【研究】影象識別及應用

什麼是影象識別

影象識別，是指利用計算機對影象進行處理、分析和理解，以識別各種不同樣式的標的和對像的技術。根據觀測到的影象，對其中的物體分辨其類別，做出有意義的判斷。利用現代資訊處理與計算技術來模擬和完成人類的認識、理解過程。一般而言，一個影象識別系統主要由三個部分組成，分別是：影象分割、影象特徵提取以及分類器的識別分類。

其中，影象分割將影象劃分為多個有意義的區域，然後將每個區域的影象進行特徵提取，最後分類器根據提取的影象特徵對影象進行相對應的分類。實際上，影象識別和影象分割並不存在嚴格的界限。從某種意義上，影象分割的過程就是影象識別的過程。影象分割著重於物件和背景的關係，研究的是物件在特定背景下所表現出來的整體屬性，而影象識別則著重於物件本身的屬性。影象分割以及識別技術在航天、醫學、通訊、工業自動化、機器人及軍事等領域均有著廣泛的應用。

圖為影象識別系統圖

影象識別的國內外研究現狀

影象識別的發展經歷了三個階段：文字識別、數字影象處理與識別、物體識別。

▷ 文字識別的研究是從1950年開始的，一般是識別字母、數字和符號，從印刷文字識別到手寫文字識別，應用非常廣泛。

▷ 數字影象處理和識別的研究開始於1965年。數字影象與模擬影象相比具有儲存，傳輸方便可壓縮、傳輸過程中不易失真、處理方便等巨大優勢，這些都為影象識別技術的發展提供了強大的動力。

▷ 物體識別主要指的是對三維世界的客體及環境的感知和認識，屬於高階的計算機視覺範疇。它是以數字影象處理與識別為基礎的結合人工智慧、系統學等學科的研究方向，其研究成果被廣泛應用在各種工業及探測機器人上。

影象識別作為計算視覺技術體系中的重要一環，一直備受重視。微軟在兩年前就公佈了一項里程碑式的成果：它的影象系統識別圖片的錯誤率比人類還要低。如今，影象識別技術又發展到一個新高度。這有賴於更多資料的開放、更多基礎工具的開源、產業鏈的更新迭代，以及高效能的AI計算晶片、深度攝像頭和優秀的深度學習演演算法等的進步，這些都為影象識別技術向更深處發展提供了源源不斷的動力。

其實對於影象識別技術，大家已經不陌生，人臉識別、虹膜識別、指紋識別等都屬於這個範疇，但是影象識別遠不只如此，它涵蓋了生物識別、物體與場景識別、影片識別三大類。發展至今，儘管與理想還相距甚遠，但日漸成熟的影象識別技術已開始探索在各類行業的應用。

1、智慧家居

在智慧家居領域，透過攝像頭獲取到影象，然後透過影象識別技術識別出影象的內容，從而做出不同的響應。舉個例子，我們在門口安裝了攝像頭，當有物體出現在攝像頭範圍內的時候，攝像頭自動拍攝下影象進行識別，如果發現是可疑的人或物體，就可以及時報警給戶主。如果影象和主人的面部匹配，則會主動為主人開門。還有家庭用的智慧機器人，透過影象識別技術可以對物體進行識別，並且實現對人的跟隨，搭配上人工智慧系統，它能分辨出你是它的哪個主人，並且能你進行一些簡單的互動，比如檢測到是家裡的老人，它可能會為你測一測血壓，如果是小孩子，它可能給你講個故事。

2、電商購物

網購時消費者使用的“相似款（拍照識別/掃描識別）”搜尋功能，就是基於影象識別技術，當消費者將滑鼠停留在感興趣的商品上後，就可以選擇檢視相似的款式；同時透過調整演演算法，還能夠更好的猜測消費者的意圖，搜素結果即使不能提供完全匹配的商品，也會為消費者推薦最為相關的商品，儘量滿足消費者的購物需求。這對於商家來說，也是一種從外界導流和提高移動端使用者黏度的方式之一。

3、金融

在金融領域，身份識別和智慧支付將提高身份安全性與支付的效率和質量。比如，在傳統金融中，使用者在申請銀行貸款或證券開戶時，均必須到物體門店上做身份資訊核實，完成面簽。如今，透過人臉識別技術，使用者只需要開啟手機攝像頭，自拍一張照片，系統將會做一個活體檢測，併進行一系列的驗證、匹配和判定，最終會判斷這個照片是否是使用者本人操作，完成身份核實。

4、安防

影象識別在安防領域應用較多，未來在軟硬體鋪設到後端軟體管理平臺的建設轉型中，影象識別系統將成為打造智慧城市的核心環節。比如，人臉識別是智慧安防時代影片監控中不可或缺的一部分，能直接幫助使用者從影片畫面中提取出“人”的資訊，這大大提升了監控系統的價值，讓監控系統不再是“獃板”的去錄影，而且讓它去“認人”。

5、醫療

未來，將影象識別技術應用到醫療領域，可以更精準更快速地分辨 X 光片、MRI 和 CT 掃描圖片，上至診斷預防癌症，下至加速發現治病救命的新藥。一個放射科醫生一生可能會看上萬張掃描影象，但是，一臺計算機可能會看上千萬張。讓計算機來解決影象的問題，這聽起來並不瘋狂。

6、交通系統

近年來，伴隨著城市的飛速發展，城市內人口急劇增加，汽車擁有量持續提高，由此引發了一系列的交通安全和交通擁堵問題。因此，近年來，影象識別技術被廣泛應用於交通運輸領域，交通違章監測、交通擁堵檢測、訊號燈識別以提高交通管理者的工作效率，更好的解決城市交通問題。

此外，在機器人、無人家、自動駕駛、軍事、工業化生產線、食品檢測、教育、古玩、地質勘探等行業中，影象識別也有不同程度的應用。