模式识别绪论

模式识别PatternRecognitionChapterIN0.011/12/20231模式识别PatternRecognition

Ch.1导论

教材/参考文献[1]PATTERNRECOGNITION(SecondEdition),Sergios

Theodorodis/Konstantinos

Koutrombas著,机械工业出版社[2]中译本,李晶皎/朱志良/王爱侠等译,电子工业出版社[3]模式识别(第二版),边肇祺/张学工著,清华大学出版社1/12/20232模式识别PatternRecognition

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1.1模式识别是什么例子1：医生诊病过程

1)测量病人的体温和血压，化验血沉，询问临床表现；

2)通过综合分析，抓住主要病症；

3)医生运用自己的知识、经验，根据主要病症、测量化验结果，作出正确的诊断。在模式识别技术中，常用的术语有：样本、模式、特征、类型等等，对照医生诊病过程，有：1/12/20233模式识别PatternRecognition

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1.1模式识别是什么？a.样本：医院里的众多患者，每个患者都是一个样本；

单一样本：医生诊断的某一患者，就是样本空间中的一个单一样本；

样本值：某一患者的化验、检查结果与表征现象。b.模式：各样本值按一定的数据准则综合的结果；

模式样本：具有某种模式的样本；

模式采集：获取某样本的测量数值的过程；c.特征：患者某些具有显著特征的化验数据及表征；

特征选择与提取：能表征(疾病)特异性的化验结果与表征；1/12/20234模式识别PatternRecognition

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1.1模式识别是什么？d.判决：医生运用知识、病例经验综合分析给出诊断；

判决准则/规则：医生的知识

判决结果：将患者明确(或以概率)确定为某一种病症(或多种/并发病症)的患者(及病患严重程度)事实上，最后的结果也成为分类。因此有预先知道类别(已知病症)与未知类别(未知病症)的区别。模式识别：就是以计算机为工具、各种传感器为信息来源，数据计算与处理为方法，对各种现象、事物、状态等进行准确地分析、判断识别与归类。1/12/20235模式识别PatternRecognition

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1.2模式识别做什么(应用领域)？基于语音：

重点人物通信监控语音识别系统/规模音频资料检索基于图像：

光学字符识别(OpticalCharacterRecognitionOCR)/车牌识别(VehicleLicensePlateRecognitionVLPR)/人脸识别/指纹识别/签名认证/支票认证/表情和手势识别/农作物分类与害虫识别/生物信息学：DNA识别/航空与卫星遥测遥感数据资源调查/军用目标的图像识别/基于图形模式识别的机器人控制等基于工程数据：

振动模式分析与故障诊断/石油钻井数据分析与世故预报/基于状态模式的智能控制/数据挖掘与知识发现等1/12/20236模式识别PatternRecognition

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1.3模式识别怎么做？由信息传递的双向性可以理解，其中的每一环节都不是孤立的和单方向的，它们之间相互关联和依赖，在必要的时候需要循环、反馈与迭代。SensorsFeaturesGenerationFeaturesSelectionSystemEvaluationClassifierDesignPatternsInputFig.1.1分类系统设计的基本步骤1/12/20237模式识别PatternRecognition

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1.3模式识别怎么做？

1.3.1线性与非线性分类

A.线性分类Fig.1.2线性分类Fig.1.3非线性分类B.非线性分类1/12/20238模式识别PatternRecognition

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1.3模式识别怎么做？

1.3.2分类手段

A.贝叶斯(Bayes)分类器

(Bayes公式)Fig.1.4Bayes分类1/12/20239模式识别PatternRecognition

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1.3模式识别怎么做？

1.3.2分类手段

B.支持向量机(SupportVectorMachinesSVM)分类器

Fig.1.5SVM分类a)快速求出基于边界的最优分类b)在凸集上求出最临近边界点1/12/202310模式识别PatternRecognition

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1.3模式识别怎么做？

1.3.2分类手段

C.神经网络(NeuralNetworks)分类器

Fig.1.6NN分类a)NN非线性特征抽取与共享b)三层前向神经网络逼近非线性函数1/12/202311模式识别PatternRecognition

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1.4模式识别的历史、发展、现状与展望1929年G.Tauschek发明阅读机，能够阅读0-9的数字。20世纪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，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。1/12/202312模式识别PatternRecognition

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1.4模式识别的历史、发展、现状与展望上世纪50年代Noam

Chemsky

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很大的重视。1/12/202313模式识别PatternRecognition

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1.4模式识别的历史、发展、现状与展望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，中文信息学会….。1/12/202314模式识别PatternRecognition

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1.4模式识别的历史、发展、现状与展望模式识别的应用领域更加广泛：

生物、医学、军事、农业、工业、社会、教育、航天、航空、经济、金融、生物认证、数字水印……模式识别的计算手段更加先进：

海量存储技术、高速计算/并行计算技术、网格技术、网络技术、新型前端器件(激光、红外、MEMS、传感器网络)……模式识别的