模式识别概述PPT课件
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课件--7.2模式识别技术应用
预处理单元。去噪声，提取有用信息，并对输入测量仪器或其它因素所造成的退化现象进行复原。 特征提取和选择。通过传感器获取的信息原始数据量一般比较大。为有效地实现分类识别，要对
原始数据进行选择或者变换，得到最能反映分类本质的特征，构成特征向量。根据被识别的对象 产生出一组基本特征，它可以是计算出来的，也可以是仪表或者传感器测量出来的，这样产生出 来的特征叫原始特征。一般将原始数据组成的空间叫测量空间。
本做法是：用一定数量的样本（称为训练样本集），确定出一套分类判别规则，使得按这套 分类判别规则对待识模式进行分类所造成的错误识别率最小或引起的损失最小。 分类决策。在特征空间中用模式识别方法把被识别对象归为某一类别。基本做法是：在样本 训练集基础上确定某个判决规则，使得按这种规则对被识别对象进行分类所造成的错误识别 率最小或引起的损失最小。
《物联网技术》
模式识别的主要应用
1、文字识别
利用计算机自动识别字符的技术，是模式识别应用的一个重要领域。如图7-4所示。 文字识别系统一般包括文字信息的采集、信息的分析与处理、信息的分类判别等几个部分。 OCR（Optical Character Recognition，光学字符识别）是指电子设备（例如扫描仪或数码相
《物联网技术》
模式识别的主要应用
4、遥感图像识别
遥感图像识别已广泛用于农作物估产、资源勘察、气象预报和军事侦察等。如图7-6所示。
在癌细5胞、检医测学、X诊射断线照片分析、血液化验、染色体分析、心电图诊断和脑电图诊断等方面，模式识别
已取得了成效。
《物联网技术》
模式识别的主要应用
6、机器人视觉
用于景物识别、三维图像识别、解决机器人视觉问题，以控制机器人行动。
图7-8 医学诊断
原始数据进行选择或者变换，得到最能反映分类本质的特征，构成特征向量。根据被识别的对象 产生出一组基本特征，它可以是计算出来的，也可以是仪表或者传感器测量出来的，这样产生出 来的特征叫原始特征。一般将原始数据组成的空间叫测量空间。
本做法是：用一定数量的样本（称为训练样本集），确定出一套分类判别规则，使得按这套 分类判别规则对待识模式进行分类所造成的错误识别率最小或引起的损失最小。 分类决策。在特征空间中用模式识别方法把被识别对象归为某一类别。基本做法是：在样本 训练集基础上确定某个判决规则，使得按这种规则对被识别对象进行分类所造成的错误识别 率最小或引起的损失最小。
《物联网技术》
模式识别的主要应用
1、文字识别
利用计算机自动识别字符的技术，是模式识别应用的一个重要领域。如图7-4所示。 文字识别系统一般包括文字信息的采集、信息的分析与处理、信息的分类判别等几个部分。 OCR（Optical Character Recognition，光学字符识别）是指电子设备（例如扫描仪或数码相
《物联网技术》
模式识别的主要应用
4、遥感图像识别
遥感图像识别已广泛用于农作物估产、资源勘察、气象预报和军事侦察等。如图7-6所示。
在癌细5胞、检医测学、X诊射断线照片分析、血液化验、染色体分析、心电图诊断和脑电图诊断等方面，模式识别
已取得了成效。
《物联网技术》
模式识别的主要应用
6、机器人视觉
用于景物识别、三维图像识别、解决机器人视觉问题，以控制机器人行动。
图7-8 医学诊断
模式识别详细PPT
迁移学习在模式识别中广泛应用于目标检测、图像分类等任务，通过将预训练模 型（如ResNet、VGG等）应用于新数据集，可以快速获得较好的分类效果。
无监督学习在模式识别中的应用
无监督学习是一种从无标签数据中提取有用信息的机器学习方法，在模式识别中主要用于聚类和降维 等任务。
无监督学习在模式识别中可以帮助发现数据中的内在结构和规律，例如在图像识别中可以通过聚类算 法将相似的图像分组，或者通过降维算法将高维图像数据降维到低维空间，便于后续的分类和识别。
通过专家知识和经验，手 动选择与目标任务相关的 特征。
自动特征选择
利用算法自动筛选出对目 标任务最相关的特征，提 高模型的泛化能力。
交互式特征选择
结合手动和自动特征选择 的优势，先通过自动方法 筛选出一组候选特征，再 由专家进行筛选和优化。
特征提取算法
主成分分析（PCA）
通过线性变换将原始特征转换为新的特征， 保留主要方差，降低数据维度。
将分类或离散型特征进行编码 ，如独热编码、标签编码等。
特征选择与降维
通过特征选择算法或矩阵分解 等技术，降低特征维度，提高 模型效率和泛化能力。
特征生成与转换
通过生成新的特征或对现有特 征进行组合、转换，丰富特征
表达，提高模型性能。
04
分类器设计
分类器选择
线性分类器
基于线性判别分析，适用于特征线性可 分的情况，如感知器、逻辑回归等。
结构模式识别
总结词
基于结构分析和语法理论的模式识别方法，通过分析输入数据的结构和语法进行分类和 识别。
详细描述
结构模式识别主要关注输入数据的结构和语法，通过分析数据中的结构和语法规则，将 输入数据归类到相应的类别中。这种方法在自然语言处理、化学分子结构解析等领域有
无监督学习在模式识别中的应用
无监督学习是一种从无标签数据中提取有用信息的机器学习方法，在模式识别中主要用于聚类和降维 等任务。
无监督学习在模式识别中可以帮助发现数据中的内在结构和规律，例如在图像识别中可以通过聚类算 法将相似的图像分组，或者通过降维算法将高维图像数据降维到低维空间，便于后续的分类和识别。
通过专家知识和经验，手 动选择与目标任务相关的 特征。
自动特征选择
利用算法自动筛选出对目 标任务最相关的特征，提 高模型的泛化能力。
交互式特征选择
结合手动和自动特征选择 的优势，先通过自动方法 筛选出一组候选特征，再 由专家进行筛选和优化。
特征提取算法
主成分分析（PCA）
通过线性变换将原始特征转换为新的特征， 保留主要方差，降低数据维度。
将分类或离散型特征进行编码 ，如独热编码、标签编码等。
特征选择与降维
通过特征选择算法或矩阵分解 等技术，降低特征维度，提高 模型效率和泛化能力。
特征生成与转换
通过生成新的特征或对现有特 征进行组合、转换，丰富特征
表达，提高模型性能。
04
分类器设计
分类器选择
线性分类器
基于线性判别分析，适用于特征线性可 分的情况，如感知器、逻辑回归等。
结构模式识别
总结词
基于结构分析和语法理论的模式识别方法，通过分析输入数据的结构和语法进行分类和 识别。
详细描述
结构模式识别主要关注输入数据的结构和语法，通过分析数据中的结构和语法规则，将 输入数据归类到相应的类别中。这种方法在自然语言处理、化学分子结构解析等领域有
《模式识别课件》课件
率和用户体验。
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
感谢观看
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。
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
感谢观看
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。
模式识别简介
模式识别系统
待识 对象 训练 样本 人工 干预
数据采集 特征提取
数据采集 特征提取 改进采集 提取方法
二次特征 提取与选择 二次特征提 取与选择 改进特征提 取与选择ຫໍສະໝຸດ 分类 识别 改进分类 识别规则
识别结果
制定改进分 类识别规则
正确率 测试
这里，需要指出的是，应用的目的不同、 采用的分类识别方法不同，具体的分类 识别系统和过程也将会有所不同。一般 而言，特征的提取与选择、训练学习、 分类识别是任何模式识别方法或系统的 三大核心问题。
模糊模式识别技术运用模糊数学的理论 和方法解决模式识别问题，因此适用于 分类识别对象本身或允许识别结果具有 模糊性的场合。 目前，模糊模式识别方法较多，应用较 广。这类方法的有效性主要在于对象类 的隶属函数建立的是否良好，对象间的 模糊关系的度量是否良好。
模式识别的基本方法
四、人工神经网络法
模式描述方法： 以不同活跃度表示的输入节点集（神经元）
模式判定：
是一个非线性动态系统。通过对样本的学习 建立起记忆，然后将未知模式判决为其最接近的 记忆。
模式识别的基本方法
理论基础：神经生理学，心理学 主要方法：BP模型、HOP模型、高阶网 主要优点： 可处理一些环境信息十分复杂，背景知识不清楚，推 理规则不明确的问题。允许样本有较大的缺损、畸变。 主要缺点： 模型在不断丰富与完善中，目前能识别的模式类还不 够多。
面额
系统实例
磁性 金属条位置(大约 54/82 54/87 57/89 60/91 63/93
)
5元 10元 20元 50元 100元 有 有 有 有 有
5元
10元
20元 50元 100元
模式识别与分类课件
05
分类模型的应用案例
图像分类与目标检测
01
图像分类
利用分类模型对图像进行分类， 例如将图片分类为猫、狗、鸟等
类别。
03
图像分割
将图像分割成不同的区域，并对 每个区域进行分类，例如医学图
像分割、农业图像分割等。
02
目标检测
通过检测图像中的特定目标，实 现对图像的识别和分类，例如人
脸检测、物体检测等。
它通过将数据映射到高维空 间，并找到一个超平面来最
大化两个类别之间的间隔。
优点：适用于二分类和多分 类问题、对数据分布和特征 选择不敏感、具有较好的泛
化能力。
缺点：对大规模数据集训练 时间较长、不易解释、需要 手动调整参数。
决策树与随机森林
决策树是一种树形结构，用于分类和回归问题。 它通过将数据拆分成不同的分支来构建一棵树， 并使用信息增益或基尼指数等指标进行特征选择。
常见的模式识别算法
贝叶斯分类器
01 基于贝叶斯定理进行分类的算法，具有简单、易于理
解和实现等优点。
支持向量机
02 基于统计学习理论的分类算法，能够处理高维数据和
解决非线性分类问题。
决策树和随机森林
03
基于树结构的分类算法，能够处理各种类型的数据，
并且具有较好的可解释性和可视化性。
深度学习在模式识别中的应用
根据给定的主题或要求，生成符合语法和语义规则的文本内容， 例如机器翻译、智能客服等。
语音识别与音频分类
语音识别 将语音转换为文字，实现对语音的识别 和转写，例如电话语音识别、实时语音
识别等。 声音事件检测 从音频中检测出特定的事件或行为， 例如异常声音检测、语音命令识别等。
音频分类 利用分类模型对音频进行分类，例如 音乐分类、环境噪声分类等。
智能科学与技术导论课件第4章
预处理生成的特征可以仍然用数值来表示，也可以用拓扑关系、逻辑结构等其它形式来表示， 分别适用于不同的模式识别方法。
4.1 模式识别概述
4.1.4 模式识别原理与过程
3.特征提取和选择
从大量的特征中选取出对分类最有效的有限特征，降低模式识别过程的计算复杂度，提高分 类准确性，是特征提取和选择环节的主要任务，目的都是为了降低特征的维度，提高所选取的特 征对分类的有效性。
4.1 模式识别概述
4.1.2 模式识别的基本概念
3.有监督学习与无监督学习
模式识别的核心是分类器，在已经确定分类器模型和样本特征的前提下，分类器通过某些算 法找到自身最优参数的过程，称为分类器的训练，也称为分类器的“学习”。
根据训练样本集是否有类别标签，可以分为有监督学习和无监督学习。 （1）有监督学习
1936年，英国学者Ronald Aylmer Fisher提出统计分类理论，奠定了统计模式识别的基础。 1960年，美国学者Frank Rosenblatt提出了感知机。 60年代，L.A.Zadeh（乍得）提出了模糊集理论，基于模糊数学理论的模糊模式识别方法得以 发展和应用。
4.1 模式识别概述
由于过分追求训练样本集中样本的分类的正确性，从而导致的分类器泛化能力降低，称为 分类器训练过程中“过拟合”。
4.1 模式识别概述
4.1.3 模式识别的基本方法
1.统计模式识别
统计模式识别原理： 1）根据待识别对象所包含的原始数据信息，从中提取出若干能够反映该类对象某方面性质的 相应特征参数，并根据识别的实际需要从中选择一些参数的组合作为一个特征向量。 2）依据某种相似性测度，设计一个能够对该向量组表示的模式进行区分的分类器，就可把特 征向量相似的对象分为一类。 统计模式识别是主流的模式识别方法，其将样本转换成多维特征空间中的点，再根据样本的 特征取值情况和样本集的特征值分布情况确定分类决策规则。 其主要的理论基础包括概率论和数理统计； 主要方法包括线性分类、非线性分类、Bayes分类器、统计聚类算法等。
4.1 模式识别概述
4.1.4 模式识别原理与过程
3.特征提取和选择
从大量的特征中选取出对分类最有效的有限特征，降低模式识别过程的计算复杂度，提高分 类准确性，是特征提取和选择环节的主要任务，目的都是为了降低特征的维度，提高所选取的特 征对分类的有效性。
4.1 模式识别概述
4.1.2 模式识别的基本概念
3.有监督学习与无监督学习
模式识别的核心是分类器，在已经确定分类器模型和样本特征的前提下，分类器通过某些算 法找到自身最优参数的过程，称为分类器的训练，也称为分类器的“学习”。
根据训练样本集是否有类别标签，可以分为有监督学习和无监督学习。 （1）有监督学习
1936年，英国学者Ronald Aylmer Fisher提出统计分类理论，奠定了统计模式识别的基础。 1960年，美国学者Frank Rosenblatt提出了感知机。 60年代，L.A.Zadeh（乍得）提出了模糊集理论，基于模糊数学理论的模糊模式识别方法得以 发展和应用。
4.1 模式识别概述
由于过分追求训练样本集中样本的分类的正确性，从而导致的分类器泛化能力降低，称为 分类器训练过程中“过拟合”。
4.1 模式识别概述
4.1.3 模式识别的基本方法
1.统计模式识别
统计模式识别原理： 1）根据待识别对象所包含的原始数据信息，从中提取出若干能够反映该类对象某方面性质的 相应特征参数，并根据识别的实际需要从中选择一些参数的组合作为一个特征向量。 2）依据某种相似性测度，设计一个能够对该向量组表示的模式进行区分的分类器，就可把特 征向量相似的对象分为一类。 统计模式识别是主流的模式识别方法，其将样本转换成多维特征空间中的点，再根据样本的 特征取值情况和样本集的特征值分布情况确定分类决策规则。 其主要的理论基础包括概率论和数理统计； 主要方法包括线性分类、非线性分类、Bayes分类器、统计聚类算法等。
模式识别的概念过程与应用PPT课件
红苹果
橙子 2.00
1.50
x1
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
模式识别 – 绪论
特征的分布
x2 3.00 2.50
红苹果
绿苹果
橙子 2.00
1.50
x1
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
模式识别 – 绪论
五、模式识别系统
待识模式 数据采集及预 处理
训练模式
数据采集及预 处理
特征提取与选 择
安全领域：生理特征鉴别(Biometrics)，网 上电子商务的身份确认，对公安对象的刑侦和 鉴别；
模式识别 – 绪论
二、模式识别的应用
军事领域：巡航导弹的景物识别，战斗单元的 敌我识别；
办公自动化：文字识别技术和声音识别技术； 数据挖掘：数据分析； 网络应用：文本分类。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
模式识别 – 绪论
《模式分类》，机械工业出版社，Richard O.
Duda
《模式识别》（第二版），清华大学出版社，边
肇祺，张学工；
特征提取与选 择
识别结果 模式分类
分类 训练
分类器设计
模式识别 – 绪论
六、模式识别问题的描述
给定一个训练样本的特征矢量集合：
D x 1 ,x 2 , ,x n ,x i R d
分别属于c个类别：
1,2, ,c
设计出一个分类器，能够对未知类别样本x进行分类
ygx ,R d 1 , ,c
模式识别 – 绪论
模式识别 – 绪论
第一章 绪论
模式识别 – 绪论
一、模式识别的概念
什么是模式识别？ 模式识别研究的内容？
模式识别概论
1 3
0.25 0.25
0.25 0.25
0.25 0.25
0.25
0.25
0.25 0.25
0.25
0.25
0.25 0.25
1
0.25 0.25
3 0
0
1 3
1
3
0
0
1 3
,
1
3 0
0 3
.
X
与
i
X
间
j
的
距
离
：
T
d(X 1, X 2)
( X 1 X 2 )T 1( X 1 X 2 )
• 30年代 Fisher提出统计分类理论,奠定了统 计模式识别的基础。因此，在60～70年代， 统计模式识别发展很快，但由于被识别的 模式愈来愈复杂，特征也愈多，就出现 “维数灾难”。但由于计算机运算速度的 迅猛发展，这个问题得到一定克服。统计 模式识别仍是模式识别的主要理论。
• 50年代 Noam Chemsky 提出形式语言理论
距离值越小，相似性越高
距离度量
• 如果用dij表示第i个样本和第j个样本 之间的距离，那么对一切i，j和k， dij应该满足如下四个条件： ①当且仅当i=j时，dij=0 ②dij＞0 ③dij＝dji（对称性） ④dij≤dik＋dkj（三角不等式）
2. 用各种距离度量相似性： 已知两个样本：
6
3
X3 6
0
3
3
X两4点之间的欧氏距离 0
X1 X2 X3 X4
X1 0 1 1
2
X2 1 0
21
X3 1
20 1
X4 2 1 1 0
X3
X4
X1
图像识别幻灯片课件
• x=(x1, x2)T， x1和 x2分别代表花瓣长度和宽度。 • 模式矢量 x=(x1, x2,……, xn)T 中元素性质取决于
描述物理模式自身所采用的方法。
花瓣宽度(cm)
• 模式类 w1、w2、w3分别表示Setosa (多刺的)、
Virginaca (单性的)和 Versicolor (杂色的)三种花。
训练过程
信息 获取
数据预 处理
特征提 取
和选择
分类器设计
分类决 策
输出结 果
图11.1 模式识别系统的基本构成
2. 常用的三种模式组合
(1) 模式矢量
• 1936年，Fisher论文提出判别式分析技术，通过 测量花瓣的宽度和长度识别三种不同类型的鸢 （yuan）尾属植物的花。
– Iris Setosa (多刺的) – Iris Virginaca (单性的) – Iris Versicolor (杂色的)
边界方程： d12(x) = d1(x)-d2(x) = 2.8x1+1.0x2-8.9 = 0
图11.5 美国Banker协会 的E-13B字体的字符 集和对应波形。
字符设计在97个字中以 便读取。每个字符 用含有精细磁性材 料的墨水印刷。
（设计者保证大的均值 分离和小的类分布 的一个示例）
(2) 相关匹配
• 受生物神经系统启发产生，大量使用非线性元素的计算 单元（神经元），类似大脑神经元的互联方式组织起来 。具有对一些特定问题的适应能力和并行处理能力。
• 20世纪40年代早期McCulloch和Pitts提出。 • 80年代Rumelhart、Hinton和Williams发展出“反向传播”
方式学习的德尔塔（delta）规则，为多层机器提供了一 种有效的训练方法。 • 结构：由许多互联的相同的节点（处理单元，PE）构成 。每个PE从“上游”的几个PE接受输入信号，产生一个 标量输出，传给“下游”的一组PE。
描述物理模式自身所采用的方法。
花瓣宽度(cm)
• 模式类 w1、w2、w3分别表示Setosa (多刺的)、
Virginaca (单性的)和 Versicolor (杂色的)三种花。
训练过程
信息 获取
数据预 处理
特征提 取
和选择
分类器设计
分类决 策
输出结 果
图11.1 模式识别系统的基本构成
2. 常用的三种模式组合
(1) 模式矢量
• 1936年，Fisher论文提出判别式分析技术，通过 测量花瓣的宽度和长度识别三种不同类型的鸢 （yuan）尾属植物的花。
– Iris Setosa (多刺的) – Iris Virginaca (单性的) – Iris Versicolor (杂色的)
边界方程： d12(x) = d1(x)-d2(x) = 2.8x1+1.0x2-8.9 = 0
图11.5 美国Banker协会 的E-13B字体的字符 集和对应波形。
字符设计在97个字中以 便读取。每个字符 用含有精细磁性材 料的墨水印刷。
（设计者保证大的均值 分离和小的类分布 的一个示例）
(2) 相关匹配
• 受生物神经系统启发产生，大量使用非线性元素的计算 单元（神经元），类似大脑神经元的互联方式组织起来 。具有对一些特定问题的适应能力和并行处理能力。
• 20世纪40年代早期McCulloch和Pitts提出。 • 80年代Rumelhart、Hinton和Williams发展出“反向传播”
方式学习的德尔塔（delta）规则，为多层机器提供了一 种有效的训练方法。 • 结构：由许多互联的相同的节点（处理单元，PE）构成 。每个PE从“上游”的几个PE接受输入信号，产生一个 标量输出，传给“下游”的一组PE。
模式识别基础教程PPT课件
8
典型应用
语音识别（例如：IBM ViaVoice系统） 表情分析、年龄、种族、性别分类 OCR: 车牌照、集装箱号码… 手写体识别：汉王 手势识别：基于视觉的，基于数据手套 人脸识别、指纹识别、虹膜识别… 军事目标识别 生物信息、医学图像 遥感、气象
9
模式识别方法
模板匹配 结构模式识别 句法模式识别 统计模式识别 模糊模式识别
机特征向量，用概率统计理论对其进行建模， 用统计决策理论划分特征空间来进行分类。
12
统计模式识别的一般过程
测试模式 预处理
分类
训练 预处理
训练模式
特征提 取/选择
分类
特征提 取/选择
学习分类规则 错误率检测
13
模糊模式识别
1965年Zadeh提出模糊集理论
是对传统集合理论的一种推广
传统：属于或者不属于 模糊：以一定的程度属于
这种技术具有实时性的特点，而且有可能扩展到多个姿 态的人脸检测。
18
人脸的特征表示方法
矩形特征（Harr-like特征）
矩形特征的值是所有白色矩形中点的亮度值的和减 去所有灰色矩形中点的亮度值的和，所得到的差
有4种类型的矩形特征
19
输入图像
积分图像
基于积分图像的 Haar-like特征计
7
模式分类 vs. 模式聚类
Classification Clustering
Category “A”
Categ
(Supervised Classification)
Clustering
(Unsupervised Classification)
“Good” features
“Bad” features
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27
模式识别的应用
• 语音识别与理解（Speech recognition）
• 语音识别 • 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
Applied Pattern Recognition CSE616
28
模式识别的应用
• 字符识别（Character Recognition）
23
什么是模式识别？
• 定义
• 利用机器（计算机）模仿人脑对现实世界各种事物进行描
述、分类、判断和识别的过程。
• 目标
• 用计算机实现具有感知、识别、理解、自学习和自适应能
力的灵活和智能的计算机器。
Applied Pattern Recognition CSE616
24
模式识别的产生与发展
• 起源于20世纪40年代
13
• 判别边界与判别代价
• 无论采用哪一种特征进行分类都有代价：误判 • 上述判别边界假设将鲑鱼误判为鲈鱼和将鲈鱼误判为鲑鱼的
代价相等（对称代价）
• 非对称代价：调整判别边界的位置
决策论
Applied Pattern Recognition CSE616
鲑鱼
14 鲈鱼
调整判别边界，减小判别代价
鲑鱼
16 鲈鱼
判别标准：判别边界
组合特征优于单一特征
Applied Pattern Recognition CSE616
17
• 需要考虑的问题： • 特征越多分类性能越好吗？ • 什么样的特征才是好的特征？ • 特征的相关性与冗余？
Applied Pattern Recognition CSE616
Applied Pattern Recognition CSE616
9
鲑鱼
鲈鱼
分类标准
Applied Pattern Recognition CSE616
10
• 单一的特征判据（长度）不足以完全正确分类 • 无论怎样确定临界值，都有无法仅凭长度就把两类鱼截
然分开
Applied Pattern Recognition CSE616
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• 分类系统的目标是对未知的样本正确分类，而不
仅仅是对训练样本分类
• 必须在模型复杂度和推广能力之间进行折中考虑
最优模型
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鲑鱼
22 鲈鱼
优化的判别边界
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• 研究初期，模式识别被看作动物所具有的自然生理现象，很
多人认为不值得研究。
• 当人们试图使计算机去具有人脑的识别能力后，模式识别的
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模式识别的产生与发展 • 随着计算机技术的发展， 60年代后模式识别迅速发展为一门相
对独立的新兴交叉学科
• 明确的问题定义、严格的数学基础、坚实的理论框架、丰富的
理论和应用成果、广阔的应用前景
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模式识别的相关学科
机器学习
人工智能 模式识别
计算机视觉
心理生物学
认知科学
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• 问题分析
• 架设一台摄影像机，拍摄若干样品的图像 • 提取用于区分两类鱼的有效特征(feature)
• 长度 • 光泽度 • 宽度 • 鳍的数目和形状 • 嘴的位置，等等…….
• 上述参数即是我们对两类鱼进行分类的备选特征
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• 为获取更好的分类效果，组合运用多个特征 • 选取光泽度（lightness）和宽度（width）作为分
类特征
鱼
xT = [x1, x2]
Lightness Width
• 特征向量：xT = [x1, x2]
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• 预处理（preprocessing）
• 去除干扰，图像增强 • 采用图像分割技术将不同的鱼分离开来，或者将鱼同背景分
开
• 特征提取（feature extraction）
• 将每条鱼的数据送入特征提取器，通过测量特定的“特征”
或“属性”来简化原始数据类
• 将特征送入分类器，以便进行分类
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鲑鱼
鲈鱼
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l
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• 分类（Classification）
• 根据先验知识：鲈鱼长度一般要比鲑鱼大 • 选择长度（length）作为可能的分类特征 • 获取足够多的样本（训练样本）进行统计（直方图） • 确定合适的长度临界值 L* 作为分类标准
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如何获取判别边界：判别模型？ 什么样的判别边界才是最优的：模型优化？
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鲑鱼
鲈鱼
复杂的模型
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• 复杂的模型可保证对所有训练样本正确分类 • 过于复杂的模型将导致复杂的判别曲线 • 新模式推广能力差
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• 选择光泽度（lightness）作为分类特征 • 获取足够多的样本（训练样本）进行统计（直方图） • 确定合适的光泽度临界值x*作为分类标准 • 以光泽度为分类特征，两类鱼的分离性更好！
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鲑鱼
12 鲈鱼
分类标准
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模式识别
Pattern Classification
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
第一章: 模式识别概述
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一个例子
• 通过光学感知手段，将传送带上的鱼进行自动分类
鱼类
鲈鱼 鲑鱼
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• 手写体 • 印刷体 • 汉字、英文、阿拉伯数字
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