Milano, 19 aprile 2012 www.vblab.it R. Sala - remo.sala@polimi.it

Affidabilità e Tecnologie 2012

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.

Grazie per l’attenzione

Maggiori informazioni: remo.sala@polimi.itwww.vblab.it

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