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神经网络的图像识别技术,神经网络识别图像原理

2022-08-10 16:34:00 【阳阳2013哈哈】

深度学习是怎么识别人脸的

深度学习是机器学习研究中的一个新的领域，其动机在于建立、模拟人脑进行分析学习的神经网络，它模仿人脑的机制来解释数据。

卷积神经网络(CNN)局部连接传统的神经网络是全连接，即一层的神经元与上一层的所有神经元都建立连接，这样导致参数非常多，计算量非常大，而CNN是局部连接，一层的神经元只与上一层的部分神经元建立连接，这样可以减少参数和计算量。

Technology-MachineLearning-FaceRegonition-CNN-LocalConnected权值共享给一张输入图片，用一个filter去扫时，filter里面的数就叫权重。

用该filter对整个图片进行了某个特征的扫描，例如Edgedetection，这个过程就是权值共享，因为权重不变。

Technology-MachineLearning-FaceRegonition-CNN-WeightSharing人脸识别多个CNN加其他层，遍历而成的人脸识别处理结构：Technology-MachineLearning-FaceRegonition-CNN-Example层提取到的信息的演进：Technology-MachineLearning-FaceRegonition-CNN-Example2人脸检测传统算法识别:滑动窗口+分类器用一个固定大小的窗口去滑动扫描图像，并通过分类器去分辨是否是人脸。

有时候人脸在图片中过小，所以还要通过放大图片来扫描。

Technology-MachineLearning-FaceRegonition-Window&Classifier训练:特征+Adaboost传统特征:LBP/HOG/Harr图片原始的RGB信息，维度太高，计算量过大，且不具备鲁棒性，即光照和旋转，对RGB信息影响非常大。

利用LBP得到二进制值，再转换成十进制:Technology-MachineLearning-FaceRegonition-LBP效果图：Technology-MachineLearning-FaceRegonition-LBP-ExampleAdaboost由于移动设备对计算速度有一定要求，所以用多个弱分类器加权叠加来完成一个强分类器，从而保证速度。

Technology-MachineLearning-FaceRegonition-Adaboost深度学习特征的选取是比较复杂的，可能需要大量的统计学和生物学知识积累，而深度学习不需要选择特征，这是其很大优势，另外通过GPU代替CPU等方式，可以得到一个更好的效果。

Technology-MachineLearning-FaceRegonition-DeepLeaning-Example关键点检测、跟踪传统算法Cascaderegression/ESR/SDM传统算法步骤：根据人脸检测的框位置，先初始化初始脸部轮廓位置;进行上一步位置和图形特征检测下一步位置(一般是迭代残差);进行迭代，最终得到相对准确的轮廓位置。

Technology-MachineLearning-FaceRegonition-KeyPoints深度学习深度学习算法步骤：对图像进行轮廓定位态校正;全局粗定位;局部精细定位。

作者：YI_LIN来源：简书。

深度神经网络具体的工作流程是什么样的？

第一，深度神经网络不是黑盒，个人电脑开机直到神经网络运行在内存中的每一比特的变化都是可以很细微的观察的rbsci。没有任何神秘力量，没有超出科学解释的现象发生。

第二，深度神经网络的工作方式是基于传统的电脑架构之上的，就是数据+算法。但人们确实从中窥探到了一种全新的电子大脑方式。所以目前有研究提炼一些常用神经网络算法加速硬件。微软等巨头则在开发量子计算。

第三，深度神经网络是一个很初级的特征自动提取器。说初级因为简单粗暴。以前为了节约算力特征关键模型都是人工亲自设定。而现在这部分工作随着算力的提高可以自动化。

所以从某种意义上来说深度神经网络也是一种自动编程机，但和人们相比，一点点小小的自动化都需要很多很多的计算力支持，这一点也不重要，重要的是，它能工作(手动英文)。那么深度神经网络究竟是什么呢？

它是一个能迭代更新自己的特征提取算法。现在这个算法可是像全自动高级工厂，数据往里一丢，不得了！整个工厂里面所有机器都动了起来。没见过的小伙伴当场就被吓呆瓜了，用流行的话说叫懵住。

几千只机械手把数据搬来搬去，拿出魔方一样的盒子装来装去又倒出来。整个场面就叫一个震撼。算法运行规模也更大了。

如何通过人工神经网络实现图像识别

。

人工神经网络（ArtificialNeuralNetworks）（简称ANN）系统从20世纪40年代末诞生至今仅短短半个多世纪，但由于他具有信息的分布存储、并行处理以及自学习能力等优点，已经在信息处理、模式识别、智能控制及系统建模等领域得到越来越广泛的应用。

尤其是基于误差反向传播（ErrorBackPropagation）算法的多层前馈网络（Multiple-LayerFeedforwardNetwork）(简称BP网络)，可以以任意精度逼近任意的连续函数，所以广泛应用于非线性建模、函数逼近、模式分类等方面。

目标识别是模式识别领域的一项传统的课题，这是因为目标识别不是一个孤立的问题，而是模式识别领域中大多数课题都会遇到的基本问题，并且在不同的课题中，由于具体的条件不同，解决的方法也不尽相同，因而目标识别的研究仍具有理论和实践意义。

这里讨论的是将要识别的目标物体用成像头(红外或可见光等)摄入后形成的图像信号序列送入计算机，用神经网络识别图像的问题。

一、BP神经网络BP网络是采用Widrow-Hoff学习算法和非线性可微转移函数的多层网络。一个典型的BP网络采用的是梯度下降算法，也就是Widrow-Hoff算法所规定的。

backpropagation就是指的为非线性多层网络计算梯度的方法。一个典型的BP网络结构如图所示。我们将它用向量图表示如下图所示。

其中：对于第k个模式对，输出层单元的j的加权输入为该单元的实际输出为而隐含层单元i的加权输入为该单元的实际输出为函数f为可微分递减函数其算法描述如下：（1）初始化网络及学习参数，如设置网络初始权矩阵、学习因子等。

（2）提供训练模式，训练网络，直到满足学习要求。（3）前向传播过程：对给定训练模式输入，计算网络的输出模式，并与期望模式比较，若有误差，则执行（4）；否则，返回（2）。

（4）后向传播过程：a.计算同一层单元的误差；b.修正权值和阈值；c.返回（2）二、BP网络隐层个数的选择对于含有一个隐层的三层BP网络可以实现输入到输出的任何非线性映射。

增加网络隐层数可以降低误差，提高精度，但同时也使网络复杂化，增加网络的训练时间。误差精度的提高也可以通过增加隐层结点数来实现。一般情况下，应优先考虑增加隐含层的结点数。

三、隐含层神经元个数的选择当用神经网络实现网络映射时，隐含层神经元个数直接影响着神经网络的学习能力和归纳能力。

隐含层神经元数目较少时，网络每次学习的时间较短，但有可能因为学习不足导致网络无法记住全部学习内容；隐含层神经元数目较大时，学习能力增强，网络每次学习的时间较长，网络的存储容量随之变大，导致网络对未知输入的归纳能力下降，因为对隐含层神经元个数的选择尚无理论上的指导，一般凭经验确定。

四、神经网络图像识别系统人工神经网络方法实现模式识别，可处理一些环境信息十分复杂，背景知识不清楚，推理规则不明确的问题，允许样品有较大的缺损、畸变，神经网络方法的缺点是其模型在不断丰富完善中，目前能识别的模式类还不够多，神经网络方法允许样品有较大的缺损和畸变，其运行速度快，自适应性能好，具有较高的分辨率。

神经网络的图像识别系统是神经网络模式识别系统的一种，原理是一致的。一般神经网络图像识别系统由预处理，特征提取和神经网络分类器组成。预处理就是将原始数据中的无用信息删除，平滑，二值化和进行幅度归一化等。

神经网络图像识别系统中的特征提取部分不一定存在，这样就分为两大类：①有特征提取部分的：这一类系统实际上是传统方法与神经网络方法技术的结合，这种方法可以充分利用人的经验来获取模式特征以及神经网络分类能力来识别目标图像。

特征提取必须能反应整个图像的特征。但它的抗干扰能力不如第2类。

②无特征提取部分的：省去特征抽取，整副图像直接作为神经网络的输入，这种方式下，系统的神经网络结构的复杂度大大增加了，输入模式维数的增加导致了网络规模的庞大。

此外，神经网络结构需要完全自己消除模式变形的影响。但是网络的抗干扰性能好，识别率高。当BP网用于分类时，首先要选择各类的样本进行训练，每类样本的个数要近似相等。

其原因在于一方面防止训练后网络对样本多的类别响应过于敏感，而对样本数少的类别不敏感。另一方面可以大幅度提高训练速度，避免网络陷入局部最小点。

由于BP网络不具有不变识别的能力，所以要使网络对模式的平移、旋转、伸缩具有不变性，要尽可能选择各种可能情况的样本。

例如要选择不同姿态、不同方位、不同角度、不同背景等有代表性的样本，这样可以保证网络有较高的识别率。

构造神经网络分类器首先要选择适当的网络结构：神经网络分类器的输入就是图像的特征向量；神经网络分类器的输出节点应该是类别数。隐层数要选好，每层神经元数要合适，目前有很多采用一层隐层的网络结构。

然后要选择适当的学习算法，这样才会有很好的识别效果。

在学习阶段应该用大量的样本进行训练学习，通过样本的大量学习对神经网络的各层网络的连接权值进行修正，使其对样本有正确的识别结果，这就像人记数字一样，网络中的神经元就像是人脑细胞，权值的改变就像是人脑细胞的相互作用的改变，神经网络在样本学习中就像人记数字一样，学习样本时的网络权值调整就相当于人记住各个数字的形象，网络权值就是网络记住的内容，网络学习阶段就像人由不认识数字到认识数字反复学习过程是一样的。

神经网络是按整个特征向量的整体来记忆图像的，只要大多数特征符合曾学习过的样本就可识别为同一类别，所以当样本存在较大噪声时神经网络分类器仍可正确识别。

在图像识别阶段，只要将图像的点阵向量作为神经网络分类器的输入，经过网络的计算，分类器的输出就是识别结果。五、仿真实验1、实验对象本实验用MATLAB完成了对神经网络的训练和图像识别模拟。

从实验数据库中选择0～9这十个数字的BMP格式的目标图像。图像大小为16×8像素，每个目标图像分别加10％、20％、30％、40％、50％大小的随机噪声，共产生60个图像样本。

将样本分为两个部分，一部分用于训练，另一部分用于测试。实验中用于训练的样本为40个，用于测试的样本为20个。随机噪声调用函数randn(m,n)产生。

2、网络结构本试验采用三层的BP网络，输入层神经元个数等于样本图像的象素个数16×8个。隐含层选24个神经元，这是在试验中试出的较理想的隐层结点数。

输出层神经元个数就是要识别的模式数目，此例中有10个模式，所以输出层神经元选择10个，10个神经元与10个模式一一对应。

3、基于MATLAB语言的网络训练与仿真建立并初始化网络% ================S1 = 24;% 隐层神经元数目S1 选为24[R,Q] = size(numdata);[S2,Q] = size(targets);F = numdata;P=double(F);net = newff(minmax(P),[S1 S2],{'logsig''logsig'},'traingda','learngdm')这里numdata为训练样本矩阵，大小为128×40，targets为对应的目标输出矩阵，大小为10×40。

newff(PR,[S1S2…SN],{TF1TF2…TFN}，BTF,BLF,PF)为MATLAB函数库中建立一个N层前向BP网络的函数，函数的自变量PR表示网络输入矢量取值范围的矩阵[Pminmax];S1~SN为各层神经元的个数；TF1~TFN用于指定各层神经元的传递函数；BTF用于指定网络的训练函数；BLF用于指定权值和阀值的学习函数；PF用于指定网络的性能函数，缺省值为‘mse’。

设置训练参数net.performFcn = 'sse'; %平方和误差性能函数 = 0.1; %平方和误差目标 = 20; %进程显示频率net.trainParam.epochs = 5000;%最大训练步数 = 0.95; %动量常数网络训练net=init(net);%初始化网络[net,tr] = train(net,P,T);％网络训练对训练好的网络进行仿真D=sim(net,P);A = sim(net,B);B为测试样本向量集,128×20的点阵。

D为网络对训练样本的识别结果，A为测试样本的网络识别结果。实验结果表明：网络对训练样本和对测试样本的识别率均为100％。如图为64579五个数字添加50%随机噪声后网络的识别结果。

六、总结从上述的试验中已经可以看出，采用神经网络识别是切实可行的，给出的例子只是简单的数字识别实验，要想在网络模式下识别复杂的目标图像则需要降低网络规模，增加识别能力，原理是一样的。

如何在电脑中将图片识别出来

在电脑图片中将图片识别出来的方法很简单，只需要一个OCR文字识别软件，然后会去操作就可以了，以下是识别的步骤，大家可以参考一下：使用工具：迅捷OCR文字识别软件，搜素迅捷办公找到。

步骤一：在软件上方选择图片局部识别，进入版块后，点击添加文件按钮将需要识别的图片添加进来。步骤二：图片添加进来后，在页面的左下角可以修改识别后的文件的“输出目录”。

步骤三：输出目录修改好后，点击图片下方的第二个小工具在图片上框选出想要识别的文字范围，框选完软件就会自动去识别了。

步骤四：图片文字识别出来会显示在右边方框，觉得没什么问题的话就可以点击右下角保存为TXT了，这样整个步骤就完成了。希望以上的方法能够解决到你的问题。

Python如何图像识别？

Python图片文本识别使用的工具是PIL和pytesser。

因为他们使用到很多的python库文件，为了避免一个个工具的安装，建议使用pythonxypytesser是OCR开源项目的一个模块，在Python中导入这个模块即可将图片中的文字转换成文本。

pytesser调用了tesseract。当在Python中调用pytesser模块时，pytesser又用tesseract识别图片中的文字。

pytesser的使用步骤如下：首先，安装Python2.7版本，这个版本比较稳定，建议使用这个版本。其次，安装pythoncv。然后，安装PIL工具，pytesser的使用需要PIL库的支持。

接着下载pytesser最后，将pytesser解压，这个是免安装的，可以将解压后的文件cut到Python安装目录的Lib\site-packages下直接使用，比如我的安装目录是：C:\Python27\Lib\site-packages，同时把这个目录添加到环境变量之中。

完成以上步骤之后，就可以编写图片文本识别的Python脚本了。

参考脚本如下：frompytesserimport*importImageEnhanceimage=('D:\\workspace\\python\\5.png')#使用ImageEnhance可以增强图片的识别率enhancer=ImageEnhance.Contrast(image)image_enhancer=enhancer.enhance(4)printimage_to_string(image_enhancer)tesseract是谷歌的一个对图片进行识别的开源框架，免费使用，现在已经支持中文，而且识别率非常高，这里简要来个helloworld级别的认识下载之后进行安装，不再演示。

在tesseract目录下，有个文件，主要调用这个执行文件，用cmd运行到这个目录下，在这个目录下同时放置一张需要识别的图片，这里是然后运行:tesseractresult会把自动识别并转换为txt文件到但是此时中文识别不好然后找到tessdata目录，把eng.traineddata替换为chi_sim.traineddata,并且把chi_sim.traineddata重命名为eng.traineddataok,现在中文识别基本达到90%以上了。