基于機(jī)器視覺(jué)的數(shù)字識(shí)別技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)＊

王冉，孟磊

（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710077）

前言

隨著城市人口的增加，學(xué)校、醫(yī)院、社區(qū)、商場(chǎng)等人流量比較大場(chǎng)合，安全問(wèn)題成為重點(diǎn)的研究方向，視頻監(jiān)控成為主流趨勢(shì)，視頻監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)之一即為物體及人體檢測(cè)及識(shí)別，本文就識(shí)別技術(shù)中的圖像處理、視頻流處理、數(shù)字識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)加以分析和驗(yàn)證。

1 相關(guān)技術(shù)及軟件介紹

圖像識(shí)別技術(shù)主要針對(duì)獲取的圖片進(jìn)行：（1）圖片的獲?。?）樣本圖片及非樣本圖片的分類（3）圖片的預(yù)處理（4）特征提?。?）建立模型對(duì)圖片中的目標(biāo)物體（本文所列舉的就是手寫數(shù)字）進(jìn)行識(shí)別。本文應(yīng)用的軟件包括Pycharm、Anaconda 等，應(yīng)用到的庫(kù)包括python3.6、numpy、tensorboard、tensorflow 等。

2 圖片處理技術(shù)

2.1 圖形繪制

圖形繪制可以使用import<庫(kù)名>as<庫(kù)別名>，代碼如下：

import cv2

import numpy as np

newtInfo=(500,500,3)

dst=np.zeros(newtInfo,np.uint8)

cv2.rectangle(dst,(50,100),(200,300),(0,0,255),-1)

cv2.circle(dst,(250,250),(50),(255,0,0),2)

cv2.ellipse(dst,(256,256),(150,100),0,0,180,(0,2 55,0),-1)

points = np.array([[150,50],[140,140],[200,170], [250,250],[150,50]])

points = points.reshape((-1,1,2))

cv2.polylines(dst,[points],True,(0,255,255),5)

cv2.imshow("tutu",dst)

cv2.waitKey(0)

繪制圖形效果如圖1 所示。

圖1 繪制圖形示例

2.2 圖片邊緣檢測(cè)技術(shù)

邊緣檢測(cè)是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的基本問(wèn)題，邊緣檢測(cè)的目的是標(biāo)識(shí)數(shù)字圖像中亮度變化明顯的點(diǎn)，本文中圖片邊緣檢測(cè)代碼如下：

import cv2

import numpy as np

img = cv2.imread("q.jpeg",1)

imgInfo = img.shape

height = imgInfo[0]

width = imgInfo[1]

gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)

dst = cv2.Canny(img,50,50)

cv2.imshow("dst",dst)

cv2.waitKey(0)

檢測(cè)的樣本圖形為圖2，經(jīng)過(guò)處理的圖形為圖3。

圖2 圖片邊緣檢測(cè)原圖

圖3 圖片邊緣檢測(cè)示例

3 視頻流的提取及處理技術(shù)

3.1 視頻流的獲取

視頻的獲取有很多種方法，網(wǎng)絡(luò)獲取、自由拍攝，為了測(cè)試的準(zhǔn)確性需要視頻盡可能的清晰，將獲取的視頻再進(jìn)行分解為圖片，就可以獲取測(cè)試所需要的樣本。

3.2 視頻流分解為圖片

視頻流分解為圖片的代碼如下：

import cv2

cap = cv2.VideoCapture("q.mp4")

isOpened = cap.isOpened

print(isOpened)

fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)

width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))

height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))

print(fps,width,height)

i = 0

while(isOpened):

if i == 13:

break;

else:

i = i+1

fileName = "image"+str(i)+".jpg"

print(fileName)

if flag == True:

cv2.imwrite(fileName, [cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY, 100])

print("end")

其運(yùn)行結(jié)果即將視頻分解為13 張待測(cè)試的圖片，在某些情況下也需要將圖片合成為視頻。

4 數(shù)字識(shí)別技術(shù)

4.1 建立訓(xùn)練集和測(cè)試集

在做數(shù)據(jù)的訓(xùn)練前，應(yīng)該找出測(cè)試集，MNIST 可以幫助我們完成這項(xiàng)任務(wù)。為了測(cè)試的速度和準(zhǔn)確率，在識(shí)別手寫數(shù)字是0~9 中的某一個(gè)數(shù)前，先設(shè)定識(shí)別數(shù)字“5”和非“5。

4.2 分類器設(shè)置

MNIST 數(shù)據(jù)集是手寫0 到9 的灰度圖像，輸入圖像數(shù)據(jù)28 * 28 的灰度圖，形狀是[1, 28, 28]，如果圖像是32*32 的彩色圖，那么輸入的形狀是[3，32，32]，因?yàn)榛叶葓D只有一個(gè)通道，而彩色圖有RGB 三個(gè)通道。

4.3 提高準(zhǔn)確率

例如要識(shí)別數(shù)字“5”，出現(xiàn)以下請(qǐng)況（1）將數(shù)字“5”識(shí)別為數(shù)字“5”；（2）將其他數(shù)字識(shí)別為數(shù)字“5”，“3”“6”“8”這些和“5”相近的數(shù)字都有可能被識(shí)別為數(shù)字“5”；（3）將數(shù)字“5”沒(méi)有識(shí)別出來(lái)，這種錯(cuò)誤的原因就是將所有類似“5”的數(shù)字劃分為非“5”。經(jīng)過(guò)分析，在數(shù)字識(shí)別的過(guò)程中，盡可能的識(shí)別為真，進(jìn)而再根據(jù)易混淆數(shù)字的特征進(jìn)行下一級(jí)分類器的設(shè)置，進(jìn)而提高分析的準(zhǔn)確率。

5 總結(jié)

為了智能識(shí)別數(shù)字本文進(jìn)行了研究和測(cè)試，為進(jìn)一步研究如何統(tǒng)計(jì)高密度人群提供研究基礎(chǔ)，研究教師、實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院、幼兒園等的人口數(shù)量，以及外來(lái)人口檢測(cè)實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控及預(yù)警是我們下一步的研究工作。