人工智能在模式識別中的應用研究

1、人工智能在模式識別中的應用研究摘要：信息技術(shù)的飛速發(fā)展使得人工智能的應用范圍 變得越來越廣，而模式識別作為其中的一個重要方面，一直 是人工智能研究的重要方向。在介紹人工智能和模式識別的 相關(guān)知識的同時，對人工智能在模式識別中的應用進行了一 定的論述。關(guān)鍵詞：人工智能；模式識別；數(shù)字識別；人臉識別 中圖分類號： TP14 文獻標識碼： A 文章編號： 1007-9599 (2011) 10-0000-01Artificial Intelligence Applications Research in Pattern RecognitionYuan Ying,Sun Yanjun,Sun Yepi

2、ng,Wang Jingang(Tianjin Tianshi College,School of Electronics and Computer Science,Tianjin301700,China)Abstract:The rapid development of information technology makes the application of artificial intelligence become more and more widely,and pattern recognition as one of the important aspects of arti

3、ficial intelligence has always been an important research direction.Introducing the artificial intelligence and pattern recognition related knowledge,on the artificial intelligence in pattern recognition applications a certain amountof discussion.Keywords:Artificial intelligence;Pattern recognition;

4、Digital identification;Face recognition一、引言隨著計算機應用范圍不斷的拓寬，我們對于計算機具有 更加有效的感知“能力” ，諸如對聲音、文字、圖像、溫度 以及震動等外界信息，這樣就可以依靠計算機來對人類的生 存環(huán)境進行數(shù)字化改造。但是從一般的意義上來講，當前的 計算機都無法直接感知這些信息，而只能通過人在鍵盤、鼠 標等外設(shè)上的操作才能感知外部信息。雖然攝像儀、圖文掃 描儀和話筒等相關(guān)設(shè)備已經(jīng)部分的解決了非電信號的轉(zhuǎn)換 問題，但是仍然存在著識別技術(shù)不高，不能確保計算機真正 的感知所采錄的究竟是什么信息。這直接使得計算機對外部 世界的感知能力低下，成為計算機應

5、用發(fā)展的瓶頸。這時， 能夠提高計算機外部感知能力的學科模式識別應運而 生，并得到了快速的發(fā)展。人工智能中所提到的模式識別是指采用計算機來代替 人類或者是幫助人類來感知外部信息，可以說是一種對人類 感知能力的一種仿真模擬。它探討的是計算機模式識別系統(tǒng) 的建立，通過計算機系統(tǒng)來模擬人類感官對外界信息的識別 和感知。二、人工智能和模式識別一）人工智能。人工智能（ Artificial Intelligence ），是相對與人的自然智能而言的，它是指采用人工的方法及技 術(shù)，對人工智能進行模仿、延伸及擴展，進而實現(xiàn)“機器思 維”式的人工智能。簡而言之，人工智能是一門研究具有智 能行為的計算模型，其最終的

6、目的在于建立一個具有感知、 推理、學習和聯(lián)想，甚至是決策能力的計算機系統(tǒng)，快速的 解決一些需要專業(yè)人才能解決的問題。從本質(zhì)上來講，人工 智能是一種對人類思維及信息處理過程的模擬和仿真。（二）模式識別。模式識別，即通過計算機采用數(shù)學的 知識和方法來研究模式的自動處理及判讀，實現(xiàn)人工智能。 在這里，我們將周圍的環(huán)境及客體統(tǒng)統(tǒng)都稱之為“模式” ， 即計算機需要對其周圍所有的相關(guān)信息進行識別和感知，進 而進行信息的處理。在人工智能開發(fā)，即智能機器開發(fā)過程 中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 就是采用計算機來實現(xiàn)模式 （包括文字、 聲音、人物和物體等）的自動識別，其在實現(xiàn)智能的過程中 也給人類對自身智能的認識提供了一個

7、途徑。在模式識別的 過程中，信息處理實際上是機器對周圍環(huán)境及客體的識別過 程，是對人參與智能識別的一個仿真。相對于人而言，光學 信息及聲學信息是兩個重要的信息識別來源和方式，它同時 也是人工智能機器在模式識別過程中的兩個重要途徑。在市 場上具有代表性的產(chǎn)品有：光學字符識別系統(tǒng)以及語音識別 系統(tǒng)等。在這里的模式識別，我們可以將之理解成為：根據(jù)識別 對象具有特征的觀察值來將其進行分類的一個過程。采用計 算機來進行模式識別，是在上世紀 60 年代初發(fā)展起來的一 門新興學科。三、人工智能在模式識別中的應用（一）數(shù)字識別及語音識別。在數(shù)字識別的過程中，對 于手寫體的識別一直是一個難題，而其又在郵政編碼的

8、識 別、銀行業(yè)務等方面具有較為廣泛的應用，但是其字體形式 變化較大，導致提高對其的識別率成為了一個難題，精準的 識別存在著較大的困難。而采用人工智能中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 后，系統(tǒng)可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習及快速并行功能來實現(xiàn)對 手寫數(shù)字的快速識別，有力的提高相關(guān)運用領(lǐng)域的工作效 率。而語音識別，簡單的將就是能使得計算機能聽懂人所說 的話，一個典型的例子就是七國語言（中、日、英、意、韓、 法、德）口語自動翻譯系統(tǒng)，它可以將人說的話翻譯成為機 器所設(shè)定的目的語言，在整個過程中不需要翻譯人員的參 與。其中的中文部分實驗平臺設(shè)置在中科院自動化所的模式 識別國家重點實驗室中，這標志著我國的機器口語翻譯研究 已經(jīng)

9、跨入世界先進行列。在這個系統(tǒng)的功能實現(xiàn)之后，出國 旅行需要預定旅館、購買機票、就餐等需要和外國人進行對 話時，只需要利用電話網(wǎng)絡(luò)或者是國際互聯(lián)網(wǎng)就能夠順利的 和對方進行通話，進行語言交流。（二）人臉立體識別模式。人臉識別的過程主要包括這 樣三個主要的部分：其一，人臉模式庫，即與所采集的實時 圖像進行對比，判斷其是否存在于人臉模式庫當中，若存在，則給出每個人臉的位置和大小等相關(guān)的臉部信息；其二，對 面部特征進行定位，即對每一個人臉的主要器官進行檢測， 包括對其的具體位置和形狀等特征進行具體的信息收集，然 后將之進行歸一化的處理；其三，比對，即根據(jù)所采集到得 人臉面部特征來和人臉模式庫中的圖像進行

10、對比，之后對該 人臉的身份進行核實。常見的人臉識別技術(shù)大部分可以歸為這樣三個類型：采 用基于幾何特征的方法，基于模板的方法以及基于模型的方 法。其中，基于幾何特征的方法最為常見，它通常需要與其 他的算法進行結(jié)合之后才能形成比較好的識別效果；而基于 模板的方法又能夠分為基于匹配的方法、臉部特征的方法、 線性判別分析的方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法以及奇異值分解方法 等；再次，基于模型的方法主要包括基于隱馬爾可夫模型、 主動外觀模型和主動形狀模型方法等。采用人臉識別模式來進行身份驗證具有明顯的有點，諸 如：易用性好、準確度高、隱私性能好、穩(wěn)定性好，且能被 大部分的用戶容所接受。人臉二維圖像的識別已經(jīng)基本實 現(xiàn)，但是基于三維的立體圖像人臉識別技術(shù)卻處于研發(fā)階段。人臉的二維及三維模型所反映的臉部外部