模式识别优秀PPT.ppt
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1、模式识别模式识别接受接受 教材教材:模式识别其次版模式识别其次版 边肇祁边肇祁 张学工等编著张学工等编著 清华高校出版社清华高校出版社尚丽辉尚丽辉lhshangusst.edu 参考文献参考文献1 1、模式分类、模式分类(英文版英文版第第2 2版版)Richard O.Duda)Richard O.Duda Peter E.Hart David G.Stork Peter E.Hart David G.Stork 出版社出版社:机械工机械工业出版社业出版社 2 2、模式分类、模式分类(中文版中文版第第2 2版版)Richard O.Duda)Richard O.Duda Peter E.Har
2、t David G.Stork Peter E.Hart David G.Stork 李宏东等译李宏东等译 出版出版社社:机械工业出版社机械工业出版社3 3、统计模式识别、统计模式识别(其次版其次版)韦布韦布 电子工业出版电子工业出版社社4 4、模式识别、模式识别(其次版其次版)西奥多里蒂斯西奥多里蒂斯 电子工业电子工业出版社出版社n考试考试n平常:平常:30n考试:考试:70n第第1章章 绪论绪论n第第2章章 Bayes决策理论决策理论n第第3章章概率密度函数的估计概率密度函数的估计n第第4章章 线性判别函数线性判别函数n第第5章章非线性判别函数非线性判别函数n第第6章章近邻法近邻法 n第第
3、8章章特征的选择与提取特征的选择与提取n第第9章章基于基于K-L绽开式的特征提取绽开式的特征提取第一章 绪论n模式识别模式识别 直观,无所不在,直观,无所不在,“物以类聚,物以类聚,人以群分人以群分”n四周物体的认知:桌子、椅子四周物体的认知:桌子、椅子n人的识别:张三、李四人的识别:张三、李四n声音的辨别:汽车、火车,狗叫、人语声音的辨别:汽车、火车,狗叫、人语n气味的辨别:炸带鱼、红烧肉气味的辨别:炸带鱼、红烧肉n人和动物的模式识别实力是极其平常的,但对人和动物的模式识别实力是极其平常的,但对计算机来说却是特别困难的。计算机来说却是特别困难的。模式识别属于人工智能范畴,人工智能就是要用机器
4、去完模式识别属于人工智能范畴,人工智能就是要用机器去完成过去只有人类才能做的智能活动。在这里,成过去只有人类才能做的智能活动。在这里,“智能智能”指的是指的是人类在相识和改造自然的过程中表现出来的智力活动的实力。人类在相识和改造自然的过程中表现出来的智力活动的实力。例如:例如:通过视觉、听觉、触觉等感官接受图象、文字、声音等各种自通过视觉、听觉、触觉等感官接受图象、文字、声音等各种自然信息去相识外界环境的实力;然信息去相识外界环境的实力;将感性学问加工成理性学问的实力,即经过分析、推理、推断将感性学问加工成理性学问的实力,即经过分析、推理、推断等思维过程而形成概念、建立方法和作出决策的实力;等
5、思维过程而形成概念、建立方法和作出决策的实力;经过教化、训练、学习不断提高相识与改造客观环境的实力;经过教化、训练、学习不断提高相识与改造客观环境的实力;对外界环境的变更和干扰作出适应性反应的实力等对外界环境的变更和干扰作出适应性反应的实力等模式识别的定义模式识别的定义n什么是模式识别什么是模式识别?输入原始数据并依据其类输入原始数据并依据其类别实行相应行为的实力。别实行相应行为的实力。用计算机实现人的模式识用计算机实现人的模式识别实力。别实力。1.1 1.1 模式识别与模式的概念模式识别与模式的概念n模式识别是六十年头初快速发展的一门学科。它所探讨模式识别是六十年头初快速发展的一门学科。它所
6、探讨的理论和方法在很多科学和技术领域中得到了广泛的重的理论和方法在很多科学和技术领域中得到了广泛的重视,推动了人工智能技术及图像处理、信号处理、计算视,推动了人工智能技术及图像处理、信号处理、计算机视觉、多媒体技术等多种学科的发展,扩大了计算机机视觉、多媒体技术等多种学科的发展,扩大了计算机应用的领域。应用的领域。n模式识别(模式识别(Pattern Recognition)输入原始数据并)输入原始数据并依据其类别实行相应行为的实力依据其类别实行相应行为的实力n 利用计算机实现人对各种事物或现象的分析、利用计算机实现人对各种事物或现象的分析、描述、推断、识别。描述、推断、识别。模式的基本定义模
7、式的基本定义n什么是模式?模式的基本定义模式的基本定义n广义地说,存在于时间和空间中可视察的物体,假如我们可以区分它们是否相同或是否相像,都可以称之为模式。n模式所指的不是事物本身,而是从事物获得的信息,因此,模式往往表现为具有时间和空间分布的信息。n把模式所属的类别或同一类中模式的总体称为模式类n模式的直观特性:n可视察性n可区分性n相像性模式识别的探讨模式识别的探讨n模式识别的作用和目的:模式识别的作用和目的:利用计算机对物理对象进行分类,在错误概率最小的条件下,使识别的结果尽量与客观物体相符合。n定量的表示方法:定量的表示方法:Y=F(X)从具有时间和空间分布的信息向着符号所做的映射。从
8、具有时间和空间分布的信息向着符号所做的映射。从具有时间和空间分布的信息向着符号所做的映射。从具有时间和空间分布的信息向着符号所做的映射。qX的定义域取自特征集qY的值域为类别的标号集qF是模式识别的判别方法n模式识别是一门技术科学模式识别是一门技术科学n模式识别是一个新的探讨领域模式识别是一个新的探讨领域n模式识别是一门边缘技术科学模式识别是一门边缘技术科学下面以二维图像为例说明模式识别与相临学科间的关系和区分:下面以二维图像为例说明模式识别与相临学科间的关系和区分:(1)图象处理,它包括图像增加、图像复原、图像编码、图像)图象处理,它包括图像增加、图像复原、图像编码、图像分割、边缘检测等,它
9、的输入是图像,输出是经过处理的图像分割、边缘检测等,它的输入是图像,输出是经过处理的图像(2)图像识别,它是模式识别的一个分支,输入是图像,输出)图像识别,它是模式识别的一个分支,输入是图像,输出是图像的分类和结构描述是图像的分类和结构描述(3)图像理解,它是人工智能的一个分支,输入是图像,输出)图像理解,它是人工智能的一个分支,输入是图像,输出是对图像的描述和说明是对图像的描述和说明模式识别发展简史模式识别发展简史n1929年 G.Tauschek独创阅读机,能够阅读0-9的数字。n30年头 Fisher提出统计分类理论,奠定了统计模式识别的基础。n50年头 Noam Chemsky 提出形
10、式语言理论傅京荪 提出句法结构模式识别。n60年头 L.A.Zadeh提出了模糊集理论,模糊模式识别方法得以发展和应用。n80年头以Hopfield网、BP网为代表的神经网络模型导致人工神经元网络复活,并在模式识别得到较广泛的应用。n90年头小样本学习理论,支持向量机也受到了很大的重视。关于模式识别的国内、国际学术组织关于模式识别的国内、国际学术组织n1973年 IEEE发起了第一次关于模式识别的国际会议“ICPR”,成立了国际模式识别协会-“IAPR”,每2年召开一次国际学术会议。n1977年 IEEE的计算机学会成立了模式分析与机器智能(PAMI)委员会,每2年召开一次模式识别与图象处理学
11、术会议。n国内:中科院模式识别国家重点试验室,中科院计算所,微软探讨院,清华高校等等。模式识别的应用模式识别的应用n生物学n自动细胞学、染色体特性探讨、遗传探讨n天文学n天文望远镜图像分析、自动光谱学n经济学n股票交易预料、企业行为分析n医学n心电图分析、脑电图分析、医学图像分析模式识别的应用模式识别的应用n工程n产品缺陷检测、特征识别、语音识别、自动导航系统、污染分析n军事n航空摄像分析、雷达和声纳信号检测和分类、自动目标识别n平安n指纹识别、人脸识别、监视和报警系统模式识别的应用模式识别的应用n人脸识别系统模式识别的应用模式识别的应用n生物特征识别模式识别的应用模式识别的应用2008200
12、8奥运奥运n2008年北京奥运会将全面运用人脸识别系统,这种技术能从人群中快速分辨恐怖分子和其他可能引发犯罪的人员,防止其进入敏感区域。n全国政协委员、北京奥运会平安专家委员会委员马昕说,届时,相关数据库将收入包括中国公民和国际人士在内的共计13亿多人的面部信息,利用技术进行比照核对。“有关国家将供应应我们一些具体资料,比如哪些人是恐怖分子,哪些可能是闹事的足球流氓等等”。n据介绍,人们在进入奥运场馆时,人脸识别系统会对其面部特征进行快速核对,平安保卫人员可以在最短时间内发觉各类“危急人物”。遇到问题时,安保人员会很快发觉“危急人物”在哪里。n马昕说:“人脸识别系统主要特点为吞吐量很大,动态抓
13、拍实力强,最快反应速度仅为0.01秒。目前这一技术正在推广应用,比如正广泛应用于地铁。”记者了解到,近两年北京还将有500个大型商场安装这一系统。1.2 1.2 模式识别系统模式识别系统n模式识别系统的基本构成:训练过程:对作为训训练过程:对作为训练样本的测量数据进练样本的测量数据进行特征选择与提取,行特征选择与提取,得到它们在特征空间得到它们在特征空间的分布,依据这些分的分布,依据这些分布确定分类器的具体布确定分类器的具体参数,也就是设计分参数,也就是设计分类器的过程。类器的过程。识别过程:分类决策识别过程:分类决策的过程,则是在特征的过程,则是在特征空间中用统计方法把空间中用统计方法把被识
14、别对象归为某一被识别对象归为某一类别。类别。模式识别系统构成及功能模式识别系统构成及功能n数据获得:用计算机可以运算的符号来表示所数据获得:用计算机可以运算的符号来表示所探讨的对象。探讨的对象。n二维图像:文字、指纹、地图、照片等二维图像:文字、指纹、地图、照片等n一维波形:脑电图、心电图、机械振动波形等一维波形:脑电图、心电图、机械振动波形等n物理参量和逻辑值:体温、化验数据、参量正物理参量和逻辑值:体温、化验数据、参量正常与否的描述常与否的描述n用话筒将声音信号转换成电信号,表现出电压用话筒将声音信号转换成电信号,表现出电压(电流电流)随时间变更的困难波形。随时间变更的困难波形。n景物信息
15、在摄像机靶面成像并转换成二维的象景物信息在摄像机靶面成像并转换成二维的象素矩阵,每个像素素矩阵,每个像素(矩阵元素矩阵元素)的电信号与物体的电信号与物体表面反射的光强或颜色信息呈现函数关系表面反射的光强或颜色信息呈现函数关系n通过测量、采样和量化,用矩阵或向量表示二通过测量、采样和量化,用矩阵或向量表示二维图像或一维波形。维图像或一维波形。模式识别系统构成及功能模式识别系统构成及功能n预处理:预处理:去除所获得信息中的噪声,增加有去除所获得信息中的噪声,增加有用的信息,及一切必要的使信息纯化的处理过用的信息,及一切必要的使信息纯化的处理过程。程。n预处理这个环节内容很广泛,与要解决的具体预处理
16、这个环节内容很广泛,与要解决的具体问题有关,例如,从图象中将汽车车牌的号码问题有关,例如,从图象中将汽车车牌的号码识别出来,就须要先将车牌从图像中找出来,识别出来,就须要先将车牌从图像中找出来,再对车牌进行划分,将每个数字分别划分开。再对车牌进行划分,将每个数字分别划分开。做到这一步以后,才能对每个数字进行识别。做到这一步以后,才能对每个数字进行识别。以上工作都应当在预处理阶段完成。以上工作都应当在预处理阶段完成。模式识别系统构成及功能模式识别系统构成及功能n特征选择和提取特征选择和提取n功能:对所获得的信息实现从测量空间到特功能:对所获得的信息实现从测量空间到特征空间的转换。征空间的转换。n
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