計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的理論性探究

1、 計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的理論性探究 Summary：科學(xué)技術(shù)革命的發(fā)展推進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)也越來越成熟。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展關(guān)系著我國國民經(jīng)濟(jì)的健康有序地發(fā)展，尤其是在國際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的情況下，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)有利于我國更好地應(yīng)對(duì)國際動(dòng)態(tài)和局勢(shì)促進(jìn)我國各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。文章以計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)作為研究重點(diǎn)，描述了其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和工作原理，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的一些理論突破進(jìn)行了詳細(xì)地闡述，對(duì)我國的信息工程等領(lǐng)域在實(shí)踐與理論和促進(jìn)我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方面具有一定的研究意義。Keys：計(jì)算機(jī)智能化；圖像識(shí)別技術(shù)；理論性探究TP391計(jì)

2、算機(jī)智能化圖像識(shí)別主要是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)輸入的圖像進(jìn)行處理和分析從而識(shí)別出多種不同模式的對(duì)象。計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展使得計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。信息時(shí)代的今天，人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐的活動(dòng)過程中已經(jīng)不再憑借身體的各個(gè)器官來接受信息和感知世界的，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)可以快速地獲得所需要的信息從而幫助人們更好地思考和決策1。雖然計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)在我國已經(jīng)獲得了相當(dāng)程度的發(fā)展，但是要想趕上時(shí)代的步伐應(yīng)對(duì)變化莫測(cè)的國際市場(chǎng)就必須對(duì)計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行理論上的突破。本文在此將重點(diǎn)討論計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的相關(guān)發(fā)展和創(chuàng)新。1 計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)概述計(jì)算

3、機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)一般分為五個(gè)部分，即對(duì)所要識(shí)別的圖像通過一定的方式將其輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)預(yù)處理和特征提出再對(duì)識(shí)別的圖像進(jìn)行匹配和分類。作為計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別的第一步，圖像輸入主要是將已經(jīng)采集到的圖像輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)預(yù)處理過程主要是對(duì)將要識(shí)別的圖像進(jìn)行圖像區(qū)和背景區(qū)的分離并且將圖像進(jìn)行細(xì)化增強(qiáng)圖像的二值化，提高計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別的后期處理的速度和效率。為了能夠盡量地還原圖像的真實(shí)性和減少其虛假特征可以將圖像的特有特征用數(shù)值的形式表示出來。在計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)中如果需要將輸入的圖像與已有的圖像進(jìn)行匹配就必須用一種精確的方法將其分配到不同的圖像庫中減少計(jì)算機(jī)對(duì)圖像

4、的搜索時(shí)間。在計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)中為了準(zhǔn)確地判斷出所輸入的圖像的性質(zhì)就必須把當(dāng)前輸入的測(cè)試圖像和之前已經(jīng)保存的圖像進(jìn)行對(duì)比和分析。具體如下圖所示：圖1 計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)一般來說，計(jì)算機(jī)智能化的圖像識(shí)別技術(shù)常用的方法包括統(tǒng)計(jì)識(shí)別法、句法識(shí)別法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法等三種方法。（1）統(tǒng)計(jì)識(shí)別法。由于在實(shí)際圖像中背景與目標(biāo)的線性是不可分割的，所以統(tǒng)計(jì)識(shí)別法是具有最小分類誤差的一種方法。其原理主要以數(shù)學(xué)中有關(guān)決策理論的知識(shí)為基礎(chǔ)，建立統(tǒng)計(jì)學(xué)的識(shí)別模型，并通過此類模型對(duì)圖像作出分析與統(tǒng)計(jì)，尋找圖像中認(rèn)識(shí)的規(guī)律性，最終利用圖像特點(diǎn)中本質(zhì)特征的提出來實(shí)現(xiàn)識(shí)別。（2）句法識(shí)別法。此類方法是統(tǒng)計(jì)識(shí)別法的

5、一種補(bǔ)充，其對(duì)圖像特性的描述主要依靠的是符號(hào)。由于句法識(shí)別法學(xué)習(xí)了語言學(xué)內(nèi)句法層次的結(jié)構(gòu)排列，所以它能夠通過分層表述的方式將復(fù)雜的圖像簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的多層子圖像或單層圖像，能夠有效突出被識(shí)別圖像結(jié)構(gòu)的信息。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法。所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法，主要是指利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算的方法對(duì)目標(biāo)圖像作出識(shí)別的一種方式。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在著能夠?qū)崿F(xiàn)分布式處理與存儲(chǔ)、能夠大規(guī)模實(shí)現(xiàn)并行、具有自適應(yīng)與自組織能力，所以此類方式在處理需要同時(shí)對(duì)模糊與不精確的許多條件與因素作出考慮的圖像進(jìn)行處理時(shí)尤為有效。2 計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的研究現(xiàn)狀在對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別和處理的領(lǐng)域中圖像的識(shí)別和分割是一個(gè)也重要的問題。雖然在相關(guān)專

6、家和工作人員的共同努力下取得了相關(guān)的發(fā)展，但是還是有許多的問題需要解決。傳統(tǒng)的圖像識(shí)別主要經(jīng)歷了文字識(shí)別和數(shù)字處理以及物體識(shí)別三個(gè)階段。在20是50年代的時(shí)候文字識(shí)別的對(duì)象主要是字母和數(shù)字以及符號(hào)，許多的專用設(shè)備都開始廣泛地運(yùn)用了這一技術(shù)。在20世紀(jì)60年代中期數(shù)字圖像開始運(yùn)用于對(duì)圖像的處理和識(shí)別的研究領(lǐng)域，數(shù)字化圖像處理更加具有存儲(chǔ)量大和方便傳輸和壓縮等優(yōu)勢(shì)，為圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展提供了非常廣泛的發(fā)展空間。數(shù)字圖像處理主要是表現(xiàn)在對(duì)物體的識(shí)別中的三維數(shù)據(jù)和圖片的感知和認(rèn)識(shí)。物體識(shí)別主要是在前兩個(gè)階段的基礎(chǔ)上借助了人工智能化的特點(diǎn)將其研究和探索的成果廣泛地運(yùn)用到各種行業(yè)領(lǐng)域中。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)

7、別技術(shù)在目前需要提高其對(duì)圖像的識(shí)別能力，在圖像的傳輸過程中充分地運(yùn)用不同類別空間的映射2。作為一種成熟的圖像識(shí)別和處理技術(shù)，計(jì)算機(jī)智能化圖像處理技術(shù)在不斷地研究和發(fā)展，對(duì)各種圖像的類別和特征進(jìn)行有效地對(duì)比和匹配，提高圖像處理后的清晰度和識(shí)別度。3 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)3.1 計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的主要特點(diǎn)（1）信息量大。計(jì)算機(jī)對(duì)圖像信息的處理主要是采用二維信息的方式，因此對(duì)計(jì)算機(jī)的配置和計(jì)算機(jī)的運(yùn)行系統(tǒng)的速度以及計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量都有非常嚴(yán)格的要求。圖像信息與語言信息相比所需要的頻帶較寬，無論是在計(jì)算機(jī)的成像過程中還是在圖像的傳輸中以及圖像信息的存儲(chǔ)和處理的過程中都需要一定的科

8、學(xué)技術(shù)。（2）相關(guān)性大。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中對(duì)圖像的各個(gè)像素都是具有一定的關(guān)聯(lián)性，所以在計(jì)算機(jī)智能化圖像的識(shí)別過程中需要對(duì)輸入的各種圖像信息進(jìn)行有效地壓縮才能夠?qū)Σ煌膱D像信息進(jìn)行分類和匹配。尤其是對(duì)三維景物的選取上，輸入的圖像本身是沒有再現(xiàn)三維景物的幾何信息能力，因此對(duì)三維景物的背后所需要反映的部分信息必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)丶僭O(shè)和重新的測(cè)量3。計(jì)算機(jī)在對(duì)圖像進(jìn)行智能識(shí)別的過程中需要對(duì)三維景物進(jìn)行適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)以便于解決在計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別過程中所產(chǎn)生的問題。（3）人為因素大。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別在對(duì)圖像進(jìn)行后期處理之后總是由人來進(jìn)行評(píng)價(jià)的，因而計(jì)算機(jī)在對(duì)圖像進(jìn)行智能化識(shí)別的時(shí)候受人的因素影響較大。然而，人的眼

9、睛總是會(huì)受到周圍環(huán)境的影響以及情緒和知識(shí)興趣愛好的影響。因此，為了提高計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行智能化識(shí)別的質(zhì)量應(yīng)該盡量地讓計(jì)算機(jī)模仿人的視覺，充分地模擬人們?cè)趯?duì)圖像進(jìn)行觀察和評(píng)價(jià)時(shí)候的狀態(tài)。3.2 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。因?yàn)楝F(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)水平的限制只能將一幅模擬的圖像進(jìn)行數(shù)字化處理轉(zhuǎn)換為一種二維數(shù)組，基本的掃描儀都能夠?qū)D像的像素轉(zhuǎn)化為32位。因此計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別能夠?qū)⑷魏蔚膱D像的精確度滿足用戶的任一要求。（2）表現(xiàn)型強(qiáng)。計(jì)算機(jī)智能化圖像處理可以準(zhǔn)確地處理影響圖像處理的相關(guān)因素，例如圖像的存儲(chǔ)狀況和圖像的輸入過程中出現(xiàn)的問題和故障。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)能夠在任何的情況下

10、對(duì)圖像進(jìn)行還原和再現(xiàn)從而保證了圖像在經(jīng)過計(jì)算機(jī)識(shí)別和處理的時(shí)候的像素。（3）靈活性好。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)在對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別和處理的時(shí)候，可以根據(jù)圖像的客觀情況來將其放大。由于圖像的信息總是來自于各個(gè)方面，無論是來自生物顯微鏡下的細(xì)胞圖像還是對(duì)于宇宙中位于天文望遠(yuǎn)鏡下的龐然大物都能夠在計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別系統(tǒng)中進(jìn)行識(shí)別和處理，通過線性運(yùn)算和非線性處理實(shí)現(xiàn)圖像的識(shí)別功能4。在對(duì)各種不同的圖像信息進(jìn)行正確地編碼之后用二維數(shù)據(jù)將圖像的灰度進(jìn)行組合在計(jì)算機(jī)上可以清晰地顯示出圖像的質(zhì)量。4 計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的理論性突破4.1 計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)朝著高速化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展無論是在生活領(lǐng)域

11、還是科學(xué)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度都會(huì)對(duì)生活和工作產(chǎn)生重要的影響。尤其是對(duì)圖像進(jìn)行智能識(shí)別對(duì)計(jì)算機(jī)具有特別的要求，而現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)在科學(xué)技術(shù)水平的促進(jìn)下不斷地提高其自身的硬件水平。不僅如此，在計(jì)算機(jī)的內(nèi)部配置方面也比以前有了相當(dāng)大的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)在進(jìn)行圖像的采集和處理的過程中分辨率都大大地提高了，同時(shí)對(duì)圖像的存儲(chǔ)設(shè)備的性質(zhì)也在日益地更新。圖像作為一種二維度信息，計(jì)算機(jī)將其進(jìn)行識(shí)別的過程中將更多的三維信息賦予圖像中并且通過各種計(jì)算和技術(shù)的處理而得到相應(yīng)地改進(jìn)5。同時(shí)，計(jì)算機(jī)在對(duì)圖像所顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和壓縮的時(shí)候開始以多媒體的形式對(duì)其進(jìn)行信息化轉(zhuǎn)換，使得計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別盡量能夠按照人的思維和意識(shí)來進(jìn)行

12、從而提高計(jì)算機(jī)的智能化水平和對(duì)圖像識(shí)別的工作效率。4.2 計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)朝著多維方向和高科技方向發(fā)展計(jì)算機(jī)在對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別的過程中開始從二維角度向三維角度和多維角度發(fā)展，因此對(duì)各種圖像的數(shù)據(jù)信息處理的更加精確。目前由于硬件水平的逐漸提高，計(jì)算機(jī)的中央處理器的功能也在不斷地提高，因此計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別的領(lǐng)域越來越廣泛。隨著新的技術(shù)理論和新的科學(xué)計(jì)算方法的誕生，計(jì)算機(jī)在對(duì)圖像的識(shí)別和處理過程中更加側(cè)重對(duì)其詳細(xì)的信息進(jìn)行分類和整理，經(jīng)過系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化后形成高清晰度的圖片。5 計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用計(jì)算機(jī)智能化的圖像識(shí)別技術(shù)盡管面臨著許多困難與問題，但此類技術(shù)依舊得到了較好與較快的發(fā)展

13、。就近些年其變化與發(fā)展而言，在今后的發(fā)展過程中，計(jì)算機(jī)智能化的圖像識(shí)別技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)飛速的發(fā)展階段，人工智能與立體視覺同時(shí)也將成為計(jì)算機(jī)智能化的圖像識(shí)別技術(shù)未來發(fā)展的方向。由于短時(shí)間內(nèi)圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通用性較大的全自動(dòng)系統(tǒng)的可能性較小，所以在未來的發(fā)展歷程中，計(jì)算機(jī)智能化的圖像識(shí)別系統(tǒng)需要和不同類型的應(yīng)用進(jìn)行結(jié)合開發(fā)。5.1 醫(yī)學(xué)生物工程計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)可以對(duì)諸如紅細(xì)胞和各種染色體進(jìn)行識(shí)別，從而有利于醫(yī)生更好地了解患者的病情和更好的醫(yī)學(xué)研究。在醫(yī)院的很多部門例如心電圖的分析以及彩超和超聲波圖像處理都廣泛地運(yùn)用了計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)。5.2 工程建設(shè)方面計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)在

14、工程項(xiàng)目的建設(shè)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是對(duì)相關(guān)零部件的檢測(cè)和分類以及對(duì)輸電線路故障的分析和排查方面都借助計(jì)算機(jī)的智能化工程得到了有效地解決。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，施工人員對(duì)工程的焊接和裝配的過程中都充分地運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行智能化識(shí)別從而減少了施工誤差的發(fā)生，保障了整個(gè)工程項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量。5.3 文學(xué)藝術(shù)方面文學(xué)藝術(shù)方面對(duì)計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的使用非常普遍。在廣播電視領(lǐng)域，電視要想播出高清晰度、高質(zhì)量的畫面就必須借助計(jì)算機(jī)對(duì)所拍攝的畫面進(jìn)行處理和識(shí)別。計(jì)算機(jī)能夠?qū)?dòng)態(tài)圖像進(jìn)行相應(yīng)地采集加工合成從而形成電視畫面。為了避免圖像在播出的時(shí)候出現(xiàn)失貞的情況，計(jì)算機(jī)可以對(duì)輸入的畫面進(jìn)行智能化處理，尤

15、其是一些人為的失誤都能夠通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)地調(diào)整。在美術(shù)方面，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)可以對(duì)每一幅作品的像素和色彩方面進(jìn)行相關(guān)地調(diào)整，使其輸出后能夠更好地反映現(xiàn)實(shí)生活的。除此之外，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)在服裝設(shè)計(jì)與制作和動(dòng)畫制作以及發(fā)型設(shè)計(jì)等方面均發(fā)揮了重要的作用。5.4 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)在電子商務(wù)和酒店商務(wù)方面具有重要的影響，其可以在很多的方面代替人工操作從而節(jié)省大量的人力資源。比如，員工每天在進(jìn)行上下班的時(shí)候都可以在經(jīng)過大門通道的時(shí)候進(jìn)行電子身份簽到和認(rèn)證。同時(shí)對(duì)于一些重要的商業(yè)資料也可以通過計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行防偽說明等等。除此之外，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)

16、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，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了重大的影響。6 結(jié)束語文中通過對(duì)計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)和概念以及其優(yōu)點(diǎn)等方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要地分析和闡述，同時(shí)對(duì)其在理論上的創(chuàng)新和突破進(jìn)行了討論。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下還有很長的路要走，我們必須對(duì)其進(jìn)行高度地重視。隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)圖像進(jìn)行智能化地處理越來越重要。計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)在工業(yè)和農(nóng)業(yè)以及科學(xué)研究等各個(gè)方面將發(fā)揮關(guān)鍵的作用。同時(shí)，計(jì)算機(jī)智能化圖像識(shí)別技術(shù)在不斷地運(yùn)用和發(fā)展過程中將會(huì)越來越成熟。Reference：1楊小冬，寧新寶.自動(dòng)圖像識(shí)別系統(tǒng)圖像分割算法的研究J.南京大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，40（4）：424-431.2李建華，馬小妹.基于方向圖的動(dòng)態(tài)閾值指紋圖像二值化方法J.大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，42（5）：626-628.3康劍莉