū)別于任何現有三維成像方法的“通用式三維即時成像技術”誕生了。它采用平行光軸四相機矩陣結構，以三維運算芯片為核心的通用式三維運算平臺，純光學被動式三維成像技術，開辟了機器視覺的嶄新賽道。

　　“當我們看世界時，人眼具有了三維、高速、高精度、被動式、嵌入式、低功耗，這六大特點，那么機器視覺也以此為目標。”在攻克了一個個研發(fā)難題之后，清影的機器視覺技術最終實現了：任意場景下?相對于機器學習需預設場景和被測物；算法通用?相對于二維機器視覺需個性化算法；被動式?激光雷達、TOF是主動式成像；實時快速?攝影測量需要事后處理；數據易用?相對于激光掃描、結構光三維需三維建模、運算復雜。

　　目前公司的專有技術，已獲得中國發(fā)明專利授權多項，以及美國、歐盟、日本、韓國的發(fā)明專利授權。公司的技術不僅在行業(yè)內引發(fā)關注，也受到了資本市場的青睞。不久前，北京清影獲得了敏一智能制造基金的天使輪投資。

　　讓機器“認識”世界

　　工業(yè)4.0離不開智能制造，智能制造離不開機器視覺。三維機器視覺系統無疑能夠提高生產的靈活性和自動化程度。在一些不適于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或者人工視覺難以滿足要求的場合，機器視覺是替代人工視覺的絕佳選擇。同時，在大批量重復性工業(yè)生產過程中，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產的效率和自動化程度。

　　僅僅如此嗎？曹亮認為，“通用式三維即時成像技術”作為一種具有高度通用性、靈活懷的視覺感知和技術，提供了一種全新用戶體驗，極大提升了工業(yè)領域人工智能的成長空間。

　　其應用于自動駕駛汽車，可作為主要視覺裝置部分替代景深相機和激光雷達；其與智能手機相結合，可以成為便攜式三維成像終端，供刑偵、建筑、機械等方面專業(yè)人士使用；其應用于軍事領域，可實現對復雜戰(zhàn)場環(huán)境的快速偵測和感知；其應用于AR、VR以及3D打印領域，可作為前端視覺成像設備；將其配置給各種類型的機器人作為視覺感知終端，能夠通過提供完整的視覺信息，從而極大地提升無人系統的智能化程度。

　　那么，清影的“通用式三維即時成像技術”對于工業(yè)4.0來說，意義又是什么呢？

　　“它可以實現產品和過程的三維數字化，通過完備的三維時空數據，讓機器更好的理解世界。”曹亮說，“我們所說的數字仿真，是將生產過程通過數字模擬出來；而我們現在的整個機器視覺技術，是將工藝、設備結合，形成數據閉環(huán)，一方面實現制造過程的智能化；同時記錄生產過程，并且能夠通過數據再現生產過程，形成完整的數據檔案。”

　　充滿憧憬的廣闊未來

　　隨著智能制造的愈演愈烈，各行業(yè)領域對于機器視覺的需求也將迎來井噴式的發(fā)展。數據表明，中國正在成為世界機器視覺發(fā)展最活躍的地區(qū)之一，預計到2026年我國機器視覺市場規(guī)模將突破300億元。其廣泛的應用范圍，有望創(chuàng)造出千億級的市場機遇。

　　隨著機器視覺行業(yè)作為一個新興的行業(yè)正逐步發(fā)展成熟，北京清影也迎來了事業(yè)的上升階段，在談到公司的未來發(fā)展時，曹亮表示：“我們按照兩步走的戰(zhàn)略。一方面，我們正與幾家公司合作，盡快推出便攜式三維立體機器視覺設備?這將是一款標準化的設備，它方便易用、低成本、無需維護，應用范圍廣泛。另一方面，我們也積極地尋找與系統集成商的合作，將清影推向更廣闊的市場不能僅靠我們自身，我們愿與成熟的系統集成商、代理商、終端應用企業(yè)進行合作，開發(fā)機器視覺的深度應用。”

　　機器視覺技術的應用，終將從高端裝備制造行業(yè)走向一般工業(yè)領域；再從工業(yè)領域走向各行各業(yè)。我們期待北京清影的機器視覺技術不久的將來，在工業(yè)領域乃至各個行業(yè)遍地開花、綻放光彩！打造未來的無限可能！

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