模式識別,模式識別是什么意思

模式識別是人類的一項基本智能，在日常生活中，人們經常在進行“模式識別”。隨著20世紀40年代計算機的出現以及50年代人工智能的興起，人們當然也希望能用計算機來代替或擴展人類的部分腦力勞動。(計算機)模式識別在20世紀60年代初迅速發展并成為一門新學科。

什么是模式和模式識別？廣義地說，存在于時間和空間中可觀察的事物，如果可以區別它們是否相同或相似，都可以稱之為模式；狹義地說，模式是通過對具體的個別事物進行觀測所得到的具有時間和空間分布的信息；把模式所屬的類別或同一類中模式的總體稱為模式類(或簡稱為類)。而“模式識別”則是在某些一定量度或觀測基礎上把待識模式劃分到各自的模式類中去。

模式識別的研究主要集中在兩方面，即研究生物體(包括人)是如何感知對象的，以及在給定的任務下，如何用計算機實現模式識別的理論和方法。前者是生理學家、心理學家、生物學家、神經生理學家的研究內容，屬于認知科學的范疇；后者通過數學家、信息學專家和計算機科學工作者近幾十年來的努力，已經取得了系統的研究成果。

一個計算機模式識別系統基本上是由三個相互關聯而又有明顯區別的過程組成的，即數據生成、模式分析和模式分類。數據生成是將輸入模式的原始信息轉換為向量，成為計算機易于處理的形式。模式分析是對數據進行加工，包括特征選擇、特征提取、數據維數壓縮和決定可能存在的類別等。模式分類則是利用模式分析所獲得的信息，對計算機進行訓練，從而制定判別標準，以期對待識別模式進行分類。

有兩種基本的模式識別方法，即統計模式識別方法和結構(句法)模式識別方法。統計模式識別是對模式的統計分類方法，即結合統計概率論的貝葉斯決策系統進行模式識別的技術，又稱為決策理論識別方法。利用模式與子模式分層結構的樹狀信息所完成的模式識別工作，就是結構模式識別或句法模式識別。

模式識別的應用包括文字識別，語音識別，指紋識別等。

模式識別技術是人工智能的基礎技術，21世紀是智能化、信息化、計算化、網絡化的世紀，在這個以數字計算為特征的世紀里，作為人工智能技術基礎學科的模式識別技術，必將獲得巨大的發展空間。在國際上，各大權威研究機構，各大公司都紛紛開始將模式識別技術作為公司的戰略研發重點加以重視。

模式識別(Pattern Recognition)是指對表征事物或現象的各種形式的(數值的、文字的和邏輯關系的)信息進行處理和分析,以對事物或現象進行描述、辨認、分類和解釋的過程,是信息科學和人工智能的重要組成部分。

模式還可分成抽象的和具體的兩種形式。前者如意識、思想、議論等,屬于概念識別研究的范疇,是人工智能的另一研究分支。我們所指的模式識別主要是對語音波形、地震波、心電圖、腦電圖、圖片、照片、文字、符號、生物的傳感器等對象進行測量的具體模式進行分類和辨識。

應用計算機對一組事件或過程進行鑒別和分類。所識別的事件或過程可以是文字、聲音、圖像等具體對象，也可以是狀態、程度等抽象對象。這些對象與數字形式的信息相區別，稱為模式信息。模式識別與統計學、心理學、語言學、 計算機科學 、生物學、控制論等都有關系。它與 人工智能 、 圖像處理 的研究有交叉關系。例如自適應或自組織的模式識別系統包含了人工智能的學習機制；人工智能研究的景物理解、自然語言理解也包含模式識別問題。又如模式識別中的預處理和特征抽取環節應用圖像處理的技術；圖像處理中的圖像分析也應用模式識別的技術。

模式識別研究主要集中在兩方面,一是研究生物體(包括人)是如何感知對象的,屬于認識科學的范疇,二是在給定的任務下,如何用計算機實現模式識別的理論和方法。前者是生理學家、心理學家、生物學家和神經生理學家的研究內容,后者通過數學家、信息學專家和計算機科學工作者近幾十年來的努力,已經取得了系統的研究成果。

“模式識別”是用機器模擬人類識別事物的技術。它是信息科學的一個分支,是人工智能學科的一個重要組成部分。

早先的模式識別主要是從數學理論上去研究和分辨事物的特征。在電子計算機發明以后,實現了用機器代替人作識別工作。電子計算機是能代替人進行模式識別的理想設備,因此,現在的模式識別技術主要是利用電子計算機技術來實現數學理論上的分析和計算。

模式識別是一門通用的學科。在電信方面,它應用于話音控制的電話撥號、自動回答用戶查詢以及對指定的講話人進行話音自動識別等。除此,它在醫療、國防、公安等部門也都有廣泛的應用。例如,用于身份識別的虹膜識別系統、指紋自動識別系統、話音識別機、文字閱讀器等都已是成熟的產品。智能計算機、智能機器人等也將隨著模式識別技術的發展而達到更高的水平。

模式識別還可用于文字和語音識別、遙感和醫學診斷等方面。

①文字識別

漢字已有數千年的歷史，也是世界上使用人數最多的文字，對于中華民族燦爛文化的形成和發展有著不可磨滅的功勛。所以在信息技術及計算機技術日益普及的今天，如何將文字方便、快速地輸入到計算機中已成為影響人機接口效率的一個重要瓶頸，也關系到計算機能否真正在我過得到普及的應用。目前，漢字輸入主要分為人工鍵盤輸入和機器自動識別輸入兩種。其中人工鍵入速度慢而且勞動強度大；自動輸入又分為漢字識別輸入及語音識別輸入。從識別技術的難度來說，手寫體識別的難度高于印刷體識別，而在手寫體識別中，脫機手寫體的難度又遠遠超過了連機手寫體識別。到目前為止，除了脫機手寫體數字的識別已有實際應用外，漢字等文字的脫機手寫體識別還處在實驗室階段。

②語音識別

語音識別技術技術所涉及的領域包括：信號處理、模式識別、概率論和信息論、發聲機理和聽覺機理、人工智能等等。近年來，在生物識別技術領域中，聲紋識別技術以其獨特的方便性、經濟性和準確性等優勢受到世人矚目，并日益成為人們日常生活和工作中重要且普及的安驗證方式。而且利用基因算法訓練連續隱馬爾柯夫模型的語音識別方法現已成為語音識別的主流技術，該方法在語音識別時識別速度較快，也有較高的識別率。

2.3 指紋識別

我們手掌及其手指、腳、腳趾內側表面的皮膚凹凸不平產生的紋路會形成各種各樣的圖案。而這些皮膚的紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，是唯一的。依靠這種唯一性，就可以將一個人同他的指紋對應起來，通過比較他的指紋和預先保存的指紋進行比較，便可以驗證他的真實身份。一般的指紋分成有以下幾個大的類別:left loop,right loop,twin loop,whorl,arch和tented arch,這樣就可以將每個人的指紋分別歸類，進行檢索。指紋識別基本上可分成：預處理、特征選擇和模式分類幾個大的步驟。

③遙感

遙感圖像識別已廣泛用于農作物估產、資源勘察、氣象預報和軍事偵察等。

④醫學診斷

在癌細胞檢測、X射線照片分析、血液化驗、染色體分析、心電圖診斷和腦電圖診斷等方面，模式識別已取得了成效。