大學生在圖像處理領域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(fā)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(wèi)星遙感成像、醫(yī)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(chuàng)新有很多，具體如下。

飛行器領域里的大疆創(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以及傳感器，然后配合智能信息系統(tǒng)，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(yōu)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果，但在傳統(tǒng)領域和未知領域里仍有很多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作一些探討和淺析。

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

目前，大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(fā)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(chuàng)新突破。對于在校大學生而言，在該領域再作一些創(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“互聯網+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(yè)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(fā)展?；诖?，大學生理應跟隨時代發(fā)展，搶占新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)契機，在圖像領域上從事一些創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(fā)展方向，在技術研發(fā)和技術推廣2個層面做一些簡單的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)淺析。

2.1 在技術研發(fā)上進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

2.1.1 無人駕駛領域中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

無人駕駛汽車領域熱鬧非凡，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(huán)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(tǒng)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(tǒng)仍不能依據環(huán)境變化作出正確變化。因此，可以考慮研發(fā)一款自動識別天氣和環(huán)境變化的系統(tǒng)。在惡劣天氣下，該系統(tǒng)自動啟用毫米雷達作為主智能控制器。在天氣優(yōu)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(tǒng)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(huán)境數據動態(tài)更新。開發(fā)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(huán)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?zhèn)魅氲接柧毢玫纳窠浘W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(tǒng)

傳統(tǒng)的洗車系統(tǒng)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(qū)域和干凈區(qū)域，以致存在污漬區(qū)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(qū)域（如前后左右等），然后對汽車整體進行拍照成像，按區(qū)域輸入訓練好的神經網絡模型進行污漬識別，對每個區(qū)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(tǒng)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(tǒng)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(qū)域信息輸入到神經網絡模型中進行匹配，再將匹配好的區(qū)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(qū)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(tǒng)

近年來，電動車充電爆炸起火事件頻頻發(fā)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(yè)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(jiān)管將電動車推上樓充電。面對此種行為，物業(yè)和業(yè)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(fā)一套電梯轎廂識別系統(tǒng)，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(tǒng)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(zhí)行轎廂無法關閉和停止運行操作。這套系統(tǒng)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(tǒng)

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(fā)一套基于人臉識別的閘機管理系統(tǒng)，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(tǒng)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(fā)現可疑乘客，由系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)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(fā)

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(tǒng)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(fā)現想弄個登記照片是很不容易的。開發(fā)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(fā)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(tǒng)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(fā)支付功能，由APP平臺進行資金監(jiān)管。當甲方發(fā)布需求時，甲方先將資金打入平臺，由平臺監(jiān)管，乙方承接甲方的項目后，需在系統(tǒng)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的大學生群體中，既有理工科專業(yè)，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(yè)，如英語、市場營銷、工商管理、會計學、企業(yè)管理等。因此，大學生除了在技術研發(fā)上進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)外，還可以在技術推廣和商品推廣上進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。就目前而言，適合大學生創(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(fā)的一些圖像技術類產品在申請專利后，再授權給一些企業(yè)使用，收取技術專利使用費或直接轉讓專利；將自己開發(fā)的技術接口（API）免費開源提供給相關企業(yè)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，將富有創(chuàng)意的圖像技術類產品進行提煉、模型設計，參與學?；蛘邫C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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(fā)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的一些思路，其中包括在技術研發(fā)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(fā)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)舉措，從而為國家科技進步作出貢獻。