机器学习与模式识别-第1章_绪论

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1、机器学习与模式识别夏榆滨北京航空航天大学计算机学院1教学内容•学时：32学时•基本概念•基本理论•实践作业2教材：•模式识别清华大学出版社边肇祺•PatternClassification,RichardO.DudaPeterE,HartDavidG.Stork3第一章绪论1.1模式识别和模式的概念生活中模式识别随处可在我们的目标:利用计算机实现类似人的模式识别功能什么是模式识别?人的模式识别是如何完成的?4模式(pattern)------存在于时间，空间中可观察的事物，具有时间或空间分布的信

2、息。模式识别(PatternRecognition)------用计算机实现人对各种事物或现象的分析,描述,判断,识别。模式识别与图象识别，图象处理的关系模式识别是模拟人的某些功能模拟人的视觉:计算机+光学系统模拟人的听觉:计算机+声音传感器模拟人的嗅觉和触觉:计算机+传感器5模式识别的目的是对观测得到的样本进行正确分类.故:我们把通过对具体的个别失去进行观测所得到的具有时间和空间分布的信息称为模式,而把模式所属的类别或同一类中模式的总体称为模式类(或简称为类).也可将个别具体的模式称为样本,将

3、模式类称为模式.6国际学者的定义：Watanabedefinesapattern“asoppositeofachaos;itisanentity,vaguelydefined,thatcouldbegivenaname.”–afingerprintimage–ahandwrittencursiveword–ahumanface–aspeechsignal–7Patternrecognitionisthestudyofhowmachinescanobservetheenvironment,lear

4、ntodistinguishpatternsofinterestfromtheirbackground,andmakesoundandreasonabledecisionsaboutthecategoriesofthepatterns.(AnilK.Jain)81.2模式识别学科的历史与应用历史与目前热点学术组织与学术会议应用9模式识别的发展史•1929年G.Tauschek发明阅读机，能够阅读0-9的数字。•30年代Fisher提出统计分类理论,奠定了统计模式识别的基础。因此，在60～70年代

5、，统计模式识别发展很快，但由于被识别的模式愈来愈复杂，特征也愈多，就出现“维数灾难”。但由于计算机运算速度的迅猛发展，这个问题得到一定克服。统计模式识别仍是模式识别的主要理论。10•50年代NoamChemsky提出形式语言理论美籍华人付京荪提出句法结构模式识别。•60年代L.A.Zadeh提出了模糊集理论，模糊模式识别理论得到了较广泛的应用。•80年代Hopfield提出神经元网络模型理论。近些年人工神经元网络在模式识别和人工智能上得到较广泛的应用。•90年代小样本学习理论，支持向量机也受到了

6、很大的重视。•机器学习方法的兴盛。11模式识别的国内、国际学术组织•1973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。•1977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术会议。•国内的组织有电子学会，通信学会，自动化协会，计算机学会、中文信息学会….。12主要期刊和会议IEEETrans.onPAMI,IP,SMCPatternRecognitionP

7、atternRecognitionLetterMachineLearningNeuralComputation《模式识别与人工智能》CVPR、ICPR、ICML、COLT、NIPS……《自动化学报》《计算机学报》《中国图象图形学报》13模式识别的应用文本分类文本图像分析工业自动化数据挖掘多媒体数据库检索生物特征识别语音识别生物信息学遥感。。。。。。141.3模式识别系统•信息的获取：是通过传感器，将光或声音等信息转化为电信息。信息可以是二维的图象如文字，图象等；可以是一维的波形如声波，心电图，脑

8、电图；也可以是物理量与逻辑值。15以虹膜识别为例介绍模式识别系统瞳孔虹膜巩膜虹膜虹膜就是图像中红圈与白圈之间的环状部分。1617•预处理：包括AD,二值化，图象的平滑，变换，增强，恢复，滤波等。为什么要进行预处理?如何预处理?18图像预处理的必要性正常光照下的虹膜图像较暗光照下的虹膜图像19边缘检测分段线性映射光照估计增强20特征抽取和选择：在模式识别中，需要进行特征的抽取和选择，例如，一幅64x64的图象可以得到4096个数据，这种在测量空间的原始数据通过变换获得在特征空间最能反映分类本质的