模式识别技术
模式识别技术的新进展和应用
模式识别技术的新进展和应用第一章：引言模式识别技术是一种用于从大量数据中识别出模式和规律性的技术。
它广泛应用于人工智能、机器学习、生物信息学等领域。
近年来，随着计算机算力的提升和数据的爆炸式增长，模式识别技术得到了快速发展。
本章将介绍模式识别技术的定义和基本原理。
第二章：模式识别算法模式识别算法是模式识别技术的核心，它能从输入的数据中自动学习出一种描述模式的模型。
常用的模式识别算法包括神经网络、支持向量机、决策树和随机森林等。
本章将详细介绍这些算法的原理和应用场景，并对它们的性能进行比较。
第三章：深度学习在模式识别中的应用深度学习是近年来兴起的一种机器学习方法，它通过构建多层神经网络来提取高级特征和表示。
深度学习在模式识别领域取得了重大突破，特别是在图像和语音识别方面。
本章将介绍深度学习的基本原理和模型结构，并探讨其在模式识别中的应用。
第四章：模式识别技术在医疗领域的应用模式识别技术在医疗领域有着广泛的应用，如医学影像分析、疾病诊断和预测等。
例如，利用模式识别技术可以从医学影像中自动检测和识别疾病的标志性特征。
本章将介绍模式识别技术在医疗领域的常见应用，并分析其优势和挑战。
第五章：模式识别技术在金融领域的应用模式识别技术在金融领域也有着广泛的应用。
例如，利用模式识别技术可以从金融市场数据中识别出股票价格的趋势和规律，从而进行交易决策和风险预测。
本章将介绍模式识别技术在金融领域的常见应用，并讨论其局限性和未来发展方向。
第六章：模式识别技术在安全领域的应用模式识别技术在安全领域也扮演了重要角色。
例如，利用模式识别技术可以从网络数据中识别出异常行为和入侵行为，提升网络安全的水平。
本章将介绍模式识别技术在网络安全、人脸识别和指纹识别等方面的应用，并探讨其挑战和发展趋势。
第七章：模式识别技术的未来展望模式识别技术在各个领域都有着广泛的应用，但仍然面临许多挑战。
随着人工智能和大数据技术的发展，模式识别技术将会得到更大的突破和应用。
数据分析知识：数据分析中的模式识别技术
数据分析知识：数据分析中的模式识别技术模式识别技术在数据分析中扮演着重要角色。
它通过对数据进行分析和挖掘，发现其中的规律和特征，从而揭示数据背后的信息和知识。
本文将从模式识别技术的概念、方法和应用等方面进行探讨，以深入了解数据分析中模式识别技术的重要性和作用。
1.模式识别技术的概念模式识别技术是一种通过对数据进行分析、挖掘和学习，从中发现特定规律和特征的技术。
它可以应用于各种领域，如图像识别、声音识别、自然语言处理、生物信息学等。
在数据分析中，模式识别技术可以帮助我们发现数据中的隐藏规律和特征，从而更好地理解数据、预测未来趋势和进行决策。
2.模式识别技术的方法模式识别技术主要包括统计学方法、机器学习方法和深度学习方法等。
统计学方法是最基础的模式识别技术，它通过对数据的描述、推断和预测来揭示数据背后的规律。
机器学习方法是通过训练模型，让计算机从数据中学习并进行预测，常见的机器学习方法包括支持向量机、决策树、神经网络等。
深度学习方法是一种基于神经网络的模式识别技术，它通过多层次的神经网络结构来学习和识别数据中的特征。
3.模式识别技术在数据分析中的应用模式识别技术在数据分析中应用广泛，可以帮助我们挖掘数据中的规律和特征，进行数据分类、聚类、预测和决策等。
在金融领域，模式识别技术可以用于风险评估、股票预测和交易决策。
在医疗领域，模式识别技术可以用于医学影像识别、疾病预测和药物研发。
在电商领域，模式识别技术可以用于用户行为分析、商品推荐和舆情监测等。
4.模式识别技术的挑战与未来虽然模式识别技术在数据分析中有着重要作用，但在实际应用中也面临着诸多挑战，如数据质量不高、特征选择困难、模型解释性差等。
未来，随着人工智能和大数据技术的不断发展，模式识别技术也将得到进一步的完善和应用。
我们可以期待，模式识别技术将在更多领域得到广泛应用，为人类社会带来更多的便利和智慧。
总之，模式识别技术是数据分析中的重要技术之一，它可以帮助我们发现数据中的规律和特征，从而更好地理解数据、预测未来趋势和进行决策。
模式识别技术
模式识别技术
一、介绍
模式识别技术是一种处理模式（如图像，语音等）的有效方法，它可
以提取视觉信息，识别特征，并将这些特征与模式进行比较，以实现识别
目的。
根据其定义，模式识别技术是一种机器学习技术，它使用数据集来
训练机器来识别不同的模式，以判断和分类所提供的输入。
模式识别技术
可以有效地处理各种数字和非数字模式，如形状，颜色，布局，文本，声
音等，从而促进视觉分析，车辆检测，物体跟踪，人脸识别等等。
二、方法
模式识别技术主要应用于从大量繁杂数据中提取有用信息并进行分析
的应用场景。
模式识别技术是一种数据挖掘技术，可以从历史数据中提取
数据，挖掘隐藏的特性，探索性分析数据，以及建立模型来解决实际问题。
模式识别技术的方法可分为几大类：
1.统计方法。
统计方法是模式识别技术的基础，可以用来提取从历史
数据中提取特征，识别特征，并且可以用来建立模型，以实现分类和识别
的目的。
2.传统方法。
传统方法涉及诸如线性判别分析，朴素贝叶斯分类，聚类，灰色关联分析，余弦定理，支持向量机，决策树等基本算法。
3.深度学习方法。
数据分析知识：数据分析中的模式识别技术
数据分析知识：数据分析中的模式识别技术数据分析是现代技术领域中不可或缺的一部分，它通过收集、处理和分析数据来研究实现各种任务。
数据分析技术有许多不同的子领域，其中之一是模式识别技术。
什么是模式识别技术？模式识别技术是一种自动化的分析方法，它通过在数据集中发现重复的结构来寻找模式和规律。
这种技术可以用于广泛的数据分析领域，例如语音识别、图像处理、自然语言处理、生物信息学、金融分析等。
模式识别技术如何工作？在进行模式识别分析前，首先需要确定一组特征。
特征是描述数据的属性或属性集合，可以用于区分和分类不同的数据。
例如，在图像处理中，特征可以是图像像素的颜色或位置。
在语音识别中，特征可以是声音频率或音量。
在金融领域中，特征可以是市场走势、利率和股票价格等。
确定特征后，接下来需要从数据集中提取这些特征。
此时需要使用特征提取算法来从原始数据中提取所需信息。
特征提取后，就可以将数据集输入到模型中进行训练。
模式识别技术的模型通常是基于机器学习框架构建的，其目标是自动化地学习特征，并将其应用于新数据中。
这些模型可分为监督式和非监督式两种类型。
监督式学习：监督式学习是指利用已知的数据来构建模型，然后使用模型来预测新数据。
在这种方法中，训练集包括已知的输入和相应的输出。
分类器模型通过从已知数据中学习特征，然后将其应用于新数据中，从而预测新数据的输出。
非监督式学习：非监督式学习是指没有提供已知输出的训练数据集。
模型从训练数据中发现隐含的结构，并尝试在数据中找到组模式。
这种方法提供了数据集中结构的深层次理解，但是无法预测新的输出。
模式识别技术的应用：模式识别技术广泛应用于各种领域，例如：1.金融领域金融机构使用模式识别技术来识别股票市场上买卖的趋势和模式。
这可以帮助投资者更好地管理自己的投资组合，从而降低投资风险。
2.图像处理图像处理中的模式识别技术可以在无人驾驶汽车上使用。
通过识别道路标记、车辆和行人等物体，车辆可以自行导航。
计算机应用中的模式识别技术
计算机应用中的模式识别技术模式识别技术是指通过计算机系统对输入的数据进行分析和判断，以识别出数据中的规律和模式。
这项技术在计算机应用领域具有重要的意义，它能够实现智能化的数据处理，提供更加精准和高效的解决方案。
本文将介绍计算机应用中的模式识别技术，包括其基本原理、应用领域及未来发展趋势。
一、模式识别技术的基本原理模式识别技术主要通过构建数学和统计模型来实现对数据模式的识别。
其基本原理可以概括为以下几个步骤：1. 数据采集与预处理：首先，需要采集具有代表性的数据样本，并对数据进行处理，以去除噪声、平滑数据或进行特征提取。
此过程可通过传感器、图像处理等技术实现。
2. 特征提取与选择：在模式识别中，特征是指从原始数据中抽取出的能够反映数据本质特点的属性。
通过特征提取和选择可以剔除冗余的信息，减少数据维度，并提高模式识别效果。
3. 模型构建与训练：在这一步骤中，需要选择合适的模型来描述数据样本中的模式。
常见的模型包括规则模型、统计模型、神经网络模型等。
利用已知数据进行模型的参数估计和训练，从而获得能够很好地拟合数据样本的模型。
4. 模型识别与分类：利用训练好的模型对新的未知数据进行分类或识别。
通过对数据进行模型匹配、决策或分类，判断其属于哪一类模式或特定规律。
二、模式识别技术的应用领域模式识别技术在计算机应用中有着广泛的应用，下面将介绍其中的几个典型领域：1. 图像处理与计算机视觉：模式识别技术在图像处理和计算机视觉领域中扮演着重要角色。
通过对图像进行特征提取和分类，可以实现人脸识别、目标检测、图像分割等功能。
这为安防监控、人机交互、医学影像分析等方面提供了有效的解决方案。
2. 自然语言处理与语音识别：模式识别技术对于自然语言处理和语音识别的发展也起到了重要作用。
通过对文本和语音进行特征提取和分类，可以实现语义分析、语音识别、机器翻译等应用。
这为智能助理、智能家居、语言病理分析等领域提供了有力支持。
3. 数据挖掘与商业智能：模式识别技术在数据挖掘和商业智能中有着广泛应用。
信息科学中的模式识别技术
信息科学中的模式识别技术近年来，随着信息科学的不断发展，模式识别技术成为一个备受关注的热门领域。
模式识别是一种将输入的数据与一系列已知的模式进行匹配和分类的技术。
从语音识别到图像处理，从金融预测到生物医学，模式识别技术已经渗透到我们生活的方方面面。
在本文中，我们将探讨模式识别技术的原理、应用领域以及未来发展趋势。
模式识别技术的原理是通过分析数据中的特征来确定其所属的模式。
在计算机科学中，一般采用分类器来进行模式识别。
常见的分类器可以分为监督学习和无监督学习。
监督学习是通过训练集中的标记样本来训练分类器，然后利用该分类器对未知样本进行分类。
无监督学习是在没有标记样本的情况下，通过发现数据中的内在结构和规律来进行分类。
这些分类器包括K近邻算法、支持向量机、决策树、神经网络等。
模式识别技术在各个领域都有广泛的应用。
在医学领域，模式识别技术可以用于癌症早期检测和诊断，通过分析患者的生物数据来判断是否存在潜在的癌症风险。
在金融领域，模式识别技术可以用于股票市场趋势预测和交易策略分析，帮助投资者做出更准确的决策。
在计算机视觉领域，模式识别技术可以用于图像分割、目标检测、人脸识别等。
此外，模式识别技术还可以应用于语音识别、自然语言处理、信号处理等领域。
尽管模式识别技术已经取得了显著的成果，但仍然面临许多挑战和问题。
首先，模式识别技术需要大量的训练样本来训练分类器，但有时候获取训练样本是一项困难和耗时的任务。
其次，不同领域的数据具有多样性和复杂性，需要设计高效的特征提取方法来提取最有用的信息。
此外，模式识别技术还需要解决维数灾难、过拟合、欠拟合等问题。
因此，提高模式识别技术的准确性和可靠性仍然是一个重要的研究方向。
随着大数据的快速发展和人工智能的兴起，模式识别技术有着广阔的发展前景。
首先，随着越来越多的数据被收集和存储，模式识别技术可以更好地挖掘和利用这些数据中的信息，为经济、医疗、交通等领域提供更精准的决策支持。
人工智能中的模式识别技术
人工智能中的模式识别技术现代科技飞速发展，人工智能成为一个备受关注的领域。
在人工智能应用的过程中，机器的模式识别技术起到了至关重要的作用。
本文主要探讨在人工智能中的模式识别技术，介绍其原理和应用。
一、模式识别技术的原理人工智能中的模式识别技术是指通过电脑编程模拟人类视觉系统的一种技术。
它的目的是让计算机程序具有较高的智能水平，可以像人类那样分析、理解和识别输入的信息。
在这个过程中，模式识别技术起到了至关重要的作用。
模式识别技术的原理是将输入的信息转化为数字信号，然后对数字信号进行处理和分析，以提取出有用的信息。
数字信号的处理包括滤波、预处理、特征提取等，最终输出的结果即为识别的信息。
在模式识别技术中，常用的算法包括支持向量机、神经网络、贝叶斯分类器等。
二、模式识别技术的应用模式识别技术在人工智能应用中有着广泛的应用，其中最常见的应用是图像和语音识别。
图像识别可以用于人脸、车辆、环境等物体的识别、分类和跟踪，语音识别则可以用于语音助手、语音识别输入等方面。
目前，模式识别技术已经在多个领域中得到了广泛的应用。
例如，在交通领域中，模式识别技术可以用于交通信号灯的识别和智能交通管理；在医疗领域中，模式识别技术可以用于医学影像识别和疾病预测；在工业领域中，模式识别技术可以用于质量控制和生产自动化等方面。
三、模式识别技术的发展与挑战随着人工智能技术的不断发展，模式识别技术也在不断地创新和提高。
例如，在深度学习领域中，卷积神经网络已经成为了图像识别和语音识别领域中最常用的算法之一。
此外，基于大数据和分布式计算的技术也在模式识别领域中得到了广泛应用。
然而，模式识别技术仍然存在一些挑战。
例如，在图像识别领域，需要解决图像物体变化、光照、遮挡等问题，加强对细节的识别和分析复杂场景的处理。
在语音识别领域，需要解决语音干扰、语音识别精度和多语言问题等。
四、结语人工智能中的模式识别技术发展迅速，应用广泛，为多个领域的智能化升级提供了新的思路和解决办法。
图像识别与模式识别技术
图像识别与模式识别技术近年来，随着大数据时代的到来，图像识别和模式识别技术在各个领域得到了广泛的应用。
从自动驾驶汽车到人脸识别系统，这些技术的发展已经深刻地改变了我们的生活。
本文将探讨图像识别和模式识别技术的原理、应用以及潜在的挑战。
一、图像识别技术1.1 原理与发展图像识别技术旨在通过计算机对图像进行分析，以识别出其中的对象、特征和场景。
它的原理是通过对图像进行特征提取和模式匹配，从而对图像进行分类和识别。
这一领域的发展离不开计算机视觉、机器学习和深度学习等技术的进步。
图像识别技术的发展可以追溯到20世纪50年代。
当时，人们主要依靠手工提取图像中的特征，并使用简单的规则来进行分类。
然而，随着计算机性能的提高和图像处理算法的进步，图像识别的准确性和效率也得到了显著提升。
尤其是深度学习技术的兴起，如卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN），使得图像识别技术在图像分类、目标检测和语义分析等方面取得了巨大的突破。
1.2 应用场景图像识别技术在各个领域都有广泛的应用。
在医疗领域，它可以帮助医生识别疾病病灶，辅助进行医学诊断和手术操作。
在安防领域，它可以用于人脸识别、行为监测和目标跟踪，提高安全性和便利性。
在交通领域，自动驾驶技术离不开图像识别来实现环境感知和障碍物识别。
此外，图像识别技术还可以应用于农业、金融、零售等领域，提高生产效率和用户体验。
二、模式识别技术2.1 原理与发展模式识别技术是一种从输入数据中自动识别出模式和规律的方法。
它的核心思想是从样本数据中学习并建立模型，然后用这个模型来识别新的数据。
模式识别技术主要借鉴了统计学、机器学习和人工智能的方法，如贝叶斯分类器、支持向量机和随机森林等。
模式识别技术的发展可以追溯到20世纪60年代。
当时，人们主要采用统计模式识别方法，如最近邻分类和贝叶斯决策。
随着计算机性能的提高和算法的改进，模式识别技术得到了迅速发展。
特别是在机器学习和深度学习的推动下，模式识别技术在图像、语音、文本等数据的处理和分析方面取得了显著成果。
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• 避免引用过多的繁琐的数学推导。
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教学目标
• 掌握模式识别的基本概念和方法 • 有效地运用所学的知识和方法解决实际问题 • 为研究新的模式识别的理论和方法打下基础
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题外话
• 基本：完成课程学习（作业），通过考试，获得 学分。 • 提高：能够将所学知识和内容用于课题研究，能 够解决实际问题，完成毕业论文。 • 飞跃：通过模式识别的学习，改进思维方式，为 将来的工作打好基础，终身受益。
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模式识别的应用（举例）
• 生物学
– 自动细胞学、染色体特征研究、遗传研究
• 天文学
– 天文望远镜图像分析、自动光谱学
• 经济学
– 股票交易预测、企业行为分析
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模式识别的应用（举例）
• 工程
– 产品缺陷检测、特征识别、语音识别、自动导航系统、 污染分析
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模式分类的主要方法
• • • • • 数据聚类 统计分类 结构模式识别 神经网络 模糊模式识别
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数据聚类
• 目标：用某种相似性度量的方法将原始数据组织 成有意义的和有用的各种数据集。 • 是一种非监督学习的方法，解决方案是数据驱动 的。
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假说的两种获得方法
• 监督学习（概念驱动或归纳假说）：在特征空间 中找到一个与解释空间的结构相对应的假说。在 给定模式下假定一个解决方案，任何在训练集中 接近目标的假说也都必须在“未知”的样本上得到 近似的结果。
– 依靠已知所属类别的训练样本集。按它们特征向量的 分布来确定假说（通常为一个判别函数）。在判别函 数确定之后能用它对未知的模式进行分类； – 对分类的模式要有足够的先验知识，通常需要采集足 够数量的具有典型性的样本进行训练。
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机构、会议、刊物（续）
• 其他刊物（续）
– Pattern Analysis and Application (PAA) 数学味道重， 理论性很强 – International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence (IJPRAI) 美国刊物，水平一般 – IEEE Trans. on Neural Network – Neural Network – Neurocomputing – Cognitive Neurodynamics – Neural Computation
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机构、会议、刊物
• 1973年IEEE发起了第一次关于模式识别的国际会 议“ICPR”（此后两年一次），成立了国际模式识 别协会——“IAPR” • 1977年IEEE成立PAMI委员会，创立IEEE Trans. on PAMI，并支持ICCV，CVPR两个会议 • 其他刊物
– International Journal of Computer Vision – Pattern Recognition (PR) 英国办 – Pattern Recognition Letters (PRL) 英国办 和前者属同 一机构
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模式识别系统组成单元
• 特征提取和选择：对原始数据进行变换，得到最 能反映分类本质的特征。
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模式识别的应用（安全）
• 生物特征识别
– 包括指纹识别、掌纹识别、人脸识别、 虹膜识别等 – 监视和报警系统
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模式识别的应用（医学）
• 计算机辅助诊断(Computer-aided diagnosis )
– 心电图分析、脑电图分析
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模式识别的应用（医学）
• 人和动物的模式识别能力是极其平常的，但对计 算机来说是非常困难的。（我们研究计算机的模 式识别）
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模式识别的研究
• 目的：利用计算机对物理对象进行分类，在错误 概率最小的条件下，使识别的结果尽量与客观物 体相符合。（以人做参照标准） • Y = F(X)
– X的定义域取自特征集（特征选择影响很大） – Y的值域为类别的标号集 – F是模式识别的判别方法 （关键的研究点）
• 计算机辅助诊断（提个问题）
– 医学图像分析：如超声图像
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模式识别的应用（医学）
• 计算机辅助诊断（CAD）
– 指通过影像学、医学图像处理技术以及其他可能的手 段，结合计算机的分析计算，辅助影像科医师发现病 灶，提高诊断的准确率。 – 有人称CAD技术为医生的“第三只眼”，采用CAD系统有 助于提高医生诊断的敏感性和特异性。
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人工神经网络
• 模糊模式识别
– 基于模糊数学和统计分析的识别方法，在不能明确描 述模式特征和结构的复杂模式识别问题中得到了成功 应用
模糊模式类 很像三角 形的图形 远大于2 的整数 清晰模式类 三角形 大于2的 整数
– 根据隶属度和模糊文法进行分类
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模式识别系统
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模式识别的应用（军事）
• 遥感图像分析 • 雷达和声纳信号检测 • 自动目标识别
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模式识别的方法
• 模式识别系统的目标：在特征空间和解释空间之 间找到一种映射关系，这种映射也称之为假说。 • 特征空间：从模式得到的对分类有用的度量、属 性或基元构成的空间。 • 解释空间：将 c 个类别表示为ωi ∈ Ω, i = 1, 2,K , c • 其中 Ω 为所属类别的集合，称之为解释空间。
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参考文献
• R. Duda, P. Hart, D. Stork, Pattern Classification, 2nd edition, 2000（有中译本） • Theodoridis et. al. Pattern Recognition, 4th edtion, 2009 （有中译本） • 边肇祺，模式识别（第二版），清华大学出版 社，2000。 • 蔡元龙，模式识别，西北电讯工程学院出版社， 1986。
• • • • • 统计学 概率论 线性代数（矩阵计算） 优化方法 形式语言
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模式识别的相关学科
人工智能
机器学习
模式识别
计算机视觉
图像处理
认知科学
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教学方法
• 着重讲述模式识别的基本概念、基本方法和算法 原理。 • 注重理论与实践的紧密结合
– 实例教学：通过大量的实例讲述如何将所学到的知识 运用到实际之中。
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模式识别的应用（工程）
• 字符识别（Character Recognition）
– 手写体 – 印刷体 – 汉字、英文、数字
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ24
模式识别的应用（工程）
• 语音识别（Speech recognition）
– – – – – – 说话人识别 语种识别 语音情感识别 特定人、非特定人 母语、非母语 孤立音、连续音
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人工神经网络
• 人工神经网络（ANN）是以认知科学和神经生物 学的发展为基础而发展起来的。 • 由一组互相联系的计算单元（神经元）组成。相 互间的联系可以在不同的神经元之间传递增强或 抑制信号。 • 增强或抑制是通过调整神经元相互间联系的权重 系数（weight）来实现。 • 神经网络可以实现监督和非监督学习条件下的分 类。 • 其对信号的处理和计算机制模仿人的大脑。
统计分类
• 基于概率统计模型得到各类别的特征向量的分 布，以取得分类的方法。 • 特征向量分布的获得是基于一个类别已知的训练 样本集。 • 是一种监督分类的方法，分类器是概念驱动的。
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结构模式识别
• 该方法通过考虑识别对象的各部分之间的联系来 达到识别分类的目的。 • 识别采用结构匹配的形式，通过计算一个匹配程 度值（matching score）来评估一个未知的对象 或未知对象某些部分与某种典型模式的关系如何。 • 当成功地制定出了一组可以描述对象部分之间关 系的规则后，可以应用一种特殊的结构模式识别 方法—句法模式识别，来检查一个模式基元的序 列是否遵守某种规则，即句法规则或语法。
—概念、原理（算法）及其应用
模式识别技术
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引言
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授课对象
• 计算机应用技术专业硕士研究生的专业基础课 • 电子科学与技术学科硕士研究生的专业基础课 • 控制工程专业硕士研究生专业基础课
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模式识别的基础学科
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常见模式举例（续）
• 人脸模式
– 共性：“人脸”作为一类目标区别于其他 – 个性：每个人作为一类区别于其他人
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什么是模式？
• 广义地说，存在于时间和空间中可观察的物体， 如果我们可以区分它们是否相同或是否相似，都 可以称之为模式。 • 模式所指定不是事物本身，而是从事物获得的信 息，因此，模式往往表现为具有时间和空间分布 的信息。 • 模式的直观特性：
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模式识别简史
• 1929年 G Tauschek发明阅读机，能够阅读0-9的 数字。（欧洲，当时科技比较发达） • 30年代Fisher（搞数学的）提出统计分类理论， 奠定了统计模式识别的基础。（后人在其基础上 做了很多贡献，不断完善，发展比较好） • 50年代Noam Chomsky (1928-- )提出形式语言理 论——傅京荪（美籍华人）提出句法结构模式识 别。（后来没有很好的发展，不好用，作为模式 识别的一个分支放在那儿）