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模式识别人工智能论文


浅谈人工智能与模式识别的应用
一、引言
随着计算机应用范围不断的拓宽,我们对于计算机具有更加有效的感知“能 力” ,诸如对声音、文字、图像、温度以及震动等外界信息,这样就可以依靠计 算机来对人类的生存环境进行数字化改造。但是从一般的意义上来讲,当前的计 算机都无法直接感知这些信息, 而只能通过人在键盘、鼠标等外设上的操作才能 感知外部信息。 虽然摄像仪、 图文扫描仪和话筒等相关设备已经部分的解决了非 电信号的转换问题, 但是仍然存在着识别技术不高,不能确保计算机真正的感知 所采录的究竟是什么信息。 这直接使得计算机对外部世界的感知能力低下,成为 计算机应用发展的瓶颈。 这时, 能够提高计算机外部感知能力的学科——模式识 别应运而生, 并得到了快速的发展,同时也成为了未来电子信息产业发展的必然 趋势。 人工智能中所提到的模式识别是指采用计算机来代替人类或者是帮助人类 来感知外部信息, 可以说是一种对人类感知能力的一种仿真模拟。近年来电子产 品中也加入了诸多此类的功能: 如手机中的指纹识别解锁功能;眼球识别解锁技 术; 手势拍照功能亦或是机场先进的人耳识别技术等等。这些功能看起来纷繁复 杂, 但如果需要一个概括的话, 可以说这都是模式识别技术给现代生活带来的福 分。 它探讨的是计算机模式识别系统的建立,通过计算机系统来模拟人类感官对 外界信息的识别和感知,从而将非电信号转化为计算机可以识别的电信号。

二、人工智能和模式识别
(一)人工智能。人工智能(Artificial Intelligence) ,是相对与人的自然智能 而言的,它是指采用人工的方法及技术,对人工智能进行模仿、延伸及扩展,进 而实现“机器思维”式的人工智能。简而言之,人工智能是一门研究具有智能行 为的计算模型,其最终的目的在于建立一个具有感知、推理、学习和联想,甚至 是决策能力的计算机系统, 快速的解决一些需要专业人才能解决的问题。从本质 上来讲,人工智能是一种对人类思维及信息处理过程的模拟和仿真。 (二)模式识别。模式识别,即通过计算机采用数学的知识和方法来研究模 式的自动处理及判读,实现人工智能。在这里,我们将周围的环境及客体统统都 称之为“模式” ,即计算机需要对其周围所有的相关信息进行识别和感知,进而 进行信息的处理。在人工智能开发,即智能机器开发过程中的一个关键环节,就 是采用计算机来实现模式(包括文字、声音、人物和物体等)的自动识别,其在 实现智能的过程中也给人类对自身智能的认识提供了一个途径。 在模式识别的过 程中, 信息处理实际上是机器对周围环境及客体的识别过程,是对人参与智能识 别的一个仿真。 相对于人而言, 光学信息及声学信息是两个重要的信息识别来源 和方式, 它同时也是人工智能机器在模式识别过程中的两个重要途径。在市场上 具有代表性的产品有:光学字符识别系统以及语音识别系统等。 在这里的模式识别, 我们可以将之理解成为:根据识别对象具有特征的观察 值来将其进行分类的一个过程。采用计算机来进行模式识别,是在上世纪 60 年

代初发展起来的一门新兴学科, 但同样也是未来一段实践中发展的必然方向。在 生活节奏相当之快的今天人们希望电子产品可以为我们的生活提供更多的便利 条件。因此在未来相当一段时间内模式识别技术依然是发展的必然趋势。

三、人工智能在模式识别中的应用
(一)数字识别及语音识别。在数字识别的过程中,对于手写体的识别一直 是一个难题,而其又在邮政编码的识别、银行业务等方面具有较为广泛的应用, 但是其字体形式变化较大, 导致提高对其的识别率成为了一个难题,精准的识别 存在着较大的困难。 而采用人工智能中的神经网络技术后,系统可以利用神经网 络的学习及快速并行功能来实现对手写数字的快速识别, 有力的提高相关运用领 域的工作效率。 而语音识别, 简单的将就是能使得计算机能听懂人所说的话,一个典型的例 子就是七国语言(中、日、英、意、韩、法、德)口语自动翻译系统,它可以将 人说的话翻译成为机器所设定的目的语言,在整个过程中不需要翻译人员的参 与。 其中的中文部分实验平台设置在中科院自动化所的模式识别国家重点实验室 中, 这标志着我国的机器口语翻译研究已经跨入世界先进行列。在这个系统的功 能实现之后,出国旅行需要预定旅馆、购买机票、就餐等需要和外国人进行对话 时, 只需要利用电话网络或者是国际互联网就能够顺利的和对方进行通话,进行 语言交流。 (二)人脸立体识别模式。人脸识别的过程主要包括这样三个主要的部分: 其一,人脸模式库,即与所采集的实时图像进行对比,判断其是否存在于人 脸模式库当中,若存在,则给出每个人脸的位置和大小等相关的脸部信息; 其二,对面部特征进行定位,即对每一个人脸的主要器官进行检测,包括对 其的具体位置和形状等特征进行具体的信息收集,然后将之进行归一化的处理; 其三,比对,即根据所采集到得人脸面部特征来和人脸模式库中的图像进行 对比,之后对该人脸的身份进行核实。 常见的人脸识别技术大部分可以归为这样三个类型: 采用基于几何特征的方 法, 基于模板的方法以及基于模型的方法。 其中, 基于几何特征的方法最为常见, 它通常需要与其他的算法进行结合之后才能形成比较好的识别效果; 而基于模板 的方法又能够分为基于匹配的方法、脸部特征的方法、线性判别分析的方法、神 经网络方法以及奇异值分解方法等;再次,基于模型的方法主要包括基于隐马尔 可夫模型、主动外观模型和主动形状模型方法等。 采用人脸识别模式来进行身份验证具有明显的有点,诸如:易用性好、准确 度高、隐私性能好、稳定性好,且能被大部分的用户容所接受。人脸二维图像的 识别已经基本实现, 但是基于三维的立体图像人脸识别技术却处于研发阶段。人 脸的二维及三维模型所反映的脸部外部信息是不同的, 二维图像中的灰度值反映 的是人脸表面亮度的差异, 而三维图像中添加了深度信息,它能够表达脸形的信 息数据,使得脸部的信息量更加丰富,能提高脸部的识别概率。

四、心得体会
很荣幸能在本学期学习模式识别这门课程, 这是一门很实用并且有着无限发 展前景的学科。 在学习之初我本以为他只是一门普普通通的课程,但随着课程的 进行我发现我错了, 模式识别是一门与生活密切相关的学科,是今后电子产品发 展的必然趋势。 想想看我们现在身边的电子产品诸如手机、 电脑乃至第三代身份

证中无不存在模式识别技术的影子。手机电脑中的例子有很多,但与我们密切相 关的三代身份证都需要录入指纹, 为的是在未来的破案过程中警方可用提取道德 指纹在指纹库中寻找到嫌疑人的身份信息。这会大大缩短破案时间提高治安水 平,为人民的安居乐业提供前提。 的确模式识别这门学科设计了相当广泛的领域, 是未来相当一段时间内飞速 发展的领域, 这门学科为大四还在迷茫的我指引了一个明确的前进方向。虽然这 门学科暂时结业了, 但我相信学无止境,在今后的日子里我也有了自己确定的研 究方向。 我会将一些工具学科的方法利用到这门学科中,或许我在段时间内做不 出新的产品或者是项目, 但我可以从头做起,先去学习已有的实例而后做相应的 应用。最后感谢郝老师一直为我们带来如此精彩的课程,让我们受益匪浅!


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