小孩儿都能看懂的人工智能：图像识别

小朋友们你们好！
现在，老师在黑板上写几个数字，你能告诉老师写的是几吗？

咱们从小就学过一首儿歌：1像铅笔能写字，2像鸭子水中游，3像耳朵能听话，4像红旗随风飘，5像秤钩挂东西，6像口哨能吹响，7像镰刀能割草，8像葫芦藤上挂，9像勺子能盛饭，0像鸡蛋营养高。
我们根据这些数字的样子就能认出它是几。这叫数字识别。
小朋友们，你们看，现在老师手里拿着几张卡片，下面大家看看都是什么动物呀？

哎！对了，第一张呢是一只可爱的小狗狗；第二张是一只小猫咪；第三张呢是一个大公鸡；最后一张啊是一个大白鹅。
小朋友们，你们能通过看图片认出来图片上这些小动物是什么，这个呀就叫图像识别。
你们是怎么样认出这些小动物的呀？是你们的妈妈告诉过你，这个叫大公鸡，以后看到长成这样的就是大公鸡，那个叫大白鹅，长成那个样子的就是大白鹅对吗？
每种小动物长的都不一样，小狗长着扁扁的鼻子，两只黑眼睛象两颗宝石，显得非常机灵；小花猫的脑袋圆圆的，顶着一对尖尖的小耳朵，那大大的绿眼睛瞪得圆圆的，三角嘴两边分别长着又长又硬的胡子。大公鸡呢长着红红的鸡冠，象一团火焰，身上的羽毛象五彩的战袍；大白鹅长着长长的脖子，一身洁白的羽毛，红红的鹅冠象一只小帽子。我们根据它们的长相就可以认出来它们是谁对吧！
再比方说：放学了，你们的妈妈来校门口接你们，在那么多的小朋友的妈妈当中，你一眼就能找到你的妈妈，因为什么呀？是因为你的妈妈和其他小朋友的妈妈长得不一样对吧。
现在小朋友想一想，如何让电脑也能认出这些这些数字是几呢？如何让电脑也能认出这些小动物是什么呢？
1 数字识别很简单
电脑可没有小朋友们聪明，它是这么做的，首先，考虑到0~9这十个数字，本身也是存在各种笔画的，那我们就拆解开来，看每个数字里，有多少横竖撇捺，弯弯曲曲。
看下面这个表：表的左边竖着的一列是我们学过的数字，上方横着的红色的部分是把这些数字拆开的笔画，用这个表格，来统计每个字符里有多少个相应的笔画。

现在，我们来写一些新的数字，然后数一数，这些新写的数字里，有多少个红色的笔画，和上方的表格对比一下，就能判断出这些新写的数字是几了。

比如，第一个数字里，有一个“丨”，我们发现有这种特征的，是“1”这个数字，而且完全符合，那第一个数字就是“1”。
第二个数字，上下左右半圆各有2个，比较之下，会发现上表中的数字“8”有8个笔画符合，那么这第二个数字就是“8”。
看懂这一步，那恭喜你已经明白了世界上最简单的数字识别了。
2、汉字就是图像
我们的汉字是象形文字，如图：所以我们可以把汉字看成一张图片。

我们可以把汉字看成一串横竖的格子里，笔画通过的地方（白色部分）用1来表示，没有笔画的地方（黑色部分）用0来表示。这样电脑能看懂汉字了，因为电脑只认识两个数（0和1）。如图：

对于电脑来说，每张图片都是细微的点（学名叫像素）组成的，这些像素排列成方形格子，每个格子一个颜色，拼起来便是一副图像。比如下图右边这些黑黑绿绿的格子，你缩小来看，其实它是左边一张卡通昆虫图片的一部分。

再如：樱桃小丸子的图片：

对于电脑来说，颜色也是用数表示的，有多少种颜色，就可以用多少个数来表示，比如上面的“你”字，只有黑白两种颜色，就可以用最小的两个数“0”和“1”来表示，如果颜色的种类更多，我们就可以用更多的数字表示。比如在黑白之间还有254种不同深浅的灰色，我们就可以0表示纯黑色，255表示纯白色（255是一个十进制数，可以变成电脑认识的二进制数11111111），两者中间的数则是灰色，数字越小颜色越深，数字越大颜色越浅。

所以，看这个数字8，一共28行28列，784个格子，没有笔画的黑色格子就是0，有笔画的部分，笔画中心是更浅的白色，数字在一两百左右，笔画边缘则是灰色，数字只有几十，这就构成了这个数字8的电脑表示方法。

彩色也一样，我们知道，彩色的颜色是由红、绿、蓝这三种基本的颜色（我们叫三原色）混合而成，如图：

每种基本颜色各自有一个数，跟黑白之间的表示一样，我们就可以0表示纯黑色，255表示纯色，所以，表示一个彩色的颜色总共三个数；

比如：豆沙绿的颜色就可以用（204,232,207）表达。这是什么意思呢？红（204）表示不是纯红，绿（232）表示不是纯绿，蓝（207）表示不是纯蓝，由这三种颜色等比例混合以后，搅拌均匀就是豆沙绿的颜色。如图：

3、过滤
现在，我们知道了图片的每个像素格子都是数字，但如何找出这些数字中的笔画呢？
科学家就在前面用数字表示的图像上加一个过滤器，把没有笔画的部分过滤掉，留下有笔画的部分。
过滤器就像下面这个玩具一样，识别出图案的轮廓，如果轮廓匹配，就可以放进盒子里，轮廓不匹配，那就放不进去，三角形的过滤器匹配三角形的木块，正方形的过滤器匹配正方形的木块

4、多次重复、独立过滤
为了提高准确性，只要把前一次过滤的图像再拿来过滤，用的过滤器越多，过滤的次数越多，结果越准确。为了让过滤出来的笔画更清晰，需要不断创建新的、更精确的过滤器。
过滤器每一次过滤的过程都是独立的，而且每次过滤互不干扰。这样，经过多次的过滤，我们就能把每个小动物的特征过滤出来。
5、特征分割
当我们把每个小动物的特征过滤出来以后，我们就可以把每个动物的特征象分割上面数字笔画一样分割开来，然后象前面一样特征放进一个表格里，如下表：

6、识别
现在，我们拿来一些新的图片，用前面所说的方法，先把图片进行过滤，在进行分割这张图片的特征，然后与表格里面的动物特征向比较，看与哪个动物相像，就能判断出这张图片上的动物是什么了。