模式識別,模式識別是什么意思

模式識別,模式識別是什么意思

模式識別是人類的一項基本智能，在日常生活中，人們經(jīng)常在進行“模式識別”。隨著20世紀40年代計算機的出現(xiàn)以及50年代人工智能的興起，人們當然也希望能用計算機來代替或擴展人類的部分腦力勞動。(計算機)模式識別在20世紀60年代初迅速發(fā)展并成為一門新學(xué)科。

什么是模式和模式識別？廣義地說，存在于時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，都可以稱之為模式；狹義地說，模式是通過對具體的個別事物進行觀測所得到的具有時間和空間分布的信息；把模式所屬的類別或同一類中模式的總體稱為模式類(或簡稱為類)。而“模式識別”則是在某些一定量度或觀測基礎(chǔ)上把待識模式劃分到各自的模式類中去。

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(wù)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(xué)家、心理學(xué)家、生物學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家的研究內(nèi)容，屬于認知科學(xué)的范疇；后者通過數(shù)學(xué)家、信息學(xué)專家和計算機科學(xué)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。

一個計算機模式識別系統(tǒng)基本上是由三個相互關(guān)聯(lián)而又有明顯區(qū)別的過程組成的，即數(shù)據(jù)生成、模式分析和模式分類。數(shù)據(jù)生成是將輸入模式的原始信息轉(zhuǎn)換為向量，成為計算機易于處理的形式。模式分析是對數(shù)據(jù)進行加工，包括特征選擇、特征提取、數(shù)據(jù)維數(shù)壓縮和決定可能存在的類別等。模式分類則是利用模式分析所獲得的信息，對計算機進行訓(xùn)練，從而制定判別標準，以期對待識別模式進行分類。

有兩種基本的模式識別方法，即統(tǒng)計模式識別方法和結(jié)構(gòu)(句法)模式識別方法。統(tǒng)計模式識別是對模式的統(tǒng)計分類方法，即結(jié)合統(tǒng)計概率論的貝葉斯決策系統(tǒng)進行模式識別的技術(shù)，又稱為決策理論識別方法。利用模式與子模式分層結(jié)構(gòu)的樹狀信息所完成的模式識別工作，就是結(jié)構(gòu)模式識別或句法模式識別。

模式識別的應(yīng)用包括文字識別，語音識別，指紋識別等。

模式識別技術(shù)是人工智能的基礎(chǔ)技術(shù)，21世紀是智能化、信息化、計算化、網(wǎng)絡(luò)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(shù)基礎(chǔ)學(xué)科的模式識別技術(shù)，必將獲得巨大的發(fā)展空間。在國際上，各大權(quán)威研究機構(gòu)，各大公司都紛紛開始將模式識別技術(shù)作為公司的戰(zhàn)略研發(fā)重點加以重視。

模式識別(Pattern Recognition)是指對表征事物或現(xiàn)象的各種形式的(數(shù)值的、文字的和邏輯關(guān)系的)信息進行處理和分析,以對事物或現(xiàn)象進行描述、辨認、分類和解釋的過程,是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分。

模式還可分成抽象的和具體的兩種形式。前者如意識、思想、議論等,屬于概念識別研究的范疇,是人工智能的另一研究分支。我們所指的模式識別主要是對語音波形、地震波、心電圖、腦電圖、圖片、照片、文字、符號、生物的傳感器等對象進行測量的具體模式進行分類和辨識。

應(yīng)用計算機對一組事件或過程進行鑒別和分類。所識別的事件或過程可以是文字、聲音、圖像等具體對象，也可以是狀態(tài)、程度等抽象對象。這些對象與數(shù)字形式的信息相區(qū)別，稱為模式信息。模式識別與統(tǒng)計學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、 計算機科學(xué) 、生物學(xué)、控制論等都有關(guān)系。它與 人工智能 、 圖像處理 的研究有交叉關(guān)系。例如自適應(yīng)或自組織的模式識別系統(tǒng)包含了人工智能的學(xué)習(xí)機制；人工智能研究的景物理解、自然語言理解也包含模式識別問題。又如模式識別中的預(yù)處理和特征抽取環(huán)節(jié)應(yīng)用圖像處理的技術(shù)；圖像處理中的圖像分析也應(yīng)用模式識別的技術(shù)。

模式識別研究主要集中在兩方面,一是研究生物體(包括人)是如何感知對象的,屬于認識科學(xué)的范疇,二是在給定的任務(wù)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(xué)家、心理學(xué)家、生物學(xué)家和神經(jīng)生理學(xué)家的研究內(nèi)容,后者通過數(shù)學(xué)家、信息學(xué)專家和計算機科學(xué)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。

“模式識別”是用機器模擬人類識別事物的技術(shù)。它是信息科學(xué)的一個分支,是人工智能學(xué)科的一個重要組成部分。

早先的模式識別主要是從數(shù)學(xué)理論上去研究和分辨事物的特征。在電子計算機發(fā)明以后,實現(xiàn)了用機器代替人作識別工作。電子計算機是能代替人進行模式識別的理想設(shè)備,因此,現(xiàn)在的模式識別技術(shù)主要是利用電子計算機技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)學(xué)理論上的分析和計算。

模式識別是一門通用的學(xué)科。在電信方面,它應(yīng)用于話音控制的電話撥號、自動回答用戶查詢以及對指定的講話人進行話音自動識別等。除此,它在醫(yī)療、國防、公安等部門也都有廣泛的應(yīng)用。例如,用于身份識別的虹膜識別系統(tǒng)、指紋自動識別系統(tǒng)、話音識別機、文字閱讀器等都已是成熟的產(chǎn)品。智能計算機、智能機器人等也將隨著模式識別技術(shù)的發(fā)展而達到更高的水平。

模式識別還可用于文字和語音識別、遙感和醫(yī)學(xué)診斷等方面。

①文字識別

漢字已有數(shù)千年的歷史，也是世界上使用人數(shù)最多的文字，對于中華民族燦爛文化的形成和發(fā)展有著不可磨滅的功勛。所以在信息技術(shù)及計算機技術(shù)日益普及的今天，如何將文字方便、快速地輸入到計算機中已成為影響人機接口效率的一個重要瓶頸，也關(guān)系到計算機能否真正在我過得到普及的應(yīng)用。目前，漢字輸入主要分為人工鍵盤輸入和機器自動識別輸入兩種。其中人工鍵入速度慢而且勞動強度大；自動輸入又分為漢字識別輸入及語音識別輸入。從識別技術(shù)的難度來說，手寫體識別的難度高于印刷體識別，而在手寫體識別中，脫機手寫體的難度又遠遠超過了連機手寫體識別。到目前為止，除了脫機手寫體數(shù)字的識別已有實際應(yīng)用外，漢字等文字的脫機手寫體識別還處在實驗室階段。

②語音識別

語音識別技術(shù)技術(shù)所涉及的領(lǐng)域包括：信號處理、模式識別、概率論和信息論、發(fā)聲機理和聽覺機理、人工智能等等。近年來，在生物識別技術(shù)領(lǐng)域中，聲紋識別技術(shù)以其獨特的方便性、經(jīng)濟性和準確性等優(yōu)勢受到世人矚目，并日益成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦兄匾移占暗陌豺炞C方式。而且利用基因算法訓(xùn)練連續(xù)隱馬爾柯夫模型的語音識別方法現(xiàn)已成為語音識別的主流技術(shù)，該方法在語音識別時識別速度較快，也有較高的識別率。

2.3 指紋識別

我們手掌及其手指、腳、腳趾內(nèi)側(cè)表面的皮膚凹凸不平產(chǎn)生的紋路會形成各種各樣的圖案。而這些皮膚的紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，是唯一的。依靠這種唯一性，就可以將一個人同他的指紋對應(yīng)起來，通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋進行比較，便可以驗證他的真實身份。一般的指紋分成有以下幾個大的類別:left loop,right loop,twin loop,whorl,arch和tented arch,這樣就可以將每個人的指紋分別歸類，進行檢索。指紋識別基本上可分成：預(yù)處理、特征選擇和模式分類幾個大的步驟。

③遙感

遙感圖像識別已廣泛用于農(nóng)作物估產(chǎn)、資源勘察、氣象預(yù)報和軍事偵察等。

④醫(yī)學(xué)診斷

在癌細胞檢測、X射線照片分析、血液化驗、染色體分析、心電圖診斷和腦電圖診斷等方面，模式識別已取得了成效。