CN111626357A - 一种基于神经网络模型的图像识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于神经网络模型的图像识别方法，包括：根据图像识别指令，获取待识别图像；对待识别图像进行预处理；从基于神经网络模型构建的查找表数据集合中，识别并确定预处理后的待识别图像的第一参数；根据预设标签对待识别图像进行标记识别，得到待识别图像的第二参数；根据待识别图像的第一参数与待识别图像的第二参数进行对比，获取待识别图像的最终参数，实现对待识别图像的图像识别。运用神经网络模型以及预设标签来识别图像，其是经过两次识别以及一次分析对比，来提高图像识别的准确性。

Description

一种基于神经网络模型的图像识别方法
技术领域
本发明涉及图像识别技术领域，特别涉及一种基于神经网络模型的图像识别方法。
背景技术
图像识别是指利用计算机对图像进行处理和分析，以识别各种不同模式的目标和对象的技术，运用神经网络模型、深度学习来进行识别。现有技术中对图像识别中，运用预先训练好的单一神经网络模型对图像进行识别，单一神经网络模型涉及的参数不在变化，对部分图像存在图像识别不准确的问题，因此本发明提出了一种基于神经网络模型的图像识别方法。
发明内容
本发明旨在至少一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种基于神经网络模型的图像识别方法，运用神经网络模型以及预设标签来识别图像，其是经过两次识别以及一次分析对比，来提高图像识别的准确性。
为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于神经网络模型的图像识别方法，包括：
本发明提供一种基于神经网络模型的图像识别方法，包括：
根据图像识别指令，获取待识别图像；
对所述待识别图像进行预处理；
从基于神经网络模型构建的查找表数据集合中，识别并确定预处理后的待识别图像的第一参数；
根据预设标签对所述待识别图像进行标记识别，得到所述待识别图像的第二参数；
根据所述待识别图像的第一参数与待识别图像的第二参数进行对比，获取所述待识别图像的最终参数，实现对所述待识别图像的图像识别。
在一种可能实现的方式中，
所述预处理包括数字化、图像去噪、灰度化和归一化。
在一种可能实现的方式中，
还包括：对所述神经网络模型进行训练，其训练方法包括：
对所述待识别图像进行预训练，得到训练图像；
对所述训练图像进行特征提取；
用预设标签对所述待识别图像进行标记，识别所述待识别图像的第二参数；
基于所述第二参数以及提取的特征对所述训练图像进行神经网络模型训练，获取用于深度学习的相关数据；
根据所述深度学习的相关数据训练所述神经网络模型。
在一种可能实现的方式中，
所述预处理后的待识别图像的第一参数，包括：
将所述预处理后的待识别图像分别输入训练后的神经网络模型，获取神经网络模型输出的预处理后的待识别图像的第一参数。
在一种可能实现的方式中，
所述神经网络模型包括：基于区域卷积神经网络模型CNN、循环神经网络模型RNN、多尺度全卷积神经网络模型MSFCN、基于区域卷积神经网络模型CNN与循环神经网络模型RNN的第一融合神经网络模型、多尺度全卷积神经网络模型MSFCN与循环神经网络模型RNN的第二融合神经网络模型。
在一种可能实现的方式中，
识别并确定预处理后的待识别图像的第一参数的步骤包括：
通过所述基于区域卷积神经网络模型CNN获得第一类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过所述循环神经网络模型RNN获得第二类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过所述多尺度全卷积神经网络模型MSFCN获得第三类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过基于区域卷积神经网络模型CNN与循环神经网络模型RNN的第一融合神经网络模型获得第四类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过多尺度全卷积神经网络模型MSFCN与循环神经网络模型RNN的第二融合神经网络模型获得第五类的预处理后的待识别图像的识别参数；
基于第一类、第二类、第三类、第四类以及第五类识别参数，确定预处理后的待识别图像的第一参数。
在一种可能实现的方式中，
根据所述待识别图像的第一参数与待识别图像的第二参数进行对比的过程中，包括：对所述待识别图像的第一参数与待识别图像的第二参数进行比较，直到对应参数的参数差值为最小时，确定所述待识别图像的最终参数。
在一种可能实现的方式中，
根据图像识别指令，获取待识别图像之前，还包括：构建神经网络模型，且构建步骤包括：
收集训练样本，且所述训练样本包括若干张样本图像；
抓取每张所述样本图像的图像焦点，并提取分析所述图像焦点，确定所述图像焦点的焦点信息；
获取每张所述样本图像的剩余区域，并确定所述剩余区域的区域信息，其中，所述剩余区域指的是所述样本图像上除去所述图像焦点的其他区域；
将所述焦点信息与对应样本图像上的剩余区域的区域信息进行融合处理，获得所述样本图像的图像融合特征，所述图像融合特征包括：所述样本图像中每个像素点的像素参数；
将所述图像融合特征输入到深度学习模型，并构建成所述神经网络模型。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的一种基于神经网络模型的图像识别方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的对神经网络模型训练的流程图；
图3是根据本发明一个实施例的实施例图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参考图1至图2来描述本发明实施例提出的一种基于神经网络模型的图像识别方法。
图1是根据本发明一个实施例的一种基于多神经网络模型的图像识别方法的流程图；如图1所示，本发明实施例提出了一种基于神经网络模型的图像识别方法，包括步骤S1-S5：
步骤S1：根据图像识别指令，获取待识别图像；
步骤S2：对所述待识别图像进行预处理；
步骤S3：从基于神经网络模型构建的查找表数据集合中，识别并确定预处理后的待识别图像的第一参数；
步骤S4：根据预设标签对所述待识别图像进行标记识别，得到所述待识别图像的第二参数；
步骤S5：根据所述待识别图像的第一参数与待识别图像的第二参数进行对比，获取所述待识别图像的最终参数，实现对所述待识别图像的识别。
上述技术方案的工作原理是：接收用户输入的图像识别指令，从图像库中获取待识别图像，对该待识别图像进行数字化、图像去噪、灰度化、归一化等的处理，从神经网络模型构建的查找表数据集合(该查找表数据集合中包括若干与)中查找并识别与待识别图像相关的第一参数，基于预设标签(提前设置好的每个图像的图像标签，且预设标签中是包括图像相关信息在内的)对待识别图像进行标记识别，得到第二参数，将第一参数和第二参数进行对比分析(例如，基于第一参数和第二参数剔除异常参数，同时，将剔除后的剩余参数重新整合成新的参数，即为最终参数)，获得最终参数。
该实施例中，对待识别图像进行预处理，有利于后续对图像的识别，提高图像识别的准确性。
上述技术方案的有益效果是：通过运用神经网络模型以及预设标签来识别图像，其是经过两次识别以及一次分析对比，来提高图像识别的准确性。
在本发明实施例中提供的一种基于神经网络模型的图像识别方法，还包括：从基于神经网络模型构建的查找表数据集合中，识别并确定预处理后的待识别图像的第一参数的过程中，还包括：
确定所述待识别图像的图像类别，且确定步骤包括：
根据预处理后的待识别图像及预先训练的神经网络模型，获得原始的待识别图像预测类别；根据预设标记库对原始的待识别图像进行标记，得到原始的待识别图像的真实类别；根据所述原始的待识别图像的预测类别与原始的待识别图像的真实类别进行对比，获取原始的待识别图像的最终类别。
上述技术方案的工作原理：原始的待识别图像可以是计算机设备接收到其他设备发送的待识别图像，如照相机、其他计算机设备；待识别图像可以是对晶圆的拍摄图像，晶圆用于制作电路和电子元件，一般基本步骤包括切片、研磨、抛光、化学气象沉淀、光刻、蚀刻、离子植入、化学机械研磨等反复步骤，最终在晶圆上完成数层电路及元件的加工和制作。在工艺过程中，在检测到的异常位置拍摄晶圆缺陷图像，作为待识别图像。
将预处理后得到的待识别图像分别输入预先训练的神经网络模型，神经网络模型输出原始的待识别图像预测类别，从原始的待识别图像预测类别中与原始的待识别图像的真实类别进行比较，最终输出原始的待识别图像的最终类别。
该实施例中，当输出最终类别后，从基于神经网络模型构建的查找表数据集合中，查找与该最终类别对应的图像类集合，便于确定待识别图像的图像类，为后续识别待识别图像的参数提供基础，提高其的效率。
例如，该查找表数据集合中，包含若干类图像。
其中，在获取待识别图像的类别的过程中，还包括如下步骤：
步骤A1，对预处理后的待识别图像进行神经网络特征学习，通过以下公式得到原始的待识别图像的预测类别如下：
Figure BDA0002511064430000061
其中，
Figure BDA0002511064430000062
代表的预处理后的待识别图像的像素值，w1、b1、w2、b2代表神经网络模型训练参数，h2代表的原始的待识别图像的预测类别，这里采用的2层的神经网络模型。
步骤A2，通过2层的神经网络模型选用代价函数，所述代价函数的表达式如下：
Figure BDA0002511064430000063
其中，J代表差距，m代表收集的预处理后的待识别图像的总数量，此时，h2代表非线性模型预测的原始的待识别图像的预测类别，当差距0≤J≤0.1时，h2代表原始的待识别图像的类别；y代表原始的待识别图像真实的类别；
步骤A3，根据上述步骤，对其神经网络模型进行训练步骤如下：
Figure BDA0002511064430000071
Figure BDA0002511064430000072
Figure BDA0002511064430000073
Figure BDA0002511064430000074
其中，m代表收集的预处理后的待识别图像的总数量，T相当于对其矩阵进行转置操作，y代表原始的待识别图像的真实类别，h2代表的原始的待识别图像的预测类别，
Figure BDA0002511064430000075
代表原始的待识别图像的像素值，dw1、db1、dw2、db2代表反向传播时神经网络模型的参数；
步骤A4，根据上述神经网络模型训练进行以下参数更新，其步骤如下：
w’1＝w1-α*dw1
b’1＝b1-α*db1
w’2＝w2-α*dw2
b’2＝b2-α*db2
其中，α代表学习率其值预设为0.01，w’1、b’1、w’2、b’2代表反向传播后更新后的神经网络模型的参数。
上述技术方案的有益效果是：利用以上算法采用了深度学习技术，使用神经网络模仿人脑进行参数的训练拟合，可以达到待识别图像数据特征的更好拟合；采用交叉熵函数使得待识别图像预测类别与待识别图像真实类别的误差率更小，可以使机器代替人脑进行分类操作，可以达到同步效果，当预处理后的待识别图像传输到模型中，就可以立刻确定出当前待识别图像的类别信息，解决了实时性能，提高了识别图片的识别信息更准确化，为后续深度学习项目打下了良好的基础，为通过识别类以及类中的图像提供识别基础。
根据本发明提出的一种基于神经网络模型的图像识别方法，对待识别图像进行类别识别的过程中，其类别包括：
1.例如人脸识别，当第一待识别图像为人脸时，对其待识别图像进行预处理得到预处理后的待识别图像，对预处理后的待识别图像进行模型训练后，模型就拥有了识别功能，可以根据不同的人脸识别出是不是之前的待处理图像。
2.例如交通灯的识别，当待识别图像为交通灯时，对其待识别图像进行预处理得到预处理后的待识别图像，对预处理后的待识别图像进行模型训练后，模型就拥有了识别功能，可以根据不同的待识别图像划分出红灯，绿灯，黄灯。
3.例如车道线的识别，当第待识别图像为车道线时，对其待识别图像进行预处理得到预处理后的待识别图像，对预处理后的待识别图像进行模型训练后，模型就拥有了识别功能，可以根据不同的待识别图像划分出是否是直行车道，左拐车道，右拐车道，人行横道。
上述技术方案的有益效果：运用神经网络模型对图像进行识别，可以识别不同类型的图像，应用范围更广，且通过确定待识别图像的图像类别，提高后续待识别图像的识别效率。
本发明实施例提出了一种基于神经网络模型的图像识别方法，所述预处理包括数字化、图像去噪、灰度化、归一化。
上述技术方案的工作原理：通过数字化和灰度化及归一化对待识别图像进行处理，每个点的像素用0-255的数值表示，通过图像去噪对待识别图像滤波，消除噪声。将待识别图像进行归一化处理，将待识别图像的长和宽缩放到预设图像的尺寸大小；示例的，可以是480像素×480像素。
上述技术方案的有益效果：通过预处理，可以使待识别图像的轮廓或线条变得清晰，可以对图像信息进行选择性的加强或抑制，以改善图像的视觉效果，将图像信息转变为更适合机器处理的形式，以便于数据的提取或图像信息的识别，有利于提高图像识别的准确性。
图2是根据本发明一个实施例的对神经网络模型训练的流程图；如图2所示，还包括：对所述神经网络模型进行训练，其训练方法包括：
步骤S31：对所述待识别图像进行预训练，得到训练图像；
步骤S32：对所述训练图像进行特征提取；
步骤S33：用预设标签对所述待识别图像进行标记，识别所述待识别图像的第二参数；
步骤S34：基于所述第二参数以及提取的特征对所述训练图像进行神经网络模型训练，获取用于深度学习的相关数据；
步骤S35：根据所述深度学习的相关数据训练所述神经网络模型。
上述技术方案的工作原理：通过对待识别图像进行预训练，得到训练图像，并对训练图像进行特征提取，同时，基于预设标签确定待识别图像的第二参数，之后基于第二参数和提取的特征对神经网络模型进行训练，获取用于深度学习的相关数据，提高训练神经网络模型的准确性及训练效率，便于为后续进行图像识别提供基础。
上述技术方案的有益效果：可以对神经网络模型进行有效训练，训练完成的神经网络模型各层参数更加准确，提高了训练效率。
根据本发明的一些实施例，在对所述神经网络模型的训练时，采用SMBO算法对神经网络模型进行优化，提升神经网络模型识别精度。
上述技术方案的有益效果：运用SMBO(Sequential Model Based Optimization)算法对神经网络模型的超参数进行优化，可以提升神经网络模型识别精度。
根据本发明的一些实施例，所述神经网络模型包括：基于区域卷积神经网络模型CNN、循环神经网络模型RNN、多尺度全卷积神经网络模型MSFCN、基于区域卷积神经网络模型CNN与循环神经网络模型RNN的第一融合神经网络模型、多尺度全卷积神经网络模型MSFCN与循环神经网络模型RNN的第二融合神经网络模型。
上述技术方案的工作原理：基于区域卷积神经网络模型(Convolutional NeuralNetworks，CNN)，是以卷积层、池化层与全连接层为主搭建的网络结构，是一类包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络，是深度学习的代表算法之一；循环神经网络模型(Recurrent Neural Network,RNN)，是一类以序列(sequence)数据为输入，在序列的演进方向进行递归(recursion)且所有节点(循环单元)按链式连接的递归神经网络(recursiveneural network)，循环神经网络具有记忆性、参数共享并且图灵完备(Turingcompleteness)，因此在对序列的非线性特征进行学习时具有一定优势；多尺度全卷积神经网络模型(Multi-scale Fully Convolutional Neural Networks，MSFCN)是利用深度卷积网络提取图像特征，将具有不同特征信息的分层特征进行融合丰富图像特征信息，经过多轮训练形成的神经网络模型；第一融合神经网络模型是指由区域卷积神经网络和循环神经网络构建的预先训练的神经网络模型，具体的，先利用区域卷积神经网络对图像进行特征提取，将由区域卷积神经网络提取的特征输入循环神经网络，最后经过训练得到第一融合神经网络模型；第二融合神经网络模型是指由多尺度全卷积神经网络和循环神经网络构建的预先训练的神经网络模型，具体的，先利用多尺度全卷积神经网络对图像进行特征提取，将由多尺度全卷积神经网络提取的特征输入循环神经网络，最后经过训练得到第二融合神经网络模型。
上述技术方案的有益效果：预先训练神经网络模型对不图像进行识别，有利于提高对图像识别的准确性。
根据本发明的一些实施例，识别并确定预处理后的待识别图像的第一参数的步骤包括：
通过所述基于区域卷积神经网络模型CNN获得第一类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过所述循环神经网络模型RNN获得第二类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过所述多尺度全卷积神经网络模型MSFCN获得第三类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过基于区域卷积神经网络模型CNN与循环神经网络模型RNN的第一融合神经网络模型获得第四类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过多尺度全卷积神经网络模型MSFCN与循环神经网络模型RNN的第二融合神经网络模型获得第五类的预处理后的待识别图像的识别参数；
基于第一类、第二类、第三类、第四类以及第五类识别参数，确定预处理后的待识别图像的第一参数。
根据本发明的一些实施例，根据所述待识别图像的第一参数与待识别图像的第二参数进行对比的过程中，包括：对所述待识别图像的第一参数与待识别图像的第二参数进行比较，直到对应参数的参数差值为最小时，确定所述待识别图像的最终参数。
上述技术方案的有益效果：选择多个不同的神经网络模型获得对应的识别参数，便于获取最终参数，提高图像识别的准确性。
根据本发明的一些实施例，根据图像识别指令，获取待识别图像之前，还包括：构建神经网络模型，且构建步骤包括：
收集训练样本，且所述训练样本包括若干张样本图像；
抓取每张所述样本图像的图像焦点，并提取分析所述图像焦点，确定所述图像焦点的焦点信息；
获取每张所述样本图像的剩余区域，并确定所述剩余区域的区域信息，其中，所述剩余区域指的是所述样本图像上除去所述图像焦点的其他区域；
将所述焦点信息与对应样本图像上的剩余区域的区域信息进行融合处理，获得所述样本图像的图像融合特征，所述图像融合特征包括：所述样本图像中每个像素点的像素参数；
将所述图像融合特征输入到深度学习模型，并构建成所述神经网络模型。
上述技术方案的工作原理是：收集训练样本(如人脸识别类型的人脸图像、交通识别类型的交通图像、红绿灯识别类型的红绿灯图像等样本图像)，抓取每张样本图像的图像焦点(如人脸图像中的人脸区域、交通图像中的事故区域、红绿灯图像中的红绿灯区域)，并提取分析图像焦点，确定图像焦点的焦点信息(如人脸图像中的人脸区域的人脸表情、交通图像中的事故区域的事故等级、红绿灯图像中的红绿灯区域的红绿灯亮灭情况)，获取每张样本图像的剩余区域(如人脸图像中除去人脸区域的其他区域、交通图像中除去事故区域的其他区域、红绿灯图像中除去红绿灯区域的其他区域)，并确定剩余区域的区域信息，其中，剩余区域指的是样本图像上除去图像焦点的其他区域；将焦点信息与对应样本图像上的剩余区域的区域信息进行融合处理(如图3所示，该图中的区域a表示的是剩余区域，区域b表示的是焦点区域，但是区域a中可能存在残余信息a1，其残余信息与焦点区域相关联，此时，通过融合处理，便于将残余信息与焦点区域的焦点信息进行融合处理)，获得样本图像的图像融合特征(是包括残余信息在内的)。
上述技术方案的有益效果是：通过确定同个图像的图像焦点的焦点信息以及剩余区域的区域信息，便于获取该图像的有效信息，且通过焦点信息与区域信息进行融合处理，便于得到图像融合特征，为构建神经网络模型提供训练基础。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于神经网络模型的图像识别方法，其特征在于，包括：
根据图像识别指令，获取待识别图像；
对所述待识别图像进行预处理；
从基于神经网络模型构建的查找表数据集合中，识别并确定预处理后的待识别图像的第一参数；
根据预设标签对所述待识别图像进行标记识别，得到所述待识别图像的第二参数；
根据所述待识别图像的第一参数与待识别图像的第二参数进行对比，获取所述待识别图像的最终参数，实现对所述待识别图像的图像识别。
2.如权利要求1所述的基于神经网络模型的图像识别方法，其特征在于，所述预处理包括数字化、图像去噪、灰度化和归一化。
3.如权利要求1所述的基于神经网络模型的图像识别方法，其特征在于，还包括：对所述神经网络模型进行训练，其训练方法包括：
对所述待识别图像进行预训练，得到训练图像；
对所述训练图像进行特征提取；
用预设标签对所述待识别图像进行标记，识别所述待识别图像的第二参数；
基于所述第二参数以及提取的特征对所述训练图像进行神经网络模型训练，获取用于深度学习的相关数据；
根据所述深度学习的相关数据训练所述神经网络模型。
4.如权利要求1所述的基于神经网络模型的图像识别方法，其特征在于，所述预处理后的待识别图像的第一参数，包括：
将所述预处理后的待识别图像分别输入训练后的神经网络模型，获取神经网络模型输出的预处理后的待识别图像的第一参数。
5.如权利要求1所述的神经网络模型的图像识别方法，其特征在于，所述神经网络模型包括：基于区域卷积神经网络模型CNN、循环神经网络模型RNN、多尺度全卷积神经网络模型MSFCN、基于区域卷积神经网络模型CNN与循环神经网络模型RNN的第一融合神经网络模型、多尺度全卷积神经网络模型MSFCN与循环神经网络模型RNN的第二融合神经网络模型。
6.如权利要求5所述的基于神经网络模型的图像识别方法，其特征在于，识别并确定预处理后的待识别图像的第一参数的步骤包括：
通过所述基于区域卷积神经网络模型CNN获得第一类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过所述循环神经网络模型RNN获得第二类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过所述多尺度全卷积神经网络模型MSFCN获得第三类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过基于区域卷积神经网络模型CNN与循环神经网络模型RNN的第一融合神经网络模型获得第四类的预处理后的待识别图像的识别参数；
通过多尺度全卷积神经网络模型MSFCN与循环神经网络模型RNN的第二融合神经网络模型获得第五类的预处理后的待识别图像的识别参数；
基于第一类、第二类、第三类、第四类以及第五类识别参数，确定预处理后的待识别图像的第一参数。
7.如权利要求1所述的基于神经网络模型的图像识别方法，其特征在于，根据所述待识别图像的第一参数与待识别图像的第二参数进行对比的过程中，包括：对所述待识别图像的第一参数与待识别图像的第二参数进行比较，直到对应参数的参数差值为最小时，确定所述待识别图像的最终参数。
8.如权利要求1所述的基于神经网络模型的网络识别方法，其特征在于，根据图像识别指令，获取待识别图像之前，还包括：构建神经网络模型，且构建步骤包括：
收集训练样本，且所述训练样本包括若干张样本图像；
抓取每张所述样本图像的图像焦点，并提取分析所述图像焦点，确定所述图像焦点的焦点信息；
获取每张所述样本图像的剩余区域，并确定所述剩余区域的区域信息，其中，所述剩余区域指的是所述样本图像上除去所述图像焦点的其他区域；
将所述焦点信息与对应样本图像上的剩余区域的区域信息进行融合处理，获得所述样本图像的图像融合特征，所述图像融合特征包括：所述样本图像中每个像素点的像素参数；
将所述图像融合特征输入到深度学习模型，并构建成所述神经网络模型。
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