Embedded Vision là gì? Ứng dụng tuyệt vời của Tầm nhìn nhúng

Embedded Vision là gì?

Tầm nhìn nhúng, tiếng Anh là Embedded Vision.

Embedded Vision đề cập đến sự tích hợp của máy ảnh và bảng mạch xử lý (processing board). Trong quá khứ, các hệ thống tầm nhìn bao gồm một máy ảnh và một PC (máy tính cá nhân) với kích thước lớn và rất đắt tiền. Theo thời gian, máy ảnh và PC đều giảm kích cỡ và giá cả cho đến khi chúng có thể dễ dàng nhúng vào các hệ thống khác với chi phí phải chăng.

Hiểu về Embedded Vision

Các thiết bị và máy móc “thông minh” đang ngày càng phát triển. Thực tế này đặt ra những yêu cầu mới cho các chức năng và hệ thống hình ảnh nhúng. Cho dù đó là một chiếc ô tô không người lái, máy hút bụi thông minh hay sự tương tác của rô-bốt như những đồng nghiệp trong sản xuất công nghiệp... Tầm nhìn nhúng, giống như một công nghệ tích hợp được đặt trong các thiết bị và máy móc, nhằm đảm bảo rằng tất cả các ngành và hầu hết ứng dụng sẽ được hưởng lợi từ hình ảnh.

Internet of Things (IoT) tạo ra trí thông minh đồng loạt cho các hệ thống bằng cách kết nối tất cả các thiết bị để chúng tương tác với nhau. Các công nghệ tầm nhìn nhúng cung cấp sức mạnh của mắt và trí não của trí tuệ nhân tạo AI để AI đưa ra quyết định một cách tự chủ mà không cần bất kỳ sự tác động nào của con người đối với những hành động thông minh trong Internet vạn vật.

Embedded Vision mang lại trí thông minh thị giác cho máy móc và dạy chúng cách nhìn thấy và suy nghĩ. Tầm nhìn nhúng trong thiết bị xác định việc tích hợp xử lý hình ảnh với xử lý kỹ thuật số và thuật toán thông minh để đánh giá hình ảnh và dữ liệu video thu được.

Bằng cách này, một cỗ máy có khả năng nhìn, suy nghĩ và phản ứng với các sự kiện, quy trình cũng như tương tác với môi trường. Xử lý hình ảnh tích hợp là cơ sở cho sự phối hợp an toàn giữa người và máy, đồng thời giữa các hoạt động được nối mạng của rô-bốt và máy móc trong Nhà máy Thông minh (Smart Factory).

Sự khác biệt giữa Embedded Vision và Classic Vision?

Các hệ thống quan sát thông thường chủ yếu được xây dựng với một camera. Camera này được kết nối với PC chủ. Hệ thống chủ yếu được phân thành máy chạy và quy trình kiểm soát. Quá trình xử lý luồng video và hình ảnh hầu hết cần sự tương tác của người dùng để xác thực và/hoặc đưa ra quyết định.

Đối với tầm nhìn cổ điển (Classic Vision), một ứng dụng giám sát có thể nhận ra mọi người, nhưng không giống như nhân viên an ninh, nó không thể biết được liệu có bất kỳ mối nguy hại nào có thể xảy ra hay bất kỳ sự cố bất thường nào cần phản hồi ngay lập tức hay không. 

Trong khi đó, đối với tầm nhìn nhúng, ứng dụng dựa trên Embedded Vision có thể đánh giá và xác định mối đe dọa và cảnh báo các cơ quan chức năng để có phản ứng phù hợp. Trong trường hợp này, công nghệ tầm nhìn bên trong thiết bị có thể đưa ra phản hồi thích hợp mà không cần bất kỳ sự tương tác nào đến từ con người.

Embedded Vision không chỉ là một phần của thiết bị, nó là 'con mắt thông minh' của thiết bị đó. Tầm nhìn nhúng giảm thiểu hoặc loại bỏ hoàn toàn vai trò của con người trong quy trình hình ảnh và cho phép máy móc tự đưa ra quyết định bằng cách thu thập, phân tích và diễn giải dữ liệu tất cả trong một.

Từ quan điểm của nhà phát triển, các hệ thống Classic Vision hầu hết được tạo ra để hỗ trợ nhiều ngành dọc với vô số tác vụ có thể được lập trình. Còn Embedded Vision có xu hướng tập trung vào tia laser trong các ứng dụng của nó, nó được thiết kế để dùng cho một nhiệm vụ cụ thể.

Ưu điểm của Embedded Vision

Một yếu tố quan trọng trong việc mở rộng các hệ thống liên tục tích hợp là quá trình thu nhỏ dần dần và đồng thời tăng hiệu suất. Ngày nay, ngay cả một máy bay không người lái cũng có thể nhìn thấy mà không cần tăng kích thước hay trọng lượng đáng kể.

Cải tiến này có tầm quan trọng lớn đối với mức tiêu thụ năng lượng, khả năng cơ động và phạm vi hoạt động của nó. Các ứng dụng “cảm biến” thông minh đã được nhúng vào các thiết bị cố định và cả thiết bị di động. Các ưu điểm của tầm nhìn nhúng là:

• Cần ít không gian hơn
• Nhẹ hơn
• Tiêu thụ điện năng thấp hơn
• Chi phí thấp hơn

Embedded Vision có ứng dụng gì?

Tầm nhìn nhúng, như một công nghệ tích hợp trong cả những thiết bị nhỏ và máy công nghiệp. Embedded Vision đảm bảo rằng tất cả các ngành và loại ứng dụng sẽ thu được lợi ích từ việc xử lý hình ảnh tích hợp. Một số ví dụ trong ngành công nghiệp có thể nhận thấy như robot, laser tự định vị hay máy bay không người lái tự tránh chướng ngại vật...

Trong lĩnh vực tiêu dùng, chúng ta ô tô không người lái, bút thông minh hay máy pha cà phê… Trong ứng dụng tiêu dùng, như người máy gia đình (robot hút bụi, cắt cỏ…), an ninh, thực tế ảo, wearable technology (thiết bị đeo)...

Các ứng dụng của Tầm nhìn nhúng theo từng ngành công nghiệp:

• Không gian vũ trụ: Hệ thống tầm nhìn nâng cao (EVS) và hệ thống tầm nhìn tổng hợp (SVS) sử dụng tầm nhìn nhúng để tăng cường khả năng hiển thị, cũng như kiểm soát và an toàn máy bay. Các hệ thống tầm nhìn nhúng trong các đơn vị xử lý đồ họa (GPU) cũng có thể giám sát sự an toàn của động cơ máy bay.
• Ô tô: Ngành này sử dụng tầm nhìn tích hợp trong việc phát triển các hệ thống hỗ trợ người lái tiên tiến (ADAS) với mục đích thiết kế và tạo ra các phương tiện tự lái hoàn toàn.
• Hóa chất & Dược phẩm: Những ngành công nghiệp được quản lý chặt chẽ này dựa vào các hệ thống tầm nhìn tích hợp để đảm bảo chất lượng và giảm chi phí sản xuất.
• Điện tử tiêu dùng: Phần mềm thị giác nhúng trong máy ảnh điện thoại thông minh cho phép nhận dạng khuôn mặt và đối tượng. Từ TV, máy tính và bảng điều khiển trò chơi điện tử cho đến việc kiểm soát môi trường trong nhà…
• Quân đội: Từ hệ thống giám sát trong máy bay không người lái đến hệ thống tầm nhìn tổng hợp (SVS) trong máy bay, hệ thống tầm nhìn tích hợp có thể tăng khả năng của quân đội và các hoạt động của họ.
• Máy bay không người lái: Các hệ thống tầm nhìn nhúng trên máy bay không người lái (UAV) giúp các thiết bị bay này mang lại lợi nhuận trong vô số ứng dụng, chẳng hạn như nông nghiệp, khảo sát và lập bản đồ, quy hoạch đô thị, v.v.
• Y tế: Các thiết bị y tế thông minh với công nghệ tầm nhìn tích hợp - như các thiết bị được sử dụng trong da liễu - có thể giúp cải thiện khả năng chẩn đoán của các chuyên gia y tế.
• Robotics: Các nhà sản xuất sử dụng tầm nhìn nhúng trong robot để cải thiện hiệu suất và tăng chức năng trong robot công nghiệp. Trong dây chuyền lắp ráp, công nghệ này có thể cải thiện việc kiểm soát và kiểm tra chất lượng. 
• Bảo mật: Tầm nhìn nhúng có thể được sử dụng trong máy bay không người lái và hệ thống giám sát video để phát hiện chu vi và các hành vi xâm nhập trái phép. 
• Quản lý chuỗi cung ứng: Ngành này có tiềm năng hưởng lợi từ các hệ thống thị giác nhúng thông qua các phương tiện được hướng dẫn tự động (AGV), quét mã vạch, theo dõi hàng tồn kho và truy xuất nguồn gốc cũng như các hiệu quả hoạt động khác.

Vai trò Embedded Vision trong Nhà máy thông minh và Internet of Things

Ngày nay, các tính năng được đề cập ở trên của tầm nhìn nhúng và nhiều tùy chọn thiết kế có sẵn khác, đang giúp các hệ thống Embedded Vision trở thành cơ sở cho tự động hóa thông minh trong Nhà máy Thông minh (Smart Factory) và sản xuất hiện đại. Tiềm năng của nhìn, suy nghĩ và tương tác của máy được phát huy tối đa tác dụng trong cả môi trường IoT và các hệ thống nối mạng.

Embedded Vision không chỉ đưa ra quyết định đạt/không đạt hoặc có/không dựa trên những tiêu chí, mà còn cung cấp một dạng trí thông minh rộng lớn hơn, tận dụng các mạng thần kinh để phân tích dữ liệu và hình ảnh. Các hệ thống Tầm nhìn nhúng chuyển từ các hành động được xác định trước (dựa trên các đầu vào cụ thể) sang các phản ứng cụ thể đối với các tình huống tự phát, với các hoạt động đưa ra quyết định và kết quả trong thời gian thực.

Điều này tương tự như cách máy ảnh thông minh hoạt động nhưng cho phép khả năng thích ứng và mở rộng các phản ứng khi gặp phải nhiều tình huống hơn. Ngoài ra, sự thông minh đang ngày càng được tích hợp vào mọi thiết bị. Điều này tạo ra các thiết bị IoT mới có thể nhận biết rõ hơn và xử lý đầu vào tốt hơn, đồng thời cho thấy vai trò lớn hơn của Embedded Vision trong Internet of Things.

Ngày nay, hầu hết các sản phẩm công nghiệp và tiêu dùng đều có thể kết nối internet, trao đổi dữ liệu với nhau bằng cách sử dụng mạng cục bộ và đám mây. Với việc bổ sung tầm nhìn, các thiết bị này sẽ được điều khiển thông qua chức năng theo dõi mắt, nhận dạng khuôn mặt hoặc cử chỉ. 

Ví dụ, một chiếc tủ lạnh có tích hợp tầm nhìn bên trong sẽ có thể nhận ra thực phẩm nào được sử dụng hết và sau đó tự động thêm thực phẩm đó vào danh sách mua sắm trực tuyến của gia đình. Việc sử dụng Embedded Vision thông minh, các ứng dụng bảo mật có thể đếm người, tạo bản đồ nhiệt hoặc chia sẻ dữ liệu phân tích và hình ảnh trong mạng. 

Khi nói đến ô tô tự lái, tầm nhìn tích hợp sẽ điều khiển phương tiện trong làn đường của nó và tránh chướng ngại vật có thể xuất hiện mà không cần bất kỳ cảnh báo nào. Ví dụ này nêu bật lên tầm quan trọng của Tầm nhìn nhúng để máy móc không chỉ nhìn mà còn có thể hiểu và phản ứng tương ứng. 

Từ góc độ kỹ thuật, một hệ thống Embedded Vision thông minh không chỉ nhận ra các khiếm khuyết hoặc bất thường dựa trên các tiêu chí được xác định trước, mà còn có thể xác định và phản hồi thích hợp để khắc phục hay phòng tránh chúng. Embedded Vision cung cấp một cái nhìn toàn diện hơn về thế giới bằng cách nhận biết, hiểu và xác định môi trường mà không cần đến tương tác bên ngoài.

Embedded Vision  mở ra những khả năng hoàn toàn mới. Nó có khả năng phá vỡ toàn bộ các ngành công nghiệp. Trong vài năm tới, chắc chắn sẽ có sự phát triển nhanh chóng của công nghệ tầm nhìn nhúng.