基于App Inventor的圖像識別APP設計

羅紅梅

摘要：文章通過介紹一款手機游戲APP的制作，演示了機器學習中的監(jiān)督學習過程，讓學生在游戲的過程中對機器學習和圖像識別有一個大致的了解，以期讓學生認識身邊的人工智能。

關鍵詞：圖像識別;App Inventor;機器學習

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）01-0049-02

機器學習是人工智能的核心，深度學習是機器學習中一個新的研究方向，它能夠讓機器像人一樣具有分析學習能力，能夠識別文字、圖像和聲音等數(shù)據(jù)。為了讓中學生對機器學習、圖像識別的過程有一個感性的認識，以期引起孩子們學習人工智能的興趣，文章介紹一個簡單的圖片識別APP的制作流程。通過這個APP，手機能夠判斷出照片中的對象是什么物體。

1開發(fā)環(huán)境介紹

App Inventor是谷歌公司開發(fā)的、完全在線的手機編程軟件，它將代碼全部編寫完畢并封裝成組件，使用者只需用積木式的拖拽來完成Android編程，它也支持樂高NXT機器人，可以完成手機控制機器人。

MLforkids為訓練機器學習模型提供了一個易于使用的引導環(huán)境，可用于分類文本、數(shù)字或識別圖像，它能夠將訓練過的機器學習模型添加到App Inventor項目中，該工具完全基于網(wǎng)絡，無須安裝或復雜的設置，它使用的后臺AI平臺是IBM的Watson。

2項目設計

本項目利用A0p Inventor 2做一個手機捉迷藏游戲APP，首先在MLforkids網(wǎng)站上給機器提供樣本，每種類別至少提供十個，機器通過學習這些樣本產(chǎn)生一個模型，將這個模型導入App In-ventor 2就可以制作識別這些對象的APP。玩家找到事先定義的對象須拍照證明，手機APP將能夠分析照片并識別該對象。

2.1收集樣本

在瀏覽器中打開網(wǎng)址https：//maehineleamingforkids.eo.uk/，登錄并創(chuàng)建一個新項目，注意項目名稱不可使用漢字，識別類型選擇“圖像”，點擊“訓練”按鈕后，添加三個標簽并分別命名為“Cat”“Rabbit”“Scissors”的標簽桶，標簽名也不可有漢字。點擊第一個標簽桶中的“攝像頭”按鈕，用攝像頭給第一個物體拍照，嘗試從不同側面、角度或距離拍，重復拍攝至少十張片。按相同的方法給第二和第三個物體拍照。圖1為樣本收集圖。

2.2訓練機器學習模型

在項目頁面中，點擊“學習和測試”按鈕，點擊“培養(yǎng)新的機器學習模型”按鈕，后臺IBM的Watson平臺就開始運作，當前型號狀態(tài)顯示“Available”時，說明模型已經(jīng)訓練完成。紅色顯示的URL地址就是我們后期APP制作用到的機器學習模型的唯一地址，將其拷貝下來。

2.3APP編程

在瀏覽器中輸入地址：http：//app.gzjkw.net，這是廣州電教館架設的App Inventor 2服務器。無須注冊直接用QQ帳號即可登錄。新建一個App Inventor項目（注意：項目名稱不可使用中文）。在組件面版中點擊“Import Extension”，點擊“URL”將上一步獲得的地址復制到這里，點擊“Impoa”按鈕，如此即可將剛剛訓練好的機器學習模型導入，即為兒童機器學習擴展（“ML4K”），將其拖到設計界面，完成此操作后，圖標將添加到在“不可見組件”列表中。圖2為此移動游戲界面組件設計，表1為所有組件設計的參數(shù)設置。

邏輯設計將完成以下功能：點擊“開始”按鈕啟動游戲，找到對象后點擊“拍照”按鈕調(diào)用手機上的相機功能拍照，如果ML4K模型驗證是所需對象的照片，其標簽將以綠色背景突出顯示。當三個對象都被找到，即三個標簽的背景均為綠色時游戲結束，對話框提示完成游戲所花費的時間，其他邏輯設計較為簡單，圖3為ML4K模塊的關鍵部分邏輯設計。2AAPP功能測試

當機器學習模型已驗證找到所有三個對象后，計時器將停止計時并由對話框報告花費的時間，圖4為APP游戲的運行效果。

3結束語

這個項目訓練了機器學習模型來識別物體。首先通過收集這些對象的照片樣本并”標記”，即告訴計算機每張照片中的內(nèi)容，計算機使用這些標記來訓練模型，通過查找圖案的顏色和形狀來學習如何識別新照片，這被稱為“監(jiān)督學習”。樣本越具有多樣性，機器學習模型的性能越好，判斷的準確率也越高。例如可嘗試添加具有不同背景的樣本;拍攝時將對象靠近或遠離相機，也可以將對象四面顛倒，從頂部和底部拍攝對象。在這個項目中，訓練一臺電腦，看看它是如何學習，嘗試找出它的錯誤、教它如何改進，并看到它改變，這就是最簡單的人工智能。