4模式识别.ppt

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1、第二节第二节 模式识别模式识别 教学目标：掌握模式识别的理论，了解模式识别与知觉的关系。重点难点：重点难点为模式识别的理论。一一.有关概念：有关概念：1.模式：（1）含义：通常是指有若干元素或成分按一定关系集合而成的某种刺激结构或刺激的组合。（2）种类：）种类：自然模式和实验模式。按感觉通道性质：视觉模式、听觉模式、嗅觉模式等。按物体类别（模式本身特点）：物体模式、图像模式、表情模式、语言模式。2.模式识别：模式识别：（1）含义：指人把输入刺激（模式）的信息与长时记忆中的信息进行匹配，并辨认出该刺激属于什么范畴的过程。（2）种类：）种类：按模式进行分类：图像、语言按模式识别的结果分类：觉察（低

2、）；分辨（中）；确认（高）。（3）特点：）特点：复杂性：数量多、种类多、通道多、受社会生活影响。适应性：知觉常性。可学习性：从无到有，学习迁移。借助语言的作用：高度的概括性。二、模式识别与知觉的关系二、模式识别与知觉的关系 1.对对熟悉熟悉事物的事物的重新重新知觉是知觉是模式识别模式识别2.知觉研究范围大，知觉研究范围大，模式识别模式识别主要针主要针对对视觉视觉刺激模式。刺激模式。三、三、过程及特点过程及特点（一）过程（一）过程1.感觉登记：感觉登记：人各种人各种感受器感受器将外界刺激的将外界刺激的各种能各种能（物理（物理/化学）转化为化学）转化为神经冲动神经冲动，即，即神经系统电位变化，进而

3、在人的神经系统电位变化，进而在人的大脑大脑中形中形成对外部信息的成对外部信息的代码代码，刺激停止作用后，刺激停止作用后感感觉信息觉信息仍可短暂地仍可短暂地保存下来保存下来，这个，这个过程过程叫叫感觉登记感觉登记。2.知觉分析与综合知觉分析与综合在在感觉登记感觉登记的的基础基础上，人借助上，人借助注意注意从输从输入信息中入信息中选择选择某些信息而某些信息而舍弃舍弃另一些信另一些信息，进而对息，进而对被选择被选择的的信息信息进行进行处理处理。3.语义分析与综合语义分析与综合在对在对刺激模式刺激模式进行进行知觉分析知觉分析时，已经开时，已经开始了某种形式的始了某种形式的语义分析语义分析，包括对物体，

4、包括对物体命名、理解个别单词的意义、将物体分命名、理解个别单词的意义、将物体分类、建立有关语义图式。类、建立有关语义图式。4.决策与核证决策与核证人的模式识别是一个人的模式识别是一个主动积极主动积极的的加工过加工过程程。这种主动性和积极性具体表现在：。这种主动性和积极性具体表现在：人在人在需要需要的推动下，能产生模式识别的的推动下，能产生模式识别的愿望愿望，并按这种，并按这种愿望愿望调节自己的调节自己的行为行为；人能人能计划计划自己的行为，人还能将识别的自己的行为，人还能将识别的结果结果与输入的与输入的信息信息进行不断的进行不断的核对核对。或。或利用利用感觉信息感觉信息不断不断校正校正识别的识

5、别的结果结果，当，当核对结果证明两者核对结果证明两者一致一致时，人作出时，人作出肯定肯定决策决策，即，即确认确认某一模式。某一模式。（二）人类模式识别的特点（二）人类模式识别的特点1.复杂性：复杂性：确认与分辨各种各样的刺激确认与分辨各种各样的刺激模式模式。2.适应性：适应性：当字形当字形大小、方位、不同手、方位、不同手写，人仍然能够认识它们写，人仍然能够认识它们。3.可学习性：可学习性：通过学习可以改进和完善通过学习可以改进和完善模式识别的能力。模式识别的能力。4.语言的作用：语言的作用：人模式识别是受语言调人模式识别是受语言调节的。当一个人难以辨认两个相似的物节的。当一个人难以辨认两个相似

6、的物体时，对物体特征的语言描述和分析有体时，对物体特征的语言描述和分析有助于区分。助于区分。认知因素：认知因素：依赖于知觉情境和头脑中已有依赖于知觉情境和头脑中已有的知识表征。的知识表征。非认知因素：非认知因素：知觉者的需要、动机、情绪知觉者的需要、动机、情绪状态、态度、价值观念及人格特性。状态、态度、价值观念及人格特性。模式识别的中的认知因素与非认知因素：模式识别的中的认知因素与非认知因素：四、模式识别的理论四、模式识别的理论（一）（一）模板匹配说模板匹配说 1.早期理论：早期理论：人的长时记忆中贮存着许多各式各样人的长时记忆中贮存着许多各式各样的过去在生活中形成的外部模式的的过去在生活中形

7、成的外部模式的袖珍袖珍复本复本即模板。它与外部模式是一一对应即模板。它与外部模式是一一对应的关系，当刺激作用于感官时就被的关系，当刺激作用于感官时就被编码编码，并与记忆中贮存的各种模板进行并与记忆中贮存的各种模板进行比较比较，当刺激与模板最大程度重叠时，即出现当刺激与模板最大程度重叠时，即出现最佳最佳匹配匹配，这个刺激就被确认为与那个，这个刺激就被确认为与那个模板相同，这样模式就得到了识别。模板相同，这样模式就得到了识别。因为每个因为每个模板模板在记忆中都与一定意义在记忆中都与一定意义及其他信息相联系，因而被识别的模式及其他信息相联系，因而被识别的模式就可以得到进一步就可以得到进一步解释和加工

8、解释和加工了。了。2.修正理论：修正理论：在模式识别初期有一个在模式识别初期有一个预加工阶段预加工阶段，之前将刺激的外型大小或方位等加以调之前将刺激的外型大小或方位等加以调整，使之标准化，其余过程与早期理论整，使之标准化，其余过程与早期理论相同。相同。调整的依据来自于刺激的上下文，即调整的依据来自于刺激的上下文，即模板匹配有模板匹配有上下文加工上下文加工的过程参与。的过程参与。外部刺激与所有可能的模板同时加工外部刺激与所有可能的模板同时加工匹配，即匹配，即平行加工平行加工。3.缺陷：缺陷：即使附加了预加工的过程，模板数量即使附加了预加工的过程，模板数量仍很仍很大大，记忆负担仍很，记忆负担仍很重

9、重。模式识别仍模式识别仍缺乏灵活性缺乏灵活性，难以解释如，难以解释如何识别一个新的不熟悉的模式。何识别一个新的不熟悉的模式。支持实验只能说明支持实验只能说明匹配匹配的情况可以的情况可以有有利于识别利于识别，但说明不了识别就是用的模，但说明不了识别就是用的模板匹配，而且大多数实验中发现随着时板匹配，而且大多数实验中发现随着时间的增长，出现了相反的结果。即重叠间的增长，出现了相反的结果。即重叠性情况下的判断正确率反而下降。性情况下的判断正确率反而下降。（二）原型说（二）原型说 内容：内容：外部信息在长时记忆中的表征不是模外部信息在长时记忆中的表征不是模板或特征，而是原型，即一个类别或范板或特征，而

10、是原型，即一个类别或范畴中所有个体的概括表象，它反映畴中所有个体的概括表象，它反映一类一类客体客体所具有的所具有的基本特征基本特征。在模式识别中，外部刺激与原型在模式识别中，外部刺激与原型进行比较，这种比较不要求严格的进行比较，这种比较不要求严格的准确或匹配，只需准确或匹配，只需近似匹配近似匹配即可。即可。当刺激与某一原型有近似的匹配时当刺激与某一原型有近似的匹配时就可以认为，它是此原型所代表的就可以认为，它是此原型所代表的范畴内的，从而得到识别，新的不范畴内的，从而得到识别，新的不熟悉的模式也因此可被识别。熟悉的模式也因此可被识别。（三）特征分析说（三）特征分析说早期理论：模式识别可分解为几

11、个特征，早期理论：模式识别可分解为几个特征，即组成模式的元素、成分及各个关系。即组成模式的元素、成分及各个关系。外部刺激在人长时记忆中是以各种特征外部刺激在人长时记忆中是以各种特征表征的。模式识别时，首先要分析刺激表征的。模式识别时，首先要分析刺激特征，特征，抽取有关特征抽取有关特征，再将抽取的特征，再将抽取的特征合并合并，并与长时记忆中的各种刺激特征，并与长时记忆中的各种刺激特征进行进行比较比较，若获得最佳匹配，刺激即被，若获得最佳匹配，刺激即被识别。识别。1.鬼蜮理论鬼蜮理论内容：特征分析分为四个层次，按顺序内容：特征分析分为四个层次，按顺序进行。进行。第一层：第一层：“映像鬼映像鬼”对外

12、部刺激进行编对外部刺激进行编码（相当于感觉）形成刺激映像；码（相当于感觉）形成刺激映像；第二层：第二层：“特征鬼特征鬼”，对刺激映像进行，对刺激映像进行分析，分解为各种特征，每个分析，分解为各种特征，每个“映像鬼映像鬼”只负责一种特征，并对刺激映像是否只负责一种特征，并对刺激映像是否具有此特征进行报告。具有此特征进行报告。第三层：第三层：“认知鬼认知鬼”每个负责一每个负责一个模式，从特征鬼报告中寻找自个模式，从特征鬼报告中寻找自己负责的哪个模式的有关特征，己负责的哪个模式的有关特征，并在发现时喊叫，发现相同特征并在发现时喊叫，发现相同特征越多喊叫声越大。越多喊叫声越大。第四层：第四层：“决策鬼

13、决策鬼”，选择喊叫，选择喊叫声最大的认知鬼所负责的模式为声最大的认知鬼所负责的模式为所要识别的模式。所要识别的模式。（四）（四）Reed的模式识别理论的模式识别理论 模式识别从特征分析开始，分为几个阶段：模式识别从特征分析开始，分为几个阶段：1.刺激审查阶段：刺激审查阶段：特征先得到确认，然后特征先得到确认，然后确认各特征之间关系，特征和关系的结合确认各特征之间关系，特征和关系的结合就形成对模式的解释。就形成对模式的解释。2.比较阶段：比较阶段：将这种解释与记忆中各种模将这种解释与记忆中各种模式的解释进行匹配，若比较双方有完全或式的解释进行匹配，若比较双方有完全或很大重叠，模式就可得到识别。很

14、大重叠，模式就可得到识别。3.原形匹配：原形匹配：若不能实现准确匹配若不能实现准确匹配（知觉不够精确，贮存的解释丢失（知觉不够精确，贮存的解释丢失特征或模式有多个样本），则将模特征或模式有多个样本），则将模式归入某一范畴，而此范畴是以原式归入某一范畴，而此范畴是以原型的概括表象来表征的。型的概括表象来表征的。4.形成新原型：形成新原型：若归类也不成功，若归类也不成功，该模式可作为新模式进入记忆并改该模式可作为新模式进入记忆并改变有关原型或重新回到刺激审查阶变有关原型或重新回到刺激审查阶段进行再分析、再匹配阶段。段进行再分析、再匹配阶段。小结：本节课主要讲了模式识别的理论，小结：本节课主要讲了模式识别的理论，模式识别与知觉的关系。模式识别与知觉的关系。思考题：思考题：1.模式识别的定义？模式识别的定义？2.模式识别的理论？模式识别的理论？