微软识花

这是一款由微软官方推出的智能识别应用，主要用途是帮助用户辨认身边的花卉。只需用手机拍下一张照片，应用即可对花朵进行识别，覆盖约25万种花卉，被称作可以随身携带的植物专家。除识别花名之外，它还会给出匹配度以及花的基本特征、药用价值等信息，并通过花语讲述花背后的含义。

识别对象与知识内容

应用面向的是日常生活中“看见花却叫不出名字”的场景。全球已发现的花至少有25万种，普通人即使能判断出大概种类，也往往说不清花的来历与故事。应用所能识别的花卉覆盖了中国的绝大多数花卉，识别结果中会附带花语、药用价值等内容，帮助使用者了解花的基本情况。

花语是其中较为特别的一项。花语是人们赋予花的象征，用来表达某种感情与愿望，不同花有不同花语，系统会为每一种花配上一段相应的花语说明。例如“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”。识别结果还可以分享到朋友圈，用对应的花语表达当时的心意。

离线使用与搜索功能

应用为离线应用，识别过程无需联网，因此在登山途中或其他无法连接互联网的场所同样可以使用，流量紧张时也不影响识别新奇的花卉品种。

应用另带有一个专门的花儿搜索包，收录400种园艺花卉并按字母顺序排列。这些品种基本涵盖了我国城市绿化和公园常见的花卉，只听过名字而未见真容的花，也可以通过搜索提前了解。

操作步骤

1、打开应用，现场拍摄一张花的照片，或从手机相册中选取已有图片。

2、移动或缩放照片，将要识别的花卉定位在虚线框内。

3、点击丝带，获取匹配信息，应用会自动给出花朵的名称、类型与匹配度，并显示花的基本特征、药用价值等。

4、点击卡片，查看更完整的该种花卉信息。

5、将识花结果分享给好友，或对结果给出自己的意见。

日常物体识别

除花卉之外，应用也支持对常见日常物体进行识别，例如拿一件衣服或摆放一件文具来测试其识别能力。这部分功能采用微软亚洲研究院的图像识别技术，在内部测试中识别精度可以达到90%。

技术实现思路

花卉识别比识猫识狗更具挑战：狗的种类不超过300种，而已发现的野生植物有几十万种，新品种还在不断出现。应用主要应用深度学习技术，研究员借助中科院植物所提供的260万张花卉鉴定照片训练机器识别模型。

为提高准确性，模型引入了花卉本身的层级结构作为先验知识，参照分类学“界门纲目科属种”的划分逐级递进：先确定花所属的“科”，再依据花瓣分布、形态等细节判断“属”，最后通过颜色、纹理等更细微的特征确定具体的“种”。不同花的识别过程也各有差异。

在图像处理上，研究员参考人观察物体的方式，开发了自动的视觉多级注意力模型，并结合深层神经网络技术。第一级为物体级别的关注，自动定位图片中花所在的区域，排除杂草等干扰；第二级为部位级别的关注，由粗到精地关注花的具体部位并对部位特征进行学习与识别。卷积神经网络中间层自动学出的模式经归类后，可理解为花某一部位的集合，由此构建部位检测模型，实现对候选框内相应部位的自动检测。

数据来源与弱监督学习

数据量是影响图像识别准确度的关键因素。起初由植物学家对花的图像进行种类标注，但在成本和时间效率上都不理想，研究员最终选择从植物专家提供数据的专业网站获取数据，并采用弱监督学习方式进行训练。

这种方式中的“弱”体现在几个方面：数据集只有图像级别的标注，植物学家标注的是图片上有什么花，并未标注花在图中哪个位置，也未标注最需要关注的关键识别区域；网络上的大规模标注数据不一定准确，且带有较多噪声；这些数据大多较为零散，结构化程度不高。弱监督学习既能兼顾数据质量的不足，又能保证用于训练的数据量足够庞大，从而保证应用最终的识别准确性。

合作背景与专业支持

应用的开发是微软亚洲研究院与中科院植物研究所多年学术合作的成果。中科院植物所提供了260万张花卉识别图片，以及经过专家鉴定的中国常见花列表；研究员利用技术开发识别算法，并将识别结果交由植物所专家鉴定，经过两三次迭代才得到最终用于训练机器识别的样本集合。科学出版社则为应用提供了花卉的专业知识。

这次合作源于一次研讨会上的交流。植物所专家希望把最新识别技术应用到我国植物调研和科研中，此前基层调研人员依靠翻阅手册判断各地花卉分布，专业素养不易统一；借助计算机识别有望在速度和广度上明显提升。研究方向则希望借此机会进一步锤炼精确识别技术。

后续发展方向

1、扩充花卉种类，把识别范围拓展到多个国家，并提供多语言产品与更多平台支持，出国旅游时也能使用。

2、提高识别精确度，通过学术合作提升数据库的质量与覆盖范围。

3、丰富科普功能，补充花的知识并提供更多互动方式，让使用者不只停留在知道花名。

4、持续精进识别算法模型，实现离线版本与在线版本的无缝切换，并将这类精细物体识别技术以API形式开放到人工智能服务平台上。

5、为专业研究提供便利，例如协助植物专家发现新物种、帮助基层调研人员精确识别花卉品种。

从拍摄一张照片到得到花名、特征与花语，这款应用把精细物体识别的能力放进了手机里，适合在旅行、散步或带孩子外出时随时辨认花卉，也适合对博物知识有兴趣的用户日常使用。