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人人都可成为博物君

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摘要: 微博上有位大V博物君,许多朋友遇上不认识的花都会把图片拍下来,艾特博物君,期待他“翻牌子”。最近,微软亚洲研究院联手中科院植物研究所共同推出了一款辨识花卉APP,当你碰到不熟悉的花时,用手机拍下照片,软件就会自动识别出花卉,有了这款应用的帮忙,就不会出现当时想要得知某些花名字时的无力感,各种花卉信手拈来,人人都可以成为“博物君”。
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对普通人来说,辨识花卉确实是一件很困难的事。一方面一些花草我们不常见到,不会注意到它;另一方面 ,许多花长相类似,需要根据花的细节进行区分,而大多数人对这种细节没有太多知识积累,很容易混淆。


微软亚洲研究院联手中科院植物研究所共同推出了一款花卉识别APP—微软识花,其中收录了种花卉信息。当你碰到不熟悉的花时,只需用手机拍下照片,软件就会自动识别出花卉。各种花卉信手拈来,人人 都可以成为“博物君”。另外,这款应用在识别的时候同时还会显示出匹配度, 以及可替代选择的花卉信息,点击识别的结果还可以看到花语、科属、植物学特征等信息。


在这些信息中,“花 语” 是我认为的一个“彩蛋”功能—赏花的同时也要“懂花”,对于每一种花,系统都会附上一段娓娓道来的花语用以表达不同的情感与愿望。比如“六道木”的花语是“对你的念想沿六条直线自下而上,终于在顶端开出了最好看的花”。这般有趣的解读也为给这款工具增加了浪漫的气质。


此外,这款应用的好处的是在离线的时候也可以使用,只要你的手机有电,即使身处荒郊野外,信号微弱的状况中也依然可以正常使用。该款应用的研发团队还细心地设置了常见的花卉数据库,只需在首页点击搜索,就可以按首字母排序查种园艺花卉百科。据介绍,这个数字也基本涵盖了中国常见的大部分花卉品种。


“微软识花”应用使用了当下热门的人工智能中的“深度学习技术。“这款应用的使用流程很简单,背后的技术却不见得那么简单。市场上已经有一些识猫狗等动物的应用,而相比于识猫识狗,花的识别更具有挑战性。狗的种类不超过种,而对花来说,已经被发现的野生植物就有几十万种,还有大量奇形怪状的新品种在不断地涌现。”微软识花团队的研究员傅建龙告诉我们,机器识花是模仿人类识花这个过程。对于人类来识别花卉时,首先会注意图片中花出现的区域,确定图片上是否存在花,有几朵花,并排除旁边的草地等干扰项。接下来注意力放在花的一些关键特性上,如颜色、形状、大小等等。通过这些关键部位的特征,来确定花的名字。根据人类识花的经验,分类学家对种类繁多的生物界做了一个阶层划分,即制定了“界门纲目科属种”的分类 系统—科-属-种。


在机器识花方面,主要是需要机器对“科-属-种”三个基本层级有一个提前的认知。研 究员先加入一个花卉本身的层级结构,将它作为一种先验的知识,来指导机器学习。再考虑到层级的信息。确定花的“科”之后,再通过一些细节的特征,例如花瓣的分 布、形态等来确定它归于哪个“属”,最后通过花瓣的颜色、纹理等更为细微的特征来具体判断它属于哪个“种”。


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Q&A

MWModern Weekly

Fu傅建龙 微软识花团队研究员


MW: 微软识花每次识别花的时候都会显示一个匹配度,这个数值是怎样计算出来的,受哪些因素的影响?


Fu:这个匹配度是通过深度学习算法自动计算出来的概率,可以理解为当前拍照的花朵有多大的可能是属于某一个类别。当然,这个匹配度会受到很多因素的影响,比如: 花卉照片是否完整等。


MW:在App对图片识别精度上,我们目前都有哪些手段能使图片识别精度更高?


Fu:研究员们基于以上人类观察物体、对物体的种类进行判断的过程,独具创新地开发了一个自动的视觉多级注意力模型,并结合深层神经网络技术,用于图像的处理与识别。第一级是物体级别的关注,即自动关注到图片中花所在的区域,而排除其他不相关的因素,如杂草等。第二级之后则是由粗到精的部位级别的关注,即关注到花的具体部位,然后对花朵的部位特征进行学习和识别,常见花卉的识别率可达 以上。


MW:未来下一版本会在哪些方面进行改进?


Fu:第一点是加入更多花卉的种类,将识别的范围拓展到多个国家,并且提供多语言 的产品以及提供更多的平台。今后出国旅游也可以带上这款应用,帮你识别万千花卉。第二点是提高识别的精确度,在学术合作中推进数据库在质量和范围上的提升。第三点是拓展产品的科普功能,丰富关于花的知识,提供更多的互动功能,从而实现更好 的科普。不仅让你知道是什么花,还为你拓展在博物知识方面的涉猎,让你离“博学之 才”更近一步。第四点,研究员希望持续不断地精进识别算法模型, 并实现离线版本与 在线版本的无缝切换,让花儿识别这一类精细物体识别技术也能以API的形式开放出 来,登陆在像微软认知服务Microsoft Cognitive Service一样的人工智能服务平台,造福更多的开发者。


在微软识花中,一朵花就是这样被计算机识别出来的,当然每一种花的识别过程也是 “因花而异”的。


撰文—董天娇 编辑—Haina Lv 设计—卷卷

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