الرؤية الحاسوبية

الرؤية الحاسوبية هي مجال ضمن الذكاء الاصطناعي (AI) يركّز على تمكين الحواسيب من تفسير وفهم العالم المرئي. من خلال الاستفادة من الصور الرقمية من الكاميرات والفيديوهات ونماذج التعلم العميق، يمكن للآلات تحديد وتصنيف الأشياء بدقة، ثم التفاعل مع ما “تراه”.

مفهوم الرؤية الحاسوبية

المفهوم الأساسي للرؤية الحاسوبية يشمل تطوير الخوارزميات والتقنيات التي تسمح للحواسيب بمعالجة وتحليل وفهم بيانات الصور والفيديو بطريقة مماثلة للرؤية البشرية. يشمل ذلك مهام مثل اكتشاف الأشياء، والتعرف على الصور، وتقسيم الصور.

وصف الرؤية الحاسوبية

يمكن وصف الرؤية الحاسوبية بأنها تخصص تقني يدرب الحواسيب على تفسير البيانات المرئية واتخاذ قرارات بناءً عليها. من خلال استخدام تقنيات مدعومة بالذكاء الاصطناعي مثل الشبكات العصبية والتعلم العميق، يمكن للأنظمة تنفيذ مهام بصرية معقدة مثل التعرف على الوجوه، القيادة الذاتية، وتحليل الصور الطبية.

تطبيقات الرؤية الحاسوبية

تطبيقات الرؤية الحاسوبية واسعة وتشمل العديد من القطاعات:

• الرعاية الصحية: التحليل المؤتمت للصور الطبية لأغراض التشخيص.
• السيارات: تطوير السيارات ذاتية القيادة عبر معالجة الصور في الوقت الحقيقي.
• التجزئة: تحسين تجربة العملاء من خلال البحث المرئي وإدارة المخزون.
• الأمن: تطبيق أنظمة التعرف على الوجوه للمراقبة.
• التصنيع: مراقبة الجودة واكتشاف العيوب في خطوط الإنتاج.

التقنيات الرئيسية في الرؤية الحاسوبية

بعض التقنيات الأساسية المستخدمة في الرؤية الحاسوبية تشمل:

• تصنيف الصور: تحديد وتصنيف الأشياء داخل الصورة.
• اكتشاف الأشياء: تحديد مواقع الأشياء داخل الصورة أو الفيديو والتعرف عليها.
• تقسيم الصور: تقسيم الصورة إلى عدة أجزاء أو مناطق لتسهيل التحليل.
• استخراج الميزات: تحديد الميزات أو الأنماط الأساسية داخل الصور.

كيف تعمل الرؤية الحاسوبية

تعمل الرؤية الحاسوبية من خلال سلسلة من الخطوات:

1. جمع الصور: التقاط الصور الرقمية أو بيانات الفيديو.
2. المعالجة المسبقة: تحسين البيانات وتجهيزها للتحليل.
3. استخلاص الميزات: تحديد الميزات أو الأنماط ذات الصلة في البيانات.
4. تدريب النماذج: استخدام خوارزميات تعلم الآلة لتدريب النماذج على الميزات المستخرجة.
5. الاستدلال: تطبيق النماذج المدربة على بيانات جديدة لاتخاذ قرارات أو توقعات.

تاريخ الرؤية الحاسوبية

التطورات المبكرة في الضوء والرؤية (1700 – 1900)

بدأت رحلة الرؤية الحاسوبية مع اهتمام المجتمع العلمي بالضوء وسلوكياته. بين أوائل القرن الثامن عشر وبدايات القرن العشرين، أُحرز تقدم كبير في فهم مبادئ الضوء والرؤية. خلال هذه الفترة:

• التصوير الفوتوغرافي: شكّل دراسة الحركة وإنشاء أول نظام كاميرا في عام 1884 بواسطة كوداك محطات مهمة.
• البصريات والإدراك البصري: بحث العلماء في طبيعة البصريات والإدراك البصري، ما وضع الأساس للتطورات التقنية المستقبلية.

ولادة التصوير الرقمي (1957)

شهد هذا المجال طفرة ثورية في عام 1957 مع تطوير أول ماسح ضوئي للصور الرقمية بواسطة الدكتور راسل أ. كيرش وفريقه في المكتب الوطني للمعايير (NBS). حوّل “السيكلوغراف” الصور إلى شبكات من الأرقام، مما أتاح التمثيل الرقمي للمعلومات المرئية. مهّد هذا الابتكار الطريق أمام أنظمة الرؤية الحاسوبية الحديثة.

• أول صورة رقمية: كانت أول صورة تم مسحها رأس وكتفي طفل كيرش البالغ من العمر ثلاثة أشهر، مما شكّل بداية معالجة الصور الرقمية.

صعود الذكاء الاصطناعي (1960 – 1980)

بدأ دمج الذكاء الاصطناعي (AI) مع الرؤية الحاسوبية يكتسب الزخم في الستينيات. بدأ الباحثون في استكشاف كيفية تدريب الآلات على تفسير البيانات المرئية.

• التعرف على الأنماط: ركزت الأعمال المبكرة على التعرف على الأنماط، ما مكّن الآلات من تحديد أشياء أو ميزات معينة في الصور.
• الروبوتات: استفاد مجال الروبوتات بشكل كبير من الرؤية الحاسوبية، إذ أصبحت الروبوتات قادرة على التنقل والتفاعل مع بيئاتها.

تقدم تعلم الآلة (1990 – 2000)

شهدت فترة التسعينيات والألفينيات تطورات كبيرة في تعلم الآلة، ما دفع تطوير الرؤية الحاسوبية إلى الأمام.

• الشبكات العصبية: أحدثت عودة الشبكات العصبية، خاصة الشبكات العصبية الالتفافية (CNNs)، ثورة في مهام التعرف على الصور.
• البيانات الضخمة: أتاح توفر مجموعات بيانات ضخمة وموصوفة مثل ImageNet تدريب نماذج رؤية حاسوبية أكثر دقة وموثوقية.

العصر الحديث: التعلم العميق وما بعده (2010 – الآن)

يتميّز العصر الحديث للرؤية الحاسوبية بالاعتماد الواسع على تقنيات التعلم العميق، والتي حسّنت بشكل كبير من دقة وقدرات أنظمة التعرف البصري.

• اكتشاف الأشياء والتجزئة: أصبحت الخوارزميات المتقدمة قادرة الآن على اكتشاف الأشياء وتقسيمها بدقة في تطبيقات الوقت الحقيقي.
• المركبات الذاتية القيادة: تُعد الرؤية الحاسوبية جزءًا أساسيًا في تطوير المركبات الذاتية القيادة، حيث تمكّنها من إدراك بيئتها والتنقل بأمان.

التسلسل الزمني لتطورات الرؤية الحاسوبية

مستقبل الرؤية الحاسوبية

مستقبل الرؤية الحاسوبية واعد مع استمرار التقدم في الذكاء الاصطناعي وقدرات الحوسبة. تقنيات ناشئة مثل الواقع المعزز (AR) والواقع الافتراضي (VR) ستوسع من تطبيقات وإمكانات الرؤية الحاسوبية، مما يجعلها جزءًا أساسيًا من حياتنا اليومية.

المراجع

• IBM – ما هي الرؤية الحاسوبية؟
• AWS – ما هي الرؤية الحاسوبية؟
• ويكيبيديا – الرؤية الحاسوبية
• SAS – الرؤية الحاسوبية: ما هي ولماذا هي مهمة
• Spiceworks – معنى الرؤية الحاسوبية، أمثلة، تطبيقات
• Geeks for Geeks – درس الرؤية الحاسوبية
• جامعة سان دييغو – مقدمة في الرؤية الحاسوبية
• V7 Labs – ما هي الرؤية الحاسوبية؟ [المهام والتقنيات الأساسية]