为推进新型工业化,加快建设制造强国、质量强国,需要推动战略性新兴产业融合集群发展,构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术,具有溢出带动性很强的“头雁效应”。加快发展人工智能是赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手,是推动我国新一轮科技革命和产业变革深入发展,实现高水平科技自立自强的重要途径。
人工智能产业的发展,不仅需要顶尖的人工智能科学家、优秀的人工智能算法工程师、全面的人工智能应用型人才,也需要数量庞大的人工智能“数字蓝领”人才。在产业分工中,“数字蓝领”人才主要从事与人工智能相关的应用开发、系统集成与运维、产品销售与咨询、售前售后技术支持等支撑性工作。在这样的需求背景下,我国职业院校纷纷开设人工智能相关专业,但适合职业院校的学习材料,特别是教材较少。
机器视觉是人工智能的一个重要分支。本书结合工业视觉系统运维员的岗位要求,选取初识机器视觉与产品检测、产品字符检测、工业产品外观缺陷检测和产品分类分拣4个模块,通过生活化的简单任务介绍人工智能的基本概念、深度学习图形化工具“小信”的使用方法及搭建机器视觉系统的基本方法。在此基础上,循序渐进地带领学生开展需求分析、生产环境搭建、数据采集和标注、模型训练和部署等职业活动。编者将每个模块对应的职业能力分解出来,对学生每个职业能力的培养均以核心概念、学习目标、基本知识、能力训练、拓展阅读、课后作业六大块内容展开,通过以理论为辅、实践为主的理实一体化的方式,帮助学生真正掌握工业视觉系统运维员的核心技能。本书所涉及的基本概念都尽可能地采用浅显易懂的语言进行讲解,避免使用复杂的数学知识。
深度学习图形化工具“小信”是为了方便学生学习和掌握人工智能的基本概念和基本方法而专门开发的一款软件。事先将算法封装在“小信”内,学生只需要通过图形化界面调用算法、修改参数,就可以进行深度学习的训练和部署,这样有利于降低在校学习的难度,同时获得职场中必备的专业技能。
值得强调的是,本书由校企双元深度合作开发,充分体现产教融合特色,所采用的案例都是来自人工智能企业的真实案例,部分案例根据教学实际做了简化,方便学生在课堂内理解和掌握。通过对本书的学习,学生不仅可以掌握工业视觉系统运维员的基本工作技能,也可以掌握数据采集和标注的基本方法。
模块1 初识机器视觉与产品检测
任务1-1 教会计算机认识一只猫
职业能力1-1-1 能说明计算机存储图片的方式
职业能力1-1-2 能进行深度学习图形化工具的基本操作
职业能力1-1-3 能使用深度学习图形化工具进行数据标注
职业能力1-1-4 能初步训练和部署模型
任务1-2 搭建机器视觉系统硬件
职业能力1-2-1 能初步搭建基本的机器视觉系统
职业能力1-2-2 能初步构建机器视觉系统的光学系统
模块2 产品字符检测
任务2-1 分析产品字符识别需求并标注产品字符
职业能力2-1-1 能分析产品字符识别的需求
职业能力2-1-2 能标注图片中的产品字符
任务2-2 训练和部署产品字符检测模型
职业能力2-2-1 能训练产品字符检测模型
职业能力2-2-2 能在不同的终端部署产品字符检测模型
模块3 工业产品外观缺陷检测
任务3-1 分析工业产品外观缺陷检测需求并搭建检测环境
职业能力3-1-1 能分析工业产品外观缺陷检测需求
职业能力3-1-2 能搭建工业产品外观缺陷检测环境
任务3-2 采集和标注工业产品外观缺陷样本图片
职业能力3-2-1 能采集工业产品外观缺陷样本图片
职业能力3-2-2 能标注工业产品外观缺陷样本图片
任务3-3 训练和部署工业产品外观缺陷检测模型
职业能力3-3-1 能训练工业产品外观缺陷检测模型
职业能力3-3-2 能在本地部署工业产品外观缺陷检测模型
模块4 产品分类分拣
任务4-1 分析产品分类分拣需求并搭建系统环境
职业能力4-1-1 能分析产品分类分拣的应用需求
职业能力4-1-2 能搭建产品分类分拣系统环境
任务4-2 采集和标注不同种类的产品图片
职业能力4-2-1 能采集不同种类的产品图片
职业能力4-2-2 能标注不同种类的产品图片
任务4-3 训练和部署产品分类模型
职业能力4-3-1 能训练产品分类模型
职业能力4-3-2 能在本地部署工业产品分类模型
主要参考义献