Page 99 - 高中 信息技术 选择性必修4 人工智能初步

 4.2 人工智能应用系统项目设计

Python语言编写，通过程序实现拍照、图像识别和结果输出三个主要功能，其中图像识别
是实现人工智能应用的核心功能。

广东教育出版社

图4-8 拍照识物智能玩具系统软件模块设计示意图

2. 图像识别模块设计
图像识别是指利用计算机处理、分析和理解图像，以识别各种不同模式的目标和对象

的技术。
心理学研究认为，人类在识别图像过程中，既要使用当时通过感官得到的信息，也要
使用记忆中存储的信息。只有把存储的信息与当前获得的信息进行比较，才能实现对图像
的识别。而在长时记忆中存储的并不是所要识别的无数个图像的模板，而是图像的某些

“相似性”。从图像中抽象出来的“相似性”就可以作为原型，用来比对所要识别的图
像。如果能找到一个相似的原型，这个图像也就被识别了。
人类视觉系统的信息处理是分层的，从低层的V1区提取边缘特征，到V2区识别形状

或者目标的一部分等，再到更高层识别整个目标和目标的行为等。高层特征是低层特征的
组合，从低层到高层，特征表示越来越抽象，越来越能表现意义。而抽象层面越高，存在
的不确定性就越少，越利于进行图像分类。卷积神经网络（Convolutional Neural Network，

简称CNN）就是受此启发而提出的。
卷积神经网络是一种多层人工神经网络。进行图像识别时，其输入层是一个向量
（图像的原始像素信息）。接着，卷积神经网络各隐含层会对由图像转化的向量做变

换，即在每一层中使用激活函数进行数据处理，并把结果从上一层传递到下一层。每个
隐含层都由若干神经元组成，每个神经元都与上一层中的所有神经元连接。但是，在同

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