Phân đoạn ảnh AI là gì? Tất cả những gì bạn cần biết

AI phân đoạn ảnh là một kỹ thuật thị giác máy tính liên quan đến việc chia một hình ảnh kỹ thuật số thành nhiều phân đoạn hoặc vùng. Mục tiêu là đơn giản hóa và/hoặc thay đổi biểu diễn của một hình ảnh thành một cái gì đó có ý nghĩa hơn và dễ phân tích hơn. Quá trình này thường bao gồm việc sử dụng các thuật toán học máy để xác định và tách các đối tượng, cấu trúc hoặc khu vực khác nhau trong một hình ảnh dựa trên các đặc điểm hình ảnh của chúng, như màu sắc, kết cấu hoặc cạnh.

AI phân đoạn ảnh có nhiều ứng dụng, bao gồm:

• Hình ảnh y tế: Phân đoạn các cấu trúc giải phẫu trong các bức quét y tế, chẳng hạn như hình ảnh MRI hoặc CT, để hỗ trợ chẩn đoán bệnh và lập kế hoạch điều trị.
• Phương tiện tự hành: Xác định và tách các đối tượng khác nhau, chẳng hạn như người đi bộ, phương tiện và cơ sở hạ tầng đường bộ, để cho phép các hệ thống trợ giúp lái xe nâng cao và khả năng tự lái.
• Ảnh vệ tinh và hàng không: Trích xuất thông tin từ ảnh vệ tinh và ảnh chụp từ máy bay không người lái, chẳng hạn như lập bản đồ sử dụng đất, phát hiện thay đổi theo thời gian hoặc xác định các đặc điểm cụ thể như tòa nhà hoặc đường.
• Bán lẻ và thương mại điện tử: Cách ly và xác định từng sản phẩm riêng lẻ trong hình ảnh để cho phép quản lý hàng tồn kho tự động, tìm kiếm trực quan và khuyến nghị cá nhân hóa.
• An ninh và giám sát: Phát hiện và theo dõi các cá nhân hoặc đối tượng cụ thể trong video để mục đích an ninh, giám sát và theo dõi.

Mặc dù AI phân đoạn ảnh đã có những tiến bộ đáng kể, nhưng vẫn còn một số thách thức mà các nhà nghiên cứu và nhà phát triển tiếp tục giải quyết:

• Chất lượng và độ phân giải ảnh thay đổi: Các mô hình phân đoạn cần phải đủ mạnh để xử lý được phạm vi rộng về chất lượng ảnh, độ phân giải và điều kiện ánh sáng.
• Che khuất và chồng chéo đối tượng: Tách và gán nhãn chính xác các đối tượng bị che khuất hoặc chồng chéo có thể gặp khó khăn.
• Hiệu suất thời gian thực: Nhiều ứng dụng, chẳng hạn như phương tiện tự hành, yêu cầu xử lý và phân đoạn ảnh theo thời gian thực, điều này có thể tốn nhiều tính toán.
• Khái quát hóa sang các miền mới: Chuyển giao các mô hình phân đoạn được đào tạo trên một loại dữ liệu (ví dụ: hình ảnh y tế) sang một miền khác (ví dụ: ảnh vệ tinh) có thể gặp khó khăn và có thể yêu cầu đào tạo hoặc tinh chỉnh bổ sung.
• Khả năng diễn giải và giải thích: Phát triển các mô hình phân đoạn có thể cung cấp giải thích cho các dự đoán của chúng có thể quan trọng đối với một số ứng dụng, chẳng hạn như chẩn đoán y tế.

Lĩnh vực AI phân đoạn ảnh đang phát triển nhanh chóng, với các nhà nghiên cứu và nhà phát triển liên tục khám phá các kỹ thuật và kiến trúc mới để cải thiện hiệu suất và giải quyết các thách thức hiện có. Một số tiến bộ mới nhất bao gồm:

• Các mô hình dựa trên Transformer: Việc áp dụng các kiến trúc Transformer, ban đầu được phát triển cho xử lý ngôn ngữ tự nhiên, đã cho thấy kết quả đáng hứa hẹn trong các nhiệm vụ phân đoạn ảnh, thường vượt trội hơn so với các mạng nơ-ron tích chập truyền thống.
• Học không giám sát và bán giám sát: Các kỹ thuật giảm nhu cầu về các tập dữ liệu được gán nhãn lớn, chẳng hạn như học không giám sát và bán giám sát, đang thu hút sự quan tâm để làm cho phân đoạn ảnh trở nên có thể mở rộng và dễ tiếp cận hơn.
• Học yếu giám sát: Khai thác các hình thức giám sát yếu hơn, chẳng hạn như nhãn cấp độ hình ảnh hoặc hộp giới hạn, để đào tạo các mô hình phân đoạn và giảm gánh nặng của việc thu thập các chú thích cấp độ điểm ảnh.
• Học đa nhiệm và toàn diện: Phát triển các mô hình có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ liên quan, chẳng hạn như phát hiện và phân đoạn đối tượng, đồng thời để cải thiện hiệu suất và hiệu quả tổng thể.
• Học liên kết và đào tạo phân tán: Các phương pháp cho phép đào tạo các mô hình phân đoạn trên các nguồn dữ liệu phân tán hoặc phi tập trung, đồng thời vẫn bảo vệ quyền riêng tư và bảo mật.

Phân đoạn ảnh AI là một kỹ thuật thị giác máy tính quan trọng đã phát triển đáng kể trong những năm gần đây, cho phép phân chia chính xác các hình ảnh số thành các phân đoạn hoặc vùng có ý nghĩa. Công nghệ này khai thác các thuật toán học máy và học sâu tiên tiến để phát hiện và xác định chính xác các ranh giới, hình dạng và kết cấu, mở khóa một loạt các ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Nhân tố cốt lõi của phân đoạn ảnh AI nằm ở khả năng của các thuật toán học và xác định các mẫu trong dữ liệu hình ảnh, phân loại các điểm ảnh thành các vùng hoặc danh mục có ý nghĩa. Điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng mạng nơ-ron tích chập (CNN) và các kiến trúc học sâu khác, có thể được đào tạo trên các tập dữ liệu lớn của hình ảnh được gán nhãn để phát triển khả năng hiểu biết và ra quyết định cần thiết.

Khi lĩnh vực này tiếp tục phát triển, các nhà nghiên cứu và nhà phát triển đang khám phá các kỹ thuật sáng tạo, chẳng hạn như các mô hình dựa trên bộ biến đổi, học không giám sát và bán giám sát, học yếu, học đa nhiệm và toàn diện, và học liên kết, để giải quyết các thách thức như chất lượng hình ảnh thay đổi, che khuất đối tượng, hiệu suất thời gian thực và nhu cầu về các mô hình phân đoạn rõ ràng và có thể giải thích hơn. Những tiến bộ này sẽ thúc đẩy sự tiến bộ hơn nữa trong các ứng dụng đa dạng của phân đoạn ảnh AI, từ hình ảnh y tế đến xe tự hành, nông nghiệp chính xác và nhiều lĩnh vực khác.