Thị giác máy tính: Mô phỏng cấp độ cao của mắt người

Thị giác ở người không chỉ có chức năng nhìn mà còn điều chỉnh cảm xúc. Thị giác máy tính chính là sự mô phỏng thị giác người ở cấp độ cao hơn.

PGS.TS Phạm Hồng Quang trình bày bài giảng.

Đôi mắt là giác quan kỳ diệu và là tài sản vô giá của con người. Đôi mắt cũng chính là một trong những cơ quan phức tạp nhất mà đến nay chính con người vẫn chưa biết hết được về chúng. Khả năng tiếp nhận và diễn giải thông tin từ ánh sáng đi vào mắt và được não bộ phân tích xử lý, chúng ta quen gọi là thị giác.

Hệ thống thị giác như một tổng thể các bộ phận khác nhau giúp chúng ta nhìn được, được nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau như vật lý, tâm lý, khoa học nhận thức, khoa học thần kinh và sinh học phân tử…

Trung tâm Thông tin – Tư liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vừa phối hợp với Hội Vật lý Việt Nam tổ chức Bài giảng đại chúng “Thị giác người – Thị giác máy”. 2 diễn giả là PGS.TS Phạm Hồng Dương, Viện Khoa học vật liệu và PGS.TS Phạm Hồng Quang, Trung tâm Tin học và Tính toán.

PGS.TS Phạm Hồng Dương đã thực hiện bài giảng “Mắt và Thị giác người” tại sự kiện. Ông đề cập đến kiến thức cơ bản về thị giác người, như chức năng và hoạt động xử lý của hệ thống thị giác từ góc nhìn vật lý.

Ai cũng biết mắt có chức năng chính là thông tin thị giác để nhận biết hình dạng, màu sắc, chữ viết… Nhưng, theo PGS.TS Phạm Hồng Dương, mắt còn có chức năng trao đổi cảm xúc và điều chỉnh nhịp sinh học. Cụ thể hơn, ánh sáng điều tiết tâm trạng, đồng tử và giấc ngủ qua mắt.

Cấu trúc thị giác của mắt người có thể hình dung tương tự như camera của máy ảnh. Từ những kiến thức cơ bản về hệ thống thị giác, PGS.TS Phạm Hồng Dương cũng đề cập đến tác động của ánh sáng tự nhiên và ánh sáng nhân tạo đến đôi mắt.

Theo đó, ánh sáng tự nhiên trong rừng cây tốt nhất cho mắt người. Còn chiếu sáng nhân tạo phải đảm bảo ba chức năng quan trọng: Nâng cao thị lực, điều chỉnh nội tiết và an toàn cho mắt.

PGS.TS Phạm Hồng Dương và các cộng sự đã nghiên cứu và phát triển phương pháp chiếu sáng dưỡng sinh HCL (Human Centric Lighting): Giả lập bầu trời tự nhiên. Phương pháp này được kỳ vọng sẽ gỡ bỏ nguyên nhân của tật khúc xạ đang gia tăng hiện nay ở con người.

Ánh sáng nhân tạo không chỉ phục vụ cho hoạt động thị giác và tác động đến sức khoẻ thị giác mà còn có ảnh hưởng đến sức khoẻ tâm thần và sức khoẻ nói chung. Hiện công nghệ chiếu sáng dưỡng sinh đã được Công ty Cổ phần Bóng đèn phích nước Rạng Đông ứng dụng.

TS Phạm Hồng Dương cho biết, cơ thể con người luôn có xu hướng bảo vệ đồng hồ sinh học của mình. Mọi hoạt động gây rối loạn đồng hồ sinh học mà trong đó chiếu sáng là yếu tố rất quan trọng sẽ dẫn tới các phản ứng sinh lý, sinh hoá bất thường, sau đó gây ra nhiều ảnh hưởng xấu lên sức khoẻ.

Để đảm bảo sức khoẻ tốt, điều quan trọng là những nhịp điệu này không bị gián đoạn. Khi đó chiếu sáng nhân tạo cần tăng cường ánh sáng có nhiều thành phần phổ màu xanh vào buổi sáng và tăng thành phần phổ màu đỏ vào buổi chiều giúp ổn định nhịp sinh học.

Ứng dụng vào nhiều lĩnh vực

Gần đây, thị giác máy tính đang có một bước phát triển rõ rệt trong kỷ nguyên của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Với việc kết hợp với các dữ liệu từ máy tính học sâu thu thập được từ hoạt động sản xuất hàng ngày, thị giác máy tính hoàn toàn có những tiềm năng trở thành trợ thủ đắc lực của các nhà sản xuất, cung cấp sự hỗ trợ về mọi mặt trong nhà máy. Với tiềm năng phát triển không ngừng, thị giác máy tính kết hợp máy tính học sâu hoàn toàn có thể là tiền đề cho sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo mô phỏng tinh vi chính bộ não con người trong tương lai không xa.

“Một số trao đổi về thị giác máy” là bài giảng do PGS.TS Phạm Hồng Quang trình bày. Từ khởi đầu của trí tuệ nhân tạo (AI), các nhà nghiên cứu đã phát triển công nghệ cho phép máy tính có thị giác, bắt đầu với các hình ảnh hai chiều để làm thống kê nhận dạng mẫu.

Năm 1978, Viện Công nghệ Massachusetts bắt đầu ngoại suy 3D từ các khung 2D do máy tính tạo ra thì ứng dụng thực tế của thị giác máy mới trở nên rõ ràng. Hiện nay, 3D camera dựa trên nhiều công nghệ Parallax, TOF đến AI.

Theo PGS.TS Phạm Hồng Quang, thị giác máy tính là một lĩnh vực liên ngành của AI cho phép máy tính xử lý, phân tích và giải thích thế giới hình ảnh. Nhận dạng hình ảnh được coi là ứng dụng phổ biến nhất trong thị giác máy tính, nhằm mục đích chuyển đặc điểm trưng bày này của con người vào máy tính để máy tính có thể hiểu và phân tích các hệ thống phức tạp giống như con người hoặc thậm chí tốt hơn.

Thành phần của thị giác máy, gồm: Thiết bị chụp ảnh (thường là một camera tích hợp một cảm biến hình ảnh và một ống kính), đèn thích hợp cho các ứng dụng cụ thể (trắng, hồng ngoại, laser), máy tính (hiện nay các camera thông minh được gắn chip chuyên dụng vừa nhận ảnh vừa xử lý), phần mềm xử lý ảnh, đường truyền dữ liệu cho mạng hoặc bộ phận chấp hành.

Hiện nay, tại Việt Nam, thị giác máy được ứng dụng nhiều ở lĩnh vực giao thông, tiêu biểu như hệ thống giám sát giao thông thông minh và thu phí trên đường cao tốc; phát hiện vi phạm, phạt nguội trong giao thông tại các thành phố; đo đếm lưu lượng điều khiển tối ưu đèn tính hiệu thời gian thực; giám sát cảnh giới bầu trời ở miền Nam, phát hiện FOD trên đường cất hạ cánh tại sân bay; cảnh báo cháy rừng ở Sóc Sơn; dẫn đường nông nghiệp (AGS) sử dụng hệ thống dẫn đường quán tính thị giác (VINS).