Thị giác máy tính là một trong những lĩnh vực đa ngành tập trung vào việc giúp máy móc hiểu thông tin hình ảnh từ thế giới xung quanh. Nó được xây dựng dựa trên việc áp dụng các khả năng bổ sung, bao gồm việc xử lý thông tin hình ảnh thông minh thông qua những bước tiến trong công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI), học máy (ML) và học sâu (DL), nhằm tái hiện khả năng thị giác của con người trong việc phân tích hình ảnh và video.
Phạm Vi của Thị Giác Máy Tính
- Xử Lý Hình Ảnh: Các kỹ thuật chung để nâng cao và thao tác hình ảnh với mục tiêu trích xuất thông tin từ hình ảnh.
- Nhận Diện Đối Tượng: Tìm kiếm các đối tượng thuộc các lớp đã biết trong một hình ảnh hoặc video, bao gồm phát hiện khuôn mặt và hiểu bối cảnh.
- Phân Đoạn Hình Ảnh: Cắt một hình ảnh thành những phần đơn giản hơn để phân tích.
- Phân Tích Chuyển Động: Giám sát các đối tượng di chuyển thông qua các mẫu hành vi, tương tác và hiểu các môi trường động.
- Tái Tạo 3D: Tạo ra các mô hình ba chiều từ hình ảnh hai chiều để hiểu sâu hơn về thông tin không gian.
- Thực Tế Tăng Cường (AR) và Thực Tế Ảo (VR): Kết hợp thông tin kỹ thuật số với thế giới thực để tạo ra những trải nghiệm thực tế hơn.
- Chẩn Đoán Y Tế: Ứng dụng trong phân tích hình ảnh y tế, như X-quang, MRI, cho việc chẩn đoán hoặc lập kế hoạch điều trị.
- Xe Tự Lái: Giúp xe tự hành có khả năng cảm nhận và điều khiển qua môi trường xung quanh mà không gây nguy hiểm cho con người hoặc bản thân chúng.
Ứng Dụng của Thị Giác Máy Tính
Thị giác máy tính có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong nhiều quy trình. Dưới đây là một số lĩnh vực ứng dụng chính:
Y Tế:
- Chẩn Đoán Y Khoa: Phân tích X-quang, MRI và CT để phát hiện những bất thường như khối u hoặc gãy xương.
- Giải Phẫu Học: Hỗ trợ chẩn đoán bệnh bằng cách phân tích hình ảnh mô bệnh lý.
- Giám Sát Bệnh Nhân: Sử dụng camera và cảm biến để theo dõi chuyển động và dấu hiệu sống của bệnh nhân.
Ngành Ô Tô:
- Xe Tự Lái: Sử dụng thị giác máy tính cho việc phát hiện làn đường, nhận diện chướng ngại vật và giải thích biển báo giao thông.
- Hệ Thống Hỗ Trợ Người Lái: Nâng cao tính năng an toàn như phanh tự động và hỗ trợ đỗ xe thông qua thông tin hình ảnh.
Bán Lẻ:
- Quản Lý Tồn Kho: Sử dụng nhận diện hình ảnh để theo dõi mức tồn kho và tự động quy trình đặt hàng.
- Phân Tích Hành Vi Khách Hàng: Phân tích chuyển động và tương tác của khách hàng trong cửa hàng để tối ưu hóa thiết kế cửa hàng và vị trí sản phẩm.
An Ninh và Giám Sát:
- Nhận Diện Khuôn Mặt: Nhận diện cá nhân trong thời gian thực cho mục đích an ninh, nâng cao quản lý ra vào và giám sát hoạt động nghi vấn.
- Phát Hiện Xâm Nhập: Phân tích các video để phát hiện các mẫu bất thường, cảnh báo nhân viên an ninh.
Sản Xuất:
- Kiểm Soát Chất Lượng: Tự động hóa quy trình kiểm tra để phát hiện lỗi sản phẩm trên dây chuyền sản xuất.
- Bảo Trì Dự Đoán: Theo dõi thiết bị qua các cảm biến hình ảnh để dự đoán sự cố trước khi chúng xảy ra.
Nông Nghiệp:
- Giám Sát Cây Trồng: Phân tích hình ảnh từ máy bay không người lái và vệ tinh để đánh giá sức khỏe cây trồng và tối ưu hóa năng suất.
- Phát Hiện Cỏ Dại: Nhận diện và nhắm mục tiêu các loại cỏ dại trong nông nghiệp chính xác bằng thị giác máy tính.
Giải Trí:
- Trò Chơi: Nâng cao trải nghiệm người dùng thông qua nhận diện cử chỉ và phân tích biểu cảm khuôn mặt.
- Tạo Nội Dung: Tự động hóa quy trình chỉnh sửa video và cho phép các hiệu ứng hình ảnh thông qua phân tích hình ảnh.
Giám Sát Môi Trường:
- Bảo Tồn Động Vật Hoang Dã: Giám sát quần thể và hành vi của động vật thông qua việc chụp ảnh và phân tích hình ảnh.
- Phát Hiện Ô Nhiễm: Phân tích hình ảnh trên không để phát hiện những biến đổi trong việc sử dụng đất và suy thoái môi trường.
Thách Thức và Xu Hướng Tương Lai
Mặc dù đã có nhiều bước tiến trong lĩnh vực thị giác máy tính, nhưng vẫn còn nhiều điều cần đạt được. Trong số đó có những vấn đề ảnh hưởng đến thị giác máy tính như dữ liệu bảo mật, thiên lệch trong thuật toán và nhu cầu có các tập dữ liệu được gán nhãn lớn để đào tạo hầu hết các mô hình. Tuy nhiên, lĩnh vực này vẫn đang tiếp tục tiến bộ nhờ vào nghiên cứu được tiến hành trong các lĩnh vực như:
- Cải Thiện Độ Chính Xác: Hoàn thiện độ chính xác của các mô hình để không xảy ra những lỗi dương tính giả hoặc âm tính giả trong các ứng dụng quan trọng.
- Xử Lý Thời Gian Thực: Phát triển thuật toán cho việc xử lý hình ảnh có độ phân giải cao trong thời gian thực có thể áp dụng trong xe tự lái.
- Khả Năng Tổng Quát: Phát triển các mô hình có khả năng hoạt động tốt trong nhiều môi trường và điều kiện khác nhau.
Thị giác máy tính đang nhanh chóng nổi lên trong nhiều ngành công nghiệp và có tiềm năng chuyển đổi trong việc tạo ra nhiều ứng dụng mới. Nhờ những tiến bộ công nghệ mới nổi, sẽ có nhiều ứng dụng sắp được phát triển. Thị giác máy tính không chỉ tạo ra những cơ hội mới mà còn phát sinh những thách thức, nhưng nó góp phần nâng cao hiệu suất, tăng khả năng giải thích và phân tích, và quan trọng nhất là hỗ trợ quyết định quan trọng, làm cho nó trở thành một phần không thể thiếu trong bối cảnh công nghệ tương lai.
source: viblo
