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计算机视觉:你家手机相册,到底怎么认出那只猫的?

那张猫的照片,它比我记得还清楚

前几天翻手机相册,想找一张去年拍的流浪橘猫。手指刚划拉了两下,相册自己弹出一个分类——“猫”。点进去,十七张,一张不落。连我半夜随手拍糊了的那张都有。

说实话,有点后背发凉。

我知道这是计算机视觉在干活。可每次它精准识别出“这是一只猫”的时候,我还是会愣一下。它到底看见了什么?跟我看见的是同一个东西吗?

今天咱们就聊聊这个。不讲公式,不讲代码,就说说你手机里那个默默无闻的“看图高手”。

手机相册自动分类宠物照片界面截图
手机相册自动分类宠物照片界面截图

像素只是数字,它得从一堆数字里“猜”出猫

像素只是数字,它得从一堆数字里“猜”出猫
像素只是数字,它得从一堆数字里“猜”出猫

你拍一张照片,在电脑眼里是什么?

是一大堆数字。每个像素有三个颜色通道,红绿蓝各一个值,从0到255。一张1200万像素的照片,就是3600万个数字排成方阵。对,3600万个。你看到的是猫的胡须、耳朵、毛茸茸的尾巴,它看到的是3600万个跳动的数字。

那它怎么从这些数字里看出“猫”的?

简单说,分三步。第一步,找边缘。数字变化剧烈的地方就是边缘——比如猫耳朵和背景的交界处。第二步,把边缘拼成形状。圆形、三角形、不规则曲线。第三步,把形状组合成“有耳朵、有胡须、有尾巴”的模式。

但这里有个坑。它不知道什么是“耳朵”。它只知道,在大量猫的照片里,某个特定部位的像素排列,反复出现了。“耳朵”只是人类给这个模式起的名字。

所以它其实不认识猫。它只是见过足够多的猫,然后记住了那些重复出现的规律。

为什么双胞胎它老是认错?

这事我琢磨过很久。

人脸识别解锁手机,双胞胎能互相解锁,概率不低。以前觉得是技术不行,后来才想明白——它看的不是脸,是脸上那些“关键点”之间的距离。

两个眼睛的间距、鼻尖到下巴的长度、嘴角的弧度……这些数据只要够接近,它就判定是同一张脸。双胞胎的这些数据,本来就接近得离谱。对吧?

但有意思的是,它对光线和角度又特别敏感。你换个发型、戴个墨镜,它可能就犹豫了。这说明什么?说明它死板。它记住的是具体的数值组合,不是“你这个人”。

你剪了头发,数值变了,它就懵了。你还得重新录一遍。

人脸识别关键点标注示意图手机解锁场景
人脸识别关键点标注示意图手机解锁场景

自动驾驶看到的马路,跟你想的不一样

自动驾驶看到的马路,跟你想的不一样
自动驾驶看到的马路,跟你想的不一样

再说个更刺激的。

你开车,看到前面有个小孩在路边,脚往马路方向挪了半步。你心里咯噔一下,脚已经放到刹车上。这个判断,零点几秒。

计算机视觉在自动驾驶里做的事,跟这个像,但完全不是一回事。它先检测——把画面里所有像“人”的框都标出来。再跟踪——看这个框有没有往车道方向移动。再预测——根据移动速度和方向,判断它会不会冲出来。

每一步都是概率。每一步都可能出错。

比如下雨天,雨刮器刮过去那一瞬间,画面里有个模糊的白色形状。它得判断这是塑料袋还是人。是塑料袋,不用刹车;是人,必须刹。这种判断,它做得没你准。因为它没有常识。它只见过训练数据里有的东西,没见过“风把塑料袋吹成人的形状”这种破事。

所以现在的自动驾驶,还不敢完全撒手。不是技术不到位,是这个世界太不讲道理了。

拍糊了的照片它也能认,靠的是“脑补”

拍糊了的照片它也能认,靠的是“脑补”
拍糊了的照片它也能认,靠的是“脑补”

说回我那张糊掉的猫。

明明所有边缘都虚了,颜色也晕成一片,它还是认出来了。为什么?

因为它在训练的时候,见过大量不同清晰度、不同角度、不同光照的猫。它脑子里(如果算有的话)有一个关于“猫”的概率分布。看到模糊的黄色一团加两个尖尖的形状,它就算——这团东西是猫的概率,大概百分之七十八。

它不需要看清。它只需要“大概像”。

你可能会说,这不就是蒙吗?还真不是。人类也这么干。你远远看见一个模糊的轮廓,朋友说“那是老王”,你点点头。其实你根本没看清脸。你只是根据“这个时间、这个地点、这个体型”综合判断,大概是老王。

计算机视觉也是这么想的。只不过它的“综合判断”比你的直觉更系统,也更死板。

它一直在看,但从不“懂”

所以下次手机相册给你整理出“猫”的文件夹,你可以这么理解:

它不是认出了猫。它只是从3600万个数字里,找到了足够多的、跟以前见过的猫照片相似的模式。

它不知道猫是柔软的、会打呼噜的、会在凌晨四点跑酷的。它只知道,这些像素的排列方式,以前被人类标记过“猫”。

从这个角度看,计算机视觉挺像一面镜子。它不产生意义,它只是反射人类教给它的东西。你教它什么是猫,它就找什么。你教它什么是行人,它就盯什么。

至于它到底看见了什么……

大概只有那3600万个数字知道。

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文章名称:计算机视觉:你家手机相册,到底怎么认出那只猫的?
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