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近年來(lái)，隨著醫(yī)藥行業(yè)的快速發(fā)展，上游的制藥裝備行業(yè)也愈來(lái)愈受重視，一系列利好政策和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不斷落地。制藥裝備業(yè)作為醫(yī)藥行業(yè)整體發(fā)展的重要抓手，將在國(guó)家醫(yī)藥衛(wèi)生水平整體進(jìn)步的過(guò)程中發(fā)揮更重要的作用。前幾年席卷全球的新冠病毒流行，更是助推了國(guó)內(nèi)整個(gè)制藥裝備行業(yè)將由中低端向高端方向轉(zhuǎn)型，制藥設(shè)備產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)勢(shì)在必行，提升自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化仍是接下來(lái)制藥設(shè)備行業(yè)發(fā)展的主要方向。
機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在醫(yī)藥行業(yè)整體的升級(jí)轉(zhuǎn)型中有著不容忽視的地位。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在醫(yī)藥行業(yè)具體有哪些應(yīng)用？Teledyne?DALSA在該領(lǐng)域有哪些助力？面對(duì)中國(guó)機(jī)器視覺(jué)網(wǎng)記者的問(wèn)題，Teledyne?DALSA視覺(jué)軟件部門(mén)高級(jí)技術(shù)工程師黃明進(jìn)行了詳細(xì)解答。
Teledyne?DALSA視覺(jué)軟件部門(mén)高級(jí)技術(shù)工程師黃明
相比于其他行業(yè)，醫(yī)藥及醫(yī)療行業(yè)一直都有著更高的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，尤其在醫(yī)藥制造業(yè)。一直以來(lái)在整個(gè)醫(yī)藥制造流程，對(duì)醫(yī)藥質(zhì)量控制、跟蹤和追蹤過(guò)程都至關(guān)重要，新冠疫情大流行凸顯了疫苗質(zhì)量作為一個(gè)全球衛(wèi)生問(wèn)題的重要性。
在制藥行業(yè)，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的典型應(yīng)用與其他行業(yè)大抵相同，但每一項(xiàng)特定任務(wù)都需要制定更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。因此，作為質(zhì)控的一環(huán)，制造商必須確保生產(chǎn)的每一個(gè)步驟，從產(chǎn)品密封到膠囊型號(hào)再到瓶子印刷的批號(hào)，都需要確保在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，特別是安全和保障方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
機(jī)器視覺(jué)在整個(gè)醫(yī)藥制造的各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用：
1、存在和缺失檢測(cè)
存在和缺失檢測(cè)旨在檢查某種特定屬性以及視覺(jué)系統(tǒng)是否能夠看到該屬性，此類(lèi)檢測(cè)常用于藥品或醫(yī)療器械的包裝。制造商需要確保每件產(chǎn)品包裝妥當(dāng)，每個(gè)部件放置到位，無(wú)一遺漏。制造過(guò)程中就會(huì)用到存在和缺失檢測(cè)，以確保恰當(dāng)?shù)陌惭b每件產(chǎn)品。檢測(cè)可采用圖像匹配方式驗(yàn)證是否存在訓(xùn)練后目標(biāo)。另一應(yīng)用實(shí)例是使用計(jì)數(shù)工具清點(diǎn)零件并記錄零件所在位置。
2、缺陷檢測(cè)
表面缺陷檢測(cè)工具可識(shí)別玻璃和金屬等表面的劃痕和裂紋。此類(lèi)檢測(cè)對(duì)醫(yī)療器械檢測(cè)十分有用，提前發(fā)現(xiàn)缺陷可以節(jié)省生產(chǎn)成本。缺陷可以通過(guò)瑕疵形式進(jìn)行識(shí)別，例如小瓶或藥瓶中的灰塵或污垢的規(guī)格。
3、驗(yàn)證—一維碼、二維碼的讀取和OCR（光學(xué)字符辨識(shí)）
讀碼與OCR在醫(yī)藥行業(yè)是十分重要的一個(gè)角色，由于印刷質(zhì)量差，對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)OCR算法而言，很難保證讀取每個(gè)字符的準(zhǔn)確性。OCR讀取屬于人工智能的應(yīng)用場(chǎng)景之一，可以利用工具模型進(jìn)行人工智能推理，基于大量圖像進(jìn)行學(xué)習(xí)優(yōu)化分類(lèi)、異常檢測(cè)、目標(biāo)檢測(cè)、分割、降噪等任務(wù)。OCR與人工智能技術(shù)集成后，無(wú)需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行所有字符的訓(xùn)練，就可圓滿完成檢測(cè)任務(wù)。
美國(guó)FDA發(fā)布的“條碼標(biāo)簽要求”中要求產(chǎn)品采用國(guó)家藥品代碼（NDC）標(biāo)識(shí)符編碼所采用的一維條碼進(jìn)行貼標(biāo)。FDA頒布的《藥品供應(yīng)鏈安全法案》中要求藥品采用含產(chǎn)品NDC的一維條碼進(jìn)行標(biāo)記。該法令還要求產(chǎn)品采用帶有NDC、序列號(hào)、批號(hào)和有效期的數(shù)據(jù)矩陣條碼進(jìn)行標(biāo)記。
為確保這些信息印刷清晰可讀，采用讀取一維條碼和二維碼（例如QR碼）或執(zhí)行OCR的掃描工具讀取標(biāo)簽上的字母和數(shù)字。通常，配備這些工具的機(jī)器是集成視覺(jué)解決方案的重要組成部分，可檢測(cè)一維碼和二維碼，從而確保有效期正確、印刷清晰、位置正確。這些掃描工具用于制藥行業(yè)的追溯、分類(lèi)和過(guò)程控制，對(duì)于產(chǎn)品日期、批次代碼、包裝單元和劑量代碼的驗(yàn)證以及滿足整個(gè)制藥供應(yīng)鏈的跟蹤和追蹤要求并符合FDA制定的《聯(lián)邦規(guī)章典集》第21篇（21 CFR）第11部的規(guī)定均十分重要。
4、測(cè)量
幾乎所有行業(yè)都會(huì)使用機(jī)器視覺(jué)作為質(zhì)量檢測(cè)工具，而在制藥行業(yè)中也是各種應(yīng)用均需要進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，例如測(cè)量醫(yī)用針頭或外科手術(shù)刀的尺寸。因此，需要利用機(jī)器視覺(jué)來(lái)精確測(cè)量一個(gè)零件的形狀和尺寸。如果任何零件的測(cè)量結(jié)果超出規(guī)定范圍，其后果可能危及生命。測(cè)量工具也可用于確定藥瓶或疫苗注射器的灌裝液位高度，或者驗(yàn)證是否存在安全密封。
5、機(jī)器人引導(dǎo)
除了檢測(cè)物體外，機(jī)器視覺(jué)還可通過(guò)機(jī)器人引導(dǎo)對(duì)其進(jìn)行定位。這個(gè)過(guò)程包括定位和驗(yàn)證機(jī)器人引導(dǎo)抓取應(yīng)用的零件，對(duì)裝配線上的零件進(jìn)行定位。在制藥行業(yè)中，定位工具可以對(duì)藥瓶瓶蓋進(jìn)行正確對(duì)位或正確放置注射器中的橡膠密封圈。
Teledyne DALSA機(jī)器視覺(jué)軟硬件，直面醫(yī)藥領(lǐng)域新挑戰(zhàn)
Teledyne DALSA公司有42年以上為機(jī)器視覺(jué)行業(yè)提供部件和解決方案的歷史，有著完備的相機(jī)產(chǎn)品線，從智能相機(jī)到視覺(jué)軟件，從面陣相機(jī)到線掃相機(jī)。在面陣相機(jī)方面，DALSA主要集中在高端高分辨率的面陣相機(jī)譬如，譬如5G接口，Cameralink接口的高達(dá)86M面陣相機(jī)，分辨率從30w 到8600w 像素。
Teledyne DALSA的線掃描相機(jī)追求更好的圖像質(zhì)量以及更高的相機(jī)分辨率，從1k到32K，從技術(shù)到應(yīng)用屬于全球前列水平，滿足了不同視覺(jué)項(xiàng)目的選型。同時(shí)在滿足高分辨率的前提下，又要提高相機(jī)的采集頻率，Teledyne DALSA針對(duì)不同型號(hào)的相機(jī)使用不同的傳輸接口，以滿足更高的傳輸帶寬需求。
黃明說(shuō)：“視覺(jué)軟件在整個(gè)視覺(jué)項(xiàng)目中更像是人的大腦，負(fù)責(zé)處理圖像，和外設(shè)通訊的作用?！?強(qiáng)大的視覺(jué)軟件是所有視覺(jué)方案的基石。Teledyne DALSA的iNspect和Sherlock，基于幾十年在工業(yè)自動(dòng)化各個(gè)制造領(lǐng)域的沉淀積累，建立了強(qiáng)大的客戶群體。
iNspect是一款簡(jiǎn)單易用的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)軟件，無(wú)需編程與培訓(xùn)，簡(jiǎn)單直接的設(shè)置過(guò)程讓用戶能夠快速配置和實(shí)施應(yīng)用，提供了一整套可隨時(shí)應(yīng)用于大批量檢測(cè)任務(wù)的工具，例如定位、測(cè)量、識(shí)別、驗(yàn)證和瑕疵探測(cè)，對(duì)于精度計(jì)量到醫(yī)藥包裝等多種應(yīng)用領(lǐng)域十分友好。
Sherlock主要針對(duì)視覺(jué)工程師能夠應(yīng)對(duì)更為負(fù)責(zé)的視覺(jué)項(xiàng)目，是更強(qiáng)大高級(jí)機(jī)器視覺(jué)軟件。包含2D圖像的處理工具，3D點(diǎn)云圖像的處理，同時(shí)集成了人工智能AI工具來(lái)應(yīng)對(duì)更負(fù)責(zé)的項(xiàng)目。
3D+AI，打破藥盒盲文OCR讀取難題
藥品容器上印刷質(zhì)量差的藥品說(shuō)明書(shū)可能會(huì)讓患者面臨巨大風(fēng)險(xiǎn)，比如錯(cuò)過(guò)續(xù)藥日期、吞錯(cuò)藥片或服用過(guò)期藥物。這些風(fēng)險(xiǎn)對(duì)盲人來(lái)說(shuō)更具挑戰(zhàn)性，他們必須閱讀盲文才能理解處方名稱、劑量說(shuō)明和其他標(biāo)簽信息等。
從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，盲點(diǎn)很難閱讀。一般的盲文高度只有0.2毫米，在已印刷的字符表面形成凸點(diǎn)，對(duì)大多數(shù)視覺(jué)技術(shù)來(lái)說(shuō)，檢測(cè)盲文質(zhì)量極具挑戰(zhàn)性。此外，在字符背景下讀取盲文使問(wèn)題更加復(fù)雜。
Teledyne DALSA開(kāi)發(fā)了一種特殊的盲文視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用帶有面掃描攝像頭的VICORE智能視覺(jué)系統(tǒng)的形狀陰影技術(shù)，以及Sherlock形狀陰影算法，從背景復(fù)雜的盲文中獲取對(duì)比度較高的3D效果圖像。然后，Sherlock應(yīng)用預(yù)處理程序優(yōu)化盲文點(diǎn)的殘缺形狀，從而使OCR算法能夠讀取盲文字符。
隨著3D技術(shù)及AI技術(shù)的深入發(fā)展，Teledyne?DALSA也發(fā)布相關(guān)的人工智能AI軟件及3D相機(jī)，開(kāi)始應(yīng)用到醫(yī)療的各個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)，比如人工智能AI 利用工具模型進(jìn)行人工智能推理。如分類(lèi)、異常檢測(cè)、目標(biāo)檢測(cè)、分割、降噪等任務(wù)都可以基于大量圖像進(jìn)行學(xué)習(xí)優(yōu)化，其中一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是支持OCR讀取。例如，由于印刷質(zhì)量差，對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)OCR算法而言，很難保證讀取每個(gè)字符的準(zhǔn)確性。OCR與人工智能技術(shù)集成后，無(wú)需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行所有字符的訓(xùn)練，就可圓滿完成檢測(cè)任務(wù)。
Teledyne DALSA的圖像傳感器、相機(jī)、智能相機(jī)、圖像采集卡、軟件和視覺(jué)解決方案是全球多個(gè)行業(yè)的數(shù)千個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的核心。醫(yī)藥行業(yè)在在產(chǎn)品識(shí)別、分類(lèi)和驗(yàn)證方面，是要求最高的行業(yè)應(yīng)用之一，生產(chǎn)、包裝或?qū)ψ匪莘矫娴馁|(zhì)量檢測(cè)錯(cuò)誤可能會(huì)造成人員傷害或死亡。這些都凸顯了使用最佳檢測(cè)工具和方法的重要性。
