模式识别综述与应用
院系：计算机与通信工程学院
班级：电子信息10-01班
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模式识别综述与应用
摘要
模式识别就是研究用计算机实现人类的模式识别能力的一门学科，目的是利用计算机将对象进行分类。模式识别技术近年来得到了迅速的发展。
关键词
模式识别应用发展状况
前言
模式识别(Pattern Recognition)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”。模式识别是一个多领域的交叉学科，它涉及人工智能、统计学、计算机科学、工程学、医学等众多的研究问题。随着2 0世纪4 0年代计算机的出现以及5 0年代人工智能的兴起，模式识别在2 0世纪6 0年代初迅速发展并成为一门新学科。
一、模式与模式识别的概念
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，都可称之为模式；狭义地说，模式是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)。
模式识别是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行处理和分析,以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程,是信息科学和人工智能的重要组成部分。
模式识别的研究主要集中在两方面，一是研究生物体(包括人)是如何感知对象的，二是在给定的任务下，如何用计算机实现模式识别的理论和方法。前者是生理学家、心理学家、生物学家、神经生理学家的研究内容，属于认知科学的范畴；后者通过数学家、信息学专家和计算机科学工作者近几十年来的努力，已经取得了系统的研究成果。
二、模式识别方法——统计模式识别方法和结构(句法)模式识别方法
把图像或图像系列分割为线条、边缘，结点，区域等并提供相应的特征，诸如灰度值、颜色、形状、纹理，深度等[5]。目的是要利用这些信息对模式进行分类或者对模式进行分析(描述)。分类是实现一个模式与
模式识别综述与应用 院系：计算机与通信工程学院 班级：电子信息10-01班 姓名： 学号：
模式识别综述与应用 摘要 模式识别就是研究用计算机实现人类的模式识别能力的一门学科，目的是利用计算机将对象进行分类。模式识别技术近年来得到了迅速的发展。 关键词 模式识别应用发展状况 前言 模式识别(Pattern Recognition)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”。模式识别是一个多领域的交叉学科，它涉及人工智能、统计学、计算机科学、工程学、医学等众多的研究问题。随着2 0世纪4 0年代计算机的出现以及5 0年代人工智能的兴起，模式识别在2 0世纪6 0年代初迅速发展并成为一门新学科。 一、模式与模式识别的概念 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，都可称之为模式；狭义地说，模式是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)。 模式识别是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行处理和分析,以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程,是信息科学和人工智能的重要组成部分。 模式识别的研究主要集中在两方面，一是研究生物体(包括人)是如何感知对象的，二是在给定的任务下，如何用计算机实现模式识别的理论和方法。前者是生理学家、心理学家、生物学家、神经生理学家的研究内容，属于认知科学的范畴；后者通过数学家、信息学专家和计算机科学工作者近几十年来的努力，已经取得了系统的研究成果。 二、模式识别方法——统计模式识别方法和结构(句法)模式识别方法 把图像或图像系列分割为线条、边缘，结点，区域等并提供相应的特征，诸如灰度值、颜色、形状、纹理，深度等[5]。目的是要利用这些信息对模式进行分类或者对模式进行分析(描述)。分类是实现一个模式与
模式识别 课题：基于支持向量机人工神经网络的水质预测研究专业：电子信息工程
摘要 针对江水浊度序列宽频、非线性、非平稳的特点,将经验模态分解(EMD)和支持向量机(SVM)回归方法引入浊度预测领域,建立了基于EMD2SVM的浊度预测模型.通过EMD分解,将原始非平稳的浊度序列分解为若干固有模态分量(IMF),根据各IMF序列的特点,选择不同的参数对各IMF序列进行预测,最后合成原始序列的预测值.将该方法应用于实际浊度预测,并与径向基神经网络(RBF)预测及单独支持向量机回归预测结果进行比较,仿真结果表明该方法预测精度有明显提高.水质评价实际上是一个监测数据处理与状态估计、识别的过程,提出一种基于支持向量机的方法应用于水质评价,该方法依据决策二叉树多类分类的思想,构建了基于支持向量机的水环境质量状况识别与评价模型。以长江口的实际水质监测数据为例进行了实验分析,并与单因子方法及单个BP神经网络方法进行了比较分析。实验结果表明,运用该模型对长江口的实际水质监测数据进行的综合水质评价效果较好,且具有较高的实用价值。 关键词：浊度;预测;经验模态分解;支持向量；BP神经网络 一．概述 江水浊度受地表径流、温度以及人类活动等的影响,波动明显,在不同的月份有着很大的变化,表现出非平稳、非线性的特点.对其进行分析和预测,对于河流生态评价、航运安全以及以江河水为原水的饮用
水生产具有重要的指导意义.国内外在浊度序列分析方面的研究文献较少,通常都是综合考虑各种水质参数而对浊度进行预测,采用较多的是人工神经网络等非线性模型方法[1,2].这种模型结构复杂,要求原始数据丰富,在实际操作中实现较为困难.此外,对于江水浊度这一具有宽带频谱的小样本混沌时间序列,采用单一的预测方法,将会把原始浊度序列中的各种不同特征信息同质化,势必影响其预测精度.采用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)将浊度序列分解后分别预测,再进行合成将可能提高其预测精度.不同于小波变换,在对信号进行经验模态分解时不需要先验基底,每一个固有模态函数(In2trinsic Mode Function,IMF)包含的频率成分不仅与采样频率有关,并且还随着信号本身的变化而变化,具有自适应性,能够把局部时间内含有的多个模态的非线性、非平稳信号分解成若干个彼此间影响甚微的基本模态分量,这些分量具有不同的尺度,从而简化系统间特征信息的干涉或耦合[3].支持向量机(Support Vector Ma2chines,SVM)是建立在统计学习理论上的一种机器学习方法,是目前针对小样本统计估计和预测学习的较好方法[4],对统计学习理论的发展起到巨大推动作用并得到广泛应用[5～8].SVM有良好的泛化能力,并解决了模型选择与欠学习、过学习问题及非线性问题,避免了局部最优解,克服了“维数灾难”,且人为设定参数少,便于使用,已成功应用于许多分类、识别和回归问题[5,6,8].根据江水浊度序列的特点,结合EMD和SVM两种方法的不同功能,本文提出了基于EMD2SVM模型的预测方法,用于江水浊度的
中国传媒大学2014~2015 学年第 1 学期 智能视频分析技术课程 题目人工智能在模式识别中的运用学生姓名刘晶晶 学号201110013208 班级数字媒体技术 学生所属学院信息工程学院 任课教师吕朝辉 教师所属学院信息工程学院 时间2014.11.27
人工智能在模式识别中的应用 摘要 计算机硬件的迅速发展，计算机应用领域的不断开拓，迫切地要求计算机能够更有效地感知诸如声音、文字、图像、温度、震动等人类赖以发展自身、改造环境所运用的信息资料。但就一般意义来说，目前一般计算机却无法直接感知它们，键盘、鼠标等外部设备，对于这样五花八门的外部世界显得无能为力。纵然电视摄像机、图文扫描仪、话筒等设备业已解决了上述非电信号的转换，并与计算机联机，但由于识别技术不高，而未能使计算机真正知道采录后的究竟是什么信息。计算机对外部世界感知能力的低下，成为开拓计算机应用的瓶颈，也与其高超的运算能力形成强烈的对比。于是，着眼于拓宽计算机的应用领域，提高其感知外部信息能力的学科——模式识别，便得到迅速发展。人工智能所研究的模式识别是指用计算机代替人类或帮助人类感知模式，是对人类感知外界功能的模拟，研究的是计算机模式识别系统，也就是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。现将人工智能在模式识别方面的一些具体和最新的应用列举如下。 关键词：人工智能、模式识别、应用 （一）人工智能 人工智能(Anificial InteUigence)是相对人的自然智能而言，即用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能，实现某些“机器思维”。作为一门学科，人工智能研究智能行为的计算模型，研制具有感知、推理、学习、联想、决策等思维活动的计算系统，解决需要人类专家才能处理的复杂问题。人工智能就其本质而言，是对人的思维的信息过程的模拟。 （二）模式识别 模式识别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。这里，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。用计算机实现模式(文字、声音、人物、物体等)的自动识别，是开发智能机器的一个最关键的突破口，也为人类认识自身智能提供线索。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
模式识别课程学习感想 人类可以通过视觉信息识别文字、图片和周围的环境，通过听觉信息识别与理解语言，比如识别人脸，阅读手写文字，通过气味识别一种水果的种类等。我们希望给机器相同的模式识别能力。 模式识别主要是研究对象的特征或属性，利用以计算机为中心的机器系统运用一定的分析算法认定对象的类别，系统应使分类识别的结果尽可能地与真实情况相符合。模式识别方法最大的实用性在于“智能”仿真，可以说在同常生活中随处可见，如医疗诊断系统、地球资源探测系统、机器人辅助生产线、公安人员用于破案的指纹识别系统等。模式识别包含由特征和属性所描述的对象的数学模型，这罩所讲的特征和属性是指通常意义上的系统的输入／输出数据对。 模式识别系统主要由两个过程组成，即设计过程和实现过程。设计过程是指用一定数量的样本(也称训练集或学习集)进行分类器的设计；实现过程是指用所设计的分类器对待识别的样本进行分类决策。 通过这门课程的学习，对各种模型的模式识别算法有了一定程度的了解。 一、线性模型 我们使用线性神经网络来解决线性模型的模式识别。线性神经网络与感知器的主要不同之处在于其神经元有一个线性激活函数，这允许输出可以是任意值，而不仅仅只是像感知器中那样只能取0或1。它采用的是W—H学习法则，也称最小均方差(LMS)规则对权值进行训练。线性神经网络的主要用途是线性逼近一个函数式而进行模式联想。 二、非线性模型 1、Ada-Boosting 基于级联结构的AdaBoost算法目前被认为是较有效的检测算法。 Boosting是一个将弱学习(weak learn)算法融合为强学习算法(strong)的方法。Ada-Boost 算法本身是通过改变数据分布来实现的，它根据每次训练集之中每个样本的分类是否正确，以及上次的总体分类的准确率，来确定每个样本的权值。将每次训练得到的分类器最后融合起来，作为最后的决策分类器。目前在人脸侦测的领域，就有人将Ada-Boost + cascade 作为一个很有效的运算法。Boost是一种常用来增进learning algorithm正确率的方法。使用boost 分类器可以排除一些不必要的特征，并将关键放在关键的特征上面。 AdaBoost算法针对不同的训练集训练同一个基本分类器（弱分类器），然后把这些在不同训练集上得到的分类器集合起来，构成一个更强的最终的分类器（弱分类器）。理论证明，只要每个弱分类器分类能力比随机猜测要好，当其个数趋向于无穷个数时，强分类器的错误率将趋向于零。AdaBoost算法中不同的训练集是通过调整每个样本的权重实现的。最开始的时候，每个样本对应的权重是相同的，在此样本分布下训练出一个基本分类器h1(x)。对于h1(x)错分的样本，则增加其对应样本的权重；而对于正确分类的样本，则降低其权重。这样可以使得错分的样本突出出来，得到一个新的样本分布。同时，根据错分的情况赋予h1(x)一个权重，表示该基本分类器进行训练，得到基本分类器h2(x)及其权重。依次类推，经过T 次这样的循环，就得到了T个基本分类器，以及T个对应的权重。最后把这T个基本分类器按一定的权重累加起来，就得到了最终所期望的强分类器。 2、多层感知机 神经网络具有强大的非线性映射能力，人工神经网络的实际应用中，绝大部分的神经网
时间序列分析中模式识别方法的应用 摘要：时间序列通常是按时间顺序排列的一系列被观测数据，其观测值按固定的时间间隔采样。时间序列分析(Time Series Analysis)是一种动态数据处理的统计方法，就是充分利用现有的方法对时间序列进行处理，挖掘出对解决和研究问题有用的信息量。经典时间序列分析在建模、预测等方面已经有了相当多的成果，但是由于实际应用中时间序列具有不规则、混沌等非线性特征，使得预测系统未来的全部行为几乎不可能，对系统行为的准确预测效果也难以令人满意，很难对系统建立理想的随机模型。神经网络、遗传算法和小波变换等模式识别技术使得人们能够对非平稳时间序列进行有效的分析处理，可以对一些非线性系统的行为作出预测，这在一定程度上弥补了随机时序分析技术的不足。【1】 本文主要是对时间序列分析几种常见方法的描述和分析，并重点介绍神经网络、遗传算法和小波变换等模式识别方法在时间序列分析中的典型应用。 关键字：时间序列分析模式识别应用 1 概述 1.1 本文主要研究目的和意义 时间序列分析是概率论与数理统计学科的一个分支，它是以概率统计学作为理论基础来分析随机数据序列(或称动态数据序列)，并对其建立数学模型，即对模型定阶、进行参数估计，以及进一步应用于预测、自适应控制、最佳滤波等诸多方面。由于一元时间序列分析与预测在现代信号处理、经济、农业等领域占有重要的地位，因此，有关的新算法、新理论和新的研究方法层出不穷。目前，结合各种人工智能方法的时序分析模型的研究也在不断的深入。 时间序列分析已是一个发展得相当成熟的学科，已有一整套分析理论和分析工具。传统的时间序列分析技术着重研究具有随机性的动态数据，从中获取所蕴含的关于生成时间序列的系统演化规律。研究方法着重于全局模型的构造，主要应用于对系统行为的预测与控制。 时间序列分析主要用于以下几个方面：
浅谈人工智能与模式识别的应用 一、引言 随着计算机应用范围不断的拓宽，我们对于计算机具有更加有效的感知“能力”，诸如对声音、文字、图像、温度以及震动等外界信息，这样就可以依靠计算机来对人类的生存环境进行数字化改造。但是从一般的意义上来讲，当前的计算机都无法直接感知这些信息，而只能通过人在键盘、鼠标等外设上的操作才能感知外部信息。虽然摄像仪、图文扫描仪和话筒等相关设备已经部分的解决了非电信号的转换问题，但是仍然存在着识别技术不高，不能确保计算机真正的感知所采录的究竟是什么信息。这直接使得计算机对外部世界的感知能力低下，成为计算机应用发展的瓶颈。这时，能够提高计算机外部感知能力的学科——模式识别应运而生，并得到了快速的发展，同时也成为了未来电子信息产业发展的必然趋势。 人工智能中所提到的模式识别是指采用计算机来代替人类或者是帮助人类来感知外部信息，可以说是一种对人类感知能力的一种仿真模拟。近年来电子产品中也加入了诸多此类的功能：如手机中的指纹识别解锁功能；眼球识别解锁技术；手势拍照功能亦或是机场先进的人耳识别技术等等。这些功能看起来纷繁复杂，但如果需要一个概括的话，可以说这都是模式识别技术给现代生活带来的福分。它探讨的是计算机模式识别系统的建立，通过计算机系统来模拟人类感官对外界信息的识别和感知，从而将非电信号转化为计算机可以识别的电信号。 二、人工智能和模式识别 （一）人工智能。人工智能（Artificial Intelligence），是相对与人的自然智能而言的，它是指采用人工的方法及技术，对人工智能进行模仿、延伸及扩展，进而实现“机器思维”式的人工智能。简而言之，人工智能是一门研究具有智能行为的计算模型，其最终的目的在于建立一个具有感知、推理、学习和联想，甚至是决策能力的计算机系统，快速的解决一些需要专业人才能解决的问题。从本质上来讲，人工智能是一种对人类思维及信息处理过程的模拟和仿真。 （二）模式识别。模式识别，即通过计算机采用数学的知识和方法来研究模式的自动处理及判读，实现人工智能。在这里，我们将周围的环境及客体统统都称之为“模式”，即计算机需要对其周围所有的相关信息进行识别和感知，进而进行信息的处理。在人工智能开发，即智能机器开发过程中的一个关键环节，就是采用计算机来实现模式（包括文字、声音、人物和物体等）的自动识别，其在实现智能的过程中也给人类对自身智能的认识提供了一个途径。在模式识别的过程中，信息处理实际上是机器对周围环境及客体的识别过程，是对人参与智能识别的一个仿真。相对于人而言，光学信息及声学信息是两个重要的信息识别来源和方式，它同时也是人工智能机器在模式识别过程中的两个重要途径。在市场上具有代表性的产品有：光学字符识别系统以及语音识别系统等。 在这里的模式识别，我们可以将之理解成为：根据识别对象具有特征的观察值来将其进行分类的一个过程。采用计算机来进行模式识别，是在上世纪60年
模式识别课程设计 模式识别中基于概率统计的 Bayes 算 法分析 学号：1102100119 班级：自动化111班 姓名：许世坚
首先对模式识别所用到的理论、研究背景、研究现状及典型应用进行全面的阐述;其次,探讨了如何提取数字字符的特征值,并对各种分类器的设计方法及其优缺点进行了比较;最后采用了以模板库为基础的基于二值数据的Bayes分类实现的识别方法,并以VC++作为编程工具实现了具有友好的图形用户界面的自由手写体数字识别系统。给出了部分实现算法的代码。实现了对字体数字的识别。 下面介绍阐述模式识别中用到的Bayes算法理论，研究背景及其典型应用，在典型应用中，探讨提取数字字符bayes算法分类器的设计方法并比较其优缺点，给出其算法的C++实现，利用VC++实现编程工具实现图形界面。 模式识别就是机器识别,计算机识别或者机器自动识别，目的在于让机器自动识别事物，如手写数字的识别，智能交通管理信号的识别，文字识别，语音识别等。模式识别这个学科的目的就是让机器能做人类能做的事情，具备人类所具有的对各种事物与现象进行分析，描述与判断的部分能力。模式识别是直观的，无所不在。人与动物具有模式识别的能力是非常平常的事情，但是对计算机来说实现模式识别是非常困难的。让机器能够识别，分类需要研究识别的方法。而模式识别可以概括为两个类型，一个是直接形象的，例如图片，相片，
图案，字符图案等；另外的就是无知觉形象而只有数据或信号的波形，如语音，声音，心电图，地震波等。 Bayes决策所讨论的问题： 基于最小错误率的Bayes决策指出机器自动识别出现错分类的条件，错分类的可能性如何计算，如何实现使错分类实现可能性最小；基于最小错误风险的Bayes决策，引入了风险与损失概念，希望做到使风险最小，减小危害大的错分类情况。错分类造成损失不一样，不同的错误分类造成的损失也是不一样的，不同的错误分类造成的损失会不相同，后一种错误更加可怕，因此就考虑减小因错误分类造成的危害损失。 2.Bayes算法 若已知总共有M类物体，以及各类在这d维特征空间的统计分布，具体说来就是已知各类别wi=1,2,…M的先验概率P（wi）及类条件概率密度函数P（X|wi）。对于待测样品，Bayes公式可以计算出该样品分属于各类别的概率，叫做后验概率，看X属于哪个类的可能性最大，就把X归于可能性最大的那个类，后验概率作为识别对象归属的依据。Bayes公式如下： 识别的状态就是一个随机变量，而某种状态出现概率是可以估计的。Bayes公式体现了先验概率，类概率密度函数，后验概率三者
模式识别论文 题目基于Matlab 的语音识别系统 Title: the voice recognition system based on matlab 摘要 语音是人的自然属性之一，是人类信息交流的基本手段。语音中包含有多种信息，如语义信息、语言信息、说话人信息、情感信息等。语音识别就是从语音信号中识别出这些信息。按照任务的不同，语音识别可以分为四个方面：说话人识别、语种识别、关键词识别和连续语音识别。 语音识别是以声音作为研究对象，它是语音信号处理的一个重要研究方向，是模式识别的一个分支涉及到生理学、心理学、语言学、计算机科学以及信号处理等诸多领域，甚至还涉及到人的体态语言（如人在说话时的表情、手势等行为动作可帮助对方理解），其最终目标是实现人与机器进行自然语言通信。语音识别作为一门兼具理论价值与应用价值的研究课题，得到越来越多研究者的兴趣和关注,各种各样的语音识别方法层出不穷。 本次课程论文通过分析MFCC系数和语音识别的基本原理，应用Matlab 设计实验程序并结合VQ矢量量化模型完成语音识别的VQ实现。 本次课程论文通过语音识别的相关的背景、步骤以及原理，设计了一个mat lab语音识别实验，并包含了实验的流程和结果。
关键词：语音识别；Matlab；模式识别 一、引言：近年来，语音识别作为一门兼具理论价值与应用价值的研究课题，得到越来越多研究者的兴趣和关注,各种各样的语音识别方法层出不穷。本次课 程论文通过语音识别的基本原理，应用Matlab 设计实验程序。语音识别是以 声音作为研究对象它是语音信号处理的一个重要研究方向，是模式识别的一个分支涉及到生理学、心理学、语言学、计算机科学以及信号处理等诸多领域，甚至还涉及到人的体态语言（如人在说话时的表情、手势等行为动作可帮助对方理解），其最终目标是实现人与机器进行自然语言通信。 二、.原理分析 1 语音识别系统的特征提取 语音识别系统中的特征提取即提出适合分类的某些信息特征（如说话人，或语言特征，或关键词特征），次特征应能有效地区分不同的模式，而且对同种方式的变化保持相对稳定。目前的语音识别系统主要依靠较低层次的声学特征进行识别。语音识别特征大致可以分为3类： （1）线性预测系数及其派生参数，如线性预测系数、线谱对系数、线性预测倒谱系数及其组合参数。 （2）由语音频谱直接导出的参数，如基音及其轮廓、美尔频率倒谱系数、感知线性预测参数、口音敏感倒谱系数。 （3）混合参数。混合参数由以上不同的参数组成的矢量。 2 语音识别系统的分类模型 模型建立是指在训练阶段用合适的模型来表征这些参数，使得模型能够代表该语言的语音特性。对模型的选择主要应从语音的类型、所期望的性能、训练和更新的难易程度以及计算量和存储量等方面综合考虑。可分为以下四类：
模式识别中基于概率统计的Bayes 算法分析 学号：2111064 姓名：王龙 摘要 首先对模式识别所用到的理论、研究背景、研究现状及典型应用进行全面的阐述;其次,探讨了如何提取数字字符的特征值,并对各种分类器的设计方法及其优缺点进行了比较;最后采用了以模板库为基础的基于二值数据的Bayes分类实现的识别方法,并以VC++作为编程工具实现了具有友好的图形用户界面的自由手写体数字识别系统。给出了部分实现算法的代码。实现了对字体数字的识别。 关键词:手写体数字;模式识别;特征提取
Abstract First of all, the research background and the model application of pattern recognition are elaborated; next, this paper emphatically discusses how to extract the characteristic value of the digital characters, and makes comparison to each kind design method with their advantages and disadvantages; Finally, it takes the recognition method of template match to realize the handwritten character recongnition system with friendly graphical user interface by VC++. Key words: characters; pattern recognition; characteristic extraction 1.绪论 下面介绍阐述模式识别中用到的Bayes算法理论，研究背景及其典型应用，在典型应用中，探讨提取数字字符bayes算法分类器的设计方法并比较其优缺点，给出其算法的C++实现，利用VC++实现编程工具实现图形界面。 模式识别就是机器识别,计算机识别或者机器自动识别，目的在于让机器自动识别事物，如手写数字的识别，智能交通管理信号的识别，文字识别，语音识别等。模式识别这个学科的目的就是让机器能做人类能做的事情，具备人类所具有的对各种事物与现象进行分析，描述与判断的部分能力。模式识别是直观的，无所不在。人与动物具
对模式识别应用领域的认识 摘要 自20世纪60年代以来，模式识别的理论与方法研究及在工程中的实际应用取得了很大的进展。它所研究的理论和方法在很多科学和技术领域中得到了广泛的重视，推动了人工智能系统的发展，扩大了计算机应用的可能性。几十年来，模式识别研究取得了大量的成果，在很多地方得到了成功的应用。但是，由于模式识别涉及到很多复杂的问题，现有的理论和方法对于解决这些问题还有很多不足之处。本文主要讨论模式识别的一些基本概念和应用领域，以利于对模式识别的现状和未来的发展方向有更全面的了解。 模式识别的概述 模式识别是对感知信号（图像、视频、声音等）进行分析，对其中的物体对象或行为进行判别和解释的过程。模式识别能力普遍存在于人和动物的认知系统，是人和动物获取外部环境知识，并与环境进行交互的重要基础。由于模式识别的对象是存在于感知信号中的物体和现象，它研究的内容还包括信号/图像/视频的处理、分割、形状和运动分析等，以及面向应用（如文字识别、语音识别、生物认证、医学图像分析、遥感图像分析等）的方法和系统研究。
模式识别的特点 （1）模式识别是用机器模仿大脑的识别过程的，设计很大的数据集合，并自动的以高速度作出决策。 （2）模式识别不象纯数学，而是抽象加上实验的一个领域。它的这个性质常常导致不平凡的和比较有成效的应用，而应用又促进进一步的研究和发展。由于它和应用的关系密切，应此它又被认为是一门工程学科。 （3）学习（自适应性）是模式识别的一个重要的过程和标志。但是，编制学习程序比较困难，而有效地消除这种程序中的错误更难，因为这种程序是有智能的。 （4）同人的能力相比，现有模式识别的能力仍然是相当薄弱的（对图案和颜色的识别除外），机器通常不能对付大多数困难问题。采用交互识别法可以在较大程度上克服这一困难，当机器不能做出一个可靠的决策时，它可以求助于操作人。 模式识别的应用 经过多年的研究和发展，模式识别技术已广泛被应用于人工智能、计算机工程、机器学、神经生物学、医学、侦探学以及高能物理、考古学、地质勘探、宇航科学和武器技术等许多重要领域，如目标识别、生物特征识别、图像识别、图形识别和故障诊断等。经过多年的研究
模式识别结课论文 题目：支持向量机在模式识别中的应用 学院河北大学工商学院 学科门类理科 专业网络工程 学号 2013483164 姓名周婷婷 指导教师李凯 2015年11月5 日
河北大学学年论文（课程设计）任务书 指导教师签字： 系主任签字： 主管教学院长签字： 学 生 姓 名 周婷婷 指 导 教 师 李凯 论文（设计）题目 支持向量机在模式识别中的应用 主要研究 （设计）内容 支持向量的应用 研究方法 通过线性svm 及非线性svm 函数方法的分析，实现支持向量机的算法，并在matlab 上实现实例说明 主要任务 及目标 支持向量机实现分类 主要参 考文献 【1】刘霞，卢苇.SVM 在文本分类中的应用研究，计算机教育，2007. 【2】唐春生，张磊.文本分类研究进展 【3】张学工.关于统计学习理论与支持向量机，自动化学报，2000.1 【4】秦玉平.基于支持向量机的文本分类算法研究 【5】李红莲, 王春花, 袁保宗. 一种改进的支持向量机NN-SVM[J]. 计算机学报, 2003, 26(8): 1015-1020. 进度安排 论文（设计）各阶段名称 日期 选题 第7周 查询资料 第8周 整理资料 第8周 论文草拟 第9周 论文成型 第9周
河北大学软件工程课程设计成绩评定表 学院：河北大学工商学院 学生姓名周婷婷专业/年级2013级网络工程一班论文（设计）题目支持向量机在模式识别中的应用 论文（设计）内容提要1 支持向量机 1．1 线性SVM 1．2非线性SVM 2 支持向量机分类算法的实现3实例说明及实验结果 指 导 教 师 评 语 成绩：指导老师（签名）：年月日
手写数字识别系统的设计与实现 摘要手写体数字识别是文字识别中的一个研究课题，是多年来的研究热点，也是模式识别领域中最成功的应用之一。主要功能是通过在点击手写数字识别菜单下的绘制数字标签弹出的绘制数字窗口中完成数字的手写，在此窗口中可以进行数字的保存及清屏，然后通过文件菜单中的打开标签打开所绘制的数字，从而进行数字的预处理，其中包括灰度化及二值化处理，然后进行特征提取，最后实现数字的识别。利用Matlab程序设计的相关知识，运用模块设计等相关技术，最终完成手写体识别综合设计。实验结果表明，本系统具有较高的识别率。 关键词：绘制数字;预处理;特征提取;特征库;数字识别
1前言 自上世纪六十年代以来，计算机视觉与图像处理越来越受到人们的关注，并逐渐成为一门重要的学科领域。而作为它们的研究对象的数字图像，也因为它含有研究目标的丰富信息而成为越来越重要的研究对象。图像识别的目标是用计算机自动完成某些信息的处理，用来替代人工去处理图像分类及识别的任务。 手写数字识别是图像识别学科下的一个分支，是图像处理和模式识别领域研究的课题之一，由于其具有很强的实用性一直是多年来的研究热点。由于手写体数字的随意性很大，例如，笔画的粗细，字体的大小，倾斜等等都直接影响到字符的正确识别，所以手写体数字识别是一个很有挑战性的课题。在过去的数十年中，研究者们提出了许多的识别方法，取得了较大的成果。手写体数字识别实用性很强，在大规模数据统计(如例行年检，人口普查)，财务，税务，邮件分拣等等应用领域中都有广阔的应用前景。本课题拟研究手写体数字识别的理论和方法，开发一个小型的手写体数字识别系统。 在研究手写体数字识别理论和方法的基础上，开发这样一个小型的手写体数字识别系统需要完成以下主要方面的研究与设计工作：手写数字绘制的问题、数字的预处理问题、特征提取问题、特征库的建立问题、数字识别问 2课题的背景 2.1手写数字识别的发展 模式识别是六十年代初迅速发展起来的一门学科。由于它研究的是如何用机器来实现人及某些动物对事物的学习、识别和判断能力，因而受到了很多科技领域研究人员的注意，成为人工智能研究的一个重要方面。 字符识别是模式识别的一个传统研究领域。从50年代开始，许多的研究者就在这一研究领域开展了广泛的探索，并为模式识别的发展产生了积极的影响。 手写体数字识别是多年来的研究热点也是字符识别中的一个特别问题。手写体数字识别在特定的环境下，如邮政编码自动识别系统，税表和银行支票自动处理系统等一般情况。当涉及到数字识别时，人们往往要求识别器有很高的识别可靠性，特别是有关金额的数字识别时，如支票中填写的金额部分，更是如此。因
人脸识别技术综述 控制工程陈龙斌12013002342 摘要：简要介绍了人脸识别技术的研究背景及其发展历程；对人脸识别技术的常用方法进行了分类总结；重点对近年来人脸识别方法的研究进展进行综述并对各种方法加以评价；总结了现阶段存在的研究困难并提出今后的发展方向。 关键词：人脸识别；人脸检测；人脸定位；特征提取 1 引言 随着计算机和生物医学工程技术迅速发展，利用生物特征来鉴别个人身份成为安全验证首选方式，具有普遍性、安全性、唯一性、稳定性等。可选的生物特征包括生理特征（如人脸、指纹、虹膜掌纹等）或行为特征（如笔迹、语音、步态等）。人脸识别技术是一种最友好的生物识别技术（非接触、非侵犯），它结合了图像处理、计算机图形学、模式识别、可视化技术、人体生理学、认知科学和心理学等多个研究领域。人脸识别应用领域：身份鉴定、身份确认、视频监控、面部数据压缩。从二十世纪六十年代末至今，人脸识别算法技术的发展共经历了如下四个阶段： 1.基于简单背景的人脸识别 人脸识别研究的初级阶段。利用人脸器官的局部特征来描述人脸。但由于人脸器官没有显著的边缘且易受到表情的影响，因此它仅限于正面人脸（变形较小）的识别。 2.基于多姿态/表情的人脸识别 人脸识别研究的发展阶段。探索能够在一定程度上适应人脸的姿态和表情变化的识别方法，以满足人脸识别技术在实际应用中的客观需求。 3.动态跟踪人脸识别 人脸识别研究的实用化阶段。通过采集视频序列来获得比静态图像更丰富的信息，达到较好的识别效果，同时适应更广阔的应用需求。 4.三维人脸识别 为了获得更多的特征信息，直接利用二维人脸图像合成三维人脸模型进行识别，即将成为该领域的一个主要研究方向。 人脸识别系统，是指不需要人为干预，能够自动获取人脸图像并且辨别出其身份的系统。包括：数据采集、人脸检测与跟踪、人脸识别这三个子系统。目前国内比较成熟的人脸识系统有：1.中科奥森人脸识别系统 2.南京理工的人脸识别系统3.深圳康贝尔人脸识别系统
文献综述报告 指导老师：马丽 学号：20111000700 班级：075111 姓名：刘建 成绩：
目录 ............................................................ 一、报告内容要点............................................................ 二、《应用主成分分解(PCA)法的图像融合技术》............................................................ 三、《基于类内加权平均值的模块PCA算法》............................................................ 四、《PCA-LDA算法在性别鉴别中的应用》............................................................ 五、《一种面向数据学习的快速PCA算法》............................................................ 六、《Theory of fractional covariance matrix and its applications in PCA and2D-PCA》 ............................................................ 七、课程心得体会............................................................ 八、参考文献............................................................
模式识别结课论文 题目:模式识别中基于支持向量机算法分析学院：电气工程与信息工程学院 专业：电气工程 姓名： 学号： 指导教师：教授
1支持向量机 支持向量机是从线性可分情况下的最优分类面发展而来的，因此我们也从线性可分情况下的支持向量机思想开始讨论支持向量机的理论 1.1线性支持向量机 首先我们分析如下图的分类问题 图1线性可分分类问题 图1中包含两类共十个样本点，我们现在的目的是将其正确分开为两类，显然有许多直线能将两类样本点正确分开，所以我们需要讨论的是哪条分类直线更好一些。而最好的一条分类直线就是使分类间隔最大的直线，这条直线的求解方式如下。 首先我们假定分类直线方程为 0T x w b += （1.1） 我们定义过两类样本点中离分类线最近点平行分类线的直线为支持直线，则支持直线方程为 11 T T x w b x w b +=+=- （1.2） 则两条支持直线之间的距离为 2 2w ，这样我们求最优分类线的问题就转化 为求使 2 2w 取最大值的w 的问题。而分类问题的最基本要求是能够正确分类， 因此样本点应该在如下区域中
11 T T x w b x w b +≥+≤- （1.3） 这样我们可以得到如下的最优化问题 ()2 1min 2 ..1,1,2, ,10 T i i w s t y x w b i +≥= （1.4） 此时引入Lagrange 函数得到 ()()() ()1021 101 10 1 1,,10,1,2,,102,,0 ,,0 T i i i i i i i i i i i i L w b w y x w b i L w b w y x w L w b y b ααααααα===??=-+-≥=???=-=??==?∑∑∑（1.5） 这样可以得到式（1.5）的对偶问题 ()()10 10 1,110 1 1max 2..01,2,,10 T i i j i j i j i i j i i i i W y y x x s t i y αααααα====-≥==∑∑∑ （1.6） 这是一个凸规划问题，我们根据KKT 条件，假设得到该对偶问题的解为 ?,1,2,10i i α =，那么 10 1 1 ???p i i i i i i i i w y x y x αα====∑∑ （1.7） 选取?,1,2,10i i α =中的一个正分量?j α，据此计算 ()10 1 ??j i i i j i b y y x x α==-∑ （1.8） 构造分类超平面??0T x w b +=，由此求得决策函数 ()()()sgn f x g x = （1.9） 其中 ()()10 1????T T i i i i g x x w b y x x b α ==+=+∑ （1.10） 这就是线性可分支持向量机的基本原理。
基于MATLAB的REF神经网络的模式识别 一．神经网络介绍 神经网络具有并行处理能力、自学习能力、自适应能力和以任意精度逼近任意非线 性函数的特点，是解决非线性、多变量、不确定等复杂控制问题的一条十分有效的途径， 它在模式识别、系统辨识、控制等领域都得到了广泛的应用。 神经网络的类型多种多样，它们是从不同角度对生物神经系统不同层次的抽象和模 拟。从功能特性和学习特性来分，典型的神经网络模型主要包括感知器神经网络、线性 神经网络、BP神经网络、径向基函数神经网络(RBF神经网络)、自组织映射神经网络 和反馈神经网络等。 BP神经网络和RBF神经网络在解决非线性系统辨识中蕴藏着巨大的潜力。而RBF 神经网络是以函数逼近理论为基础而构造的一类前向网络，且每个隐含层神经元传递函 数都构成了拟合平面的一个基函数，它是一种局部逼近网络(即对于输入空间的某一个 局部区域只存在少数的神经元用于决定网络的输出)，且径向基函数神经网络的学习速 度要较BP网络快，这类网络的学习等价于在多维空间中寻找训练数据的最佳似合面。 径向基函数神经网络在逼近能力和学习速度等方面均优于BP神经网络“”。 二．神经网络模式识别原理 模式识别主要是研究对象的特征或属性，利用以计算机为中心的机器系统运用一定 的分析算法认定对象的类别，系统应使分类识别的结果尽可能地与真实情况相符合。模 式识别方法最大的实用性在于“智能”仿真，可以说在同常生活中随处可见，如医疗诊 断系统、地球资源探测系统、机器人辅助生产线、公安人员用于破案的指纹识别系统等。 模式识别包含由特征和属性所描述的对象的数学模型，这罩所讲的特征和属性是指通常 意义上的系统的输入／输出数据对。 模式识别系统主要由两个过程组成，即设计过程和实现过程。设计过程是指用一 定数量的样本(也称训练集或学习集)进行分类器的设计；实现过程是指用所设计的分 类器对待识别的样本进行分类决策。 神经网络以其强大的非线性映射能力，已经在模式识别领域中得到了广泛的应用， 模式识别的神经网络方法和传统的方法相比，具有下面几个明显的优点： 1．具有较强的容错性，能够识别带有噪声或变形的输入模式： 2．具有很强的自适应学习能力； 3．并行分布式信息存储与处理，识别速度快； 4．能把识别处理和若干预处理融为一体进行。 三．基于MATLAB的REF神经网络的模式识别源程序及运行结果： （1）源程序： % RBF 神经网络用于模式分类 % 使用平台- Matlab6.5
《模式识别》学习心得 模式识别(Pattern Recognition)技术也许是最具有挑战性的一门技术了，模式识别有时又被称为分类技术，因为模式识别说到底就是对数据进行分类。说到识别，最为常用的便是模仿人的视觉的图像识别（当然还有语音识别），也许你会想当然地认为那还不简单，觉得我们用我们的眼睛可以轻而易举地识别出各种事物，但是当你想用计算机中的程序来实现它时，于是你便会觉得很沮丧，甚至于有无从下手的感觉，至此你再也不会觉得电脑有多聪明，你会觉得电脑是多么的低能。是的，现在的电脑智能，即人工智能还远不如蟑螂的智能，这其中最为根本的原因是模式识别技术还是处于较为低层次的发展阶段，很多的识别技术还无法突破，甚至有人还断言，再过30年也不会有本质的飞跃。当然，世事总是让人难以预料，我们也用不着这么地悲观，科学技术总是向前发展的，没有人可以阻档得了的。在这里，我把我对模式识别技术的学习和研究心得拿出来与大家分享一下。 模式识别具有较长的历史，在20世纪60年代以前，模式识别主要是限于统计学领域中的理论研究，还无法有较强的数学理论支持，20世纪80年代神经网络等识别技术得到了突破，计算机硬件技术更是有了长足的发展，模式识别技术便得到了较为广泛的应用，光学字符识别(OCR)是模式识别技术最早得到成功应用的技术，之后的应用还有如DNA序列分析、化学气味识别、图像理解力、人脸检测、表情识别、手势识别、语音识别、图像信息检索、数据挖掘等。
模式识别是一门与数学结合非常紧密的科学，所应用到的数学知识非常多，最基本的便是概率论和数理统计了，模式识别技术到处都充满了概率和统计的思想，我们经常所说的识别率，其实就是概率的表达：在大数据量（严格地说应当是数据量无穷大）测试中识别成功的概率，还有常用的贝叶斯决策分类器便是运用了概率公式。模式识别还用到了线性代数，因为运用线性代数可以较为方便表达具有多特征的事物，我们一般会用向量来表达一个事物的特征，对于向量的计算是一定会用到线性代数的知识的。还有一个较为高层次的数学知识是泛函分析，泛函分析是研究无限维线性空间上的泛函数和算子理论，SVM（支持向量机）便是以泛函分析中的理论为基础的，SVM技术还运用到了最优化理论数学知识，最近中科院王守觉院士提出的多维空间仿生模式识别技术是以拓扑学为理论基础的。所以说模式识别科学是应用到数学知识最多的一门学科之一，在我们研究模式识别技术过程中会碰到一个又一个的数学知识，有时需要我们重新拿起大学时的数学书来学习，有时还需要我们去寻找和学习我们也许从未学习过的数学知识，这时你会感觉到你真的是在做研究，仿佛又回到了大学学习时光，你更会感觉到要学好模式识别技术需要多年的积累，浮躁不得，当然，如果你越是坚持下来，你的价值就会越大，因为这是个可以不断得到积累的技术，不像研究上层应用，研究多年并不意味着你就会有多厉害，一下子没有跟进便会被淘汰掉，而后面进来研究的人很容易超越前面研究的人，所以说，模式识别技术是一个喜欢做研究的人的一个很好的选择。 模式识别大体上可以分为统计模式识别和句法模式识别，统计模式识别是对大量的样本进行统计或学习而最后得到一个分类器，如贝叶斯分类器、神经网络、
模式识别论文 人脸识别的LBP算法 人脸识别特指利用分析比较人脸视觉特征信息进行身份鉴别的计算机技术。人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域，可以将人脸明暗侦测，自动调整动态曝光补偿，人脸追踪侦测，自动调整影像放大；它属于生物特征识别技术，是对生物体（一般特指人）本身的生物特征来区分生物体个体。一般来说，人脸识别系统包括图像摄取、
人脸定位、图像预处理、以及人脸识别（身份确认或者身份查找）。 人脸识别算法分类 基于人脸特征点的识别算法（Feature-based recognition algorithms）。 基于整幅人脸图像的识别算法（Appearance-based recognition algorithms）。 基于模板的识别算法（Template-based recognition algorithms）。 利用神经网络进行识别的算法（Recognition algorithms using neural network）。 这里介绍比较流行和可行的局部二值算法： 局部二值模式（英文：Local binary patterns，缩写：LBP）是机器视觉领域中用于分类的一种特征，于1994年被提出。局部二值模式在纹理分类问题上是一个非常强大的特征；如果局部二值模式特征与方向梯度直方图结合，则可以在一些集合上十分有效的提升检测效果。局部二值模式是一个简单但非常有效的纹理运算符。它将各个像素与其附近的像素进行比较，并把结果保存为二进制数。由于其辨别力强大和计算简单，局部二值模式纹理算子已经在不同的场景下得到应用。LBP最重要的属性是对诸如光照变化等造成的灰度变化的鲁棒性。它的另外一个重要特性是它的计算简单，这使得它可以对图像进行实时分析。目前，LBP局部纹理提取算子，已经成功应用在指纹识别、字符识别、人脸识别、车牌识别等领域。 在最简简化的情况下，局部二值模式特征向量可以通过如下方