第1章 模式识别概论

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1、模式识别导论课程对象智能科学与技术自动化计算机应用技术专业本科专业的高年级学生使用与模式识别相关的学科统计学概率论线性代数（矩阵计算）高等数学机器学习人工智能图像处理计算机视觉…教学方法着重讲述模式识别的基本概念，基本方法和算法原理。注重理论与实践紧密结合实例教学：通过大量实例讲述如何将所学知识运用到实际应用之中避免引用过多的、繁琐的数学推导。教学目标掌握模式识别的基本概念和方法有效地运用所学知识和方法解决实际问题为研究新的模式识别的理论和方法打下基础题外话基本：完成课程学习，通过考试，获得学分。提高：能够将所学知识和内容用于课题

2、研究，解决实际问题。飞跃：通过模式识别的学习，改进思维方式，为将来的工作打好基础，终身受益。教材/参考文献范九伦，赵凤，雷博等，模式识别导论，西安电子科技大学出版社，2012。边肇祺，模式识别（第二版），清华大学出版社，2000。齐敏，李大建，郝重阳，模式识别导论，清华大学出版社，2009。R.Duda,P.Hart,D.Stork,PatternClassification,secondedition,2000（有中译本）.机构、会议、刊物1973年IEEE发起了第一次关于模式识别的国际会议“ICPR”（此后两年一次），成立了国

3、际模式识别协会---“IAPR”1977年IEEE成立PAMI委员会，创立IEEETrans.onPAMI，并支持ICCV,CVPR两个会议其他刊物PatternRecognition(PR)PatternRecognitionLetters(PRL)PatternAnalysisandApplication(PAA)InternationalJournalofPatternRecognitionandArtificialIntelligence(IJPRAI)第一章引论什么是模式（Pattern）？什么是模式？广义地说，存在于时

4、间和空间中可观察的物体，如果我们可以区别它们是否相同或是否相似，都可以称之为模式。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。模式的直观特性:可观察性可区分性相似性认知模式识别模式识别是生物体的基本活动，与感觉、记忆、学习、思维等心理过程紧密联系。因此，模式识别是研究生物体如何感知对象的学科，属于认识科学的范畴，是生理学家、心理学家、生物学家和神经生理学家的研究内容，常被称做认知模式识别。具体而言…什么是模式？狭义地讲，模式是为了能让计算机执行和完成分类识别任务，通过对具体的个别事物

5、进行观测所得到的具体时间和空间分布的信息。把模式所属的类别或同一类中模式的总体称为模式类。计算机模式识别根据待识别对象的特征或属性，利用以计算机为中心的机器系统，运用一定的分析算法确定对象的类别的学科，是数学家、信息学专家和计算机专家的研究内容模式识别定义：研究一些自动技术，利用这些技术，计算机自动地把待识别模式分到各自的模式类中。例如：数字识别模式识别模式识别–直观，无所不在，“人以类聚，物以群分”周围物体的认知：桌子、椅子人的识别：张三、李四声音的辨别：汽车、火车，狗叫、人语气味的分辨：炸带鱼、红烧肉人和动物的模式识别能力是极

6、其平常的，但对计算机来说却是非常困难的。认识模式识别认知模式识别是认知心理学研究领域的核心问题之一，是人的一种最基本的认知能力。匹配过程可以采用：1.模板匹配理论2.原形匹配理论3.特征匹配理论4.结构优势描述理论计算机模式识别模式识别系统模式识别系统的基本构成数据获取特征提取和选择预处理分类决策分类器设计模式识别系统组成单元数据获取：用计算机可以运算的符号来表示所研究的对象二维图像：文字、指纹、地图、照片等一维波形：脑电图、心电图、季节震动波形等物理参量和逻辑值：体温、化验数据、参量正常与否的描述通过各种传感器把研究对象的各种物

7、理变量转化为计算机可以接受的数值和符号集合,习惯上称这种数值或符号串所组成的空间为模式空间预处理单元：去噪声，提取有用信息，并对输入测量仪器或其它因素所造成的退化现象进行复原模式识别系统组成单元特征提取和选择：对原始数据进行变换，得到最能反映分类本质的特征测量空间：原始数据组成的空间特征空间：分类识别赖以进行的空间模式表示：维数较高的测量空间->维数较低的特征空间分类决策：在特征空间中用模式识别方法把被识别对象归为某一类别基本做法：在样本训练集基础上确定某个判决规则，使得按这种规则对被识别对象进行分类所造成的错误识别率最小或引起的

8、损失最小模式识别系统一个功能完善的计算机模式识别系统除了具有分类识别过程外,通常还应该具有学习功能,具体如下图.模式识别系统的原理框图统计模式识别过程实例在传送带上用光学传感器件对鱼按品种分类鲈鱼(Seabass)品种鲑鱼(Salmon)识别过程数