Exploration du traitement des images, de la vision par ordinateur et de la vision artificielle

L'IA peut être utilisée pour analyser toutes sortes de données, et lorsqu'il s'agit de données visuelles comme les images et les vidéos, cela relève du domaine de l'analyse d'images, qui fait appel à différentes technologies. Le traitement d'images, la vision par ordinateur et la vision artificielle permettent aux ordinateurs de voir et de comprendre le monde en analysant les images et les trames vidéo. Bien que ces trois technologies semblent similaires, des différences essentielles les rendent utiles pour une variété d'applications. Le traitement de l'image se concentre sur la manipulation et l'amélioration des images et des trames vidéo, tandis que la vision par ordinateur va plus loin en utilisant ces images traitées pour aider les ordinateurs à interpréter et à comprendre leur contenu. La vision industrielle, quant à elle, applique les techniques de vision par ordinateur spécifiquement aux environnements industriels, par exemple pour les inspections et les tâches de contrôle de la qualité.

‍

Ces trois domaines permettent diverses applications dans de nombreuses industries, telles que les soins de santé, la fabrication et l'agriculture. Dans cet article, nous allons explorer le traitement de l'image, la vision par ordinateur et la vision industrielle et discuter de leurs différences. Nous verrons également comment ils fonctionnent et comment ils sont utilisés dans divers secteurs. Commençons.

Qu'est-ce que le traitement d'images ?

Commençons par la technique fondamentale qui sous-tend à la fois la vision par ordinateur et la vision industrielle : le traitement de l'image. Il s'agit d'utiliser des algorithmes pour manipuler et améliorer les images numériques, en ajustant des paramètres tels que la luminosité, le contraste, l'équilibre des couleurs ou en filtrant le bruit, afin de les préparer à une analyse et à une interprétation plus poussées. 

Voyons comment cela fonctionne. Le traitement d'image consiste à décomposer les images en pixels individuels, puis à manipuler ces pixels pour obtenir les effets souhaités. Par exemple, pour rendre une image plus lumineuse, l'algorithme peut augmenter l'intensité de chaque pixel. De même, pour détecter les bords, il peut rechercher des changements soudains dans les valeurs des pixels. En appliquant des opérations mathématiques et des algorithmes à ces pixels, le traitement de l'image peut être utilisé pour améliorer la qualité de l'image, extraire des informations ou créer de nouvelles images. 

Les techniques de traitement d'image sont également essentielles pour le traitement des données et la création d'ensembles de données visuelles avec des images claires et de haute qualité, et aident les systèmes de vision par ordinateur et de vision artificielle à les analyser avec précision. Des bibliothèques comme OpenCV et MATLAB fournissent des cadres robustes qui rendent ces techniques de traitement de l'image accessibles aux développeurs et aux chercheurs dans de nombreux domaines. 

Voici quelques techniques populaires de traitement de l'image : 

• Filtrage : Le filtrage est appliqué pour réduire les niveaux de bruit dans une image en lissant les variations et les distorsions. Parmi les filtres les plus courants, on trouve les filtres gaussiens pour estomper le bruit et les filtres médians pour éliminer le bruit de type sel et poivre, qui se présente sous la forme de pixels blancs et noirs aléatoires.
• Détection des bords : Elle permet d'identifier les limites des objets dans une image en détectant les changements brusques dans l'intensité des pixels. Les applications telles que l'imagerie médicale utilisent la détection des contours pour tracer la structure des organes et des tumeurs.
• Seuil : Le seuillage dans le traitement des images consiste à convertir une image en niveaux de gris en une image binaire en fixant une valeur seuil. Les pixels qui sont au-dessus du seuil sont rendus blancs (1), et ceux qui sont en dessous sont rendus noirs (0). 

‍

Exploration d'une application du traitement de l'image

La restauration d'images est un excellent exemple d'application du traitement d'images. Elle consiste à récupérer une image qui s'est dégradée au fil du temps. Des techniques comme le filtrage et la réduction du bruit sont utilisées pour supprimer les marques, les rayures, les taches, l'usure et redonner à l'image dégradée sa qualité d'origine. La restauration d'image est particulièrement utile dans les situations où les images sont de faible qualité ou endommagées, comme les vieilles photographies.

‍

Qu'est-ce que la vision par ordinateur ?

Contrairement au traitement de l'image, qui se concentre sur la modification et l'amélioration des images, la vision par ordinateur donne aux ordinateurs la capacité de voir et de comprendre le monde réel. De nombreuses applications utilisent la vision par ordinateur pour identifier et comprendre les objets et les personnes dans les images ou les trames vidéo. Elle reproduit la vision humaine et tente de reproduire la façon dont nous donnons un sens à ce que nous voyons autour de nous. 

La vision par ordinateur peut être utilisée pour automatiser des tâches telles que la surveillance. Elle a également un large éventail d'applications pratiques comme la reconnaissance faciale, l'imagerie médicale et les véhicules autonomes. Les modèles de vision par ordinateur sont formés à l'aide de techniques d'apprentissage profond pour extraire et identifier des caractéristiques et des motifs complexes à partir d'ensembles de données d'images à grande échelle. Diverses industries utilisent ensuite ces modèles entraînés, comme par ex. Ultralytics YOLOv8, pour différentes tâches telles que la détection et le suivi d'objets.

‍

Par exemple, les voitures autopilotées comme Tesla utilisent la vision par ordinateur pour naviguer dans le monde réel. Les images captées par les caméras embarquées de la voiture sont traitées à l'aide de la vision par ordinateur. Les tâches de vision par ordinateur telles que la détection, le suivi et la segmentation des objets sont essentielles pour comprendre les situations de circulation et l'environnement qui les entoure. Une autre application intéressante est la reconnaissance faciale. La vision par ordinateur peut être utilisée pour analyser et reconnaître les caractéristiques faciales dans les images en capturant le visage d'une personne à partir d'une image ou d'une vidéo, en identifiant les caractéristiques clés et en les comparant à une base de données de données faciales stockées.

Qu'est-ce que la vision industrielle ?

La vision industrielle est utilisée dans les environnements industriels tels que les grandes usines de fabrication ou les installations de production pour des applications telles que l'assurance de la qualité des produits et la vérification de l'exactitude des étiquettes et des codes-barres sur les produits finis. La vision industrielle est une branche spécialisée de la vision par ordinateur qui s'appuie sur un matériel durable pour fonctionner efficacement dans des conditions difficiles. Comme ces systèmes sont intégrés à des applications industrielles, une vitesse élevée et une précision en temps réel sont essentielles. 

Voyons comment cela fonctionne. Tout d'abord, les données sont collectées à l'aide d'une ou plusieurs caméras à haute résolution. Ces caméras peuvent également inclure des fonctions spécialisées comme l'imagerie infrarouge ou thermique. Ensuite, les données collectées sont analysées à l'aide de techniques de vision par ordinateur pour extraire les informations nécessaires. Les informations extraites comprennent généralement des détails tels que l'identification de l'objet, les formes, les tailles, les mouvements, les modèles et toute anomalie présente dans la scène, en fonction de l'application spécifique.

Comprendre une application de la vision industrielle

Le contrôle de la qualité dans les chaînes de production manufacturière garantit que seuls les produits de haute qualité parviennent aux clients, ce qui se traduit par une plus grande satisfaction de la clientèle et une augmentation des profits. Les méthodes traditionnelles reposent souvent sur l'inspection manuelle, qui peut prendre beaucoup de temps et être sujette à l'erreur humaine. Un mauvais contrôle de la qualité peut également entraîner des retards de production, des pertes financières et nuire à la réputation de l'entreprise. Une excellente solution consiste à automatiser les tâches telles que l'inspection des surfaces, la vérification des étiquettes et le positionnement des objets à l'aide de la vision industrielle.

Par exemple, dans l' industrie pharmaceutique, la qualité des produits est cruciale et des réglementations strictes sont appliquées pour maintenir des normes élevées. La vision industrielle peut être utilisée pour s'assurer que les plaquettes thermoformées contiennent le bon nombre de pilules, en vérifiant que chaque plaquette contient exactement la bonne quantité, par exemple dix pilules dans une plaquette de dix. Un modèle de vision artificielle comme YOLOv8 peut être utilisé pour identifier et compter les pilules à l'aide de la détection d'objets. 

‍

Cependant, il est important de savoir qu'il y a quelques limites à prendre en compte lorsqu'on travaille avec la vision industrielle. Les systèmes de vision industrielle ont souvent besoin d'excellentes conditions d'éclairage pour illuminer les produits en milieu industriel. Des caméras, des processeurs et des accélérateurs matériels de haute qualité sont également nécessaires pour capturer les données et accélérer le processus d'analyse. Le fait que ces systèmes soient spécifiquement conçus pour des tâches pratiques en milieu industriel a pour conséquence directe qu'ils peuvent être coûteux à mettre en place.

Différences essentielles entre le traitement de l'image, la vision par ordinateur et la vision industrielle

Maintenant que nous avons discuté de ces trois technologies séparément et que nous avons examiné certaines de leurs applications, regardons-les de plus près côte à côte. 

‍

Le traitement d'image convient mieux aux tâches telles que le réglage de la luminosité ou le filtrage du bruit, qui nécessitent moins de puissance de calcul et ne requièrent pas la capacité de comprendre des informations visuelles complexes. En revanche, la vision par ordinateur excelle dans l'extraction d'informations significatives à partir d'images et dans la manipulation de scènes complexes, mais elle nécessite davantage de ressources informatiques et de complexité. Parallèlement, la vision artificielle est adaptée aux utilisations industrielles, telles que l'inspection automatisée, et est souvent prise en charge par des systèmes spécialisés et coûteux.

Voir la situation dans son ensemble

Bien que le traitement de l'image, la vision par ordinateur et la vision artificielle soient étroitement liés, ils servent chacun des objectifs distincts. Le traitement d'image améliore et manipule les images au niveau des pixels, ce qui le rend très utile pour des tâches telles que la reconstruction d'images. 

La vision par ordinateur, en revanche, va un peu plus loin en donnant aux ordinateurs la capacité de comprendre et de donner un sens aux données visuelles. Elle est essentielle pour des cas d'utilisation tels que la reconnaissance faciale et les voitures autopilotées. De plus, la vision artificielle est utilisée spécifiquement pour les applications industrielles. Elle automatise les processus industriels tels que les inspections et le contrôle de la qualité. 

En comprenant ces technologies et leurs différences, tu peux choisir celle qui convient le mieux à tes applications, ce qui permet d'améliorer l'efficacité et d'obtenir de meilleurs résultats.

Apprenons et explorons ensemble ! Consulte notre dépôt GitHub pour voir nos contributions à l'IA, et n'oublie pas de t'engager auprès de notre communauté. Découvre comment nous redéfinissons des secteurs comme la fabrication et les soins de santé grâce à des technologies d'IA de pointe.