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时间:2020-08-15
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1、第三章知觉第二节模式识别(patternrecognition)一、模式识别模式(事物)是由若干元素或特征按照一定的关系组合在一起构成的,比如:汉字有8种笔划和251类偏旁等特征;英文字母有水平线、斜线、垂直线、直角、锐角、连续曲线和不连续曲线7种基本特征。音乐旋律中国好味道模式识别:是指人把输入刺激(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。因此,对物体、图像、语音、符号或人脸的识别过程,即为模式识别。模式识别依赖于人的知识经验,离开个体已有的知识经验,就无法理解输入信息的意义。模式识别是人的一
2、种基本认知能力,当代认知心理学的知觉研究主要涉及模式识别,特别是视知觉的模式识别。模式识别受到计算机科学家的关注,为进一步开发人工智能,人们正试图将人类的模式识别过程及其能力赋予计算机,使其具有像人一样的认知活动和人工智能。二、模式识别过程:分析、比较和决策分析:把感觉登记中短暂滞留的感觉信息的物理特征与属性抽取出来,并把这些信息分解成各个组成成分。如:把“A”分解成2条斜线、1条水平线。比较:把这些特征或属性与长时记忆中储存的各种知识经验进行比较。决策:比较后,对刺激信息模式与哪一种记忆信息编码最为匹配作出判断,从而了解模式的
3、意义并赋予模式名称,使刺激信息模式得到识别,即识别了某个事物。三、模式识别理论模板匹配理论(Template-matchingTheories)原型匹配理论(PrototypeTheories)特征匹配理论(Distinctive-FeatureTheories)计算途径(computationalapproach)1、模板匹配理论(Template-matchingTheories)在人长时记忆所编码的信息中,存储着各式各样的来自个体过去的各种外部模式的拷贝或复本,即模板,它们与外部的刺激模式存在着一一对应的关系。当一个刺激作
4、用于人的感觉器官时,刺激信息得到编码并与头脑中所存储的模板进行比较和匹配,确定哪一个模板与刺激信息最为吻合,就把该刺激信息确认为是与头脑中的某个模板相同,即产生模式识别效应。模式识别是刺激信息与脑中某个或某些模板产生最佳匹配的过程。模板匹配理论的缺陷:强调刺激信息与脑中模板的最佳匹配,如果刺激信息稍有变化,就无法与模板最佳匹配,无法完成模式识别。要求在长时记忆中存储无数个模板,会给记忆带来沉重负担,也会使人在识别事物时缺少灵活性。无法解释为何有时能够非常迅速地识别一个新的、不熟悉的事物。没有说明模板匹配的信息编码形式,即外部刺激
5、模式与脑中模板的比较是平行加工还是系列加工;是从局部开始还是从整体开始等。2、原型匹配理论(PrototypeTheories)原型:是一类事物所具有的基本的、共同的特征。原型匹配理论:所有的外部刺激信息,都是以原型的表征方式存储于人的长时记忆系统中,任何具体事物都是通过原型及其一系列变式存储在人脑中的。人的长时记忆中,存储着的不是与外部客观事物一一对应的具体模板,而是一系列客观事物的原型,外部刺激信息或事物只要能与人脑中的原型相匹配,即完成了模式识别。PrototypeMatching例:各种不同形状、型号的飞机,其原型是有2
6、个翅膀的长筒,机场停着的飞机和画里的飞机,尽管差异很大,但由于与脑中表征的原型相似,仍然能够被识别出来。换了发型的张老师仍然能被识别出。原型匹配理论的优点:减轻记忆负担,使人的模式识别活动更加灵活。缺点:没有非常具体和详细地描述刺激与原型之间的匹配过程。(3)特征匹配理论或区别性特征理论(Distinctive-FeatureTheories)特征匹配理论:任何模式都可以被分解成诸多特征或属性,模式识别就是通过对刺激信息特征的分析,抽取出该刺激模式的有关特征或属性加以合并,再与长时记忆中所存储的各种刺激的特征进行比较,一旦获得了
7、最佳的匹配,来自外部的刺激信息模式就得到了识别。例如:各种字体的同一个字,只要其基本特征保持不变,就可得到识别。特征模型支持证据*诺贝尔奖得主Hubel和Wiesel的研究将微电极插入动物视皮层的一系列神经元中,呈现简单视觉刺激(垂直光栅),结果表明,每个神经元只对特定方向的光栅反应特别强烈。一小块视皮层包含了各种各样的神经元,分别对垂直、水平、倾斜线条作出反应,视觉系统似乎有一些专门的特征检测器,帮助我们对字母和简单模式的某些特征作出反应。featuredetectorfeaturalanalysismodelfitsnice
8、lywithsomeneurophysiologicalevidence.静止网膜像(stabilizedimage)EIMVWXXMZWVIVIEXWMWVXQIECDGORURDQOCGGRDCOUDCURZG奈塞尔的视觉搜索实验:搜索字母“Z”原因:表1中
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