模式識(shí)別,模式識(shí)別是什么意思

模式識(shí)別是人類的一項(xiàng)基本智能，在日常生活中，人們經(jīng)常在進(jìn)行“模式識(shí)別”。隨著20世紀(jì)40年代計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)以及50年代人工智能的興起，人們當(dāng)然也希望能用計(jì)算機(jī)來代替或擴(kuò)展人類的部分腦力勞動(dòng)。(計(jì)算機(jī))模式識(shí)別在20世紀(jì)60年代初迅速發(fā)展并成為一門新學(xué)科。

什么是模式和模式識(shí)別？廣義地說，存在于時(shí)間和空間中可觀察的事物，如果可以區(qū)別它們是否相同或相似，都可以稱之為模式；狹義地說，模式是通過對(duì)具體的個(gè)別事物進(jìn)行觀測(cè)所得到的具有時(shí)間和空間分布的信息；把模式所屬的類別或同一類中模式的總體稱為模式類(或簡稱為類)。而“模式識(shí)別”則是在某些一定量度或觀測(cè)基礎(chǔ)上把待識(shí)模式劃分到各自的模式類中去。

模式識(shí)別的研究主要集中在兩方面，即研究生物體(包括人)是如何感知對(duì)象的，以及在給定的任務(wù)下，如何用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別的理論和方法。前者是生理學(xué)家、心理學(xué)家、生物學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家的研究內(nèi)容，屬于認(rèn)知科學(xué)的范疇；后者通過數(shù)學(xué)家、信息學(xué)專家和計(jì)算機(jī)科學(xué)工作者近幾十年來的努力，已經(jīng)取得了系統(tǒng)的研究成果。

一個(gè)計(jì)算機(jī)模式識(shí)別系統(tǒng)基本上是由三個(gè)相互關(guān)聯(lián)而又有明顯區(qū)別的過程組成的，即數(shù)據(jù)生成、模式分析和模式分類。數(shù)據(jù)生成是將輸入模式的原始信息轉(zhuǎn)換為向量，成為計(jì)算機(jī)易于處理的形式。模式分析是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，包括特征選擇、特征提取、數(shù)據(jù)維數(shù)壓縮和決定可能存在的類別等。模式分類則是利用模式分析所獲得的信息，對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練，從而制定判別標(biāo)準(zhǔn)，以期對(duì)待識(shí)別模式進(jìn)行分類。

有兩種基本的模式識(shí)別方法，即統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別方法和結(jié)構(gòu)(句法)模式識(shí)別方法。統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別是對(duì)模式的統(tǒng)計(jì)分類方法，即結(jié)合統(tǒng)計(jì)概率論的貝葉斯決策系統(tǒng)進(jìn)行模式識(shí)別的技術(shù)，又稱為決策理論識(shí)別方法。利用模式與子模式分層結(jié)構(gòu)的樹狀信息所完成的模式識(shí)別工作，就是結(jié)構(gòu)模式識(shí)別或句法模式識(shí)別。

模式識(shí)別的應(yīng)用包括文字識(shí)別，語音識(shí)別，指紋識(shí)別等。

模式識(shí)別技術(shù)是人工智能的基礎(chǔ)技術(shù)，21世紀(jì)是智能化、信息化、計(jì)算化、網(wǎng)絡(luò)化的世紀(jì)，在這個(gè)以數(shù)字計(jì)算為特征的世紀(jì)里，作為人工智能技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科的模式識(shí)別技術(shù)，必將獲得巨大的發(fā)展空間。在國際上，各大權(quán)威研究機(jī)構(gòu)，各大公司都紛紛開始將模式識(shí)別技術(shù)作為公司的戰(zhàn)略研發(fā)重點(diǎn)加以重視。

模式識(shí)別(Pattern Recognition)是指對(duì)表征事物或現(xiàn)象的各種形式的(數(shù)值的、文字的和邏輯關(guān)系的)信息進(jìn)行處理和分析,以對(duì)事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋的過程,是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分。

模式還可分成抽象的和具體的兩種形式。前者如意識(shí)、思想、議論等,屬于概念識(shí)別研究的范疇,是人工智能的另一研究分支。我們所指的模式識(shí)別主要是對(duì)語音波形、地震波、心電圖、腦電圖、圖片、照片、文字、符號(hào)、生物的傳感器等對(duì)象進(jìn)行測(cè)量的具體模式進(jìn)行分類和辨識(shí)。

應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)一組事件或過程進(jìn)行鑒別和分類。所識(shí)別的事件或過程可以是文字、聲音、圖像等具體對(duì)象，也可以是狀態(tài)、程度等抽象對(duì)象。這些對(duì)象與數(shù)字形式的信息相區(qū)別，稱為模式信息。模式識(shí)別與統(tǒng)計(jì)學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、 計(jì)算機(jī)科學(xué) 、生物學(xué)、控制論等都有關(guān)系。它與 人工智能 、 圖像處理 的研究有交叉關(guān)系。例如自適應(yīng)或自組織的模式識(shí)別系統(tǒng)包含了人工智能的學(xué)習(xí)機(jī)制；人工智能研究的景物理解、自然語言理解也包含模式識(shí)別問題。又如模式識(shí)別中的預(yù)處理和特征抽取環(huán)節(jié)應(yīng)用圖像處理的技術(shù)；圖像處理中的圖像分析也應(yīng)用模式識(shí)別的技術(shù)。

模式識(shí)別研究主要集中在兩方面,一是研究生物體(包括人)是如何感知對(duì)象的,屬于認(rèn)識(shí)科學(xué)的范疇,二是在給定的任務(wù)下,如何用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別的理論和方法。前者是生理學(xué)家、心理學(xué)家、生物學(xué)家和神經(jīng)生理學(xué)家的研究內(nèi)容,后者通過數(shù)學(xué)家、信息學(xué)專家和計(jì)算機(jī)科學(xué)工作者近幾十年來的努力,已經(jīng)取得了系統(tǒng)的研究成果。

“模式識(shí)別”是用機(jī)器模擬人類識(shí)別事物的技術(shù)。它是信息科學(xué)的一個(gè)分支,是人工智能學(xué)科的一個(gè)重要組成部分。

早先的模式識(shí)別主要是從數(shù)學(xué)理論上去研究和分辨事物的特征。在電子計(jì)算機(jī)發(fā)明以后,實(shí)現(xiàn)了用機(jī)器代替人作識(shí)別工作。電子計(jì)算機(jī)是能代替人進(jìn)行模式識(shí)別的理想設(shè)備,因此,現(xiàn)在的模式識(shí)別技術(shù)主要是利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)理論上的分析和計(jì)算。

模式識(shí)別是一門通用的學(xué)科。在電信方面,它應(yīng)用于話音控制的電話撥號(hào)、自動(dòng)回答用戶查詢以及對(duì)指定的講話人進(jìn)行話音自動(dòng)識(shí)別等。除此,它在醫(yī)療、國防、公安等部門也都有廣泛的應(yīng)用。例如,用于身份識(shí)別的虹膜識(shí)別系統(tǒng)、指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、話音識(shí)別機(jī)、文字閱讀器等都已是成熟的產(chǎn)品。智能計(jì)算機(jī)、智能機(jī)器人等也將隨著模式識(shí)別技術(shù)的發(fā)展而達(dá)到更高的水平。

模式識(shí)別還可用于文字和語音識(shí)別、遙感和醫(yī)學(xué)診斷等方面。

①文字識(shí)別

漢字已有數(shù)千年的歷史，也是世界上使用人數(shù)最多的文字，對(duì)于中華民族燦爛文化的形成和發(fā)展有著不可磨滅的功勛。所以在信息技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)日益普及的今天，如何將文字方便、快速地輸入到計(jì)算機(jī)中已成為影響人機(jī)接口效率的一個(gè)重要瓶頸，也關(guān)系到計(jì)算機(jī)能否真正在我過得到普及的應(yīng)用。目前，漢字輸入主要分為人工鍵盤輸入和機(jī)器自動(dòng)識(shí)別輸入兩種。其中人工鍵入速度慢而且勞動(dòng)強(qiáng)度大；自動(dòng)輸入又分為漢字識(shí)別輸入及語音識(shí)別輸入。從識(shí)別技術(shù)的難度來說，手寫體識(shí)別的難度高于印刷體識(shí)別，而在手寫體識(shí)別中，脫機(jī)手寫體的難度又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了連機(jī)手寫體識(shí)別。到目前為止，除了脫機(jī)手寫體數(shù)字的識(shí)別已有實(shí)際應(yīng)用外，漢字等文字的脫機(jī)手寫體識(shí)別還處在實(shí)驗(yàn)室階段。

②語音識(shí)別

語音識(shí)別技術(shù)技術(shù)所涉及的領(lǐng)域包括：信號(hào)處理、模式識(shí)別、概率論和信息論、發(fā)聲機(jī)理和聽覺機(jī)理、人工智能等等。近年來，在生物識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域中，聲紋識(shí)別技術(shù)以其獨(dú)特的方便性、經(jīng)濟(jì)性和準(zhǔn)確性等優(yōu)勢(shì)受到世人矚目，并日益成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦兄匾移占暗陌豺?yàn)證方式。而且利用基因算法訓(xùn)練連續(xù)隱馬爾柯夫模型的語音識(shí)別方法現(xiàn)已成為語音識(shí)別的主流技術(shù)，該方法在語音識(shí)別時(shí)識(shí)別速度較快，也有較高的識(shí)別率。

2.3 指紋識(shí)別

我們手掌及其手指、腳、腳趾內(nèi)側(cè)表面的皮膚凹凸不平產(chǎn)生的紋路會(huì)形成各種各樣的圖案。而這些皮膚的紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同，是唯一的。依靠這種唯一性，就可以將一個(gè)人同他的指紋對(duì)應(yīng)起來，通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比較，便可以驗(yàn)證他的真實(shí)身份。一般的指紋分成有以下幾個(gè)大的類別:left loop,right loop,twin loop,whorl,arch和tented arch,這樣就可以將每個(gè)人的指紋分別歸類，進(jìn)行檢索。指紋識(shí)別基本上可分成：預(yù)處理、特征選擇和模式分類幾個(gè)大的步驟。

③遙感

遙感圖像識(shí)別已廣泛用于農(nóng)作物估產(chǎn)、資源勘察、氣象預(yù)報(bào)和軍事偵察等。

④醫(yī)學(xué)診斷

在癌細(xì)胞檢測(cè)、X射線照片分析、血液化驗(yàn)、染色體分析、心電圖診斷和腦電圖診斷等方面，模式識(shí)別已取得了成效。