Технология компьютерного зрения — что это?

Говорят, даже у стен есть уши. А может, у них и глаза есть? Точного ответа на этот вопрос мы не дадим, но зато расскажем, как специалисты в области искусственного интеллекта помогают работать «глазам» смартфонов, планшетов и ПК. Выясняем, что такое компьютерное зрение и где используют эту технологию.

Что такое компьютерное зрение?

Компьютерное зрение — одна из областей искусственного интеллекта, задача которой научить компьютер распознавать объекты на изображениях и видео как человек. Грубо говоря, технология позволяет компьютерам имитировать человеческое восприятие и зрение. 

Если сильно упростить процесс, это работает так. Сперва сенсорное устройство — обычно фото- или видеокамера — создает изображение. Затем компьютер анализирует картинку, сравнивая с образами в огромной базе данных, а после предоставляет пользователю информацию о найденных объектах.

Откуда берутся изображения для анализа в базе данных компьютера? На первых порах для обучения машин специалисты загружали картинки вручную и кропотливо выделяли признаки объектов. Конечно, процесс шел медленно, поэтому технологического прорыва в компьютерном зрении удалось добиться только с появлением нейросетей. 

Интересный факт: уже сейчас нейросети справляются с капчей. Попробуйте загрузить в Chat GPT не самую сложную картинку капчи от Google — ту самую, со светофорами, велосипедами и пожарными гидрантами, — и нейросеть легко распознает объекты. 

Как работает технология компьютерного зрения 

Нейросеть, которую компьютер использует, чтобы «видеть», пристально изучает изображения при помощи специального фильтра, названного ядром свертки. 

Ядро свертки — это квадрат с цифрами в окошках, который движется по изображению сверху вниз и слева направо. Активная область ядра свертки последовательно накладывается на участки картинки и анализирует пиксели в выбранной области, определяя границы изображения, текстуры и градиенты. Отметим, что для каждой из этих черт требуется отдельный сверточный фильтр. 

Для чего нужно компьютерное зрение

У компьютерного зрения несколько ключевых задач.

1. Классификация. Компьютер относит объект к какой-либо группе. Например, отличает друг от друга здания, людей, животных и другие объекты на фото.
2. Локализация. Простыми словами, определение местоположения объекта на картинке.
3. Детектирование. Система локализует объект, классифицирует и приступает
   к отслеживанию.
4. Сегментация. Компьютер отделяет объекты от фона и позволяет работать с ними по отдельности. Самый простой пример — размытие фона на снимках: объекты на переднем плане остаются четкими, а задний план размывается, чтобы имитировать красивое боке.
   

При помощи компьютерного зрения устройства могут выполнять эти задачи одновременно или фокусироваться на одной — все зависит от сферы применения. Вот где технология используется уже сейчас:

• безопасность: система «узнает» лицо человека во время разблокировки смартфона или использования бесконтактной оплаты;
• промышленность: компьютерное зрение помогает находить у продукции незаметные человеческому глазу дефекты;
• медицина: компьютеры анализируют рентгеновские снимки, результаты ультразвуковых исследований и выявляют патологии совсем как настоящие врачи; 
• распознавание текста: машина мгновенно отделяет текст от фона, переводит на десятки языков, пересказывает, помогает исправить ошибки, проверить факты — вариантов очень и очень много.

Что ждет нас в будущем?

Ожидается, что компьютерное зрение станет неотъемлемой частью повседневной жизни: от умных домов, способных предугадывать наши потребности, до виртуальных ассистентов, понимающих наши эмоции. Не исключено, что в промышленности эта технология рано или поздно приведет к созданию полностью автоматизированных фабрик, однако, самые значимые прорывы могут произойти в областях, которые люди пока не могут изучить самостоятельно. Возможно, компьютерное зрение поможет нам раскрыть тайны космоса, глубин океана или даже человеческого мозга.

Еще больше интересных и полезных материалов про интернет и современные технологии всегда можно найти в блоге ИКС — интернет-провайдера в Петропавловске-Камчатском.

Цифровая гигиена — почему это важно?
Что такое нейросети и для чего они нужны