大學生在圖像處理領域創新創業探討

陳應霞，黃明歡，曹 治，陳 艷

（長江大學計算機科學學院，湖北 荊州 434023）

1 研究背景

圖像處理原理是將圖像信號轉化成數字信號輸入到計算機中，利用相關技術對其進行有目的性的處理。圖像處理中常用到的方法有圖像變換、圖像編碼壓縮、圖像增強和復原、圖像融合、三維重建、圖像分割、圖像描述、圖像解譯等[1-5]。隨著高新技術的不斷發展，圖像處理已成為信息社會中不可分割的一個重要部分，其應用的領域也非常廣泛，如衛星遙感成像、醫學成像處理、自動駕駛、人臉識別、二維碼支付等領域[6-9]。目前，相對前沿的技術應用和創新有很多，具體如下。

飛行器領域里的大疆創新公司，它在飛行器上搭載各種具有圖像處理功能的攝像機以及傳感器，然后配合智能信息系統，為用戶提供各種個性化服務。在搜索領域里，有知名公司微軟、谷歌、雅虎以及百度等，它們在各自的搜索平臺上都提供了搜索圖片的功能，以前的搜索功能僅僅依靠用戶上傳，平臺審核的模式來對圖像進行分類，現在可以通過一些先進算法（如智能計算、神經網絡、人工智能等）來實現對圖片的查找，從而提高搜索的效率和準確率[10-12]。人臉識別是近年來比較熱門的一個應用領域，在日常生活隨處可見，刷臉支付、刷臉安檢、機場刷臉入站等方式早已被大眾所認識和接受[13-14]，人臉識別的優點在于全程無接觸且操作簡單，僅需要一個攝像頭便能完成一系列操作和任務。人臉識別的算法有很多，如PCA方法[15]、深度學習方法[16]等，這些方法大都是對人臉的圖像矩陣進行特征提取，然后與提前準備好的人臉特征空間訓練集進行匹配，從而完成人臉識別[17]。

盡管圖像處理技術在眾多領域已獲得了一系列的創新創業成果，但在傳統領域和未知領域里仍有很多創新創業機會，值得我們探討和挖掘。本文接下來針對高校大學生在圖像處理領域創新創業作一些探討和淺析。

2 大學生在圖像處理領域創新創業淺析

目前，大學生創新創業主要還是集中在“互聯網+”領域，比如電商平臺、APP和微信小程序開發與運營，公眾號營銷與推廣、短視頻制作等，這些領域已相對較為成熟，很難再有創新突破。對于在校大學生而言，在該領域再作一些創新創業，難度極大，更為重要的是民間資本也逐漸不再青睞單純的“互聯網+”創新創業了。過去那種單純地依靠一個好的Idea便能獲得資本青睞的模式已經一去不復返了，成功的通道也越來越窄了。當一個應用領域逐漸成為過去式時，就意味著一個嶄新的領域即將崛起。當“互聯網+”逐漸淡出舞臺時，人工智能應用技術逐漸浮出水面，如無人機、汽車無人駕駛、二維碼支付、人臉識別、工業機器人等已逐走入到人們的生活中。在這些應用中，有一項重要的技術，那便是圖像處理技術。因此，圖像處理技術不僅占據了當今一些重要應用領域，而且還會影響著將來的科技發展。基于此，大學生理應跟隨時代發展，搶占新的創新創業契機，在圖像領域上從事一些創新創業活動。接下來將結合大學生所具備的知識能力和圖像處理領域的未來發展方向，在技術研發和技術推廣2個層面做一些簡單的創新創業探索。在本文中，只選取幾個具有代表性的領域作了技術研發創新創業淺析。

2.1 在技術研發上進行創新創業

2.1.1 無人駕駛領域中的創新創業

無人駕駛汽車領域熱鬧非凡，華為、百度、創維、小米、小鵬、恒大、特斯蘭等眾多企業相繼進入，并投入了大量資金，直至今日，還未量產和銷售，其原因是還有很多技術仍未突破，如汽車自動感知天氣和環境技術。當遇到惡劣的天氣時，汽車如何有效地避讓障礙物，如何科學安全地行駛，這都是亟待解決的問題。

眾所周知，一般自動駕駛汽車的硬件感知系統是由攝像頭、激光雷達和毫米雷達三者組成，其感知易受天氣影響，當遇大雨、大霧、大雪時，其決策系統仍不能依據環境變化作出正確變化。因此，可以考慮研發一款自動識別天氣和環境變化的系統。在惡劣天氣下，該系統自動啟用毫米雷達作為主智能控制器。在天氣優良時，則自動使用激光雷達和攝像頭作為主智能控制器，依次分別提高自動駕駛的安全性和可靠性。當系統啟動時，自動連接到氣象臺、氣象局等天氣數據的云平臺，自動完成天氣環境數據動態更新。開發者可以利用神經網絡模型，結合各氣象平臺較為可靠的天氣和環境數據作為訓練樣本，將融合后的特征作為訓練依據，從而對各種類型的氣象數據進行訓練。選擇盡量多的訓練樣本作為參考和比對庫，從而保證天氣檢測（分類）的效率和準確性。接著，將攝像頭拍攝到的畫面傳入到訓練好的神經網絡模型中進行特征匹配，并將得到的結果寫入智能控制器中。智能控制器再根據天氣檢測結果自動調整攝像頭、激光雷達、毫米雷達來進行相應的工作，不同的數據輸入通道決定著無人駕駛采取不同的行車決策。

2.1.2 基于深度學習的智能洗車系統

傳統的洗車系統利用毛刷對車輛的外表面進行均勻擦拭，然后用強大的水流進行沖刷，這種洗車方式存在一個弊端，即沒能分清污漬區域和干凈區域，以致存在污漬區域并未洗干凈的問題。針對這個問題，可以用圖像識別技術，先將汽車整體分割成幾個區域（如前后左右等），然后對汽車整體進行拍照成像，按區域輸入訓練好的神經網絡模型進行污漬識別，對每個區域的臟污信息進行分析并根據結果得到一套完整的洗車方案，系統根據該方案控制清洗頭的運行來完成自動化清潔。事先準備好足夠數量的沾有污漬的車輛圖像，將所有圖像轉化為灰度圖，并將圖像大小裁剪到系統所要求的范圍內。通過設置具有最高識別精度的閾值，將識別好的各個區域信息輸入到神經網絡模型中進行匹配，再將匹配好的區域進行定位并保存信息。最后，將位置信息傳入控制器，對識別出的污漬區域分配更多的清洗時間和清潔強度，從而為車輛提供最佳的清洗方案。

2.1.3 基于電動車識別的電梯轎廂管理系統

近年來，電動車充電爆炸起火事件頻頻發生，給高層住宅用戶帶來生命和財產威脅。雖然政府部門和物業管理中心不斷呼吁電動車用戶不要將電動車推上樓，更不要在家中或樓道充電，但仍有少數人繞過監管將電動車推上樓充電。面對此種行為，物業和業主都深惡痛絕，可又沒有切實可行的辦法。針對此種情況，可以開發一套電梯轎廂識別系統，當識別是電動車進入電梯時，轎廂無法關閉，電梯停止運行。該系統中，可以采用基于大數據的圖像識別技術，首先建立主流品牌的電動車特征數據，當有物體進入電梯轎廂時，將該物體的圖像與樣本庫做對比，判斷該物體是否為電動車，若是，則執行轎廂無法關閉和停止運行操作。這套系統可以很好地解決電動車上樓問題，具有很好的應用價值。

2.1.4 基于人臉識別的地鐵入口閘機管理系統

隨著家庭小汽車的普及，城市交通越來越擁堵，給出行造成極為不便。地鐵作為一種快捷、便利的大型公共交通工具，在各大城市越來越受到青睞。在上海，有接近20條地鐵線路，地鐵已成為市民首先的出行工具。有的地鐵線路修在地底下，有的則修在空中，這就需要把安全放在首要位置。目前，地鐵入口閘機主要是通過刷公共交通卡、手機NFC、APP掃碼等方式進入，安全性還可以提高。

因此，可以開發一套基于人臉識別的閘機管理系統，這樣可以確保乘客的信息真實有效，避免人卡、人碼不一致的現象，可以極大地提高公共安全。通過該系統可以對進入地鐵的乘客進行人臉信息采集、后臺數據實時比對分析，發現可疑乘客，由系統發信號給地鐵警務人員或相關指揮中心，然后由警務人員和地鐵工作人員采取相應的處置措施。這套系統無疑能極大地增強公共交通的安全性。在另一方面，也能很好地輔助疫情溯源，有效地增強疫情防控措施。

2.1.5 登記照APP軟件開發

隨著手機像素的不斷提高，人們逐漸采用手機拍照來記錄日常的生活點滴，這導致傳統膠卷相機和數碼相機逐漸退出歷史舞臺，給人們造成最直接的影響就是照相館變得非常少。當人們在求職、升學、出國等各種建檔時，需要用到登記相片，此時便突然發現想弄個登記照片是很不容易的。開發一款簡單易用的登記照APP軟件，還是很有市場需求的。軟件大體功能包括換背景（底色）、尺寸大小裁剪、尺寸自定義、摳圖、角度校正、美圖等功能。軟件實現云存儲功能，避免因手機損壞、遺失帶來相片數據丟失。在現有的一些軟件基礎上，增加一個新的功能模塊——自由市場，即專門針對那些不會使用摳圖、校正、修圖和美圖等功能的客戶。當一個客戶完成拍照后，可以通過自由市場，發布自己的需求，需求包括照片用途、尺寸大小、顏色、對比度、亮度等，系統將該需求自動生成一個訂單，善于修圖、美圖的人可以通過市場承接訂單，訂單支付方式可以依托第三方平臺，比如淘寶等。當然，也可以在該APP軟件上開發支付功能，由APP平臺進行資金監管。當甲方發布需求時，甲方先將資金打入平臺，由平臺監管，乙方承接甲方的項目后，需在系統中做申請操作，經甲方確認同意后，乙方便可進行工作。圖片處理工作完成后，由甲方進行驗收，驗收通過后，平臺便把錢打入乙方賬戶中。

2.2 采用技術推廣和營銷方式進行創新創業

在創新創業的大學生群體中，既有理工科專業，如電子信息工程、計算機科學與技術、通訊工程、生物技術、化學工程、紡織工程、網絡工程等，也有文科專業，如英語、市場營銷、工商管理、會計學、企業管理等。因此，大學生除了在技術研發上進行創新創業外，還可以在技術推廣和商品推廣上進行創新創業。就目前而言，適合大學生創新創業的途徑如下。

可以與一些圖像研發類企業合作，將其優秀的圖像產品或者技術服務通過一些渠道進行推廣，這對于市場營銷類的大學生尤為合適；可以將自己研發的一些圖像技術類產品在申請專利后，再授權給一些企業使用，收取技術專利使用費或直接轉讓專利；將自己開發的技術接口（API）免費開源提供給相關企業或個人使用，同時對該技術進行實時更新和改進，收取相應的升級服務費或維護費；資源整合型創新創業，將富有創意的圖像技術類產品進行提煉、模型設計，參與學校或者機構舉辦的路演，爭取獲得資本青睞，將技術和資本進行整合，這也是創新創業思路之一。

3 結論

圖像處理技術作為信息科學領域一個熱門研究方向，應用范圍極廣。圖像處理技術可根據待解決目標的復雜性，結合一些先進的解決方案和算法，在不同的領域發揮著巨大的作用。本文首先介紹了圖像處理技術的基本概念和原理，接著淺析了大學生在圖像處理領域創新創業的一些思路，其中包括在技術研發和市場推廣兩個維度上進行了簡單探討。大學生作為國家發展的新生代力量，引領著時代和科技的進步，理應在圖像處理這一核心領域作出一番創新創業舉措，從而為國家科技進步作出貢獻。