大學(xué)生在圖像處理領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)探討

陳應(yīng)霞，黃明歡，曹 治，陳 艷

（長(zhǎng)江大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023）

1 研究背景

圖像處理原理是將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)中，利用相關(guān)技術(shù)對(duì)其進(jìn)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(qiáng)和復(fù)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(shù)的不斷發(fā)展，圖像處理已成為信息社會(huì)中不可分割的一個(gè)重要部分，其應(yīng)用的領(lǐng)域也非常廣泛，如衛(wèi)星遙感成像、醫(yī)學(xué)成像處理、自動(dòng)駕駛、人臉識(shí)別、二維碼支付等領(lǐng)域[6-9]。目前，相對(duì)前沿的技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新有很多，具體如下。

飛行器領(lǐng)域里的大疆創(chuàng)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(jī)以及傳感器，然后配合智能信息系統(tǒng)，為用戶提供各種個(gè)性化服務(wù)。在搜索領(lǐng)域里，有知名公司微軟、谷歌、雅虎以及百度等，它們?cè)诟髯缘乃阉髌脚_(tái)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(tái)審核的模式來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行分類，現(xiàn)在可以通過(guò)一些先進(jìn)算法（如智能計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖片的查找，從而提高搜索的效率和準(zhǔn)確率[10-12]。人臉識(shí)別是近年來(lái)比較熱門的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，在日常生活隨處可見(jiàn)，刷臉支付、刷臉安檢、機(jī)場(chǎng)刷臉入站等方式早已被大眾所認(rèn)識(shí)和接受[13-14]，人臉識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)在于全程無(wú)接觸且操作簡(jiǎn)單，僅需要一個(gè)攝像頭便能完成一系列操作和任務(wù)。人臉識(shí)別的算法有很多，如PCA方法[15]、深度學(xué)習(xí)方法[16]等，這些方法大都是對(duì)人臉的圖像矩陣進(jìn)行特征提取，然后與提前準(zhǔn)備好的人臉特征空間訓(xùn)練集進(jìn)行匹配，從而完成人臉識(shí)別[17]。

盡管圖像處理技術(shù)在眾多領(lǐng)域已獲得了一系列的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果，但在傳統(tǒng)領(lǐng)域和未知領(lǐng)域里仍有很多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)，值得我們探討和挖掘。本文接下來(lái)針對(duì)高校大學(xué)生在圖像處理領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作一些探討和淺析。

2 大學(xué)生在圖像處理領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)淺析

目前，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)主要還是集中在“互聯(lián)網(wǎng)+”領(lǐng)域，比如電商平臺(tái)、APP和微信小程序開(kāi)發(fā)與運(yùn)營(yíng)，公眾號(hào)營(yíng)銷與推廣、短視頻制作等，這些領(lǐng)域已相對(duì)較為成熟，很難再有創(chuàng)新突破。對(duì)于在校大學(xué)生而言，在該領(lǐng)域再作一些創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，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(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)了。過(guò)去那種單純地依靠一個(gè)好的Idea便能獲得資本青睞的模式已經(jīng)一去不復(fù)返了，成功的通道也越來(lái)越窄了。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸成為過(guò)去式時(shí)，就意味著一個(gè)嶄新的領(lǐng)域即將崛起。當(dāng)“互聯(lián)網(wǎng)+”逐漸淡出舞臺(tái)時(shí)，人工智能應(yīng)用技術(shù)逐漸浮出水面，如無(wú)人機(jī)、汽車無(wú)人駕駛、二維碼支付、人臉識(shí)別、工業(yè)機(jī)器人等已逐走入到人們的生活中。在這些應(yīng)用中，有一項(xiàng)重要的技術(shù)，那便是圖像處理技術(shù)。因此，圖像處理技術(shù)不僅占據(jù)了當(dāng)今一些重要應(yīng)用領(lǐng)域，而且還會(huì)影響著將來(lái)的科技發(fā)展。基于此，大學(xué)生理應(yīng)跟隨時(shí)代發(fā)展，搶占新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)契機(jī)，在圖像領(lǐng)域上從事一些創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)。接下來(lái)將結(jié)合大學(xué)生所具備的知識(shí)能力和圖像處理領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展方向，在技術(shù)研發(fā)和技術(shù)推廣2個(gè)層面做一些簡(jiǎn)單的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)探索。在本文中，只選取幾個(gè)具有代表性的領(lǐng)域作了技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)淺析。

2.1 在技術(shù)研發(fā)上進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

2.1.1 無(wú)人駕駛領(lǐng)域中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

無(wú)人駕駛汽車領(lǐng)域熱鬧非凡，華為、百度、創(chuàng)維、小米、小鵬、恒大、特斯蘭等眾多企業(yè)相繼進(jìn)入，并投入了大量資金，直至今日，還未量產(chǎn)和銷售，其原因是還有很多技術(shù)仍未突破，如汽車自動(dòng)感知天氣和環(huán)境技術(shù)。當(dāng)遇到惡劣的天氣時(shí)，汽車如何有效地避讓障礙物，如何科學(xué)安全地行駛，這都是亟待解決的問(wèn)題。

眾所周知，一般自動(dòng)駕駛汽車的硬件感知系統(tǒng)是由攝像頭、激光雷達(dá)和毫米雷達(dá)三者組成，其感知易受天氣影響，當(dāng)遇大雨、大霧、大雪時(shí)，其決策系統(tǒng)仍不能依據(jù)環(huán)境變化作出正確變化。因此，可以考慮研發(fā)一款自動(dòng)識(shí)別天氣和環(huán)境變化的系統(tǒng)。在惡劣天氣下，該系統(tǒng)自動(dòng)啟用毫米雷達(dá)作為主智能控制器。在天氣優(yōu)良時(shí)，則自動(dòng)使用激光雷達(dá)和攝像頭作為主智能控制器，依次分別提高自動(dòng)駕駛的安全性和可靠性。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)連接到氣象臺(tái)、氣象局等天氣數(shù)據(jù)的云平臺(tái)，自動(dòng)完成天氣環(huán)境數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新。開(kāi)發(fā)者可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，結(jié)合各氣象平臺(tái)較為可靠的天氣和環(huán)境數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，將融合后的特征作為訓(xùn)練依據(jù)，從而對(duì)各種類型的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。選擇盡量多的訓(xùn)練樣本作為參考和比對(duì)庫(kù)，從而保證天氣檢測(cè)（分類）的效率和準(zhǔn)確性。接著，將攝像頭拍攝到的畫面?zhèn)魅氲接?xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行特征匹配，并將得到的結(jié)果寫入智能控制器中。智能控制器再根據(jù)天氣檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)調(diào)整攝像頭、激光雷達(dá)、毫米雷達(dá)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的工作，不同的數(shù)據(jù)輸入通道決定著無(wú)人駕駛采取不同的行車決策。

2.1.2 基于深度學(xué)習(xí)的智能洗車系統(tǒng)

傳統(tǒng)的洗車系統(tǒng)利用毛刷對(duì)車輛的外表面進(jìn)行均勻擦拭，然后用強(qiáng)大的水流進(jìn)行沖刷，這種洗車方式存在一個(gè)弊端，即沒(méi)能分清污漬區(qū)域和干凈區(qū)域，以致存在污漬區(qū)域并未洗干凈的問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以用圖像識(shí)別技術(shù)，先將汽車整體分割成幾個(gè)區(qū)域（如前后左右等），然后對(duì)汽車整體進(jìn)行拍照成像，按區(qū)域輸入訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行污漬識(shí)別，對(duì)每個(gè)區(qū)域的臟污信息進(jìn)行分析并根據(jù)結(jié)果得到一套完整的洗車方案，系統(tǒng)根據(jù)該方案控制清洗頭的運(yùn)行來(lái)完成自動(dòng)化清潔。事先準(zhǔn)備好足夠數(shù)量的沾有污漬的車輛圖像，將所有圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，并將圖像大小裁剪到系統(tǒng)所要求的范圍內(nèi)。通過(guò)設(shè)置具有最高識(shí)別精度的閾值，將識(shí)別好的各個(gè)區(qū)域信息輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中進(jìn)行匹配，再將匹配好的區(qū)域進(jìn)行定位并保存信息。最后，將位置信息傳入控制器，對(duì)識(shí)別出的污漬區(qū)域分配更多的清洗時(shí)間和清潔強(qiáng)度，從而為車輛提供最佳的清洗方案。

2.1.3 基于電動(dòng)車識(shí)別的電梯轎廂管理系統(tǒng)

近年來(lái)，電動(dòng)車充電爆炸起火事件頻頻發(fā)生，給高層住宅用戶帶來(lái)生命和財(cái)產(chǎn)威脅。雖然政府部門和物業(yè)管理中心不斷呼吁電動(dòng)車用戶不要將電動(dòng)車推上樓，更不要在家中或樓道充電，但仍有少數(shù)人繞過(guò)監(jiān)管將電動(dòng)車推上樓充電。面對(duì)此種行為，物業(yè)和業(yè)主都深惡痛絕，可又沒(méi)有切實(shí)可行的辦法。針對(duì)此種情況，可以開(kāi)發(fā)一套電梯轎廂識(shí)別系統(tǒng)，當(dāng)識(shí)別是電動(dòng)車進(jìn)入電梯時(shí)，轎廂無(wú)法關(guān)閉，電梯停止運(yùn)行。該系統(tǒng)中，可以采用基于大數(shù)據(jù)的圖像識(shí)別技術(shù)，首先建立主流品牌的電動(dòng)車特征數(shù)據(jù)，當(dāng)有物體進(jìn)入電梯轎廂時(shí)，將該物體的圖像與樣本庫(kù)做對(duì)比，判斷該物體是否為電動(dòng)車，若是，則執(zhí)行轎廂無(wú)法關(guān)閉和停止運(yùn)行操作。這套系統(tǒng)可以很好地解決電動(dòng)車上樓問(wèn)題，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

2.1.4 基于人臉識(shí)別的地鐵入口閘機(jī)管理系統(tǒng)

隨著家庭小汽車的普及，城市交通越來(lái)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(lái)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(jī)主要是通過(guò)刷公共交通卡、手機(jī)NFC、APP掃碼等方式進(jìn)入，安全性還可以提高。

因此，可以開(kāi)發(fā)一套基于人臉識(shí)別的閘機(jī)管理系統(tǒng)，這樣可以確保乘客的信息真實(shí)有效，避免人卡、人碼不一致的現(xiàn)象，可以極大地提高公共安全。通過(guò)該系統(tǒng)可以對(duì)進(jìn)入地鐵的乘客進(jìn)行人臉信息采集、后臺(tái)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)可疑乘客，由系統(tǒng)發(fā)信號(hào)給地鐵警務(wù)人員或相關(guān)指揮中心，然后由警務(wù)人員和地鐵工作人員采取相應(yīng)的處置措施。這套系統(tǒng)無(wú)疑能極大地增強(qiáng)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(qiáng)疫情防控措施。

2.1.5 登記照APP軟件開(kāi)發(fā)

隨著手機(jī)像素的不斷提高，人們逐漸采用手機(jī)拍照來(lái)記錄日常的生活點(diǎn)滴，這導(dǎo)致傳統(tǒng)膠卷相機(jī)和數(shù)碼相機(jī)逐漸退出歷史舞臺(tái)，給人們?cè)斐勺钪苯拥挠绊懢褪钦障囵^變得非常少。當(dāng)人們?cè)谇舐殹⑸龑W(xué)、出國(guó)等各種建檔時(shí)，需要用到登記相片，此時(shí)便突然發(fā)現(xiàn)想弄個(gè)登記照片是很不容易的。開(kāi)發(fā)一款簡(jiǎn)單易用的登記照APP軟件，還是很有市場(chǎng)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(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)功能，避免因手機(jī)損壞、遺失帶來(lái)相片數(shù)據(jù)丟失。在現(xiàn)有的一些軟件基礎(chǔ)上，增加一個(gè)新的功能模塊——自由市場(chǎng)，即專門針對(duì)那些不會(huì)使用摳圖、校正、修圖和美圖等功能的客戶。當(dāng)一個(gè)客戶完成拍照后，可以通過(guò)自由市場(chǎng)，發(fā)布自己的需求，需求包括照片用途、尺寸大小、顏色、對(duì)比度、亮度等，系統(tǒng)將該需求自動(dòng)生成一個(gè)訂單，善于修圖、美圖的人可以通過(guò)市場(chǎng)承接訂單，訂單支付方式可以依托第三方平臺(tái)，比如淘寶等。當(dāng)然，也可以在該APP軟件上開(kāi)發(fā)支付功能，由APP平臺(tái)進(jìn)行資金監(jiān)管。當(dāng)甲方發(fā)布需求時(shí)，甲方先將資金打入平臺(tái)，由平臺(tái)監(jiān)管，乙方承接甲方的項(xiàng)目后，需在系統(tǒng)中做申請(qǐng)操作，經(jīng)甲方確認(rèn)同意后，乙方便可進(jìn)行工作。圖片處理工作完成后，由甲方進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收通過(guò)后，平臺(tái)便把錢打入乙方賬戶中。

2.2 采用技術(shù)推廣和營(yíng)銷方式進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的大學(xué)生群體中，既有理工科專業(yè)，如電子信息工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、通訊工程、生物技術(shù)、化學(xué)工程、紡織工程、網(wǎng)絡(luò)工程等，也有文科專業(yè)，如英語(yǔ)、市場(chǎng)營(yíng)銷、工商管理、會(huì)計(jì)學(xué)、企業(yè)管理等。因此，大學(xué)生除了在技術(shù)研發(fā)上進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)外，還可以在技術(shù)推廣和商品推廣上進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。就目前而言，適合大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的途徑如下。

可以與一些圖像研發(fā)類企業(yè)合作，將其優(yōu)秀的圖像產(chǎn)品或者技術(shù)服務(wù)通過(guò)一些渠道進(jìn)行推廣，這對(duì)于市場(chǎng)營(yíng)銷類的大學(xué)生尤為合適；可以將自己研發(fā)的一些圖像技術(shù)類產(chǎn)品在申請(qǐng)專利后，再授權(quán)給一些企業(yè)使用，收取技術(shù)專利使用費(fèi)或直接轉(zhuǎn)讓專利；將自己開(kāi)發(fā)的技術(shù)接口（API）免費(fèi)開(kāi)源提供給相關(guān)企業(yè)或個(gè)人使用，同時(shí)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新和改進(jìn)，收取相應(yīng)的升級(jí)服務(wù)費(fèi)或維護(hù)費(fèi)；資源整合型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，將富有創(chuàng)意的圖像技術(shù)類產(chǎn)品進(jìn)行提煉、模型設(shè)計(jì)，參與學(xué)校或者機(jī)構(gòu)舉辦的路演，爭(zhēng)取獲得資本青睞，將技術(shù)和資本進(jìn)行整合，這也是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思路之一。

3 結(jié)論

圖像處理技術(shù)作為信息科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)熱門研究方向，應(yīng)用范圍極廣。圖像處理技術(shù)可根據(jù)待解決目標(biāo)的復(fù)雜性，結(jié)合一些先進(jìn)的解決方案和算法，在不同的領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。本文首先介紹了圖像處理技術(shù)的基本概念和原理，接著淺析了大學(xué)生在圖像處理領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的一些思路，其中包括在技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)推廣兩個(gè)維度上進(jìn)行了簡(jiǎn)單探討。大學(xué)生作為國(guó)家發(fā)展的新生代力量，引領(lǐng)著時(shí)代和科技的進(jìn)步，理應(yīng)在圖像處理這一核心領(lǐng)域作出一番創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)舉措，從而為國(guó)家科技進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。