對模式識別的認識

1、對模式識別的認識 學號：141308125姓名：孟瑩對模式識別的認識模式識別是對感知信號（圖像、視頻、聲音等）進行分析，對其中的物體對象或行為進行判別和解釋的過程。模式識別能力普遍存在于人和動物的認知系統(tǒng)，是人和動物獲取外部環(huán)境知識，并與環(huán)境進行交互的重要基礎。由于模式識別的對象是存在于感知信號中的物體和現(xiàn)象，它研究的內容還包括信號/圖像/視頻的處理、分割、形狀和運動分析等，以及面向應用（如文字識別、語音識別、生物認證、醫(yī)學圖像分析、遙感圖像分析等）的方法和系統(tǒng)研究。l 模式識別的主要方法解決模式識別問題的方法可以歸納為基于知識的方法和基于數(shù)據(jù)的方法兩大類。所謂基于知識的方法，主要是指以專家系

2、統(tǒng)為代表的方法，一般歸在人工智能的范疇中，其基本思想是，根據(jù)人們已知的（從專家那里收集整理的）關于研究對象的知識，整理出若干描述特征與類別間關系的準則，建立一定的計算機推理系統(tǒng)，對未知樣本通過這些知識推理決策其類型。另一大類模式識別方法是基于數(shù)據(jù)的模式識別方法。在確定了描述樣本所采用的特征之后，這些方法并不是依靠人們對所研究對象的認識來建立分類系統(tǒng)，而是收集一定數(shù)量的已知樣本，用這些樣本作為訓練集來訓練一定的模式識別機器，使之在訓練后能夠對未知樣本進行分類。圖1-1給出了這種機器學習系統(tǒng)的基本思想。S對象GyLMy圖1-1 基于數(shù)據(jù)的機器學習l 模式識別系統(tǒng)的典型構成模式識別識別系統(tǒng)通常包括原

3、始數(shù)據(jù)的獲取和預處理、特征提取與選擇、分類或聚類、后處理四個主要部分。圖1-2給出監(jiān)督模式識別系統(tǒng)和非監(jiān)督模式識別系統(tǒng)典型構成框圖。有已知樣本情況: 監(jiān)督模式識別分類器設計(訓練)特征提取與選擇信息獲取與預處理分類決策(識別) l 無已知樣本情況: 非監(jiān)督模式識別聚類(自學習)特征提取與選擇信息獲取與預處理 結果解釋 圖1-2 模式識別的典型過程l 模式識別系統(tǒng)的典型應用經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，模式識別技術已廣泛被應用于人工智能、計算機工程、機器學、神經(jīng)生物學、醫(yī)學、偵探學以及高能物理、考古學、地質勘探、宇航科學和武器技術等許多重要領域，如目標識別、生物特征識別、圖像識別、圖形識別和故障診斷等。

4、經(jīng)過多年的研究和發(fā)展。模式識別技術的快速發(fā)展和應用大大促進了國民經(jīng)濟建設和國防科技現(xiàn)代化建設。1.人臉識別人臉是指人的面部視覺特征，主要包括兩眼、鼻、口等特征。人臉識別就是利用計算機技術從人臉圖像分析中提取出有效的識別信息，用以鑒別人的身份。人臉識別技術已經(jīng)廣泛應用于公安刑偵破案、門禁系統(tǒng)、攝像監(jiān)視系統(tǒng)、網(wǎng)絡應用和信息安全等領域。與基于其他生物特征的識別方式相比，人臉識別具有自然和不易被察覺兩個特點。自然性是指該識別方式同人類進行個體識別時利用的生物特征相同。與人臉識別類似，人類也是通過觀察比較人臉來確認身份的。2.指紋識別指紋是指人類手指末端正面皮膚上凹凸不平產生的紋路，其形成依賴于胚胎發(fā)育

5、時的環(huán)境。指紋紋線有規(guī)律地排列形成了不同的紋型，這些紋線的起點、終點、結合點和分叉點是指紋的細節(jié)特征點。與其他生物特征相比，指紋具有兩個突出的優(yōu)點：一是穩(wěn)定性，指紋具有很強的穩(wěn)定性，從胎兒在6個月時指紋完全形成到人死后尸體腐爛，指紋的紋型和細節(jié)特征點等不會有明顯變化；二是獨特性，指紋具有明顯的獨特性，至今還沒發(fā)現(xiàn)兩個指紋完全相同的人。基于這兩個特點，指紋識別能夠非?？煽康剡M行人的身份鑒別，已經(jīng)在公安刑偵破案、網(wǎng)絡管理、銀行、社保、雇員證明、門禁系統(tǒng)等領域得到了非常廣泛的應用。 指紋識別是生物特征識別領域發(fā)展最成熟、最可接受的一種識別技術。然而，指紋識別還面臨一定的挑戰(zhàn)。在日常生活中，有一部分人

6、的指紋是無法采集的，這里既有先天遺傳的問題，也有后天因素造成的。例如由于手指皮膚有傷疤、長繭、病態(tài)皮膚、皮膚干燥、皮膚老化、采集設備受污染等原因，會使得圖像采集設備無法采集或者不能提供高質量的指紋圖像。此外，由于每次捺印的方位不完全一樣，著力點不同會帶來不同程度的變形，也會給后續(xù)正確提取特征和實現(xiàn)正確匹配帶來一定的困難。3.語音識別語音是人類信息交流的基本手段，語音中包含語義信息、語言信息、說話人信息和情感信息等。語音識別就是讓機器通過識別和理解過程把語音信號轉變?yōu)橄鄳奈谋净蛎畹募夹g，即讓計算機識別出人類語音中的各種信息。語音識別涉及信號處理、模式識別、概率論、信息論、發(fā)聲機理和聽覺機理、

7、人工智能等學科。語音識別已經(jīng)在語音輸入系統(tǒng)、語音控制系統(tǒng)和智能對話查詢系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。例如在語音控制系統(tǒng)中，就是利用語音來控制設備的運行，相對于手動控制來說更加快捷、方便。另外,語音識別可以用在諸如工業(yè)控制、語音撥號系統(tǒng)、智能家電等許多領域.4.圖像識別圖像是指各種圖形和影像的總稱。圖像識別就是利用計算機對圖像進行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標和對象的技術。目前，圖像識別涉及遙感和航空圖像分析、顯微圖像、熱像及超聲圖像檢查、金相圖分析與鑒定、車牌識別等領域。如圖6所示。實際上，人臉識別和指紋識別也屬于圖像識別的一種。l 模式識別的發(fā)展趨勢模式識別技術是人工智能的基礎技術，2

8、1世紀是智能化、信息化、計算化、網(wǎng)絡化的世紀，在這個以數(shù)字計算為特征的世紀里，作為人工智能技術基礎學科的模式識別技術，必將獲得巨大的發(fā)展空間。在國際上，各大權威研究機構，各大公司都紛紛開始將模式識別技術作為公司的戰(zhàn)略研發(fā)重點加以重視。模式識別的研究主要集中在兩方面，即研究生物體(包括人)是如何感知對象的，以及在給定的任務下，如何用計算機實現(xiàn)模式識別的理論和方法。前者是生理學家、心理學家、生物學家、神經(jīng)生理學家的研究內容，屬于認知科學的范疇；后者通過數(shù)學家、信息學專家和計算機科學工作者近幾十年來的努力，已經(jīng)取得了系統(tǒng)的研究成果。l 總結模式識別是一門理論與實踐緊密結合的學科，教與學的方式值得我們研究和