用于研究自适应模式识别系统的工具
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安徽教育学院学报(自然科学版4年第期(总第期
用于研究自适应模式识别系统的工具周秋平对川摘要N元模式识别方法是一种松散地墓乎神经网络模型、易于硬件并行实现的自适应模式识别方
法。本文论述的用于研究自适应模式识别系统开发工具一一工RP就是为自适应模式识别模型体系结构的仿真及应用研究而开发的许多棋式识别系统结构的研究以及印剧体汉字、手写体汉字的识别、自适应图像处理的应用研究都可在该软件包上进行的。实际应用表明这是一种使用方便、功能丰富的有效开发工具
一、引言N元自适应模式识别方法是一种松散地基于神经网络模型、易于硬柞并行实现的模式识
别技术.由英国Aleksande洲等人发明并以其名字命名的WISARDO万i玫e,igorandst。hnarn
AdapitveiRco,吐tionDe冲ic价系统、以及作者所研制的加权WISARD系统和最近提
出的稀疏RAM实现的双层模式识别系统,均基于这种技术.它以其通用性、适应性和具有大规
模并行分布处理特点而显示出良好的应用潜力一本文提出的N元自适应模式识别系统开发工具一一IPRS仃nte珑犷atdePalt泊rnReco如iitonsoft舰ers夕云tem)是新近研制的一种通用开发工具,它可以对多种N元自适应模式识别系统模型的结构体系和多种对象进行试验研究
二、IPRS概述N元集成模式识别软件系统正RS是一个融多种N元自适应模式识别系统于一体的仿真软
件包.其总体结构如图1所示。IPRS源程序由C语言写成,执行代码可在各种PC机的DOS操作系统下直接运行.系统启动后,用户选择图1中的四种系统模型中的任一模型,即可在交互方式下完成各种操作。用户还可以在理邢上进行二次开发,仿真自己的系统模型,增加所需的操作
命令.图1中四种系统模型简要介绍如下:1、研几SARD系统模型这是一种以发明者命名的单层通用自适应模式识别系统模型,由于该系统并行,并具有通用性、适用性和实时性,故得到广泛应用.2、加权,月SARD系统模型它是针刘陌nsARD的网络`饱和’问题而提出的改进模型
在大训练集、类内离散度较大的应用场合,加权处理有效地提高了系统性能.
3、双层模型这是根据Kanevra提出的SDM(8parseDistirbutdeMemoyr)概念在
节八SARD的基础上提出的一种新颖的模式识别系统,采用稀疏RAM阵列实现。该系统大大增
强了N元大小的选择范围和非确定性数据的识别能力,有效地解决了网络`饱和’问题,并使系统成本大幅度下降.一几一
、SDM联想存贮器模型这是K脚提出的稀疏分布存贮(DM)模型,可用于分析4ana
s一’二,夕“刁J阮、闷”“r.,一,肠瓦,1二二,月~月日l翔J气之斗月沙00月月)
研究模式联想及新一代存贮器体系结构等
W15ARD系统模型加权W15ARD系统模型系统生成系统定钊钊
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图11PRS总体结构图三、IPRS的结构和功能IPRS软件包采用模块化结构,在模块级和数据映像上进行集成处理这种结构设计便于
用户对软件包进行功能扩充和二次开发.IPRS由23个功能模块构成,每一个功能模块由若干
个子模块(即函蜘组成。图2为IPRS系统的层次结构关系示意图。A层为核心模块层,它控制整个系统的运转,并完成系统引导和生成。B层的22个功能模块在A层的协调下工作,并支持C层的外设同B层的接口操作。D层为用户依赖C层完成各项输入输出动作。以下简单说明IPRS的部分功能模块。
D
几孰…图像处理机C终!’反盛应吐括lB外户端!个功稗模锌}
存
A
}二王径棋块}扫描仪仪
个功能模块块
图.2IPRS层次关系示意图安徽教育学院学报(自然科学版4年第期(总第期
、主控模块主要完成下列操作:
、关闭外部命令开关和登录操作开关
b、内存映像数据池清零并建立数据池
、清除错误标志和停机旗标
d、输出引导信息
、缺省参数设置
f、进人工作方式一
、旗标判断,是否需退出系统
;
h、读命令并执行相应子功能模型,转.g
子图像二维位映像映射函数,一维字映像
映射函数,二维字映像
N元地址阵列,二维字映像
稀疏状态阵列A,三维字映像稀硫编玛咋列了,三维字映像分类1
计频阵列,二维字节映像
响应阵列亏石币,一维字节映像图31PRS总体数据流程训练模块主要完成下列操作
:
通过映射函数完成输入映射
;安徽教育学院学报(自然科学版)1994年第1期(总第53期)b、形成N元地址阵列
;
c、将稀疏编码阵了清零;
d、用N元地址阵列中每一个N元子模式分别同相应的A阵列中的RAM各单元内容进行
距离比较,当距离小于某一确定的海明球面半径阀值时了中对应的位置成l(双层系统专用);e、盯中为1的分量驱动计频阵列并在相应单元增加1;
f、将某一分类器的所有训练集模式训练完后,再将计频单元二值化并写人存贮网络C的
相应的响应列中3、分类模块主要完成下列操作:
a、首先完成同训练过程a一d一样的操作形
盯
;
b、搜叔,某位为1时,再对该位对应的c阵中所有类别(一行)进行搜索遇到置1的位则
在相应的响应输出列表加1最后形成响应输出列表
;
其他还有内存映像操作模块、模式编辑模块、窗口操作模块、数据输出模块、宏定义模块、命令模块、系统参数设置模块、文件输人输出管理模块、后备操作模块、恢复操作模块、映射模块、随机数发生器模块、图像输人输出接口管理模块等在此不再一一列举。N元自适应模式识别系统是由RAM网络实现的。IPRS在作软件仿真处理时是在内存中动态地建立同系统模型—对应的数据结构,各部件用相应的内存映象来实现。IPRS对所有动态的和静态的内存映像分别在一个动态数据池和一个静态数据池作统一集中处理。图3反映出IPRS的总体数据结构流程
四、IPRS的人机界面
IPRS不仅支持从图文模式到分类结果的实时输出这一完整的模式识别过程作为开发工
具它还为用户提供了丰富的网络分析、结构调整、参数设置及模块扩充等友好的用户开发环境.IPRS提供七种工作方式,支持97条系统操作命令当IPRS运行在任一系统模型之下,都可以在这七种工作方式(如表1)下运用97条系统命令进行人机交互会话,完成各种系统功能操
作。以下简单说明各工作方式支持的操作命令功能:
表1IPRS工作方式方式一系统生成、参数设!
方式二训练、分类、模式编挥、窗口操作作
方式三三网络分析析
方式四四宏设1方式五图文设备操作作
方式六六系统后备操作作
全程方式式外部命令、宏命令执行、通道开关、求助
方式一设置系统模型及系统初始化系统参数的建立和修改备份映像的恢复系统模型的结构设计
。
方式二在该方式设计了丰富的用户操作命令,完成训练、分类、窗口操作、模式编辑和数据传送等操作。方式三用于观察、分析网络的数据结构和映象数据的变化情况,并可自动实现系统正确安徽教育学院学报(自然科学版)1994年第i期(总第53期)
识别率和网络、训练数据置位密率的统计、计算
。
方式四将提供的系统命令进行有机的组合可得到宏命令,系统允许用户自设宏命令方式五完成图象输人/输出接口操作即摄像机、扫描仪同IPRs之间的模式数据的相互传送控制。方式六完成系统各部件的数据备份实现“永久”存贮全程方式读方式的命令可在上述任一方式下使用主要完成外部命令(预先编辑在一个外文件中)和宏命令的执行,内存和外存之间的数据传送通道(进、出通道各10个)的打开和关闭并可对系统命令的操作格式、功能说明进行求助提供在线解释。系统操作命令的使用还有一个重要特点若干命令可以组合而形成复合命令来使用。并且大多数系统能是在各种复合命令的控制下完成的。这就相当于大大扩充了命令系统为用户提供了具有很大选择余地的人机交互界面。
五、结束语IPRS是一个N元自适应模式识别系统开发工具用于仿真基于N元模式识别原理和稀疏分布存贮的概念的4种模式处理模型。系统共有7种工作方式23个功能模块97条人机交互命
令。有关自适应模式识别系统体系结构的研究以及印刷体、手写体仅字识别、自适应图像处理、
模式联想等方面的应用研究都可在该软件包上进行的实践证明这是一个功能丰富、使用方便的有效开发工具
参考文献〔1〕〔2〕[3〕杨国庆等:自适应数字网络(徽型计算机),Vol8No4,1984KelerJ:eomp庄nsion刀厄twenK助vera’”sDMandHo成eld一T卯eNeut缸Newto-rks,CogniitveSicence理,192
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