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說到磨皮、美顏、去皺等這些美容操作，很多人第一時間想到的就是Photoshop。的確Photoshop可以很方便地實現(xiàn)上述美容，不過Photoshop操作難度大，上手不易也是公認的，對于大部分人說，要熟練掌握Photoshop絕非易事。但是隨著手機拍照的流行，照片美容又有很大的需求。隨著人工智能技術的普及，通過神經(jīng)網(wǎng)絡技術對圖片進行智能處理可以獲得更好的Photoshop效果。

黑科技？神經(jīng)網(wǎng)絡是個什么鬼

說到神經(jīng)網(wǎng)絡，很多朋友都會認為這是一個高大上的概念。從生物學角度來說，人類復雜的神經(jīng)系統(tǒng)是由數(shù)目繁多的神經(jīng)元組合而成，它們互相聯(lián)結形成神經(jīng)網(wǎng)絡，經(jīng)過對信息的分析和綜合，再通過運動神經(jīng)發(fā)出控制信息，從而實現(xiàn)各種精密活動，如識別各種物體、學習各種知識、完成各種邏輯判斷等。

隨著人工智能技術的發(fā)展，科學家開發(fā)出人工神經(jīng)網(wǎng)絡，它的構成原理和功能特點等方面更加接近人腦。它不是按給定的程序一步一步地執(zhí)行運算，而是能夠自身適應環(huán)境、總結規(guī)律、完成某種運算、識別或過程控制。比如多倫多大學的Krizhevsky等人構造了一個超大型卷積神經(jīng)網(wǎng)絡，有9層，共65萬個神經(jīng)。第一層神經(jīng)元只能識別顏色和簡單紋理，但是第五層的一些神經(jīng)元可以識別出花、圓形屋頂、鍵盤、烏、黑眼圈等更為抽象豐富的物體（圖1）。因此神經(jīng)網(wǎng)絡實際上是基于人工智能技術而形成的一種和人類神經(jīng)網(wǎng)絡相似的網(wǎng)絡系統(tǒng)。

媲美Photoshop 神經(jīng)網(wǎng)絡磨皮技術背后

如上所述，現(xiàn)在神經(jīng)網(wǎng)絡技術發(fā)展已經(jīng)非常迅猛，而且運用在各個領域。神經(jīng)網(wǎng)絡磨皮則是指該技術在照片識別和美化方面的運用。那么它是怎樣實現(xiàn)對照片的美化？在Photoshop中磨皮操作是用戶先選中人臉區(qū)域，然后再使用Photoshop內置的方法實現(xiàn)磨皮。神經(jīng)網(wǎng)絡磨皮原理類似，只不過這些操作是自動完成的。

首先是對照片人臉識別。要實現(xiàn)對照片的美容就必須先精確識別人臉，由于人臉有五官這個顯著特征，因此神經(jīng)網(wǎng)絡磨皮技術只要通過機器對一定數(shù)量的人臉照片進行識別、讀取，然后就可以精確識別人臉。它的原理和常見的人臉識別技術類似（圖2）。

其次則是美化。在完成人臉識別后就需要對美化操作進行機器學習，以磨皮為例。因為人臉的每個年齡階段皮膚性質是不同的，為了達到更真實的磨皮效果，神經(jīng)網(wǎng)絡磨皮是實現(xiàn)用戶“回到”幼年或者“穿越”到老年臉部皮膚的效果。研究人員將年齡段分類為0～18歲、19～29歲、30～39歲、40～49歲、50～59歲和60歲以上這幾個階段（圖3）。

然后準備兩個深度學習機器同時工作。兩個機器一個用來生成人臉，一個用來鑒別人臉。而且兩個機器會通過分析人臉圖像，提前學習到各年齡段人臉大概是什么樣子的。在每個年齡分組里，研究人員讓機器學習超過5000張標記過年齡的人臉圖像。通過大量的照片學習后，機器就可以學會每個年齡分組內的標簽，它可以準確知道每個人不同年齡階段的臉部特征。這樣無論你是要磨皮為年輕時的皮膚光滑、圓潤狀態(tài)，還是要變?yōu)?0歲以后皺褶、粗糙的皮膚，神經(jīng)磨皮都可以輕松幫助你實現(xiàn)。

當然學習有個通病，就是在合成過程中，機器可能會喪失掉圖片原有的識別資料（1D）。為了解決這個問題，上述介紹中的人臉鑒別機器就發(fā)揮功效了。它通過查看這個照片的識別資料是不是唯一的，如果不是的話照片則會被拒絕輸出。研究人員讓機器合成10000張從數(shù)據(jù)庫中抽取出來的人像，這些照片之前從未用來訓練機器。然后他們用開發(fā)的軟件程序來檢測訓練前后的兩張照片是否為同一個人，測試結果顯示有80%經(jīng)訓練的照片都被認為和原照片是同一個人（而作為對比，用其他方法加工照片，平均測試結果只有50%）。舉個簡單例子，如果40歲的用戶將自己磨皮為20歲的樣子，如果軟件程序來檢測訓練前后的兩張照片為同一個人，那么就輸出磨皮效果，從而讓用戶可以輕松磨皮到20歲的狀態(tài)。這樣經(jīng)過訓練的神經(jīng)磨皮算法可以很真實地實現(xiàn)人臉的磨皮。

神經(jīng)網(wǎng)絡 不僅僅是磨皮

從上述介紹可以知道，神經(jīng)網(wǎng)絡磨皮技術可以讓用戶可以很輕松地熟悉磨皮操作。對于用戶來說，磨皮操作極為簡單，他們只要輸入年齡數(shù)字，一切磨皮效果都可以通過程序內部算法自動實現(xiàn)。

這看似簡單的操作背后，實際上是人工智能、機器深度學習、大數(shù)據(jù)技術的綜合體現(xiàn)。當然這只是神經(jīng)網(wǎng)絡在照片美化中的一個簡單應用，類似的神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)早已經(jīng)運用在生活中的方方面面。如前段時間圍棋界網(wǎng)紅阿爾法狗，這只“狗”正是通過深度學習大量圍棋技術，通過智能學習成為打敗人類的圍棋高手（圖4）。當然平時我們經(jīng)常接觸到的反垃圾郵件系統(tǒng)、百度大數(shù)據(jù)搜索等都可以看到神經(jīng)網(wǎng)絡的影子。神經(jīng)網(wǎng)絡越多應用在生活各個領域，為我們的工作和學習帶來越大的便利！