計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用

惲鴻峰

長春光華學(xué)院電氣信息學(xué)院，吉林　長春　130000

?

計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用

惲鴻峰

長春光華學(xué)院電氣信息學(xué)院，吉林長春130000

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)也越來越成熟和完善，在很多領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用，在國民經(jīng)濟(jì)的諸多領(lǐng)域也發(fā)揮著日益重要的作用，本文通過介紹計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的基本原理和系統(tǒng)特點(diǎn)，進(jìn)而闡述其在國民經(jīng)濟(jì)中的主要應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；圖像識(shí)別；智能化；應(yīng)用

計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)主要利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對輸入的圖像進(jìn)行處理和分析，進(jìn)而對不同的對象進(jìn)行有效的區(qū)分和識(shí)別。得益于信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)也發(fā)展的越來越完善和成熟，在越來越廣泛的發(fā)揮著日益重要的作用。通過利用計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)，可以有效輔助我們快速完成對象的識(shí)別工作，準(zhǔn)確性和效率都大大高于憑借人類感官來進(jìn)行對象的辨認(rèn)和識(shí)別，支持我們從復(fù)雜冗繁的信息中快捷地提取所需要的有效信息，從而更好地支持管理決策和日?？刂?。

一、計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)概述

(一)計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)主要技術(shù)內(nèi)涵及原理

計(jì)算機(jī)的圖像識(shí)別技術(shù)，主要通過使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對輸入的圖像進(jìn)行處理和分析，進(jìn)而識(shí)別出不同對象。同時(shí)由于計(jì)算機(jī)具有短時(shí)間進(jìn)行大量數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析的特點(diǎn)，將其運(yùn)用在圖像識(shí)別上，可以大大提高識(shí)別質(zhì)量和效率，同時(shí)隨著智能化技術(shù)的成熟和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域也更加廣泛，將智能化技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)有效結(jié)合，它通過對圖像類型信號(hào)進(jìn)行智能化處理，然后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對信息進(jìn)行處理和分析，從而實(shí)現(xiàn)快速識(shí)別。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)自身的數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)更加便捷，且具有良好的抗干擾能力，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別在技術(shù)上通過融合新一代的智能化處理技術(shù)，可以支持在多個(gè)行業(yè)很多領(lǐng)域中的圖像快速設(shè)別要求，實(shí)現(xiàn)了識(shí)別技術(shù)上的重大飛躍，與傳感器和色彩的低照度處理技術(shù)完美融合后成為一項(xiàng)全新的技術(shù)，它大大優(yōu)化了攝像機(jī)和監(jiān)控設(shè)備的成像效果，使拍攝的圖像更加清晰，易于識(shí)別，提供了更為優(yōu)質(zhì)的影像材料，同時(shí)，又通過配備高感光度鏡頭，可以實(shí)現(xiàn)在低光或無光的情況下攝像機(jī)仍然能夠較為清晰地完成拍攝要求，也避免了額外設(shè)置陣列紅外燈進(jìn)行補(bǔ)光。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全天候的連續(xù)有效的拍攝，減少了受外界光線變化的影響，不僅可以實(shí)現(xiàn)在白天完成高清晰度彩色影像的拍攝，即使在晚上或光線較弱時(shí)也能夠保證圖像較高的拍攝效果。

計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)通常涵蓋五個(gè)部分.主要識(shí)別過程是通過將所要識(shí)別的圖像錄入或傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)對相關(guān)影像資料進(jìn)行處理和分析，進(jìn)而根據(jù)所要求的特征對識(shí)別的圖像進(jìn)行匹配和分類。具體來說，首先是圖像的輸入，指的是將已經(jīng)采集到的圖像資料輸入到計(jì)算機(jī)；接下來是計(jì)算機(jī)的圖像預(yù)處理，利用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，分離需要識(shí)別的目標(biāo)圖像的圖像區(qū)域和背景區(qū)域，并將目標(biāo)圖像進(jìn)行細(xì)化和強(qiáng)化，進(jìn)而提高計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別的后期處理速度和效率。需要特別指出的是，為了最大限度的確保后續(xù)還原圖像的保真效果，避免差別虛假的識(shí)別特征，可以用數(shù)值將目標(biāo)圖像的特有特征加以標(biāo)識(shí)。在計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地識(shí)別出當(dāng)前輸入圖像的主要特性，需要利用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)對當(dāng)前輸入的圖像與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中的圖像進(jìn)行分析和對比。

一般來說，計(jì)算機(jī)智能化的圖像識(shí)別技術(shù)常用的方法主要有：統(tǒng)計(jì)識(shí)別法、句法識(shí)別法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法。

1.統(tǒng)計(jì)識(shí)別法

統(tǒng)計(jì)識(shí)別法是可以實(shí)現(xiàn)最小分類誤差的一種方法。通常情況下，實(shí)際圖像中背景區(qū)域與識(shí)別目標(biāo)在線性上，難以進(jìn)行分割，統(tǒng)計(jì)識(shí)別法基于數(shù)學(xué)中有關(guān)決策理論的知識(shí)，通過建立統(tǒng)計(jì)學(xué)的識(shí)別模型，對目標(biāo)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，探尋目標(biāo)圖像中目標(biāo)特征的相關(guān)規(guī)律和特殊性，最后通過歸納出對的圖像特有的本質(zhì)特征來實(shí)現(xiàn)有效的識(shí)別。

2.句法識(shí)別法

作為統(tǒng)計(jì)識(shí)別法的一種有效補(bǔ)充，句法識(shí)別法依據(jù)目標(biāo)圖像的符號(hào)特征對圖像特性進(jìn)行描述，主要原理基于語言學(xué)中句法層次的結(jié)構(gòu)排列，利用分層表述的手段將復(fù)雜的圖像簡化為簡單的多層子圖像或單層圖像，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像結(jié)構(gòu)信息的有效突出和準(zhǔn)確識(shí)別。

3.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法，主要基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理和技術(shù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算方法對目標(biāo)圖像進(jìn)行有效識(shí)別。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)分布式處理與存儲(chǔ)、大規(guī)模并行以及適應(yīng)與自組織，因此，當(dāng)需要分析判斷的目標(biāo)圖像具有較多模糊與不精確的條件與特點(diǎn)時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法可以更加有效的進(jìn)行分析和識(shí)別。

(二)計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

1.計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的主要特點(diǎn)

(1)較大的信息量。計(jì)算在進(jìn)行智能化的圖像識(shí)別時(shí)，需要計(jì)算機(jī)具有較大的存儲(chǔ)空間以及相對較高的硬件配置以支持后續(xù)大量數(shù)據(jù)快速處理的需要。同時(shí)，由于圖像信息的特點(diǎn)，其較一般語言信息，需要相對更寬的頻帶，在涉及計(jì)算機(jī)的成像、傳輸以及圖像信息的存儲(chǔ)和處理過程中還需要多種數(shù)據(jù)處理及分析的技術(shù)支持。

(2)圖像間相關(guān)性大。在計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)中，圖像的每個(gè)像素之間都有一定的聯(lián)系和關(guān)聯(lián)，首先，需要壓縮輸入的各種圖像資料信息，并利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對圖像信息進(jìn)行分析、歸類和匹配。針對三維景物的選取，由于輸入的圖像無法詳細(xì)地體現(xiàn)三維景物的相關(guān)幾何信息，需要根據(jù)其特點(diǎn)和具體要求對三維景物進(jìn)行必要的假設(shè)和重新測量，以支持三維景物的相關(guān)數(shù)據(jù)及參數(shù)需要。需要注意的是，在后續(xù)計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別的過程中，還需要技術(shù)人員，根據(jù)目標(biāo)三維景物的特點(diǎn)，針對識(shí)別過程中的困難和問題，對計(jì)算機(jī)的識(shí)別過程進(jìn)行必要的引導(dǎo)和協(xié)助。

(3)受人為因素影響較大。正是由于計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別過程中，在后期處理中人的參與和評(píng)價(jià)，因此不可避免的會(huì)受人為因素的較大影響，而人為因素由于受到人類自身感知特點(diǎn)和興趣好惡的影響，往往會(huì)造成或多或少的認(rèn)知偏差。因此，在識(shí)別過程中，通過設(shè)置必要的條件和輔助參數(shù)，使計(jì)算機(jī)更加貼近人類的認(rèn)知習(xí)慣和感知特點(diǎn)，以更為符合我們圖像識(shí)別的現(xiàn)實(shí)需要。

2.計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

(1)精確度高。由于運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)，我們可以實(shí)現(xiàn)模擬的圖像的數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換，使其轉(zhuǎn)化為利用計(jì)算和識(shí)別的二維數(shù)組，同時(shí)運(yùn)用普通的掃描設(shè)備將圖像的像素轉(zhuǎn)化為32位。這些數(shù)據(jù)化的圖像信息，圖像更為準(zhǔn)確和利于計(jì)算機(jī)處理，還可以實(shí)現(xiàn)很好的真實(shí)性，這樣，運(yùn)用計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)就可以更大限度滿足用戶對圖像精確度的要求。

(2)表現(xiàn)性強(qiáng)。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)可以針對圖像的主要相關(guān)因素進(jìn)行有效的計(jì)算、分析和處理，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在各種情況下對圖像進(jìn)行還原和再現(xiàn)，確保計(jì)算機(jī)在完成對目標(biāo)圖像的分析和識(shí)別后仍能保證圖像較高的清晰度和成像效果。

(3)靈活性好。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)識(shí)別和處理圖像時(shí)，可以根據(jù)具體使用需要，對目標(biāo)圖像進(jìn)行放大和強(qiáng)化，以靈活的適應(yīng)實(shí)際使用需要。通過對圖像進(jìn)行線性運(yùn)算和非線性處理，從而有效識(shí)別目標(biāo)圖像。在對各種不同的圖像信息進(jìn)行正確地編碼之后，在運(yùn)用二維數(shù)據(jù)將圖像的灰度進(jìn)行組合就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)上較為清晰的呈現(xiàn)。

(三)計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的圖像識(shí)別技術(shù)主要經(jīng)歷文字識(shí)別、數(shù)字處理、物體識(shí)別三個(gè)主要發(fā)展階段。在1950年，圖像識(shí)別技術(shù)可以識(shí)別的目標(biāo)對象基本是簡單的字母、數(shù)字及符號(hào)。發(fā)展到20世紀(jì)60年代中期，得益于數(shù)字圖像的進(jìn)步和廣泛應(yīng)用，圖像識(shí)別技術(shù)通過數(shù)字化的圖像處理方法，可以實(shí)現(xiàn)更大的存儲(chǔ)空間以及更為便捷的數(shù)據(jù)傳輸，也為圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展開辟了新的發(fā)展空間和應(yīng)用領(lǐng)域。數(shù)字圖像處理主要是表現(xiàn)在對物體的識(shí)別中的三維數(shù)據(jù)和圖片的采集和感知。發(fā)展到智能技術(shù)和圖像識(shí)別技術(shù)相結(jié)合的今天，有效的提高的圖像識(shí)別的自動(dòng)化水平以及識(shí)別的效率和質(zhì)量，并廣泛地運(yùn)用到多種行業(yè)和領(lǐng)域之中，作為一種更為成熟和完善的圖像識(shí)別和處理技術(shù)，計(jì)算機(jī)智能化圖像處理技術(shù)還將伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是智能處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，對各種圖像的類別和特征進(jìn)行更為快速、精準(zhǔn)和有效地對比和匹配，實(shí)現(xiàn)更好的識(shí)別效果。

二、計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用

(一)工程建設(shè)方面

計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)在工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中也展現(xiàn)出出色的輔助作用，通過智能化的設(shè)置和安排，相關(guān)零部件的檢測和分類，對輸電線路故障的分析和排查方面都可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行快速高效的完成。在具體工業(yè)生產(chǎn)中，施工人員運(yùn)用計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對工程的焊接和裝配的過程進(jìn)行誤差識(shí)別，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工隱患，保障工程質(zhì)量。

(二)文學(xué)藝術(shù)方面

計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)文學(xué)藝術(shù)方面也發(fā)揮著重要的作用。如在廣播電視領(lǐng)域，運(yùn)用計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)對拍攝的畫面進(jìn)行處理和識(shí)別可以有效提升播出畫面的清晰度，計(jì)算機(jī)通過對動(dòng)態(tài)圖像采集加工合成，形成完整流暢的電視畫面。同時(shí)，通過對過程中人為失誤和誤差的識(shí)別，可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)的修正和調(diào)整，避免圖像失真。在美術(shù)方面，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)可以適當(dāng)調(diào)整藝術(shù)作品的像素和色彩，提升畫面效果和逼真程度。在文藝藝術(shù)的其他領(lǐng)域，如服裝設(shè)計(jì)、動(dòng)畫制作、等方面也展現(xiàn)出重要的實(shí)際作用。

(三)商務(wù)業(yè)務(wù)方面

計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)在日常商務(wù)工作的作業(yè)更多的體現(xiàn)于員工的電子身份簽到和身份識(shí)別，同時(shí)也可用于防偽和鑒定領(lǐng)域，以提高識(shí)別效果和精度。除此之外，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)還經(jīng)常運(yùn)用于航空航天事業(yè)和通信工程事業(yè)以及科學(xué)研究等領(lǐng)域方面，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

三、智能化圖像識(shí)別技術(shù)的未來展望

(一)多維度的發(fā)展和更為智能化的控制系統(tǒng)

在計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)中，基于更為前沿的信息處理技術(shù)和硬件技術(shù)的升級(jí)更新特別是更為強(qiáng)大的處理系統(tǒng)，二維將會(huì)發(fā)展到三維技術(shù)，大大提升圖像識(shí)別的精度和應(yīng)用范圍。也許在不遠(yuǎn)的未來，智能化的圖像處理技術(shù)將更為廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)生活，同時(shí)在很多領(lǐng)域，將會(huì)更為細(xì)化功能配置，以滿足用戶更為個(gè)性化、智能化的使用需求。從目前的發(fā)展程度看，我國在智能處理系統(tǒng)領(lǐng)域與先進(jìn)國家還有一定差距，還需要加大科技投入和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，進(jìn)一步提高我國的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的綜合實(shí)力。

(二)圖像識(shí)別未來研究重點(diǎn)

1.三維重建

伴隨著信息技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)將會(huì)從二維向三維空間發(fā)展，特別是地圖將由平面發(fā)展到三維的形態(tài)，更便于日常交通使用和導(dǎo)航指揮，除此之外，三維重建在考古研究方面也將發(fā)揮重大作用，再現(xiàn)歷史上的遺址原貌。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)

隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)處理速度的大幅提升，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)越來越完善和成熟，視頻傳輸技術(shù)和影像處理技術(shù)與智能化圖像識(shí)別技術(shù)的有機(jī)融合，將會(huì)為未來虛擬現(xiàn)實(shí)的搭建和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.智能化圖像識(shí)別技術(shù)在未來的主要領(lǐng)域

智能化圖像識(shí)別技術(shù)的不斷發(fā)展，將不斷拓展在日常生產(chǎn)生活中的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著近些年信息技術(shù)的飛速發(fā)展，在生物醫(yī)學(xué)工程、文學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)、航天技術(shù)發(fā)展、軍事監(jiān)控、工業(yè)工程、通信工程等領(lǐng)域，智能化圖像識(shí)別技術(shù)都將展現(xiàn)出更為卓越的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，按照目前的發(fā)展態(tài)勢看，其發(fā)展前景在未來將更為廣闊，未來的計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別處理技術(shù)會(huì)在數(shù)據(jù)處理效果，影像傳輸速率，清晰度以及多維度方面得到更為長足的進(jìn)步，大大提升圖像識(shí)別的效率和質(zhì)量，同時(shí)更為個(gè)性化和定制化的需要，將推動(dòng)智能化圖像識(shí)別技術(shù)更加多樣化和功能細(xì)化，同時(shí)，計(jì)算機(jī)的圖像處理技術(shù)隨著智能化技術(shù)的完善，會(huì)進(jìn)一步簡化裝置，實(shí)現(xiàn)更為便捷的操作，從各個(gè)方面提升使用效能，改變生活質(zhì)量，在工業(yè)生產(chǎn)中，降低操作誤差，實(shí)現(xiàn)更為規(guī)范和安全的自動(dòng)化操作，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

四、結(jié)語

智能化圖像識(shí)別技術(shù)可以提高自動(dòng)化的圖像分析、歸類和處理，可以有效提升圖像識(shí)別的效率和質(zhì)量，隨著我國經(jīng)濟(jì)的日益增長和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別的智能化處理技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中將發(fā)揮越來越重要的作用，應(yīng)用領(lǐng)域也將更加廣泛，在具體的生產(chǎn)生活應(yīng)用中，要加強(qiáng)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用研究，特別是基礎(chǔ)硬件的開發(fā)，進(jìn)一步提升其智能化水平，進(jìn)一步促進(jìn)其在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，發(fā)揮更為重要的作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]孫亮.計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的理論性突破[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013，06：106-107.

[2]唐錄潔.計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的理論性探究[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2013，13：98-100.

[3]劉進(jìn)申.關(guān)于計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的一些探析[J].通訊世界，2016，06：256.

[4]朱光彥.計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的理論性突破[J].讀書文摘，2015，22：104.

[5]郝明.探析計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的突破[J].中國新通信，2014，19：3.

中圖分類號(hào)：TP391.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-0049-(2016)14-0054-02