模式识别的基本理论与方法
模式识别的基本理论
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基于最大后验概率的贝叶斯决策
▪ 例：癌细胞的识别
– 假设每个要识别的细胞已作过预处理，并抽取出 了d个特征描述量，用一个d维的特征向量X表示，
– 识别的目的是要依据该X向量将细胞划分为正常 细胞或者异常细胞。
– 这里我们用ω1表示是正常细胞，而ω2则属于异常 细
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▪ 具体规则如下：
▪ ▪
若：P(i | X
对于多类：
)
max j 1,2
P(
j
| X)
则：
X ▪
若：P(i
|
X
)
max
j 1,...,c
P( j
| X)
则：
i
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最大后验概率决策的其他形式
先验概率，后验概率，概率密度函数之间关系
P( X ,i ) p( X | i )P(i ) P(i | X ) p( X )
第2章 模式识别的基本理论与方法
1
主要内容
▪ 1、贝叶斯决策理论。 ▪ 主要讲授两种常用的决策规则：贝叶斯准则和最小风险准
则；两类及多类决策，分类器的设计、分类器的错误率计算。 ▪ 2、非参数判别分类方法。 ▪ 包括线性判别函数及线性分类器的设计、非线性判别函
数、分段线性判别函数、局部训练法等。 ▪ 3、近邻法。 ▪ 包括近邻法及其改进算法(剪辑近邻、压缩近邻法)。 ▪ 4、特征选择与提取方法。 ▪ 概述特征提取与选择的基本概念、常用判据、基于欧氏
的两类别决策(Neyman-pearson准则) 4. 最小最大决策
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2.2.1 基于最小错误率的贝叶斯决策
▪ 分类识别中为什么会有错分类？
– 当某一特征向量值X只为某一类物体所特有，即
《模式识别课件》课件
医学诊断
要点一
总结词
医学诊断是利用医学知识和技术对疾病进行诊断的过程， 模式识别技术在医学诊断中发挥着重要作用。
要点二
详细描述
模式识别技术可以辅助医生进行影像学分析、病理学分析 等，提高诊断准确性和效率，为患者提供更好的医疗服务 和治疗效果。
05
模式识别的挑战与未来发 展
数据不平衡问题
《模式识别课件》 ppt课件
xx年xx月xx日
• 模式识别概述 • 模式识别的基本原理 • 常见模式识别方法 • 模式识别的应用实例 • 模式识别的挑战与未来发展
目录
01
模式识别概述
定义与分类
定义
模式识别是对各种信息进行分类和辨 识的科学，通过模式识别技术，计算 机可以识别、分类和解释图像、声音 、文本等数据。
深度学习在模式识别中的应用
总结词
深度学习在模式识别中具有广泛的应用，能够自动提取特征并实现高效分类。
详细描述
深度学习通过构建多层神经网络来学习数据的内在特征。在模式识别中，卷积神经网络和循环神经网络等方法已 被广泛应用于图像识别、语音识别和自然语言处理等领域。
THANKS
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人脸识别
总结词
人脸识别是一种基于人脸特征的生物识 别技术，通过采集和比对人脸图像信息 进行身份验证和识别。
VS
详细描述
人脸识别技术广泛应用于安全、门禁、考 勤、移动支付等领域，通过摄像头捕捉人 脸图像，并与数据库中存储的图像信息进 行比对，实现快速的身份验证和识别。
手写数字识别
总结词
手写数字识别是一种利用计算机技术自动识 别手写数字的技术，通过对手写数字图像进 行预处理、特征提取和分类实现识别。
第1章模式识别绪论-西安电子科技大学
第1章 绪论
图 1-1 模式识别系统的组成框图 1. 信息获取 对于人脑识别而言, 人脑通过感觉器官获取模式信息。 对于机器识别来说, 由于计算机只能处理数字信号, 计算机 获取模式信息意味着实现观察对象的数字化表达, 因此, 需 要借助于各种传感器设备, 将视觉、 听觉、 触觉、 味觉、 嗅觉等信息转化为电信号, 再通过模/数(A/D)转换装置将 电信号转换成数字化信息。 信息获取过程如图1-2所示。
第1章 绪论
例如, 在二战时期, 一名高素质的情报人员根据看到的 一只经常出来晒太阳的波斯猫推断出敌方高级指挥所的位 置, 从而为己方提供了非常有价值的情报信息。
对于听觉而言, 人耳将声音信息传至大脑, 由大脑对所 接收的声音信息进行识别和理解, 获得声音所属的语言种类 (语种识别)、 声音所对应的说话人(说话人识别)以及声音所 包含的关键词(关键词识别)等。 除此之外, 人还具有对触觉、 味觉、 嗅觉等信息的类识别能力, 且也具有低级和高级两个 层次。
第1章 绪论
1.2
模式识别的本质就是根据模式的特性表达和模式类的划 分方法, 利用计算机将模式判属特定的类。 因此, 模式识别需 要解决5个问题: 模式的数字化表达、 模式特性的选择、 特 性表达方法的确定、 模式类的表达和判决方法的确定。 一 般地, 模式识别系统由信息获取、 预处理、 特征提取和选择、 分类判决等4个部分组成, 如图1-1所示。
第1章 绪论
分类特性的选择是模式识别系统设计中非常重要而又关 键的一步, 与识别目的具有很大的相关性, 且往往对领域专家 有较强的依赖性。 例如, 在遥感图像军事目标识别中, 需要结 合军事专家的知识和判图专家的判读分析经验, 形成对目标 的特性描述, 如描述一个舰船目标, 可选用舰船长度、 宽度、 高度等特性。
模式识别导论
基于模式识别的个人认识班级自动化1002班姓名刘永福学号 1009101016摘要：本文主要介绍了模式识别的基本理论概念及算法，通过对模式识别的几种算法的概括、分析，推出算法的要求及步骤，实现样本的基本分类要求。
主要包括模式识别及模式识别系统的基本概念以及应用领域、线性判别函数的介绍及相关算法的推理证明、非线性判别函数的介绍及相关算法的推理证明。
一．模式识别及模式识别系统（1）模式识别的基本概念模式识别是以计算机为工具、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，包括人类在内的生物体的一项基本智能。
对于模式和模式识别有“广义”和“狭义”两种解释：广义地说，存在于时间和空间中可观察的事物，如果可以区别它们是否相同或相似，都可以称之为模式。
此时，模式识别是生物体(包括人)的基本活动，与感觉、记忆、学习、思维等心理过程紧密联系，是透视人类心理活动的重要窗口之一。
从这个角度讲，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。
具体来说，它是指人们把接收到的有关客观事物或人的刺激信息与他在大脑里已有的知识结构中有关单元的信息进行比较和匹配，从而辨认和确定该刺激信息意义的过程。
正是通过认知模式识别，我们才能认识世界，才能辨别出各个物体之间的差别，才能更好地学习和生活。
狭义地说，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进行观测所得到的具有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(或简称为类)。
计算机模式识别就是指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。
因此，模式识别的研究主要集中在认知模式识别和计算机模式识别这两个方面。
计算机视觉与模式识别
计算机视觉与模式识别计算机视觉与模式识别是一门涉及计算机科学和人工智能的领域，旨在使计算机系统具备解析和理解图像或视频的能力，并能够从中识别和理解模式。
该领域的研究和应用广泛，包括人脸识别、图像检索、目标跟踪、机器视觉等。
一、基本概念和原理计算机视觉和模式识别的基础是计算机对图像和视频数据的理解和解析。
这涉及到图像的获取、处理和分析。
计算机视觉系统需要通过硬件设备（如摄像机）获取图像数据，并通过图像处理算法进行预处理，然后使用模式识别算法进行图像分析和识别。
1. 图像获取和处理图像获取是计算机视觉的第一步。
这可以通过摄像机、扫描仪等设备实现。
然后，图像需要经过一系列的处理步骤，如图像去噪、亮度调整、边缘检测等，以提高图像质量和准确性。
2. 特征提取和描述特征提取是计算机视觉和模式识别的关键步骤。
通过特征提取算法，计算机能够从图像中提取出具有代表性的特征，如边缘、颜色、纹理等。
然后，这些特征被进一步描述和编码，以便后续的模式识别任务。
3. 模式识别和分类模式识别是计算机视觉的核心任务之一，其目标是将图像或视频数据与已知的模式进行匹配和分类。
模式识别算法可以基于机器学习和深度学习的原理，通过训练模型来实现自动化的分类和识别。
二、应用领域和案例分析计算机视觉和模式识别在各个领域都有广泛的应用。
下面列举了一些典型的应用案例：1. 人脸识别人脸识别是计算机视觉领域中的一个重要方向。
通过分析和比对人脸图像中的特征，计算机可以实现人脸的身份识别。
这在安全领域有着广泛的应用，例如人脸解锁、身份验证等。
2. 图像检索图像检索是指从大量的图像数据库中，根据用户提供的查询条件，通过计算机视觉技术找到与之匹配的图像。
这在文化遗产保护、社交媒体等方面具有重要意义。
3. 目标跟踪目标跟踪是将计算机视觉和模式识别技术应用于视频监控和跟踪系统中，通过实时分析视频流，自动跟踪目标对象的位置和移动轨迹。
这在视频监控和交通管理等方面有着广泛的应用。
模式识别的基本概念
模式识别的基本概念
嘿，朋友们！今天咱来聊聊模式识别这个有意思的事儿。
你想想看啊，咱们每天都在不知不觉中进行着模式识别呢！比如说，你在路上远远地看到一个熟悉的身影，你马上就能认出那是谁，这就是一种模式识别呀！就好像你特别熟悉的一首歌，哪怕只听到几个音符，你也能立刻喊出它的名字。
模式识别就像是我们大脑里的一个神奇小助手。
它能帮我们快速地把各种信息归类整理。
比如说各种动物，猫有猫的样子，狗有狗的特点，我们一眼就能分辨出来，这可都是模式识别的功劳呀！这不就跟咱去菜市场买菜一样嘛，青菜是青菜，萝卜是萝卜，咱不会搞混呀！
再比如说我们认脸，每个人的脸都不一样吧，但我们就是能记住那些和我们亲近的人的脸。
这多厉害呀！模式识别让我们能在茫茫人海中找到我们想找的人，就像在一堆拼图里找到那一块最合适的。
而且模式识别还能让我们对一些事情形成习惯呢！每天早上起来先刷牙洗脸，这就是一种模式呀，我们的大脑记住了这个流程，不用特意去想也能自然而然地做出来。
这不就跟我们走路一样嘛，走多了就熟练了，都不用怎么费脑子。
它还能帮我们预测一些事情呢！比如你知道每天上班路上哪个路口容易堵车，下次你经过的时候就会提前做好准备，这也是模式识别在起作用呀！就好像你知道夏天经常会下雨，出门就会带把伞一样。
模式识别是不是很神奇呀？它就像我们生活中的一个默默工作的小天使，帮我们处理着各种各样的信息，让我们的生活变得更加有序和轻松。
所以啊，我们可不能小瞧了模式识别这个家伙，它可给我们帮了大忙啦！它让我们能轻松应对生活中的各种情况，让我们的世界变得更加丰富多彩。
大家说是不是呀！。
模式识别 张学工
模式识别张学工
基本目的：
（1）使学生熟练掌握模式识别的基本理论和各种方法；
（2）培养学生具有运用模式识别概念和方法解决实际问题的能力。
内容提要：
1、引论（4学时）
模式识别和模式的概念，模式识别系统，模式的基本问题，历史和研究现状。
2、贝叶斯决策与概率密度估计（8学时）
最小错误率贝叶斯决策，最小风险贝叶斯决策，贝叶斯分类器错误率，聂曼-皮尔逊决策，均值向量和协方差矩阵的估计，概率密度的函数逼近和参数估计，正态分布模式的贝叶斯分类器。
3、线性分类器（8学时）
线性判别函数的基本概念，Fisher线性判别，感知器准则函数，最小均方误差准则函数，随机最小错误率线性判别准则函数，支持向量机，多类问题。
4、非线性分类器（8学时）
分段线性判别函数，近邻法，前馈多层神经网络，模拟退火方法，遗传算法。
5、特征选择与提取（8学时）
类别可分性准则，特征选择，基于距离分分性准则的特征提
取，基于K-L变换的特征提取，基于神经网络的特征提取。
6、非监督学习与聚类（8学时）
混合密度和可辨识性，混合正态密度的参数学习方法，k-均值聚类，数据描述与聚类，聚类的准则函数，在线聚类，主成分分析。
教学方式：每周3学时，课堂讲授（90%）、文献阅读和讨论（10%）。
模式识别 教学大纲
模式识别教学大纲一、课程概述模式识别是一门涉及计算机科学、数学和统计学等多个领域的学科，旨在让学生了解和掌握模式识别的基本概念、原理和应用。
本课程将介绍模式识别的主要方法和技术，并通过实践案例，培养学生的模式识别能力和实践应用能力。
二、教学目标1. 理解模式识别的基本概念和原理；2. 掌握常用的模式识别方法和技术；3. 能够运用模式识别技术解决实际问题；4. 培养学生的团队合作和创新思维能力。
三、教学内容1. 引言和基本概念1.1 模式识别的定义和应用领域1.2 模式识别的相关概念：样本、特征、分类等2. 模式识别方法2.1 统计模式识别2.1.1 贝叶斯决策理论2.1.2 最大似然估计和最大后验概率估计 2.1.3 参数估计和模型选择2.2 数学模式识别2.2.1 线性回归和逻辑回归2.2.2 主成分分析和典型相关分析2.2.3 支持向量机和神经网络2.3 深度学习2.3.1 卷积神经网络2.3.2 循环神经网络2.3.3 长短时记忆网络3. 特征提取与选择3.1 特征抽取方法3.1.1 基于统计的特征提取3.1.2 基于图像处理的特征提取3.1.3 基于频域分析的特征提取3.2 特征选择方法3.2.1 信息增益和卡方检验3.2.2 嵌入式特征选择3.2.3 过滤式特征选择4. 分类与评估4.1 经典分类算法4.1.1 K近邻算法4.1.2 决策树算法4.1.3 朴素贝叶斯算法4.2 模型评估和交叉验证4.2.1 准确率、精确率、召回率和F1值 4.2.2 ROC曲线和AUC值4.2.3 K折交叉验证和留一法5. 实践案例分析5.1 图像识别5.1.1 手写数字识别5.1.2 人脸识别5.2 语音识别5.2.1 声纹识别5.2.2 语音情感识别5.3 生物信息识别5.3.1 DNA序列识别5.3.2 蛋白质结构识别四、教学方法1. 理论讲授：通过教师讲解，介绍模式识别的基本概念、原理和方法。
2. 实践操作：组织学生进行编程实践，实现模式识别算法并应用于案例分析。
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模式识别的基本理论与方法
模式识别是人工智能和计算机科学领域中的一个重要分支，也
是现代科学技术中广泛应用的一种技术手段。
它涉及到从大量的
数据中自动识别出某种模式的过程，其应用领域非常广泛，如人
脸识别、指纹识别、语音识别等领域。
一、模式识别的基本理论
模式是事物或现象中简单重复的部分或整体，模式识别是通过
对数据进行分类、聚类等方式分析、发现事物或现象中的规律性，并将其应用于实际生产和科学研究中。
模式识别的基本理论主要
包括数据分析、统计学、人工神经网络及算法模型等。
1. 数据分析
数据分析是模式识别的一个重要组成部分，它是指通过对数据
进行收集、分析、处理和应用，从中发现有用的信息以及可用于
决策或预测的模型。
数据分析可以采用统计学、机器学习、人工
神经网络等方法，无论采用何种方法，数据分析的目的都是找到
数据表达的规律和模式。
2. 统计学
统计学是模式识别所使用的数学工具之一，主要通过收集和分
析数据来提供决策支持和预测结果。
统计学的主要应用领域包括
控制过程、质量控制、风险评估和数据挖掘等。
3. 人工神经网络
人工神经网络是一种基于人类大脑神经结构的人工智能技术，
它通过对输入的数据进行处理、学习，将数据转换为信号输出，
以此模拟人脑的神经网络功能。
人工神经网络可以应用于图像识别、音频识别等领域。
4. 算法模型
算法模型是模式识别的基本理论之一，它是指在进行数据分析
和处理的时候所采用的算法模型。
常用的算法模型包括决策树、
支持向量机、神经网络等。
二、模式识别的方法
模式识别的方法主要包括监督学习、无监督学习和半监督学习。
1. 监督学习
监督学习是指在训练模型时，数据集中已知了对应的标签或类
别信息。
监督学习的主要步骤是将已知数据输入到模型中进行训练，训练好的模型之后可以将未知的数据进行分类或预测处理。
监督学习包括分类和回归两种类型。
2. 无监督学习
无监督学习是指在训练模型时，数据集中没有对应的标签或类
别信息。
无监督学习的主要步骤是将数据输入到模型中进行训练，
训练好的模型之后可以从数据中提取出特定的模式、结构或规律。
无监督学习主要包括聚类、降维和关联规则挖掘等。
3. 半监督学习
半监督学习是指在训练模型时，数据集中只有部分已知的标签
或类别信息。
半监督学习的主要步骤是先使用有标签的数据进行
监督学习，然后使用无标签的数据进行无监督学习，最后将两种
学习的结果进行融合。
半监督学习可以减少数据标签的需求量，
从而缩短训练的时间和提高模型的准确性。
总之，模式识别是一项非常重要的技术，在现代科学研究和生
产中都得到了广泛应用。
了解模式识别的基本理论和方法，有助
于我们更好地应用模式识别技术，更好地服务于社会。