模式识别介绍和案例讲解
matlab 模式识别案例
matlab 模式识别案例一、介绍模式识别是一种通过学习样本数据集合中的规律，从而对未知数据进行分类或预测的技术。
在实际应用中，模式识别广泛应用于图像识别、语音识别、生物信息学等领域。
而MATLAB作为一种强大的数学计算软件，提供了丰富的工具包和函数用于模式识别的实现。
本文将介绍十个基于MATLAB的模式识别案例。
二、案例一：手写数字识别手写数字识别是模式识别中的经典问题之一。
利用MATLAB的图像处理工具箱，可以实现对手写数字图像的分割、特征提取和分类。
通过对训练集的学习，建立一个分类器，然后用测试集进行验证，即可实现对手写数字的识别。
三、案例二：人脸识别人脸识别是模式识别中的重要应用之一。
利用MATLAB的人脸识别工具箱，可以实现对人脸图像的特征提取和分类。
通过对训练集的学习，建立一个人脸模型，然后用测试集进行验证，即可实现对人脸的识别。
四、案例三：语音识别语音识别是模式识别中的重要应用之一。
利用MATLAB的语音处理工具箱，可以实现对语音信号的特征提取和分类。
通过对训练集的学习，建立一个语音模型，然后用测试集进行验证，即可实现对语音的识别。
五、案例四：信号识别信号识别是模式识别中的重要应用之一。
利用MATLAB的信号处理工具箱，可以实现对信号的特征提取和分类。
通过对训练集的学习，建立一个信号模型，然后用测试集进行验证，即可实现对信号的识别。
六、案例五：文本分类文本分类是模式识别中的重要应用之一。
利用MATLAB的自然语言处理工具箱，可以实现对文本的特征提取和分类。
通过对训练集的学习，建立一个文本模型，然后用测试集进行验证，即可实现对文本的分类。
七、案例六：图像分割图像分割是模式识别中的重要问题之一。
利用MATLAB的图像处理工具箱，可以实现对图像的分割。
通过对图像的像素进行聚类，将图像划分为不同的区域，从而实现图像分割。
八、案例七：异常检测异常检测是模式识别中的重要问题之一。
利用MATLAB的统计工具箱，可以实现对数据的异常检测。
模式识别的应用实例
模式识别的应用实例模式识别的应用实例：人脸识别技术在安全监控中的应用引言：随着科技的不断进步，模式识别技术在各个领域得到了广泛的应用，其中人脸识别技术作为一种非常重要的模式识别技术，正逐渐渗透到我们的日常生活中。
本文将重点介绍人脸识别技术在安全监控领域的应用，探讨其实际应用价值和存在的挑战。
一、人脸识别技术的基本原理人脸识别技术是一种通过计算机对人脸图像进行分析和识别的技术。
其基本原理是通过摄像头采集人脸图像，然后使用图像处理和模式识别算法对图像进行处理和分析，提取出人脸的特征信息，再与事先建立的人脸库进行比对，最终确定身份。
二、人脸识别技术在安全监控中的应用1. 出入口管理人脸识别技术可以应用于大型企事业单位的门禁系统中，通过将人脸识别设备与门禁系统相结合，实现对人员进出的严格管理。
只有事先注册过的人员才能被识别通过，从而有效防止陌生人进入。
此外，人脸识别技术还可以与身份证信息进行对比，确保所呈现的人脸与身份证信息一致，增加门禁系统的安全性。
2. 监控系统人脸识别技术在监控系统中的应用也十分广泛。
通过在监控摄像头上加装人脸识别设备，可以实时对监控区域内的人脸进行识别。
一旦出现异常情况，如陌生人进入、重点人员出现等，系统可以即时报警，提高监控系统的响应速度和准确性。
3. 公共安全人脸识别技术在公共安全领域的应用也非常重要。
例如，在机场、车站等交通枢纽站点，可以通过人脸识别技术对旅客进行身份验证，提高安检效率和准确性。
同时，人脸识别技术还可以应用于警务系统中，通过对犯罪嫌疑人的人脸进行识别，加快破案进度。
三、人脸识别技术在安全监控中的优势1. 高度准确人脸识别技术具有高度准确性，能够对人脸图像进行精确的分析和识别。
相比传统的安全监控手段，如刷卡、密码等，人脸识别技术更加安全可靠。
2. 高效便捷人脸识别技术的识别速度快，可以实现实时的人脸识别和比对，大大提高了安全监控系统的效率和便捷性。
不需要额外的操作，只需正常行走，即可完成识别。
利用人工智能开发技术进行模式识别的案例分析
利用人工智能开发技术进行模式识别的案例分析人工智能（Artificial Intelligence，AI）作为当今科技领域备受瞩目的前沿技术，正在引领着整个社会的变革和进步。
其中，基于AI的模式识别技术在各个领域都有着广泛的应用和巨大的潜力。
本文将通过丰富的案例分析，探讨利用人工智能开发技术进行模式识别的实践和应用。
一、图像识别领域图像识别是人工智能领域最常见的应用之一，可以应用于人脸识别、物体识别、自动驾驶等众多领域。
以人脸识别为例，目前越来越多的设备和系统都开始采用人脸识别技术进行身份验证和安全控制。
例如，某大型机场的安检系统利用人工智能开发的人脸识别技术，可以实现快速、准确地识别乘客并与数据库中的信息进行匹配，提高了安检效率和准确性，有效保障了旅客的安全。
此外，在医疗领域，AI的模式识别技术也发挥着重要的作用。
例如，基于人工智能开发的医疗影像诊断系统，可以通过对大量医学影像数据的学习和分析，帮助医生更好地发现病灶、判断病变程度和提供治疗方案。
这种技术的应用不仅提高了医生的工作效率，还能够减少误诊和漏诊的情况，为患者提供更加准确和及时的治疗。
二、自然语言处理领域自然语言处理（Natural Language Processing，NLP）是人工智能领域另一个重要的研究方向，主要涉及文本理解、语义分析、机器翻译等任务。
AI的模式识别技术在NLP领域的应用日益广泛。
以机器翻译为例，利用人工智能开发的翻译系统可以实现多语种之间的自动翻译，为跨语言交流提供了便利。
例如，某互联网企业开发的在线翻译服务，通过对海量文本数据的学习和分析，提供了高质量、准确的翻译结果，帮助用户进行全球化的交流和合作。
此外，在金融领域，自然语言处理技术也得到了广泛的应用。
例如，某大型银行利用人工智能开发的文本挖掘系统，可以对海量的财经新闻和公告进行自动化分析和挖掘，帮助分析师更好地把握市场动态和趋势，为投资决策提供科学的参考。
模式识别的方法
模式识别的方法
以下是 7 条关于模式识别方法的内容：
1. 仔细观察呀！这就像侦探找线索一样，你得认真地去看每一个细节。
比如说观察一个人的表情，从他的眼神、嘴角的细微变化中去发现情绪的蛛丝马迹，这就是很有用的模式识别方法呢！
2. 多做对比呗！就好像挑东西，把不同的放在一起比一比，优缺点立马就出来了。
比如对比不同品牌手机的性能，你就能识别出哪种更符合你的需求呀！
3. 善于归类啊！把相似的东西归到一起，这多简单！比如把水果按照类别分放，香蕉一堆、苹果一堆，这不就找到规律，识别出模式了嘛！
4. 不断总结呀！这就如同在拼拼图，每完成一块就总结一下经验。
像学骑自行车，每次摔倒后总结为啥摔了，下次不就更容易掌握平衡的模式了嘛！
5. 多听他人经验，哎呀，这可太重要啦！就像听老师讲课一样，那些过来人的经验能让你少走好多弯路呢！比如听前辈讲职场规则，不就能更快识别出职场的模式了吗？
6. 保持好奇心哟！像小孩子探索世界一样，不停地问为什么。
比如对天上的星星好奇，研究它们的规律，不就识别出星座的模式了嘛！
7. 学会联想呀！把看似不相关的东西联系起来，哇，这会有奇妙的发现哦！就像从云的形状联想到各种动物，这就是在进行有趣的模式识别呢！
我觉得这些模式识别的方法都超有用的，能帮我们更好地理解和认识世界，大家赶紧用起来呀！。
模式识别详细PPT
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
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。
模式识别讲义_(80pp)
第一章 绪论1．1模式和模式识别模式识别是一门很受人们重视的学科。
早在30年代就有人试图以当时的技术解决一些识别问题，在近代，随着计算机科学技术的发展和应用，模式识别才真正发展起来。
从60年代至今，在模式识别领域中已取得了不少成果。
它的迅速发展和广泛应用前景引起各方面的关注。
模式识别属于人工智能范畴，人工智能就是用机器去完成过去只有人类才能做的智能活动。
在这里，“智能”指的是人类在认识和改造自然的过程中表现出来的智力活动的能力。
例如：通过视觉、听觉、触觉等感官接受图象、文字、声音等各种自然信息去认识外界环境的能力；将感性知识加工成理性知识的能力，即经过分析、推理、判断等思维过程而形成概念、建立方法和作出决策的能力；经过教育、训练、学习不断提高认识与改造客观环境的能力‘对外界环境的变化和干扰作出适应性反应的能力等。
模式识别就是要用机器去完成人类智能中通过视觉、听觉、触觉等感官去识别外界环境的自然信息的那些工作。
虽然模式识别与人工智能关系很密切，但是发展到现在，它已经形成了独立的学科，有其自身的理论和方法。
在许多领域中，模式识别已有不少比较成功的实际应用。
模式的概念：模式这个概念的内涵是很丰富的。
“我们把凡是人类能用其感官直接或间接接受的外界信息都称为模式”。
比如：文字、图片、景物；声音、语言；心电图、脑电图、地震波等；社会经济现象、某个系统的状态等，都是模式。
模式识别：模式识别是一门研究对象描述和分类方法的科学。
如，我们要听某一门课，必须做以下识别：1)看课表—文字识别；2)找教室和座位—景物识别；3)听课—声音识别。
再比如，医生给病人看病：1)首先要了解病情；问2)再做一些必要的检验；查3)根据找到的能够诊断病情的主要特征，如体温、血压、血相等，做出分类决策，即诊断。
对于比较简单的问题，可以认为识别就是分类。
如，对于识别从“0”到“9”这十个阿拉伯数字的问题。
对于比较复杂的识别问题，就往往不能用简单的分类来解决，还需要对待识别模式的描述。
模式识别(国家级精品课程讲义)
1.1 概述－模式识别的基本方法
一、统计模式识别
理论基础：概率论，数理统计 主要方法：线性、非线性分类、Bayes决策、聚类分析 主要优点：
1）比较成熟 2）能考虑干扰噪声等影响 3）识别模式基元能力强 主要缺点： 1）对结构复杂的模式抽取特征困难 2）不能反映模式的结构特征，难以描述模式的性质 3）难以从整体角度考虑识别问题
模式类(Class)：具有某些共同特性的模式 的集合。
模式识别的例子
计算机自动诊断疾病:
1. 获取情况(信息采集) 测量体温、血压、心率、 血液化验、X光透射、B超、心电图、CT等尽可 能多的信息，并将这些信息数字化后输入电脑。 当然在实际应用中要考虑采集的成本，这就是 说特征要进行选择的。
2. 运行在电脑中的专家系统或专用程序可以分析 这些数据并进行分类，得出正常或不正常的判 断，不正常情况还要指出是什么问题。
5元
反 射 光 波 形
10元
20元 50元 100元
1 2 3 4 5 6 7 8
1.1 概述－系统实例
数据采集、特征提取：
长度、宽度、磁性、磁性的位置，光反射亮度、光 透射亮度等等
特征选择：
长度、磁性及位置、反射亮度
分类识别：
确定纸币的面额及真伪
1.1 概述－系统实例
训练集：是一个已知样本集，在监督学习方法 中，用它来开发出模式分类器。
模式识别
★ 相关学科
●统计学 ●概率论 ●线性代数（矩阵计算）
●形式语言 ●人工智能 ●图像处理 ●计算机视觉
等等
讲授课程内容及安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
引论 聚类分析 判别域代数界面方程法 统计判决 学习、训练与错误率估计 最近邻方法 特征提取和选择 上机实习
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？
模式识别概念原理及其应用
详细描述
手写数字识别系统通过采集手写数字图像，提取特征 并转换为数字格式，然后与预定义的标准数字进行匹 配，实现数字的自动识别。该技术广泛应用于邮政编 码、支票和银行票据等领域的自动化处理。
医学影像诊断
总结词
医学影像诊断是指利用医学影像技术获取人体内部结构 和功能信息，进而对疾病进行诊断和治疗的过程。
结构模式识别
总结词
基于结构分析和语法规则的模式识别方法，通过建立输入数据的结构模型进行分 类和识别。
详细描述
结构模式识别通过分析输入数据的结构和语法规则，建立相应的结构模型，然后 根据这些模型对输入数据进行分类和识别。常见的结构模式识别方法包括句法分 析、语法制导的翻译等。
模糊模式识别
总结词
基于模糊逻辑和模糊集合论的模式识别方法，通过建立模糊隶属度函数进行分类和识别。
02 模式识别的基本原理
特征提取
特征提取
01
从原始数据中提取出具有代表性的特征，以便更好地分类和识
别。
特征选择
02
选择与分类任务最相关的特征，去除无关或冗余的特征，提高
分类准确率。
特征变换
03
将特征进行变换，使其更适应分类器的需求，提高分类性能。
分类器设计
分类器设计
根据不同的分类任务和数据集，设计合适的分类器。
详细描述
语音识别在智能语音助手、语音搜索、语音 导航、智能家居等领域有广泛应用。通过语 音识别技术，用户可以更方便地与设备进行 交互，提高用户体验和效率。
生物特征识别
总结词
生物特征识别是利用个体独特的生物特征进 行身份认证和识别的技术。
详细描述
模式识别概述
模式识别概述
模式识别是一种基于对数据、信号或图像的分析和解释，从中发现和提取隐藏的规律
和特征的过程。
它可以帮助我们理解并解释复杂的现象，进行数据预测和分类。
在模式识别中，首先需要进行数据的预处理，这包括数据清洗、去除噪音和不必要的
信息。
接着，通过特征提取，将数据转化为适合模式识别算法处理的形式。
特征可以是简
单的数值或复杂的数据结构。
一旦数据经过预处理和特征提取，就可以应用各种模式识别算法来进行模式的分析和
识别。
常用的模式识别算法包括统计方法（如贝叶斯分类、支持向量机）、神经网络、决
策树等。
这些算法根据输入数据的特点和应用场景的需求，选择最合适的算法进行模式的
分类和识别。
模式识别在各个领域都有广泛的应用。
在医学领域，模式识别可以帮助诊断疾病、分
析医疗图像，提高医疗效能。
在金融领域，模式识别可以用于股票价格预测、欺诈检测等。
在交通领域，模式识别可以用于车辆识别、行人识别等。
模式识别是一种重要的数据分析技术，通过从数据中发现和提取模式和特征，为各个
领域的问题提供了有效的解决方案。
它在未来的发展中将继续扮演重要角色，推动科学技
术的进步。
模式识别介绍课件
第1章 绪论
第4章 线性判别函数（重点掌握）
4.1 线性判别函数和决策面 4.2 感知准则函数 4.3 最小平方误差准则函数（MSE ） 4.4 Fisher线性判别函数 4.5 多类情况下的线性判别函数和固定增量算法 4.6 分段线性判别函数
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第1章 绪论
第6章 近邻法（了解） 非监督学习方法的部分内容合并到此章介绍。 第7章 特征的抽取和选择（掌握） 基于K —L展开式的特征提取合并到此章介绍。 其它内容不作要求 课程小结：讲授模式识别的应用实例及复习前面 各知识点。 考核 考试成绩（80%）+平时成绩（20%）
第1章 绪论
第1章 绪论
1.1 模式和模式识别的基本概念 1.2 模式识别系统 1.3 模式识别的发展及应用 1.4 本课程授课按排及考核标准
第1章 绪论
1.1 模式和模式识别
1.1.1 模式 1.1.2 模式识别
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第1章 绪论
1.1.1 模式
“模式”这个概念的内涵是很丰富的,我们把凡是 人类能用其感官直接或间接接受的外界信息都称为 模式,比如,文字、图片、景物是模式,声音,语音是 模式,心电图、脑电图、地震波等也是模式。广义 地说,存在于时间和空间中可观察的事物,如果我们 可以区别它们是否相同或是相似,都可以称为模式, 但模式所指的不是事物本身,而是我们从事物获得 的信息, Байду номын сангаас此, 模式往往表现为具有时间和空间分布 的信息。
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第1章 绪论
第1章 绪论
1.3.4 其它方面的应用
模式识别进行遥感图片的分类，可以完成大量的 信息处理工作；在军事上，可见光、雷达、红外 图像的分析与识别，可以检出和鉴别目标的出现， 判断目标的类别并对运动中的目标进行监视和跟 踪。采用地形匹配的方法校正飞行轨道以提高导 弹的命中精度，也是模式识别的重要应用课题。 此外，模式识别在鉴别人脸和和指纹，地质勘测、 高能物理，机器人技术等方面也有很多用处。
模糊模式识别应用案例
模糊模式识别应用案例你知道吗？模糊模式识别这玩意儿在生活里可有用啦，就拿找对象来说吧。
比如说有个姑娘叫小美，她心里有个模糊的理想对象的样子。
这个理想对象呢，没有一个特别精确的标准，而是一堆模糊的概念。
像身高方面，她不是非得要精确到180厘米整，而是大概“比较高”就行，这个“比较高”就是个模糊概念，可能178厘米到185厘米之间的男生在她心里都符合这个“比较高”的模糊模式。
性格上呢，小美希望男生是“温柔体贴”的。
这“温柔体贴”也没个具体标准啊，不是说每天要说多少句甜言蜜语或者做几件具体的事才叫温柔体贴。
也许有的男生偶尔给她送个小礼物，在她不开心的时候默默陪着她，那这个男生就可能被识别为符合“温柔体贴”这个模糊模式。
再看收入，小美觉得“收入还不错”就好。
这“收入还不错”可就因人而异啦，对于小美来说，可能不是非得月入好几万，只要能满足基本生活开销，偶尔还能有点小浪漫的花费，比如看个电影吃个大餐啥的，那这个收入水平就算是符合她心里“收入还不错”这个模糊模式了。
然后小美去参加一个相亲活动，里面好多男生。
她就像一个模糊模式识别系统一样，在心里默默把每个男生和自己心里的那些模糊模式进行对比。
有的男生虽然长得帅，但是性格特别自我，那在“温柔体贴”这个模式上就不匹配；有的男生收入很高，但是整天忙得不见人影，也不符合小美心中那个模糊的理想对象模式。
最后呢，有个叫小李的男生，身高182厘米，性格很温暖，收入虽然不是特别高但也能让生活过得挺滋润，小美就觉得这个小李比较符合自己心里的那个模糊的理想对象模式，然后就打算进一步了解了解。
你看，这找对象的过程就很像模糊模式识别呢。
夏天的时候，大家都爱吃西瓜。
可怎么挑个好西瓜呢？这里面也有模糊模式识别的学问哦。
老王可是挑西瓜的老手。
他去西瓜摊的时候，心里就有一套模糊的挑瓜标准。
首先是看西瓜的外观，他不是看西瓜得长得多么标准的圆形，而是有个模糊概念叫“形状比较圆润”。
那种歪瓜裂枣的肯定不行，但稍微有点椭圆，只要整体看起来饱满圆润的，就符合这个模糊模式。
模式识别理论
• 模糊聚类法—Fuzzy clustering method • PCA投影分类法等等
主成分分析的数学 与几何意义示意图
16个脑组织试样进行分析，在色谱图中
取多达156参量（可辨认的156个峰处的峰 高），组成(16156)阶矩阵，通过将矩阵作 主成分分解，分别求得对应于两个最大特征 值的得分矢量t1和t2，并以t1和t2为投影轴作 图，得到下图。其中正方形是有肿瘤的脑组 织样，圆是正常脑组织样。
（3）对连接所得到的树进行检查，找到 最小路径的边，将其割断就得到两类，如 此继续分割，直至类数已达到所要分的类 数。
• • •
缺点：未对训练点进行信息压缩，每判断一个点 都要将其对所有已知点的距离计算一遍,工作量较 大。
简化的KNN法—类重心法
将训练集中每类样本点的重心求出，然 后判别未知样本点与各类样本点重心的 距离。未知样本点距哪一类重心距离最 近，即未知样本属于哪一类。
例：有两种地层，用7种指标的分析数据 判别，先从已经准确判断的地层中各取 9个样本，测得的数据如下表：
x
x
ytΒιβλιοθήκη oyoy二维模式向一维空间投影示意图
（1)求解Fisher准则函数
~sW2
~sW21
~sW22
u(SW1
SW2 )u
uSWu
类间离差度为：
~sB2
(m~1
m~2
)2
(um1
um2
)(um1
um2
)
uSBu
J F (u)
(m~1 m~2 )2 ~sW21 ~sW22
• 只要找到相似关图的最大生成树，就可以 根据最大生成树进行模糊聚类分析，其分 类准则是：对于规定的阈值水平，路径强 度大于的顶点可归为一类。
模式识别
目前，模式识别已经在图像识别、语音识别、自然语言处理 等领域取得了广泛应用，成为推动人工智能发展的重要驱动 力之一。同时，随着大数据时代的到来，模式识别面临着更 加复杂和多样化的挑战和机遇。
应用领域及前景展望
应用领域
模式识别被广泛应用于各个领域，如金融风控、医疗诊断、智能交通、智能家居等。在金融领域，模式识别可以 帮助银行等机构自动识别欺诈行为，提高风险控制能力；在医疗领域，模式识别可以辅助医生进行疾病诊断和治 疗方案制定，提高医疗质量和效率。
利用卷积层、池化层等 结构提取图像特征，实
现图像分类与识别。
循环神经网络
适用于处理序列数据， 如语音识别、自然语言
处理等。
深度生成模型
如生成对抗网络（GAN）、 变分自编码器（VAE）等， 可用于生成新的模式样本或
实现无监督学习。
其他先进方法探讨
集成学习方法
将多个分类器集成在一起，提高模式识别的 准确率和鲁棒性。
半监督学习方法
利用部分有标签数据和大量无标签数据进行 训练，提高模式识别的泛化能力。
特征选择与降维方法
通过特征选择和降维技术降低模式特征的维 度和冗余性，提高识别性能。
迁移学习方法
将在一个领域学习到的知识迁移到另一个领 域，实现跨领域的模式识别。
04
模式识别在实际问题 中应用案例
文字识别技术及应用场景
目标跟踪技术
目标跟踪是在视频序列中跟踪感兴趣目标的位置和运动轨 迹的技术，可应用于视频监控、运动分析、人机交互等领 域。
目标检测与跟踪系统
目标检测与跟踪系统结合了目标检测和目标跟踪技术，实 现了对图像序列中目标的自动检测和持续跟踪，为智能视 频监控和自动驾驶等应用提供了有力支持。
模式识别第1章课件
1.4.3模式识别软件
目前来说，有很多软件可以指导设计模式识别系统，建立一 个模式识别系统要用到的相关软件有MATLAB、opencv 、 vc6.0等等
图1-6 MATLAB仿真示意图
第一章 绪论
1.1 模式识别的基本概念 1.2 特征描述 1.3 模式识别方法 1.4 模式识别工程设计
1.1 模式识别的基本概念
模式—通过信息的采集，形成的对一个对象的描述
模式类—模式所属的类别或同一类中的模式的总体
模式识别—利用计算机（或人为少量的干预）自动 地将待识别的事物分配到各个模式类中的技术
(1) 可靠性； (2) 样本数目足够多； (3) 样本数M与模式空间维数N的关系要满足M/N>3,最好M/N>10； 在选择训练集的实验中一般选择一些具有相同特征且特征明显的数据 样本作为训练集，这类样本能让分类器更快更有效的获得此类样本的特 性；
测试集：样本是未知的（没有标定的），需要用分类器进行 识别的，一般选择在设计分类系统没有使用过的独立的样本 即可。
聚类法：用某种相似性度量的方法将数据组分成所需要的各 组数据。主要有分层聚类法和迭代聚类法。
神经网络法：利用给定的样本，在学习过程中不断修正内部 连接权重和阈值，使实际输出与期望输出在一定误差范围内 相等。 BP(误差反传播算法)网络模型是模式识别应用最广 泛的网络之一 人工智能法： 应用专家系统、智能推理技术、不确定性推理 等智能算法，所获取样本进行识别。主要解决高复杂度，无 法建立准确的模型或者信息不准确、不确切等问题。
1.1 模式识别的基本概念
模式识别系统的组成
数据采集
预处理
特征提取 和选择
分类器设 计
分类决策
图1-1 模式识别系统的基本构成
八、模式识别案例
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彩色边缘检测的方法
• 以上两种彩色边缘检测算法中常用的梯度 算子有
– 罗伯特交叉（Robert cross）算子，蒲瑞维特 （Prewitt）和索贝尔（Sobel）算子。 – 其中，索贝尔算子是效果较好的一种，并且可 以直接应用于彩色图像的各个颜色通道。
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边缘提取
• 使用索贝尔算子得到的边缘图像
水果原始图像
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颜色空间的转换
• 为了正确使用颜色，需要建立颜色空间。颜色空间是 对彩色的一种描述方法，它有很多种类型，
– 如： RGB，CMY，YIQ， YUV，HSL等。
• RGB是使用较普遍的颜色空间，由于显示器采用此 模型，因此，算法的执行速度较快。 • HSL
– 是由色调（H）,饱和度（S）和亮度（ L）三个颜色分量组 成的一类颜色空间， – 是面向用户的一种复合主观感觉的颜色空间，通常用于选择 颜色，更接近人对颜色的感知。
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对象提取
• 在二值图像中，对象是指值为1且连接在 一起的像素的集合。 • 根据上图中不同目标物的不同坐标，提取 出特定的连通区域，选择特定的对象
分别显示出只含有一个对象的二值图像
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5 特征提取
• 5.1形状特征 • 5.2 颜色特征
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5.1形状特征
• 图像经过边缘提取和图像分割等操作，就会得到 边缘和区域，也就是获得了目标的形状。 • 任何物体的形状特征均可由其几何属性（如长度、 面积、距离、凹凸等），统计属性（如投影）和 拓扑属性（如连通、欧拉数）来进行描述。 • 可以用来表示形状的特征包括几何特征和矩特征。
– 分别对红，绿，蓝三个颜色通道（或其他颜色 空间分量）执行边缘检测， – 最后的输出是这三幅边缘图像的合成
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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。
模式识别的发展
80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。
模式识别和模式的概念
模式识别 – 直观，无所不在，“人以类聚，物以群分”
周围物体的认知：桌子、椅子 人的识别：张三、李四 声音的辨别：汽车、火车，狗叫、人语 气味的分辨：炸带鱼、红烧肉
人和动物的模式识别能力是极其平常的，但对计算机来 说却是非常困难的。
模式识别的难点
概念
数字化感知数据：来源丰富、数量巨大
模式识别介绍和 案例讲解
第一章 模式识别概述
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，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：
➢ 模式类与模式联合使用时，模式表示具体的事物，而模式类 则是对这一类事物的概念性描述。
模式识别是从样本到类别的映射。
样 本
模式识别
类 别
模式识别和模式的概念
概念
Watanabe defines a pattern “as opposite of a chaos; it is an entity, vaguely defined, that could be given a name.”
可观察性 可区分性 相似性
模式（Pattern）实例
计算机模式识别
概念
模式识别：使计算机模仿人的感知能力，从感知数据中 提取信息（判别物体和行为）的过程。
数据 获取
模式 分割
姚明
ROCKETS
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模ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 识别
概念
模式识别和模式的概念
Pattern recognition
is the study of how machines can observe the environment, learn to distinguish patterns of interest from their background, and make sound and reasonable decisions about the categories of the patterns. (Anil K. Jain)
90年代 小样本学习理论，支持向量机也受到了很大的 重视。
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；
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。
例子1：医生诊病过程
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； 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)
医生诊病过程
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)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。
➢ a fingerprint image ➢ a handwritten cursive word ➢ a human face ➢ a speech signal ➢ ……
模式识别的发展
1929年 G. Tauschek发明阅读机 ，能够阅读0-9的数字。
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”。随着计算机运算速度的迅猛发展，这个 问题得到一定克服。目前，统计模式识别仍是模式识别 的主要理论。
模式识别的难点
概念
感知数据：非结构化（像素、声波等）
模式与模式类
概念
样本(sample, object)：一类事物的一个具体体现，对 具体的个别事物进行观测所得到的某种形式的信号。
模式(pattern)：表示一类事物，如印刷体A与手写体A 属同一模式。B与A则属于不同模式。
➢ 样本是具体的事物，而模式是对同一类事物概念性的概括。
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….。
模式识别的发展
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…… ➢ 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 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：
1.1 模式识别和模式的概念 感知：从环境获取信息
1.1 模式识别和模式的概念
模式——Pattern
存在于时间和空间中可观察的物体，如果我们可以区别 它们是否相同或是否相似，都可以称之为模式。
模式所指的不是事物本身，而是从事物获得的信息， 因此，模式往往表现为具有时间和空间分布的信息。
模式的直观特性: