WJ-CH01-模式識(shí)別-緒論英文版教學(xué)課件

1、07.10.2020,1,1/,模式識(shí)別 Pattern Recognition Chapter I,07.10.2020,2,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,教材/參考文獻(xiàn)： 1鐘珞，潘昊，封筠，何平，模式識(shí)別，武漢：武漢大學(xué)出版社，2006年9月(ISBN： 730705230) 2李晶皎，朱志良，王愛(ài)俠等譯，Sergios Theodorodis, Konstantinos Koutrombas著，模式識(shí)別，北京：電子工業(yè)出版社，2004年8月(ISBN：7505399241) 3肖健華，智能模式識(shí)別

2、方法，廣州：華南理工大學(xué)出版社，2006年1月(ISBN：756232316X）,07.10.2020,3,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.1 模式識(shí)別是什么,例子1：醫(yī)生診病過(guò)程 1)測(cè)量病人的體溫和血壓，化驗(yàn)血沉，詢(xún)問(wèn)臨床表現(xiàn)； 2)通過(guò)綜合分析，抓住主要病癥； 3)醫(yī)生運(yùn)用自己的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)主要病癥、測(cè)量化驗(yàn)結(jié)果，作出正確的診斷。 在模式識(shí)別技術(shù)中，常用的術(shù)語(yǔ)有：樣本、模式、特征、類(lèi)型等等，對(duì)照醫(yī)生診病過(guò)程，有：,07.10.2020,4,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模

3、式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.1 模式識(shí)別是什么？,a.樣本：醫(yī)院里的眾多患者，每個(gè)患者都是一個(gè)樣本； 單一樣本：醫(yī)生診斷的某一患者，就是樣本空間中的一個(gè)單一樣本； 樣本值：某一患者的化驗(yàn)、檢查結(jié)果與表征現(xiàn)象。 b.模式：各樣本值按一定的數(shù)據(jù)準(zhǔn)則綜合的結(jié)果； 模式樣本：具有某種模式的樣本； 模式采集：獲取某樣本的測(cè)量數(shù)值的過(guò)程； c.特征：患者某些具有顯著特征的化驗(yàn)數(shù)據(jù)及表征； 特征選擇與提取：能表征(疾病)特異性的化驗(yàn)結(jié)果與表征；,07.10.2020,5,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recogniti

4、on Ch. 1 導(dǎo)論,1.1 模式識(shí)別是什么？,d.判決：醫(yī)生運(yùn)用知識(shí)、病例經(jīng)驗(yàn)綜合分析給出診斷； 判決準(zhǔn)則/規(guī)則：醫(yī)生的知識(shí) 判決結(jié)果：將患者明確(或以概率)確定為某一種病癥(或多種/并發(fā)病癥)的患者(及病患嚴(yán)重程度) 事實(shí)上，最后的結(jié)果也成為分類(lèi)。因此有預(yù)先知道類(lèi)別(已知病癥)與未知類(lèi)別(未知病癥)的區(qū)別。 模式識(shí)別：就是以計(jì)算機(jī)為工具、各種傳感器為信息來(lái)源，數(shù)據(jù)計(jì)算與處理為方法，對(duì)各種現(xiàn)象、事物、狀態(tài)等進(jìn)行準(zhǔn)確地分析、判斷識(shí)別與歸類(lèi)。,07.10.2020,6,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.2

5、 模式識(shí)別做什么(應(yīng)用領(lǐng)域)？,基于語(yǔ)音： 重點(diǎn)人物通信監(jiān)控語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)/規(guī)模音頻資料檢索 基于圖像： 光學(xué)字符識(shí)別(Optical Character Recognition OCR)/車(chē)牌識(shí)別(Vehicle License Plate Recognition VLPR)/人臉識(shí)別/指紋識(shí)別/簽名認(rèn)證/支票認(rèn)證/表情和手勢(shì)識(shí)別/農(nóng)作物分類(lèi)與害蟲(chóng)識(shí)別/生物信息學(xué)：DNA識(shí)別/航空與衛(wèi)星遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)資源調(diào)查/軍用目標(biāo)的圖像識(shí)別/基于圖形模式識(shí)別的機(jī)器人控制等 基于工程數(shù)據(jù)： 振動(dòng)模式分析與故障診斷/石油鉆井?dāng)?shù)據(jù)分析與世故預(yù)報(bào)/基于狀態(tài)模式的智能控制/數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)等,07.10.2020,

6、7,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.3 模式識(shí)別怎么做？,由信息傳遞的雙向性可以理解， 其中的每一環(huán)節(jié)都不是孤立的和 單方向的，它們之間相互關(guān)聯(lián)和 依賴(lài)，在必要的時(shí)候需要循環(huán)、 反饋與迭代。,07.10.2020,8,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.3 模式識(shí)別怎么做？,1.3.1 線(xiàn)性與非線(xiàn)性分類(lèi) A. 線(xiàn)性分類(lèi),Fig.1.2 線(xiàn)性分類(lèi),Fig.1.3 非線(xiàn)性分類(lèi),B. 非線(xiàn)性分類(lèi),07.10.2020,9,

7、王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.3 模式識(shí)別怎么做？,1.3.2 分類(lèi)手段 A. 貝葉斯(Bayes)分類(lèi)器,(Bayes公式),Fig. 1.4 Bayes分類(lèi),07.10.2020,10,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.3 模式識(shí)別怎么做？,1.3.2 分類(lèi)手段 B. 支持向量機(jī)(Support Vector Machines SVM)分類(lèi)器,Fig.1.5 SVM分類(lèi),a) 快速求出基于邊界的最優(yōu)分類(lèi),b)

8、 在凸集上求出最臨近邊界點(diǎn),07.10.2020,11,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.3 模式識(shí)別怎么做？,1.3.2 分類(lèi)手段 C. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural Networks)分類(lèi)器,Fig.1.6 NN分類(lèi),a) NN非線(xiàn)性特征抽取與共享,b) 三層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近非線(xiàn)性函數(shù),07.10.2020,12,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.3 模式識(shí)別怎么做？,1.3.2 分類(lèi)手段 D. (模糊)聚類(lèi)分析(Fu

9、zzy Classification)分類(lèi)器,Fig.1.7 石油鉆井工作狀態(tài)模糊聚類(lèi),07.10.2020,13,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.4 模式識(shí)別的歷史、發(fā)展、現(xiàn)狀與展望,1929年 G. Tauschek發(fā)明閱讀機(jī) ，能夠閱讀0-9的數(shù)字。 20世紀(jì)30年代 Fisher提出統(tǒng)計(jì)分類(lèi)理論,奠定了統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的基礎(chǔ)。因此，在6070年代，統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別發(fā)展很快，但由于被識(shí)別的模式愈來(lái)愈復(fù)雜，特征也愈多，就出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)難”。但由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的迅猛發(fā)展，這個(gè)問(wèn)題得到一定克服。統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別仍是

10、模式識(shí)別的主要理論。,07.10.2020,14,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.4 模式識(shí)別的歷史、發(fā)展、現(xiàn)狀與展望,上世紀(jì)50年代 Noam Chemsky 提出形式語(yǔ)言理論，美籍華人付京蓀提出句法結(jié)構(gòu)模式識(shí)別； 60年代 L.A.Zadeh提出了模糊集理論，模糊模式識(shí)別理論得到了較廣泛的應(yīng)用； 80年代 Hopfield提出神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型理論，近些年人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在模式識(shí)別和人工智能上得到較廣泛的應(yīng)用； 90年代 小樣本學(xué)習(xí)理論、支持向量機(jī)也受到了很大的重視。,07.10.2020,15,王杰(博

11、士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.4 模式識(shí)別的歷史、發(fā)展、現(xiàn)狀與展望,1973年 IEEE發(fā)起了第一次關(guān)于模式識(shí)別的國(guó)際會(huì)議“ICPR”，成立了國(guó)際模式識(shí)別協(xié)會(huì)-“IAPR”，每2年召開(kāi)一次國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議； 1977年 IEEE的計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)成立了模式分析與機(jī)器智能（PAMI）委員會(huì)，每2年召開(kāi)一次模式識(shí)別與圖象處理學(xué)術(shù)會(huì)議； 國(guó)內(nèi)的組織有電子學(xué)會(huì)，通信學(xué)會(huì)，自動(dòng)化協(xié)會(huì)，中文信息學(xué)會(huì).。,07.10.2020,16,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition

12、 Ch. 1 導(dǎo)論,1.4 模式識(shí)別的歷史、發(fā)展、現(xiàn)狀與展望,模式識(shí)別的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛： 生物、醫(yī)學(xué)、軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、社會(huì)、教育、航天、航空、經(jīng)濟(jì)、金融、生物認(rèn)證、數(shù)字水印 模式識(shí)別的計(jì)算手段更加先進(jìn)： 海量存儲(chǔ)技術(shù)、高速計(jì)算/并行計(jì)算技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新型前端器件(激光、紅外、MEMS、傳感器網(wǎng)絡(luò)) 模式識(shí)別的新型算法層出不窮： Computation with word(Zadeh)Soft Computation DNA Computation 國(guó)內(nèi)外模式識(shí)別的學(xué)術(shù)活動(dòng)從未間斷: 小波/模式識(shí)別國(guó)際會(huì)議、機(jī)器學(xué)習(xí)/模式識(shí)別國(guó)際會(huì)議、圖像處理/模式識(shí)別國(guó)際會(huì)議、數(shù)據(jù)挖掘/模式識(shí)別國(guó)際會(huì)議,07.10.2020,17,王杰(博士/教授/博導(dǎo))鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院 1/,模式識(shí)別,Pattern Recognition Ch. 1 導(dǎo)論,1.4 模式識(shí)別,怎么學(xué)？怎么考？,學(xué)會(huì)基本方法以