基于人工神经网络的模式识别
什么是模式识别模式识别的方法与应用

什么是模式识别模式识别的方法与应用模式识别是通过计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读。
那么你对模式识别了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是模式识别的内容,希望大家喜欢!模式识别的简介模式识别(英语:Pattern Recognition),就是通过计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读。
我们把环境与客体统称为“模式”。
随着计算机技术的发展,人类有可能研究复杂的信息处理过程。
信息处理过程的一个重要形式是生命体对环境及客体的识别。
对人类来说,特别重要的是对光学信息(通过视觉器官来获得)和声学信息(通过听觉器官来获得)的识别。
这是模式识别的两个重要方面。
市场上可见到的代表性产品有光学字符识别、语音识别系统。
人们在观察事物或现象的时候,常常要寻找它与其他事物或现象的不同之处,并根据一定的目的把各个相似的但又不完全相同的事物或现象组成一类。
字符识别就是一个典型的例子。
例如数字“4”可以有各种写法,但都属于同一类别。
更为重要的是,即使对于某种写法的“4”,以前虽未见过,也能把它分到“4”所属的这一类别。
人脑的这种思维能力就构成了“模式”的概念。
在上述例子中,模式和集合的概念是分未弄的,只要认识这个集合中的有限数量的事物或现象,就可以识别属于这个集合的任意多的事物或现象。
为了强调从一些个别的事物或现象推断出事物或现象的总体,我们把这样一些个别的事物或现象叫作各个模式。
也有的学者认为应该把整个的类别叫作模去,这样的“模式”是一种抽象化的概念,如“房屋”等都是“模式”,而把具体的对象,如人民大会堂,叫作“房屋”这类模式中的一个样本。
这种名词上的不同含义是容易从上下文中弄淸楚的。
模式识别是人类的一项基本智能,在日常生活中,人们经常在进行“模式识别”。
随着20世纪40年代计算机的出现以及50年代人工智能的兴起,人们当然也希望能用计算机来代替或扩展人类的部分脑力劳动。
(计算机)模式识别在20世纪60年代初迅速发展并成为一门新学科。
基于人工神经网络的电流变传动机构的模式识别与控制

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M h c & 日 L E g er  ̄ cz e V 9 N 20 n ni ei , ai d 1 o2 0 2 n  ̄ l n a
机 电工程
2 呻2年 第 l 9卷 第 2期
基于人工神 经网络 的电流变传动机构 的 模 式 识 别 与控 制
Y N nm n H A G Y-a A G J — i U N ii i jn
( oeefMm a i l tt r n u m t n uq oU i sy Clg l o hn a &Ee rd adAt ai ,H am n i ,口M c ei * o o  ̄rt
i n i c c fli r c c . u Ipal e 1 d ati il e l e  ̄ k. t sp w e h t P a r f a pa t ' I i r , ic n n w - dta I B
1 引
言
人 工神 经 网络 是一 门新 兴交叉 学科 。神经 网络
电流变 液 (R ) E F 是一种 新 型 的智能 材 料 (n l— itl ei
模型有 K hn1模型、 P ooe 1 B 模型 、 o e Hp l i f d模型 、 a . Hm mn 模型等 , i g 都是基于连接学说构造 的智能仿生模 型, 它是由大量神经元组成的非线性动力系统 , 是算 法和构造 的结合 , 具有非线性 、 非区域性、 非定长性 和非凸性 等特点。其 中前馈型 B P网络( 即误差逆 传播神经网络) 结构简单 , 易于编程 , 在工业控 制领 域得到了较为广泛的应用 。它 由具有多个节点的 - 输人层 、 隐层和多个或一个输出的输出层组成 , 每个 节点为一个单独的神经元 。相邻两层间单向连接。
人工智能的模式识别与机器视觉

人工智能的模式识别与机器视觉模式识别“模式”(Panern)一词的本意是括完整天缺的供模仿的标本或标识。
模式识别就是识别出给定物体所模仿的标本或标识。
计算机模式识别系统使一个计算机系统具有模拟人类通过感官接受外界信息、识别和理解周围环境的感知能力。
模式识别是一个不断发展的学科分支,它的理论基础和研究范围也在不断发展。
在二维的文字、图形和图像的识别方而,已取得许多成果。
三维景物和活动目标的识别和分析是目前研究的热点。
语音的识别和合成技术也有很大的发展。
基于人工神经网络的模式识别技术在手写字符的识别、汽车牌照的识别、指纹识别、语音识别等方面已经有许多成功的应用。
模式识别技术是智能计算机和智能机器人研究的十分重要的基础机器视觉实验表明,人类接受外界信息的80%以上来自视觉,10%左右来自听觉,其余来自嗅觉、味觉及触觉。
在机器视觉方面,只要给计算机系统装上电视摄像输入装置就可以“看见”周围的东西。
但是,视觉是一种感知,机器视觉的感知过程包含一系列的处理过程,例如,一个可见的景物由传感器编码输入,表示成一个灰度数值矩阵;图像的灰度数值由图像检测器进行处理,检测器检测出图像的主要成分,如组成景物的线段、简单曲线和角度等;这些成分又校处理,以便根据景物的表面特征和形状特征来推断有关景物的特征信息;最终目标是利用某个适当的模型来表示该景物。
视觉感知问题的要点是形成一个精练的表示来取代极其庞大的未经加工的输入情息,把庞大的视觉输人信息转化为一种易于处理和有感知意义的描述。
机器视觉可分为低层视觉和高后视觉两个层次,低层视觉主要是对视觉团像执行预处理,例如,边缘检测、运动目标检测、纹理分析等,另外还有立体造型、曲面色彩等,其目的是使对象凸现出来,这时还谈不上对它的理解。
高层视觉主要是理解对象,显然,实现高层视觉需要掌捏与对象相关的知识。
机器视觉的前沿研究课题包括:实时图像的并行处理,实时图像的压缩、传输与复原,三绍景物的建模识别,动态和时变视觉等。
基于人工神经网络的模式识别技术

基于人工神经网络的模式识别技术技术的发展让我们的生活变得更加舒适、便利,而人工智能已成为了当代科技中不可或缺的一部分。
在这个领域里,模式识别技术得到了广泛的应用,其中基于人工神经网络的模式识别技术更是引人注目,在各个领域都得到了广泛的应用。
一、人工神经网络的基本原理人工神经网络是一种源自自然界生物神经系统的计算模型,它有着类似于人类和动物神经系统的结构和功能。
在它的功能实现过程中,利用大量的处理单元(神经元)和它们之间的连接模式,实现了大量的数据处理和分析。
每一个神经元相当于文脉单元,在进行信息传递时,神经元在其周边的神经元可以通过一些特定的权重值同步调整神经元之间的联系,实现了数据处理和计算。
二、人工神经网络的应用随着科技的发展,基于人工神经网络的模式识别技术在各个领域被广泛应用。
以下列举几个典型案例:1. 医学人工神经网络在医学领域的应用非常广泛,它可以通过对大量的数据进行处理和分析,实现疾病的诊断与治疗。
例如,人工神经网络可以用于癌症的筛查和鉴别诊断。
在人员健康管理领域,结合人工神经网络技术,可以便捷地判断患者的健康状况,并作出相应的医疗决策。
2. 金融基于人工神经网络的模式识别技术在金融领域的应用也非常广泛,例如在股票交易领域,可以通过人工神经网络技术对市场趋势进行分析,并做出投资决策。
在金融风险管理领域,可以结合人工神经网络的技术,更好地进行风险预警和风险控制。
3. 汽车在汽车行业中,人工神经网络的应用主要是在智能驾驶方面。
通过与传感器、GPS和电子地图等技术结合,人工神经网络可以实现车辆位置、路况、甚至是驾驶员行为的自主识别、判断,从而实现自动驾驶。
三、人工神经网络的优势1. 可以处理大量数据人工神经网络具有处理大量数据的优势,通过对海量数据的分析和处理,可以更好地从数据中提取特征,实现数据的学习和分类。
2. 适用于复杂问题人工神经网络技术适用于复杂的问题,例如语音识别、人脸识别、文字识别等问题。
实验七基于神经网络的模式识别实验

实验七基于神经网络的模式识别实验
一、实验背景
模式识别是机器学习领域中的一项重要研究领域,它可以被应用于多个领域,包括计算机视觉,图像处理,智能交通,自然语言处理和生物信息学等。
模式识别的目的是从观察到的数据中检测,理解和预测结果。
其中,神经网络(应用模式识别)是人工智能的关键部分,它模拟人类的神经元的工作方式,并且可以被用来识别,分类,计算和获取模式。
二、实验目标
本次实验的目的是,探讨神经网络在模式识别中的应用,并使用一个基于神经网络的模式识别系统来识别模式。
三、实验内容
(一)数据预处理
在进行本次实验之前,需要进行数据预处理,以便能够更好地使用神经网络。
数据预处理的目的是通过将原始数据处理成神经网络可以处理的格式,以便更好地提取特征。
(二)神经网络模型设计
(三)神经网络模型训练
在训练神经网络模型时,首先需要准备一组被识别的模式。
人工智能模式识别算法的应用

人工智能模式识别算法的应用随着人工智能技术的不断发展和突破,模式识别算法作为人工智能的重要组成部分,开始得到广泛的应用。
这一算法可以在数据挖掘、计算机视觉、自然语言处理等领域发挥巨大的作用,以此来解决实际问题,提高生产效率以及解决人类面临的共性问题。
一、人工智能模式识别算法的概述人工智能模式识别算法的本质是寻找输入数据的特征,以此来预测未来的变化趋势。
其基本流程包括数据预处理、特征提取、特征分析以及算法模型建立等步骤。
其中常用的模式识别算法有:支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)、决策树(DT)、朴素贝叶斯(NB)、K近邻(KNN)等。
二、模式识别算法的应用1. 图像识别图像识别是一种利用模式识别算法识别和分类数字图像的技术。
其应用很广泛,如:自动驾驶、医学影像分析、智能安防等。
在智能安防领域,图像识别算法可以识别出物体或人的位置和动作,以此提高视频监控的效率,让智能安防不再仅是单纯的观看。
同时,图像识别算法还可以在医学应用中发挥重要作用,如对数字X光片进行分类和标记,以此快速愈合并辅助临床治疗。
2. 自然语言处理自然语言处理是指将人类语言与计算机语言结合在一起,以实现计算机的语言智能化。
模式识别算法在自然语言处理领域中的应用包括文本分类、命名实体识别、文本聚类等。
其中,文本分类是最为常见的应用,其可以准确的将文本按照其所属类别进行分类,这一技术可以应用在新闻分类、商品推荐等领域。
3. 声音识别声音识别技术可以将人声音转换为计算机可以识别的文本形式,应用于语音识别、语音合成等领域。
其中,语音识别可以将人的语音转换为文本,并进行分类和分析。
这一技术可以应用在电话客服、语音助手等领域。
4. 数据分类数据分类常应用于数据挖掘中的基础应用。
其核心思想是将数据按照不同的分类规则进行划分,以此进行数据挖掘和分析。
在数据分类应用中,决策树和贝叶斯网络是两种常用的方法,而K 近邻法则是一种基于距离的分类算法,也是数据分类常用的算法之一。
基于神经网络的全自动模式识别跟踪系统

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基 于神 经 网络 的全 自动模 式识 别跟踪 系统
赵彦彬 ,陈 新
( 福州大 学信 息与通信 工程 系 , 州 30 0 ) 福 50 2
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要 :建立 了一个基于神经 网络的全 自动模式识男跟踪系统 。通过 MO Ⅱ D算法提取出各个运动 目标的特征 向量后 ,利用神经网络对各个
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这些原始数据集合形成一个激励 向量 。寻找存在于 激励 向量 内部特征 的相关属性 ,是这种系统一个最基本的要求,这些 能够更真实、更清晰地 表达 模式基本结构 相关属性 的一 个有 序集合构成一个特征 向量。如何寻找该特 征向量是问题 的关 键 ,这就要涉及到模式特征提取 与选择 的问题 ,最 后要求建
模式识别与人工智能

模式识别与人工智能第一点:模式识别在人工智能中的应用模式识别是指机器通过对大量数据的学习和分析,从中提取出有用的信息,并对这些信息进行处理和理解,从而实现对未知数据的预测和分类。
在人工智能领域,模式识别是一项核心技术,被广泛应用于图像识别、语音识别、自然语言处理、医学诊断、智能控制等领域。
在图像识别中,模式识别技术可以帮助机器识别出图片中的物体、场景和行为,从而实现自动驾驶、人脸识别等功能。
在语音识别中,模式识别技术可以帮助机器识别出语音信号中的音素、词汇和句子,从而实现智能语音助手、自动字幕等功能。
在自然语言处理中,模式识别技术可以帮助机器理解文本中的语义和情感,从而实现情感分析、机器翻译等功能。
此外,模式识别技术在医学诊断中也起到了重要作用。
通过分析医学影像数据,模式识别技术可以帮助医生发现病灶和异常,从而提高诊断的准确性和效率。
在智能控制领域,模式识别技术可以通过对传感器数据的分析,实现对设备的智能控制和优化。
第二点:人工智能在模式识别中的助力人工智能是指通过模拟人类的智能行为,使机器能够自主学习和适应环境,从而实现对未知数据的处理和理解。
在模式识别领域,人工智能技术可以帮助机器更好地完成任务,提高识别的准确性和效率。
深度学习是人工智能领域的一个重要分支,它通过构建深度神经网络模型,实现对大量数据的自动特征提取和分类。
在模式识别中,深度学习技术可以帮助机器从原始数据中学习到复杂的特征,从而提高识别的准确性和效率。
此外,强化学习是人工智能领域的另一个重要分支,它通过让机器在实际环境中进行尝试和探索,从而学习到最优的行为策略。
在模式识别中,强化学习技术可以帮助机器在复杂的环境中快速适应,从而提高识别的效率和鲁棒性。
总之,模式识别与人工智能是相辅相成的两个领域,模式识别技术在人工智能中的应用可以提高机器的智能水平,而人工智能技术在模式识别中的助力可以提高机器的识别能力。
随着技术的不断发展和创新,模式识别与人工智能将会为人类带来更多的便利和效益。
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网络识别系统, 在输出端会输出字符 H, 并
(a )不带噪声的数字 H
(b) 带噪声的数字 H 图 7 不带噪声和带有噪声的字母 H
(a )不带噪声的数字 8
(b) 带噪声的数字 8 图 7 不带噪声和带无 噪 声 的 进 行 对 比 。如 图 7 所示。
图 1 字母 A 的网格图
1 0 0 0 1 ... 1 0 0 0 1 ... 1 0 0 0 1 ]’; number8 = [0 1 1 1 0 ... 0 1 1 1 0 ]’; 字母的表示如图 1、图 2 所示。
图 2 数字 8 的网格图 另外一个很重要的需要考虑的因素 是: 所要设计的网络应当具有抗干扰能力, 即 设 计 出 的 网 络 应 当 能 够 处 理 噪 声 。具 有 在由一定不规范的输入情况下辨识出正 确 的 字 母 输 入 的 能 力 。假 设 设 计 的 网 络 能 够有一定的容错能力, 对于输入向量, 若其 噪 声 均 值 为 0, 标 准 差 不 大 于 0.2, 则 能 够 分辨出来。
(alphabet+randn(R,Q)*0.2)] ; [ netn,tr] =train(netn,P,T); pause end 在输入端字母表向量上加入噪声信 号后, 网络的训练过程误差变化情况如图 5 所示。可以从图 5 上看到它们的变化规 律。
(a )
(b)
(c) 图 5 有噪声训练过程误差变化情况 ( 3) 再次进行无噪声信号训练 为了保证网络总是能够正确地对理 想输入信号进行分类, 我们需要再一次用 无 噪 声 的 理 想 信 号 对 网 络 进 行 训 练 。所 用 的 代 码 与 “有 噪 声 信 号 训 练 ”中 的 代 码 相
使用机器来进行模式识别是一项有 价 值 的 工 作 。比 如 用 机 器 来 辨 别 银 行 的 签 字和邮政编码, 那么它就能在相同的时间 里 做 比 人 多 得 多 的 工 作 。模 式 识 别 不 仅 省 时, 而且经济, 同时还能将劳动者从繁杂 的 重复 劳动 中解 脱出 来[3]。
2 模式识别系统的要求
同样, 再输入数字如 8, 经过神经网络 识别系统, 在输出端会输出带有噪声的和 无噪声的 8。如图 8 所示。
6 结论
在本文中讨论了设计一个简单的模 式 识 别 系 统 的 设 计 方 案 。需 要 引 起 注 意 的 是: 训练过程不只是包含一个训练函数, 它还需要用不同的输入向量进行很多次 训练。
首先必须将每个字符进行数字化处 理 , 以 便 构 造 输 入 样 本 。 本 程 序 中 用 5×7 矩阵的布尔值表示。如字母 A 和数字 8 分 别可以用 0、1 矩阵表示为:
letterA = [0 0 1 0 0 ... 0 1 0 1 0 ... 0 1 0 1 0 ... 1 0 0 0 1 ... 1 1 1 1 1 ... 0 1 1 1 0 ...
图 4 无噪声训练过程误差变化情况 间内达到。
( 2) 有噪声信号训练 为了保证设计的网络对噪声不敏感, 可用理想的字母表向量和加了噪声的字 母 表 向 量 分 别 训 练 网 络 。设 置 向 字 母 表 向 量 加 入 的 噪 声 信 号 平 均 值 分 别 为 0.1 和 0.2。 这 样 就 可 以 保 证 神 经 元 网 络 学 会 在 辨别带噪声信号的字母表向量时, 也能对 理想的字母表向量进行正确的识别。 另外, 设置网络对含噪声信号的向量 进行 训练 的最 大时 间 为 300 个 单 位 时 间 , 并且把误差参数也增加到 0.6。之所以要提 高误差参数, 是因为这次的训练向量增加 了 4 倍。 etn=net;
就 只 使 用 理 想 的 向 量 进 行 训 练 。这 样 就 可 以保证在输入端输入理想字符信号时, 网 络能够最好地对其做出反应。
网络学习的速率和冲量参数设置为 自适应改变, 使用函数 traingdx 进行训练。 ( 1) 无噪声信号训练 开始时使用无噪声的信 号 对 网 络 进 行 训 练 。当 训 练 时 间 达 到 5000 个 时 间 单 位 或 者 是网络平方和误差小于 0.1 时 停止网络的训练。 P=alphabet;
如果需要有更高的精度, 一种办法是 增长网络的训练时间, 另一种办法是增加 网络隐含层的神经元数目。当然, 把输入的 字 母 表 向 量 从 5×7 的 网 络 增 加 到 10×14 的网格也是一种办法。另外, 如果网络要求 对误差信号有更高的可靠性, 还可以在训 练 时 增 加 输 入 向 量 的 误 差 的 数 量[6]。在 本 文 中, 使用了不同的噪声向量作为输入来训 练网络, 使得网络具有了容错的能力, 这 样更适合在现实环境中使用。
神经网络自身仅能够处理数据, 所以 对于需要神经网络完成的任务, 都必须首 先将其转化成神经网络所能够接收的输 入 和 输 出 数 据 。即 使 对 邮 政 编 码 辨 识 这 样 较简单的任务, 也必须先对签字部位和信 封编码部位进行扫描, 并对图像进行预处 理, 将含有数字的部分用点阵画出其图 形, 产生一定数目的用 0 和 1 数字表示的 数字符号的数组后, 才能将其送入神经网
软件导刊·2007·2 月号 87
图形学与辅助设计
log- sigmoid 网络。之所以选择 log- sigmoid 函数 , 是因 为它 的输 出范 围( 0- 1) 正 好 适 合 在 学 习 后 输 出 布 尔 值[5]。其 网 络 结 构 如 图 3 所示。
图 3 网络结构 在 网 络 的 隐 含 层 ( 第 一 层 ) 设 计 了 10 个 神 经 元 。训 练 网 络 就 是 要 使 其 输 出 向 量 中正确的位置设置为 1, 其余位置为 0。然 而, 由于噪声信号的存在, 网络可能不会 输出正确的 1 或 0 信号。只有在网络被训练 后, 网络才会在正确的位置上得到 1 和 0。 4.2 初始化 使用函数 newff 创建一个两层网络。 [ alphabet,targets] =sample;% 初 始 赋 值, sample 是输入样本; [ R,Q] =size (alphabet);% alphabet 在 sample 函数中有定义; [ s2,Q] =size (targets);%targets 在 sam- ple 函数中有定义; P=alphabet; net =newff(minmax(P), [ s1,s2] , {' logsig' , ' logsig' },' traingdx'); net.LW{2,1}=net.LW{2,1}*0.01; net.b{2}=net.b{2}*0.01; 4.3 网络训练 为了使网络对输入向量有一定的容 错能力, 最好的办法是既使用理想的信号 又使用带有噪声的信号对网络进行训练。 具体做法是先用理想的输入信号对网络 进行训练, 直到其平方和误差足够小。 接下来, 使用 10 组理想信号和带有噪 声 的 信 号 对 网 络 进 行 训 练 。在 输 入 带 有 误 差的向量时, 要输入两倍重复的无误差信 号, 这样做的目的是为了保证网络在分辨 理想输入向量时的稳定性。 在网络进行了上述的训练以后, 网络 对无误差的信号可能也会采用对付带有 噪 声 信 号 的 办 法 。这 样 做 就 会 付 出 较 大 的 代价。因此, 可以再一次训练网络。这一次
T=targets; % 误差平方和性能函数 net.performFcn=' sse' ; net.trainParam.goal=0.1; net.trainParam.show=20; net.trainParam.epochs=5000; net.trainParam.mc=0.95; [ net,tr] =train(net,P,T); 训练过程误差变化情况如图 4 所示。 观察其曲线可知训练指标能在较快的时
88 软件导刊·2007·2 月号
图形学与辅助设计
同。
5 模式识别系统的测试
5.1 模式识别系统的识别错误率曲线 在本程序中, 使用不同级别的误差信
号, 并且给出了网络输出错误与噪声信号 比较的曲线, 如图 6 所示。
图 6 识别错误率曲线 加到网络输入向量上的噪声均值为 0, 标准差 范围 为 0 ̄0.5。在 每 个 噪 声 级 别 上, 分 别有 100 个不 同 版 本 的 噪 声 信 号 被 加到每个字母向量上, 然后用设计的网络 计算其输出。将输出通过竞争传递函数, 保证 36 个输出中只有一个的值为 1, 其余 为 0。 图 6 中的实线显示的是既经过噪声 信号又经过非噪声信号训练后的网络的 可 靠 性 。而 虚 线 显 示 的 是 同 样 的 网 络 只 经 过非噪声信号而没有经过噪声信号训练 的网络的可靠性。从图 6 可以看出, 网络 经过含噪声信号的输入训练后, 其容错能 力有了非常明显的增强。 当输入向量的误差平均值为 0 或 0.05 时, 网 络识 别 没 有 错 误 。但 是 当 误 差 平均值达到 0.2 时, 网络开始产生误差。 5.2 识别结果比较 在 MATLAB 的 运 行 环 境 下 , 根 据 交 互式的提示输入要识别的字符, 然后通过 程序的测试就可以在输出端正确地将它 识别出来。 比如说你输入一个字母 H, 经过神经
络的输 入端 进行 辨识[4]。
3 模式识别系统的初步设想
设计训练一个神经网络能够识别字 母、数 字、汉 字, 意 味着 每当 给 训 练 过 的 网 络 一个 表示 某一 个字 母、数 字或 汉 字 的 输 入时, 网络能够正确地在输出端指出它, 那 么该 网络 记忆 了输 入的 所有字 母 、数 字 和 汉 字 样 本 。神 经 网 络 的 训 练 应 当 是 有 监 督 地 训 练 神 络 网 络 识 别 分 别 表 示 字 母 、数 字 、汉 字 的 数 组 。
图形学与辅助设计
基于人工神经网络的模式识别
但小容, 王 瑞, 杨 莉 ( 中国地质大学, 湖北 武汉 430074)
摘 要: 利用数学软件 MATLAB 研究了基于人工神经网络的模式识别, 这种基于人工神经网络的模式识别