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1、2019年6月24日星期一,1,王杰(博士/教授/博导) 郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别 Pattern Recognition Chapter I,2019年6月24日星期一,2,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,教材/参考文献： 1钟珞，潘昊，封筠，何平，模式识别，武汉：武汉大学出版社，2006年9月(ISBN： 730705230) 2李晶皎，朱志良，王爱侠等译，Sergios Theodorodis,
2、 Konstantinos Koutrombas著，模式识别，北京：电子工业出版社，2004年8月(ISBN：7505399241) 3肖健华，智能模式识别方法，广州：华南理工大学出版社，2006年1月(ISBN：756232316X）,2019年6月24日星期一,3,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.1 模式识别是什么,例子1：医生诊病过程 1)测量病人的体温和血压，化验血沉，询问临床表现； 2)通过综合分析，抓住主要病症； 3)医生运用自己的知识、经验，
3、根据主要病症、测量化验结果，作出正确的诊断。 在模式识别技术中，常用的术语有：样本、模式、特征、类型等等，对照医生诊病过程，有：,2019年6月24日星期一,4,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.1 模式识别是什么？,a.样本：医院里的众多患者，每个患者都是一个样本； 单一样本：医生诊断的某一患者，就是样本空间中的一个单一样本； 样本值：某一患者的化验、检查结果与表征现象。 b.模式：各样本值按一定的数据准则综合的结果； 模式样本：具有某种模式的样本； 模式
4、采集：获取某样本的测量数值的过程； c.特征：患者某些具有显著特征的化验数据及表征； 特征选择与提取：能表征(疾病)特异性的化验结果与表征；,2019年6月24日星期一,5,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.1 模式识别是什么？,d.判决：医生运用知识、病例经验综合分析给出诊断； 判决准则/规则：医生的知识 判决结果：将患者明确(或以概率)确定为某一种病症(或多种/并发病症)的患者(及病患严重程度) 事实上，最后的结果也成为分类。因此有预先知道类别(已知病症
5、)与未知类别(未知病症)的区别。 模式识别：就是以计算机为工具、各种传感器为信息来源，数据计算与处理为方法，对各种现象、事物、状态等进行准确地分析、判断识别与归类。,2019年6月24日星期一,6,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.2 模式识别做什么(应用领域)？,基于语音： 重点人物通信监控语音识别系统/规模音频资料检索 基于图像： 光学字符识别(Optical Character Recognition OCR)/车牌识别(Vehicle License
6、 Plate Recognition VLPR)/人脸识别/指纹识别/签名认证/支票认证/表情和手势识别/农作物分类与害虫识别/生物信息学：DNA识别/航空与卫星遥测遥感数据资源调查/军用目标的图像识别/基于图形模式识别的机器人控制等 基于工程数据： 振动模式分析与故障诊断/石油钻井数据分析与世故预报/基于状态模式的智能控制/数据挖掘与知识发现等,2019年6月24日星期一,7,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.3 模式识别怎么做？,由信息传递的双向性可以理
7、解， 其中的每一环节都不是孤立的和 单方向的，它们之间相互关联和 依赖，在必要的时候需要循环、 反馈与迭代。,2019年6月24日星期一,8,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.3 模式识别怎么做？,1.3.1 线性与非线性分类 A. 线性分类,Fig.1.2 线性分类,Fig.1.3 非线性分类,B. 非线性分类,2019年6月24日星期一,9,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pa
8、ttern Recognition Ch. 1 导论,1.3 模式识别怎么做？,1.3.2 分类手段 A. 贝叶斯(Bayes)分类器,(Bayes公式),Fig. 1.4 Bayes分类,2019年6月24日星期一,10,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.3 模式识别怎么做？,1.3.2 分类手段 B. 支持向量机(Support Vector Machines SVM)分类器,Fig.1.5 SVM分类,a) 快速求出基于边界的最优分类,b) 在凸集上求
9、出最临近边界点,2019年6月24日星期一,11,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.3 模式识别怎么做？,1.3.2 分类手段 C. 神经网络(Neural Networks)分类器,Fig.1.6 NN分类,a) NN非线性特征抽取与共享,b) 三层前向神经网络逼近非线性函数,2019年6月24日星期一,12,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition
10、 Ch. 1 导论,1.3 模式识别怎么做？,1.3.2 分类手段 D. (模糊)聚类分析(Fuzzy Classification)分类器,Fig.1.7 石油钻井工作状态模糊聚类,2019年6月24日星期一,13,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.4 模式识别的历史、发展、现状与展望,1929年 G. Tauschek发明阅读机 ，能够阅读0-9的数字。 20世纪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6070年代，统计
11、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。,2019年6月24日星期一,14,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.4 模式识别的历史、发展、现状与展望,上世纪50年代 Noam Chemsky 提出形式语言理论，美籍华人付京荪提出句法结构模式识别； 60年代 L.A.Zadeh提出了模糊集理论，模糊模式识别理论得到了较广泛的应用； 8
12、0年代 Hopfield提出神经元网络模型理论，近些年人工神经元网络在模式识别和人工智能上得到较广泛的应用； 90年代 小样本学习理论、支持向量机也受到了很大的重视。,2019年6月24日星期一,15,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.4 模式识别的历史、发展、现状与展望,1973年 IEEE发起了第一次关于模式识别的国际会议“ICPR”，成立了国际模式识别协会-“IAPR”，每2年召开一次国际学术会议； 1977年 IEEE的计算机学会成立了模式分析与机器
13、智能（PAMI）委员会，每2年召开一次模式识别与图象处理学术会议； 国内的组织有电子学会，通信学会，自动化协会，中文信息学会.。,2019年6月24日星期一,16,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.4 模式识别的历史、发展、现状与展望,模式识别的应用领域更加广泛： 生物、医学、军事、农业、工业、社会、教育、航天、航空、经济、金融、生物认证、数字水印 模式识别的计算手段更加先进： 海量存储技术、高速计算/并行计算技术、网格技术、网络技术、新型前端器件(激光、红
14、外、MEMS、传感器网络) 模式识别的新型算法层出不穷： Computation with word(Zadeh)Soft Computation DNA Computation 国内外模式识别的学术活动从未间断: 小波/模式识别国际会议、机器学习/模式识别国际会议、图像处理/模式识别国际会议、数据挖掘/模式识别国际会议,2019年6月24日星期一,17,王杰(博士/教授/博导)郑州大学电气工程学院 0371-67781411/13837106273 ,模式识别,Pattern Recognition Ch. 1 导论,1.4 模式识别,怎么学？怎么考？,学会基本方法以后，从专业文献或者具体问题入手，在集中问题点上突破，然后纵向展开，扩充知识面。因为模式识别知识涉及面广，应用领域广，不能像计算机语言那样学会了再做，而是要带着问题，边学边做，逐渐深入、扩大。 可以通过文献、参考书、网站提供的模式样本、识别程序、练习等等，检验自己的学习进展与掌握程度，同时为自己独立开发模式识别工具启蒙、引路。 定期做计算机上机练习和书面作业练习。 开卷试卷笔试+作业考察,