基于机器视觉的智能人机交互技术分析

前沿科技

基于机器视觉的智能人机交互技术分析

万昌武汉科技大学

摘要：本文以科技化时代背景下的人工智能技术为基础，从机器视觉的角度，对智能人机交互的技术内容进行分析。在机器视觉模块、人工智

能模块、机器智能模块这三个部分，对机器人的智能化决策进行分析，将无干预条件的人机交互原型作为智能人机探索的可行性路径，为相关技术

研究提供参阅材料。

关键词：人工智能机器视觉人机交互

引言

机器视觉技术已经在各领域得到了广泛应用，并在不断进行技

术开发的过程中，展现出了优势性的功能。但在当前的技术条件下，

大多数的可视化程序，都作为固定的工序内容发挥作用。而本文提出

的技术条件，则呈现出更加明显的动态性特征，在接收与感知信息内

容的同时，使机器视觉的功能近似率人工的视觉效果，人机交互式的

动态工作。

1机器视觉模块

1.1设计思路

视觉识别系统中，对物体的分辨是最为核心的内容。对机器视

觉的优化目标，就是利用科技条件，完成机器对人类识别能力的模仿。

在内容上，需要对相关的硬件系统、计算方法、知识体系等内容进行

完善，在保证图像处理技术的同时，加强对已知特征条件的识别能力。

对机器视觉系统的设计，应将技术发展分为图像的处理与识别

两个阶段。处在图像处理阶段时，需集中整理采集的数据信息，在剔

除噪音、环境等干扰调价的同时，进行区域图像的分割处理[1]。而在

进行图像识别阶段时，应将重点放在尺寸、形状等关键的内容上，通

过取值范围的确定，过滤出图像中的非关键信息条件，然后再对相应

的模板进行匹配，完成目标对应管理。

1.2实践案例

AlphaGo系统，是智能化人际围棋对弈的典型案例。在一次执

白对弈比赛的过程中，系统通过采集黑子的位置信息，摄像器材采集

的图像进行整理，校正拍照角度中的畸变，并对周围的环境条件与边

框进行剪裁。当完成整理后，并将图像进行二值化处理，通过黑白

亮度对比的内容，完成伽马值的调整，使图像的显影更加清晰。然后

再利用0/1的二值化位置图，形成完整的坐标系统。在转换格式与

阈值的基础上，带入围棋运算核心的19×19直方图分析，通过直角坐

标系的确认，定位并捕捉自己白棋的棋盘定位。

2人工智能模块

人工智能技术是当前学术研究与应用实践的重点的方向，受到高

速率硬件处理技术影响，在整合大量企业与科研研究成果内的基础上，

此项技术已经可以在较低的成本条件下，达到提升应用条件的效果。

延续上一部分中的围棋应用案例，在智能AI技术的开发中，针

对围棋的对弈规则，技术人员研发出了AlphaGo系统的核心运算

内容。将完全博弈与MCTS算法作为基础，形成了三层神经网络环

境下的运算系统，在对预测策略网络、判断策略网络、价值网络的整

合中，使用量化评估与加权计算的方法得到最优化的计算结构，满足

运算与对弈的基本需要。而在运算模型中，整合形成的运算系统中，

会使用APV-MCTS系统对棋局的每条边线，从决策收益——Q（s,a）、

访问次数——（s,a）、先验概率——P（s,a），这三个状态进行阈值

选择，并最终得到公式：

a

t

=argmax{Q（s

t

,a）+u（s

t

,a）}

以此达到执行系统计算的效果，保证人机对弈的进行。

而在人工智能系统中，还需组建其完整的硬件平台，通过对

CPU的特性设计，增加其中的浮点运算能力，保证对层次的神经网

络计算内容。以此，使人工智能系统在在计算优势的保证下，不断进

行深入的内容学习，对海量运算数据进行整合，提高技术条件下的运

算结果利用率[2]。通过在围棋人机对弈过程中积累的样本，完成记

录数据积累，使人工智能系统的围棋水平，赶上甚至是超越人类棋手。

数码世界P.2

3机器智能模块

在完成感知与运算的内容后，就需要相应的机器设备，完成智

能人机交互的最终步骤。自从1961年美国的Unimate公司推出第

一台商用机器人以来，在此项领域持续半个世纪的发展中，机器人

技术已经得到了广泛且全面的应用，并在进行工业化生产的过程中

积累了丰富的技能内容，从基础的焊接、搬运等技术内容中，逐渐演

化出了多种类型的高级能力。而在与感知、分析系统的配合下，可以

更加全面的提升数据信息的应用条件，通过动态化的信息处理，自

主的完成预定工作内容。在进行机器人人机对弈设计的过程中，可以

将这一动作内容作为执行整体功能的终端，完成对弈程序的功能需

要。

3.1机器人选择

为了更加精确的完成技术处理，首先要对机器的应用条件与技

术内容进行分析，以此确定执行过程中应用机器人的具体类型。在内

容上，应从以下四个方面展开分析，最终确定机器人的型号与工作方

式。其一，需对控制模式进行选择，将点位控制与连续控制作为基本

的选择类型；其二，在驱动条件上，应对液压、气压、电力等多种类型

的技术条件进行讨论；其三，需在使用环境与应用空间的内容上，分

析机器人的负重条件；其四，应从经济性状上，选择市场环境中通用

的大众型号机器人，还是专业化较强的定制型机器人。

以围棋的对弈为例，可以结合应用特征，使用点位控制模式的机

器人，并在综合分析视觉采集模型的内容，将摄像头、吸附盘等用于

配合的功能设备总重量控制在5kg以内，以此保证机型构建的执行

功能的高效率条件。同时，可以为其增添电控式的机械臂，使其长度

条件可以覆盖整个棋盘，以此保证人机互动过程中能正常的进行对

弈。

3.2主机通信

通信系统，是为了保证机器人设备与图像、计算系统连接的重要

条件，在通信端口，可以施工RS232型号的串口，通过网络或是线路

的形式完成控制。以RS232串口为例，在就执行通信过程中，可以直

接对其中的波特率、数据位、停止位、校验参数等内容进行确认与合

适，以此保证机器人端口与计算数据端口的同步性条件，以高匹配度

完成人际互动。而为了更好的执行这一内容，还需细致且全面的完成

信息编写内容，在使用特定程序协议的基础上，执行AI计算机的内

部序列，并在执行指令的基础上，确定放置棋子与提取棋子的动作指

令。

4总结

将机器视觉、人工智能、机器智能这三个模块进行整合，可以更

好的完成动态化的机器视觉应用，并在加强人际交互过程的同时，

提高智能化水平。通过对智能围棋对弈系统的分析，可以从简单的技

术模型基础上，加深机器视觉的交互研究内容，并在拓展应用条件

的基础上，扩大适用范围，使机械视觉背景下的人机交互展现出更加

明显的示范作用，推进技术的持续发展。

参考文献

[1]张承业,张宪民.人工智能驱动的人机交互技术挑战及应用思路[J].

数字技术与应用,2018,36(05):206-207.

[2]于继栋,JoyWeiss.工业4.0/机器人:人工智能和人机交互技术将

会起到至关重要的作用[J].电子产品世界,2016,23(01):10-11.