Το image recognition αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της τεχνολογίας που χρησιμοποιούμε στην καθημερινότητά μας, από τη λειτουργία αναγνώρισης προσώπου που ξεκλειδώνει ένα smartphone έως την ιατρική απεικόνιση στον κλάδο της υγείας και τα αυτόνομα οχήματα.

Στο σημερινό λοιπόν άρθρο θα δούμε αναλυτικά:

- Τι είναι το image recognition

- Ποιες βασικές τεχνικές image recognition υπάρχουν

- Ποια είναι η διαδικασία που ακολουθείται στο image recognition

- Εφαρμογές και περιπτώσεις χρήσης image recognition

Ας ξεκινήσουμε με ένα βασικό ορισμό.

Τι Είναι το Image Recognition;

Το image recognition (αναγνώριση εικόνας) είναι μια υποκατηγορία της υπολογιστικής όρασης (computer vision) που εκπαιδεύει τους υπολογιστές να αναγνωρίζουν και να ερμηνεύουν τον οπτικό κόσμο.

Περιλαμβάνει αλγόριθμους, τεχνικές και μοντέλα machine learning για τον εντοπισμό και ταξινόμηση συγκεκριμένων αντικειμένων, ατόμων, κειμένων και ενεργειών μέσα σε ψηφιακές εικόνες και βίντεο.

Οι εικόνες μετατρέπονται σε αριθμητικές πληροφορίες και έτσι μέσω του image recognition οι υπολογιστές μπορούν να κατανοήσουν τον κόσμο με τρόπο παρόμοιο με την ανθρώπινη όραση.

Αφού είδαμε τι είναι το image recognition, πάμε να δούμε ποιες βασικές τεχνικές χρησιμοποιούνται.

Βασικές Τεχνικές Image Recognition

Οι 3 βασικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται στο image recognition είναι οι εξής:

   Τεχνική #1: Συνελικτικά Νευρωνικά Δίκτυα (CNNs)

Τα συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα έχουν σχεδιαστεί για την αναγνώριση και ταξινόμηση εικόνων.

Χρησιμοποιούν αρχές της γραμμικής άλγεβρας για τον εντοπισμό μοτίβων σε μια εικόνα.

   Τεχνική #2: Βαθιά Μάθηση (Deep Learning)

Η βαθιά μάθηση (Deep Learning) χρησιμοποιεί τεχνητά νευρωνικά δίκτυα με βαθιές δομές για την επεξεργασία μεγάλων συνόλων μη δομημένων δεδομένων (unstructured data), όπως οι εικόνες.

   Τεχνική #3: Εξαγωγή Χαρακτηριστικών (Feature Extraction)

Μια ακόμα εξίσου σημαντική τεχνική είναι το feature extraction.

Το feature extraction περιλαμβάνει τον προσδιορισμό μοναδικών χαρακτηριστικών σε μια εικόνα και οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων το Scale-Invariant Feature Transform (SIFT) και το Histogram of Oriented Gradients (HOG).

Ακολούθως, πάμε να δούμε ποια είναι η διαδικασία που ακολουθείται στο image recognition.

Ποια Είναι η Διαδικασία που Ακολουθείται στο Image Recognition

Αρχικά, πραγματοποιείται η συλλογή ενός συνόλου δεδομένων με εικόνες.

Μόλις συγκεντρωθεί ένα σύνολο δεδομένων εικόνων χωρίς ετικέτα, είναι σημαντικό οι data scientists να το επισημάνουν και να επικυρώσουν τις ετικέτες πριν προχωρήσουν σε ανάλυση του συνόλου δεδομένων της εικόνας.

Για παράδειγμα, μια εικόνα γάτας χρειάζεται να αναγνωριστεί ως "γάτα", ενώ εάν υπάρχουν πολλές γάτες σε μία εικόνα, πρέπει να επισημαίνονται με ετικέτες ή πλαίσια οριοθέτησης, ανάλογα με την εκάστοτε περίπτωση.

Έπειτα, πριν από την εκπαίδευση μοντέλου, χρειάζεται να προηγηθεί προεπεξεργασία των εικόνων (image preprocessing) φορτώνοντάς τις, καθαρίζοντας τα δεδομένα και μετατρέποντάς τα σε αριθμητικούς πίνακες.

Ερχόμενοι στο στάδιο της επιλογής μοντέλου, χρειάζεται πειραματισμός με διαφορετικά μοντέλα CNN και αξιολόγηση της απόδοσής τους εκπαιδεύοντάς τα στο μικρότερο σύνολο δεδομένων εκπαίδευσης.

Αφού καθοριστεί το μοντέλο με τις καλύτερες επιδόσεις, χρειάζεται να βελτιστοποιηθούν οι υπερπαράμετροί του για αυξημένη ακρίβεια.

Μόλις εκπαιδευτεί ένα σύστημα αναγνώρισης εικόνας, μπορεί να τροφοδοτηθεί με νέες εικόνες και βίντεο, τα οποία στη συνέχεια συγκρίνονται με το αρχικό σύνολο δεδομένων εκπαίδευσης προκειμένου να γίνουν προβλέψεις.

3 Βασικά Παραδείγματα Περιπτώσεων Χρήσης Image Recognition

Το image recognition χρησιμοποιείται πολύ αποτελεσματικά στους εξής κλάδους:

   Υγειονομική περίθαλψη

Το image recognition χρησιμοποιείται στην υγειονομική περίθαλψη, για την ανάλυση ιατρικών σαρώσεων απεικόνισης, όπως μαγνητικές και αξονικές τομογραφίες προκειμένου να πραγματοποιηθεί διάγνωση ασθενειών και ανίχνευση ανωμαλιών.

Μέσα από τον εντοπισμό μοτίβων και πιθανών ανωμαλιών μέσα στις εικόνες αυτές, μπορεί να πραγματοποιηθεί ακριβής και έγκαιρη διάγνωση.

   Αναγνώριση προσώπου (face recognition)

Μια βασική εφαρμογή του image recognition αποτελεί η αναγνώριση προσώπου.

Η αναγνώριση προσώπου χρησιμοποιείται εκτενώς στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης, στα συστήματα ασφαλείας και στην ψυχαγωγία.

Η λειτουργία αναγνώρισης προσώπου σε smartphones, καθώς και η ηλεκτρονική επαλήθευση ταυτότητας εικόνας σε σημεία ελέγχου ασφαλείας, όπως αεροδρόμια είναι κοινές εφαρμογές αναγνώρισης εικόνας.

   Αυτόνομα οχήματα (autonomous vehicles)

Η αναγνώριση εικόνας χρησιμοποιείται ιδιαίτερα για τον εντοπισμό εμποδίων, πινακίδων κυκλοφορίας και πεζών, βοηθώντας τα αυτόνομα οχήματα να κατανοήσουν καλύτερα το περιβάλλον τους.

Με Λίγα Λόγια

Είδαμε λοιπόν τι είναι το image recognition, πώς λειτουργεί καθώς και ορισμένες από τις βασικές εφαρμογές του.

Ο χώρος machine learning και της τεχνητής νοημοσύνης διαρκώς εξελίσσεται.

Επομένως, αν είναι ένας τομέας που σε ενθουσιάζει και σε ενδιαφέρει να ασχοληθείς επαγγελματικά, πάρε μέρος στο Data Science Bootcamp της Big Blue, λάβε ουσιαστική πρακτική γνώση και απογείωσε την καριέρα σου με άμεση σύνδεση με την αγορά εργασίας!