Зачем нужно компьютерное зрение и какие задачи оно решает в разных сферах

Наука и техникаHi-Tech

Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо?

Степан Бурмистров

Представьте, что компьютер способен «смотреть» на мир почти как человек. Еще недавно это звучало как фантастика, а сегодня стало реальностью. Мы сталкиваемся с этим ежедневно: смартфон узнает лицо владельца, поиск в Интернете может по фотографии определить породу щенка, а современные автомобили с камерами видят пешеходов и дорожные знаки. Все это – проявления технологий компьютерного зрения. Компьютерное зрение (CV, от англ. computer vision) – это область искусственного интеллекта, позволяющая машинам анализировать изображения и видео и «понимать» их содержание. Давайте разберемся, зачем нужно компьютерное зрение, какие задачи оно решает в разных сферах и как оно работает под капотом.

Зачем нужно компьютерное зрение?

Наш мир наполнен визуальной информацией. Камеры установлены повсюду – от смартфонов и ноутбуков до уличных видеосистем и спутников. Объем визуальных данных растет лавинообразно, и обрабатывать их вручную становится невозможно.

Компьютерное зрение необходимо, чтобы автоматизировать и ускорить работу с визуальной информацией там, где человеку не хватает времени, возможностей или точности.

Алгоритмы CV способны моментально выделять важные детали на изображениях, замечать тонкие особенности и анализировать миллионы снимков куда быстрее, чем это сделал бы человек. В результате компьютеры со «зрением» помогают людям принимать решения более эффективно – от постановки диагноза по рентгеновскому снимку до управления беспилотным автомобилем.

Компьютерное зрение как научная дисциплина берет свое начало примерно с 1960-х годов. Тогда ученые только начинали экспериментировать с алгоритмами, которые могли бы автоматически интерпретировать изображения. Первыми успехами в этой области были примитивные программы, которые распознавали простые формы, контуры объектов и базовые паттерны. Настоящий прорыв случился после 2010-х годов с распространением глубокого обучения (deep learning) и появления архитектур сверточных нейронных сетей (Convolutional Neural Networks, CNN). Задачи, которые до этого казались почти нерешаемыми (например, точное распознавание десятков и сотен различных объектов на фотографиях), начали решаться с высокой точностью.

Области применения компьютерного зрения

Компьютерное зрение уже работает во многих сферах нашей жизни. Рассмотрим несколько ярких примеров, как компьютерное зрение помогает людям – от здравоохранения до сельского хозяйства.

Медицина и здравоохранение

Одной из самых полезных областей применения CV стала медицина. Алгоритмы компьютерного зрения помогают врачам анализировать медицинские изображения: рентгеновские снимки, КТ, МРТ, ультразвуковые сканы. Например, система может распознать опухоль на рентгене легких. Современные модели на основе нейросетей уже достигают точности выявления рака, сопоставимой с уровнем опытного рентгенолога и даже выше. При этом лучше всего врач и алгоритм работают в паре: исследование показало, что радиологи точнее обнаруживают опухоли с помощью ИИ, чем без него, и на это не тратится дополнительное время. Компьютерное зрение способно уловить в снимках такие слабовыраженные признаки заболеваний, которые человеческий глаз может просто не заметить.

Транспорт и автомобили

Автомобили без водителя невозможно представить без компьютерного зрения. Бортовые камеры беспилотника являются «глазами», которые непрестанно следят за дорогой. Алгоритмы в реальном времени распознают разметку, различают цвета сигналов светофора, читают дорожные знаки и, конечно, обнаруживают препятствия – других машин, велосипедистов, пешеходов.

Благодаря этому автомобиль может принимать решения о торможении или повороте не хуже (а в некоторых ситуациях и лучше) человека. Но и обычные водители уже пользуются плодами CV: система экстренного торможения сама заметит внезапно выбежавшего пешехода, а камера с распознаванием дорожных знаков подскажет, что сейчас ограничение скорости 50 км/ч.

Компьютерное зрение применяется не только внутри машин, но и в инфраструктуре. Умные дорожные камеры анализируют потоки транспорта на перекрестках и магистралях. Специальные алгоритмы считают количество автомобилей, определяют их скорость, фиксируют нарушителей. На основе этих данных городские службы могут в динамическом режиме регулировать светофоры, чтобы уменьшить пробки и повысить безопасность на дорогах.

Автоматические системы оплаты проезда (например, на платных трассах) с помощью CV сканируют номерные знаки машин и взимают плату без остановки транспорта – все происходит мгновенно, «на лету». Таким образом, транспортная отрасль становится более интеллектуальной благодаря зрению машин.

Сельское хозяйство

Даже в такой традиционной сфере, как сельское хозяйство, компьютерное зрение произвело маленькую революцию. Умные фермы используют камеры и дроны для наблюдения за посевами и скотом. С высоты птичьего полета дрон, оснащенный CV-системой, сканирует поля и оценивает состояние растений. Алгоритмы по цвету и структуре посевов могут выявить участки, где растения испытывают стресс, например, из-за нехватки влаги, вредителей или болезней. Фермер получает точную «карту» проблемных зон и может точечно полить или обработать нужные сегменты поля, вместо того чтобы действовать вслепую. Это экономит воду, удобрения и пестициды, повышает урожай и бережет почву.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Налоги в нашей жизни: права и обязанности налогоплательщика Налоги в нашей жизни: права и обязанности налогоплательщика

Какие обязанности и права у нас возникают при уплате налогов

Наука и техника
Короткая ответственность Короткая ответственность

Почему короткие страховки ОСАГО остаются непопулярными?

Ведомости
Почему ИИ не знает, что у кошки четыре ноги Почему ИИ не знает, что у кошки четыре ноги

Специалист в области разработки ПО — о том, для чего нам нужен и не нужен ИИ

Монокль
Хорошая попытка Хорошая попытка

Из чего рождается «петербургский эффект»?

СНОБ
Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции

История микроконтроллеров от их зарождения до современных тенденций

Наука и техника
Можно ли заменить сливочное масло растительным Можно ли заменить сливочное масло растительным

А что будет, если заменить сливочное масло растительным?

ТехИнсайдер
Кентавр из моря Кентавр из моря

Может ли кентавр существовать с точки зрения биологии?

Вокруг света
Шанс на провал Шанс на провал

История легенды ленинградского нуар-рока — группы «Петля Нестерова»

СНОБ
Креативность: врождённый дар или умение? Креативность: врождённый дар или умение?

Можно ли стать креативным или нужно им родиться?

Здоровье
Вячеслав Макаров: «Моя свадьба будет тихой и уютной» Вячеслав Макаров: «Моя свадьба будет тихой и уютной»

Артист Вячеслав Макаров – о скрытых недостатках и эмоциональных качелях

VOICE
Клара Лучко. Настоящая казачка Клара Лучко. Настоящая казачка

По-настоящему в моей жизни было двое мужчин: первый супруг и нынешний

Караван историй
Надо поднажать Надо поднажать

Коруги, буккальный и другие – актуальные массажные техники для лица и тела

VOICE
Исследование: мы заменяем младенцев собаками Исследование: мы заменяем младенцев собаками

Связано ли снижение показателей рождаемости с восприятием собак как замены детям

ТехИнсайдер
Доказано: физическая активность на свежем воздухе полезнее, чем в помещении Доказано: физическая активность на свежем воздухе полезнее, чем в помещении

Как свежий воздух усиливает эффект от физической активности

ТехИнсайдер
Александра Гарт Александра Гарт

Имя Александры Гарт в искусстве не просто на слуху, а в самом топе

Собака.ru
«Кузнец – это в первую очередь инженер» «Кузнец – это в первую очередь инженер»

Как ученые исследуют магнитное поле Земли? Влияют ли на нас магнитные бури?

Знание – сила
Выход за рамки Выход за рамки

Изысканная интерпретация классики с элементами ар-деко и минимализма

SALON-Interior
Лучше новых двух Лучше новых двух

Solaris НС от рождения приспособлен именно к российским условиям эксплуатации

Автопилот
Тайна затонувшего галеона «Сан-Хосе»: что рассказали золотые монеты на морском дне Тайна затонувшего галеона «Сан-Хосе»: что рассказали золотые монеты на морском дне

Ученые изучили корабль «Сан-Хосе» и его хрупкие останки

ТехИнсайдер
Михаил Бахтин Михаил Бахтин

Зачем Бахтин понадобился Андропову и почему он так известен в Европе и Штатах?

Дилетант
Квадратная правда: как расширить границы квартиры, не покупая новую Квадратная правда: как расширить границы квартиры, не покупая новую

Как маленькая квартира может стать больше большой

Inc.
«Материалистка»: Дакота Джонсон, Педро Паскаль и Крис Эванс ищут любовь в большом городе «Материалистка»: Дакота Джонсон, Педро Паскаль и Крис Эванс ищут любовь в большом городе

«Материалистка» перезапускает не только сердца, но и умные ромкомы

Правила жизни
Будет не жирно? Будет не жирно?

Какой вклад в борьбу с ожирением могут внести производители продуктов питания

Агроинвестор
Способ самовыражения: почему зумеры любят культуру Южной Кореи Способ самовыражения: почему зумеры любят культуру Южной Кореи

Как российские зумеры поймали корейскую волну?

Forbes
Делянка лирохвоста Делянка лирохвоста

Большая птица-лира живет во влажных лесах восточной Австралии и Тасмании

Знание – сила
Стандартная модель устояла под натиском измерений Стандартная модель устояла под натиском измерений

Итоги грандиозного международного эксперимента Muon g-2

Монокль
6 бытовых привычек, из-за которых в доме плохо пахнет 6 бытовых привычек, из-за которых в доме плохо пахнет

Некоторые из этих вещей вы совершаете ежедневно, а они влияют на запах в доме

ТехИнсайдер
Мусорная река в Китае и спасение тюленей: как пластиковые отходы загрязняют планету Мусорная река в Китае и спасение тюленей: как пластиковые отходы загрязняют планету

Самые впечатляющие свидетельства загрязнения окружающей среды

Forbes
Зинаида Кириенко. Любовь земная Зинаида Кириенко. Любовь земная

Сыграть в таких картинах и не получить народную СССР — нонсенс

Коллекция. Караван историй
Обновленный Volvo S90 сбросил в цене: как шведы пытаются изменить судьбу модели Обновленный Volvo S90 сбросил в цене: как шведы пытаются изменить судьбу модели

Рестайлинговый Volvo S90 похвастался радикально переработанным дизайном

ТехИнсайдер
Открыть в приложении