模式識(shí)別基礎(chǔ)電子教案V002課件

1、 模式識(shí)別基礎(chǔ)李紅軍1 產(chǎn)生與發(fā)展模式識(shí)別(Pattern Recognition)誕生于20世紀(jì)20年代，隨著40年代計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，50年代人工智能的興起，模式識(shí)別在60年代初發(fā)展成一門(mén)學(xué)科. 它是人工智能(Artificial Intelligence)系統(tǒng)的不可缺的組成部分模式識(shí)別簡(jiǎn)史1929年 G. Tauschek發(fā)明閱讀機(jī) ，能夠閱讀0-9的數(shù)字。30年代 Fisher提出統(tǒng)計(jì)分類(lèi)理論，奠定了統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的基礎(chǔ)。50年代 Noam Chemsky 提出形式語(yǔ)言理論傅京蓀 提出句法結(jié)構(gòu)模式識(shí)別。60年代 L.A.Zadeh提出了模糊集理論，模糊模式識(shí)別方法得以發(fā)展和應(yīng)用。80年代以H

2、opfield網(wǎng)、BP網(wǎng)為代表的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型導(dǎo)致人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)復(fù)活，并在模式識(shí)別得到較廣泛的應(yīng)用。90年代小樣本學(xué)習(xí)理論，支持向量機(jī)也受到了很大的重視。2 什么是模式和模式識(shí)別？ 廣義地說(shuō)，存在于時(shí)間和空間中可觀察的事物，如果可以區(qū)別它們是否相同或相似，都可以稱(chēng)之為模式；狹義地說(shuō)，模式是通過(guò)對(duì)具體的個(gè)別事物進(jìn)行觀測(cè)所得到的具有時(shí)間和空間分布的信息；把模式所屬的類(lèi)別或同一類(lèi)中模式的總體稱(chēng)為模式類(lèi)（或簡(jiǎn)稱(chēng)為類(lèi)）。而“模式識(shí)別”則是在某些一定量度或觀測(cè)基礎(chǔ)上把待識(shí)別的模式劃分到各自的模式類(lèi)中去 3 模式識(shí)別的方法傳統(tǒng)的模式識(shí)別方法有：（1）統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別：隨機(jī)數(shù)組或隨機(jī)向量，在多維空間中表示一個(gè)點(diǎn).分

3、類(lèi)問(wèn)題把幾何空間劃分成某些子空間，同一子空間內(nèi)的點(diǎn)作為一類(lèi).（2）結(jié)構(gòu)（句法）模式識(shí)別: 利用模式與子模式分層結(jié)構(gòu)的樹(shù)狀信息所完成的模式識(shí)別工作，就是結(jié)構(gòu)模式識(shí)別或句法模式識(shí)別。新發(fā)展的兩種模式識(shí)別方法：（3）模糊模式識(shí)別（4）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別 4 模式識(shí)別的應(yīng)用（舉例）生物學(xué)自動(dòng)細(xì)胞學(xué)、染色體特性研究、遺傳研究天文學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡圖像分析、自動(dòng)光譜學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)股票交易預(yù)測(cè)、企業(yè)行為分析醫(yī)學(xué)心電圖分析、腦電圖分析、醫(yī)學(xué)圖像分析模式識(shí)別的應(yīng)用（舉例）工程產(chǎn)品缺陷檢測(cè)、特征識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、污染分析軍事航空攝像分析、雷達(dá)和聲納信號(hào)檢測(cè)和分類(lèi)、自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別安全指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、監(jiān)視和報(bào)警系

4、統(tǒng)6 文本識(shí)別1966 IBM公司的Casey和Nagy首次發(fā)表漢字識(shí)別文章概念與記號(hào)建立字母表，字符串s：由字母表中的字符組成的有限的序列；字符串的長(zhǎng)度：子字符串：n:長(zhǎng)度為n的所有有限字符串的集合；所有字符串：模式識(shí)別效果評(píng)價(jià)誤識(shí)率 ; 信息熵7圖像識(shí)別圖像的存儲(chǔ)與讀取165158139136176170155146171167164164153155157156300300(200:204) (200:204)圖像的預(yù)處理方法幾何操作、 鄰域和區(qū)域操作、圖像變換、 圖像恢復(fù)與增強(qiáng)、線性濾波和濾波器設(shè)計(jì)、 變換(變換等)、圖像分析和統(tǒng)計(jì)、 二值圖像操作 應(yīng)用字符識(shí)別 漢字的識(shí)別識(shí)別過(guò)程數(shù)據(jù)

5、獲?。杭茉O(shè)一個(gè)攝像機(jī)，采集一些樣本圖像，獲取樣本數(shù)據(jù)預(yù)處理：去噪聲，用一個(gè)分割操作把魚(yú)和魚(yú)之間以及魚(yú)和背景之間分開(kāi)識(shí)別過(guò)程特征提取和選擇：對(duì)單個(gè)魚(yú)的信息進(jìn)行特征選擇，從而通過(guò)測(cè)量某些特征來(lái)減少信息量長(zhǎng)度亮度寬度魚(yú)翅的數(shù)量和形狀嘴的位置，等等 分類(lèi)決策：把特征送入決策分類(lèi)器模式分類(lèi)器的獲取和評(píng)測(cè)過(guò)程數(shù)據(jù)采集特征選取模型選擇訓(xùn)練和測(cè)試計(jì)算結(jié)果和復(fù)雜度分析，反饋訓(xùn)練和測(cè)試訓(xùn)練集：是一個(gè)已知樣本集，在監(jiān)督學(xué)習(xí)方法中，用它來(lái)開(kāi)發(fā)出模式分類(lèi)器。測(cè)試集：在設(shè)計(jì)識(shí)別和分類(lèi)系統(tǒng)時(shí)沒(méi)有用過(guò)的獨(dú)立樣本集。系統(tǒng)評(píng)價(jià)原則：為了更好地對(duì)模式識(shí)別系統(tǒng)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，必須使用一組獨(dú)立于訓(xùn)練集的測(cè)試集對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。實(shí)例：統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別19名男女同學(xué)進(jìn)行體檢，測(cè)量了身高和體重，但事后發(fā)現(xiàn)其中有4人忘記填寫(xiě)性別，試問(wèn)（在最小錯(cuò)誤的條件下）這4人是男是女？體檢數(shù)值如下：實(shí)例：統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別（續(xù)）由訓(xùn)練樣本得到的特征空間分布圖實(shí)例：統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別（續(xù)）從圖中訓(xùn)練樣本的分布情況，找出男、女兩類(lèi)特征各自的