模式识别讲义 (80pp)

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1、第一章绪论1．1模式和模式识别模式识别是一门很受人们重视的学科。早在30年代就有人试图以当时的技术解决一些识别问题，在近代，随着计算机科学技术的发展和应用，模式识别才真正发展起来。从60年代至今，在模式识别领域中已取得了不少成果。它的迅速发展和广泛应用前景引起各方面的关注。模式识别属于人工智能范畴，人工智能就是用机器去完成过去只有人类才能做的智能活动。在这里，“智能”指的是人类在认识和改造自然的过程中表现出来的智力活动的能力。例如：µ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认识外界环境的能力；µ将感性知识加工成

2、理性知识的能力，即经过分析、推理、判断等思维过程而形成概念、建立方法和作出决策的能力；µ经过教育、训练、学习不断提高认识与改造客观环境的能力‘µ对外界环境的变化和干扰作出适应性反应的能力等。模式识别就是要用机器去完成人类智能中通过视觉、听觉、触觉等感官去识别外界环境的自然信息的那些工作。虽然模式识别与人工智能关系很密切，但是发展到现在，它已经形成了独立的学科，有其自身的理论和方法。在许多领域中，模式识别已有不少比较成功的实际应用。模式的概念：模式这个概念的内涵是很丰富的。“我们把凡是人类能用其感官直接或间接接受的外界信息都称为模式”

3、。比如：文字、图片、景物；声音、语言；心电图、脑电图、地震波等；社会经济现象、某个系统的状态等，都是模式。模式识别：模式识别是一门研究对象描述和分类方法的科学。如，我们要听某一门课，必须做以下识别：1)看课表—文字识别；2)找教室和座位—景物识别；3)听课—声音识别。再比如，医生给病人看病：1)首先要了解病情；问2)再做一些必要的检验；查13)根据找到的能够诊断病情的主要特征，如体温、血压、血相等，做出分类决策，即诊断。对于比较简单的问题，可以认为识别就是分类。如，对于识别从“0”到“9”这十个阿拉伯数字的问题。对于比较复杂的识别问

4、题，就往往不能用简单的分类来解决，还需要对待识别模式的描述。如，汉字识别；景物识别。模式识别的目的：模式识别作为一门技术学科，目的就是要研究出能自动进行模式分类和描述的机器系统，以完成人类的模式识别的功能。可见它的目标和人工智能范畴的其它分枝的目标是一致的，都是要用机器来代替人类的部分智力活动。模式识别是一个新的研究领域，到现在为止，它的理论和技术都远未完善，很多课题有待人们去研究和探索。模式识别也是一门边缘学科，它与人工智能、信号处理、计算机科学与技术、概率统计、模糊集论、信息论、数字图象处理、形式语言学、心理学、语言学等都有密切

5、的关系，而且随着模式识别这门学科的发展，还会与其它更多的学科发生关系。另一方面，许多不同学科的人们也从各自的角度对它产生了越来越多的兴趣。1．2模式识别的发展和应用模式识别系统和技术有着极其广泛的应用，下面介绍它的几个主要应用范围和发展概况。1．文字识别在模式识别领域中发展得最成熟并得到最广泛应用的一个方面是文字识别。早在1929年，Tauschek就试图用模版匹配的方法去识别十个印刷体阿拉伯数字。如图1.1。机器中有十个相应于阿拉伯字符0-9的模板，这些模板类似于照片的负片。当文件上的阿拉伯数字与模板的字相吻合的时候，透过模板的光

6、线最少，在模板后面的光接收器输出最小。而当二者不吻合时，透过模板的光线增加，使光接收器有较大的输出。对每个待识别的字符，依次试过十块模板，输出最小的模板的数字就是待识别的字符。字符识别在这个原始方法的基础上不断加以改进。但这类方法对于字体、位置和印刷油墨、纸张质量等都有特别的要求，终因光--电方法的条件限制而没有得到推广应用。文字识别的真正发展还是在计算机技术有了长足的进步之后。按识别对象，文字识别分为西文字符，阿拉伯字符和汉字识别等。它们又分为印刷体和手写体的识别。由于汉字结构复杂，种类繁多，它是我国模式识别研究者的重点课题之一。

7、2此外，还有利用书写板输入的在线文字识别，它利用汉字的笔顺信息，从而降低了识别难度。一般来说，如果对于字符的书写予以一些限制，则识别过程会简单些。比如，有的识别系统规定字符要写在指定的方框内，有的系统还在框内加上限制字符形状的格点等。手写体阿拉伯数字的识别在邮政信函自动分拣上起重要作用。汉字识别的难度较大，这主要是由于类别太多、图形复杂的缘故。文字识别可用于各种大、中型计算机的输入，诸如出版印刷、新闻通讯、银行、邮政、资料文献等部门使用的计算机，都有大量文字输入的问题，所以文字识别研究的突破比将显著提高这些部门使用计算机的水平，扩大

8、它的应用范围。图1-1数字识别的光电装置2．语音识别语音识别的难度和复杂性都很高，因为要抽取语音的特征，不仅要分析语言的结构和语音的物理过程，而且还涉及听觉的物理和生理过程。人们能听懂不同嗓音、不同速度的连续语句，但是用机器来实现，就