【模式識(shí)別技術(shù)在珠寶寶石鑒定中的應(yīng)用淺論3200字（論文）】

模式識(shí)別技術(shù)在珠寶寶石鑒定中的應(yīng)用淺析目錄TOC\o"1-2"\h\u28057如何巧用模式識(shí)別技術(shù)開(kāi)展珠寶寶石鑒定 15634關(guān)鍵詞：模式識(shí)別技術(shù)；珠寶寶石鑒定；應(yīng)用研究 1234021、模式識(shí)別基本概念和方法 136411.1數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理 2286481.2特征提取與選擇 248591.3分類(lèi)器和分類(lèi)決策 2281792.模式識(shí)別技術(shù)在珠寶玉石鑒定中的應(yīng)用 3311722.1數(shù)據(jù)獲取 34962.2參量預(yù)處理 384782.3寶石特征提取和選擇 3123392.4分類(lèi)決策 3摘要：隨著珠寶玉石市場(chǎng)的發(fā)展，鑒定技術(shù)在人工肉眼識(shí)別的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出一套輔助鑒定和相關(guān)信息查詢(xún)的專(zhuān)家設(shè)備軟件。該系統(tǒng)主要應(yīng)用模式識(shí)別和其他信息技術(shù)為支撐，在珠寶玉石鑒定中可以減少經(jīng)驗(yàn)不足的帶來(lái)的不便。模式識(shí)別技術(shù)在鑒定實(shí)踐中為操作流程提供明確的設(shè)計(jì)方向。文章主要分析模式識(shí)別技術(shù)的理論方法，結(jié)合珠寶玉石實(shí)踐工作的開(kāi)展分析模式識(shí)別技術(shù)在應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：模式識(shí)別技術(shù)；珠寶寶石鑒定；應(yīng)用研究珠寶玉石鑒定工作香相對(duì)復(fù)雜，需要借助多種儀器和檢驗(yàn)方法對(duì)寶石的不同參量進(jìn)行鑒定。鑒定過(guò)程中涉及較多檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的判斷和綜合分析，因此，對(duì)鑒定人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn)要求較高。鑒定工作涉及儀器使用、寶石關(guān)鍵特征分析等相關(guān)內(nèi)容，要做出準(zhǔn)確、快速的鑒定對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)較大，而合格的珠寶鑒定者培養(yǎng)過(guò)程緩慢，因此，基于模式識(shí)別技術(shù)和國(guó)家珠寶鑒定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合和寶玉石知識(shí)結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的輔助信息系統(tǒng)，能夠突破專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的限制，提高鑒定工作的可靠性和全面性。1、模式識(shí)別基本概念和方法模式識(shí)別概念早在上世紀(jì)20年代就已經(jīng)提出，在后來(lái)計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的推動(dòng)下，發(fā)展成為一門(mén)相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科。模式識(shí)別理論和應(yīng)用方法在多學(xué)科領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，拓展了計(jì)算機(jī)和人工智能系統(tǒng)的發(fā)展。模式識(shí)別有統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別和結(jié)構(gòu)模式識(shí)別兩種基本方法。其中，統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別方法以研就對(duì)象的特征向量為描述對(duì)象，特征向量中的每一特征元素為模式的一個(gè)屬性，而向量構(gòu)成的空間稱(chēng)之為特征空間。基于統(tǒng)計(jì)特征勢(shì)識(shí)別方法構(gòu)建的特征空間使用不同的方法對(duì)空間進(jìn)行劃分，達(dá)到識(shí)別的目標(biāo)。統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)建分為四部分，首先獲取數(shù)據(jù)信息，采集信息數(shù)據(jù)為后續(xù)工作提供分析資源；然后做預(yù)處理，對(duì)收集的數(shù)據(jù)做加強(qiáng)、除燥或還原等處理，便于下一步操作。接著進(jìn)行特征提取和篩選，最后是分類(lèi)器設(shè)計(jì)和分類(lèi)決策。1.1數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理數(shù)據(jù)采集是信息加工的基礎(chǔ)，為了是計(jì)算機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，需要通過(guò)一定的技術(shù)和手段對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行觀(guān)測(cè)，獲取事物的時(shí)空分布信息，形成計(jì)算機(jī)可以直接識(shí)別的語(yǔ)言符號(hào)。系統(tǒng)輸入的信號(hào)主要有一維波形、二位圖像和邏輯信號(hào)和各種物理參量，通過(guò)測(cè)量、采樣和量化將測(cè)得數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)處理語(yǔ)言，完成數(shù)據(jù)獲取過(guò)程。在數(shù)據(jù)獲取的基礎(chǔ)上做預(yù)處理，初步引入的數(shù)據(jù)具有干擾信息，要通過(guò)噪聲過(guò)濾，退化還原和加強(qiáng)處理為下一步特征提取提供基礎(chǔ)。1.2特征提取與選擇經(jīng)過(guò)處理獲得的數(shù)據(jù)信息龐大，為了提高識(shí)別效率，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成直接反映對(duì)象性質(zhì)的特征集合，當(dāng)向量維度達(dá)到一定限度時(shí)就需要降低維度進(jìn)行特征處理，也就是特征的提取和篩選過(guò)程。將分類(lèi)識(shí)別的特征形成維度較低的表示模式。特征識(shí)別和選擇時(shí)模式識(shí)別的關(guān)鍵步驟，識(shí)別和選擇質(zhì)量的好壞直接決定模式識(shí)別系統(tǒng)的性能。使用主成分分析法進(jìn)行特征提取，該統(tǒng)計(jì)方法在信號(hào)處理、模式識(shí)別和數(shù)字信息處理中廣泛應(yīng)用，能夠提高原始數(shù)據(jù)的主要特征，減少數(shù)據(jù)冗余，降低處理維度，并保留原始數(shù)據(jù)的主要信息，解決特征識(shí)別中原始數(shù)據(jù)龐大的問(wèn)題。遺傳算法為特征識(shí)別提供了一種現(xiàn)實(shí)問(wèn)題解決的適應(yīng)度函數(shù)，提高了數(shù)據(jù)處理質(zhì)量。1.3分類(lèi)器和分類(lèi)決策基于數(shù)學(xué)模型根據(jù)分類(lèi)決策找出決策函數(shù)，對(duì)先驗(yàn)知識(shí)為已知識(shí)別模式時(shí)，可以根據(jù)決策函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。如果僅知道世界識(shí)別模式的定性知識(shí)，則需要反復(fù)訓(xùn)練、調(diào)整獲滿(mǎn)意的決策函數(shù)表達(dá)式，為最終的決策依據(jù)提供基礎(chǔ)。支持向量機(jī)是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法，與機(jī)構(gòu)化風(fēng)險(xiǎn)最小化類(lèi)似，具有良好的學(xué)習(xí)性能，具有良好的拓展性，推廣能力較好。將基于二值分類(lèi)問(wèn)題提出的結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)引入到分類(lèi)中，使計(jì)算機(jī)和人工職能機(jī)器具有學(xué)習(xí)能力，克服高維特征識(shí)別難題。使用統(tǒng)計(jì)算法將特征空間根據(jù)不同的方法劃分不同的類(lèi)別，也就是在樣本訓(xùn)練的基礎(chǔ)上根據(jù)判斷規(guī)則識(shí)別特征屬性。依據(jù)判斷規(guī)則進(jìn)行分類(lèi)可以提高識(shí)別質(zhì)量和效率。模式識(shí)別技術(shù)在珠寶玉石鑒定中的應(yīng)用基于模式識(shí)別技術(shù)珠寶玉石鑒定行業(yè)開(kāi)發(fā)出一套專(zhuān)家系統(tǒng)，輔助進(jìn)行珠寶鑒定，并提供珠寶玉石有關(guān)信息的查詢(xún)服務(wù)。過(guò)去珠寶玉石鑒定利結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言（SQL)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)，根據(jù)輸入的定量信息或者標(biāo)準(zhǔn)化定性參做出分析和判斷。但珠寶玉石鑒定工作具有一定的復(fù)雜鑒定工作涉及的參量眾多，不同珠寶玉石的選取的參量具有不同意義，因此，簡(jiǎn)單的查詢(xún)功能無(wú)法將多個(gè)參量結(jié)合應(yīng)用綜合判斷難以實(shí)現(xiàn)，使用模式識(shí)別技術(shù)可以較好的對(duì)多種參量進(jìn)行判斷。2.1數(shù)據(jù)獲取珠寶玉石鑒定工作會(huì)涉及力學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等多種學(xué)科的知識(shí)，不同珠寶使用的儀器和鑒定方法也不同。珠寶鑒定工作中經(jīng)常要從顏色、折光率、密度、硬度等角度進(jìn)行分析，與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，綜合多種參量信息得出最終判斷。鑒定工作中獲取的數(shù)據(jù)是物理參量和邏輯值，因此，通過(guò)人工讀取數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)信息錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2.2參量預(yù)處理珠寶鑒定工作中獲取的數(shù)據(jù)為非定量語(yǔ)言，內(nèi)容十分龐雜，計(jì)算機(jī)語(yǔ)言無(wú)法識(shí)別，因此需要將獲取的參量進(jìn)行定性描述，對(duì)信息做標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化處理，對(duì)于不同參量做標(biāo)準(zhǔn)化并進(jìn)行編碼處理，通過(guò)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言識(shí)別，便于數(shù)據(jù)精確查詢(xún)和比較判斷。2.3寶石特征提取和選擇《珠寶玉石鑒定》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16553-2003中對(duì)一百多種珠寶的鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行描述，標(biāo)準(zhǔn)中所列的基本性質(zhì)可以看做模式識(shí)別的特征空間，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可以設(shè)定為鑒定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。但，關(guān)于珠寶基本性質(zhì)的描述定性和定量結(jié)合，性對(duì)復(fù)雜，不便于決策分類(lèi)。因此采用測(cè)量值和標(biāo)準(zhǔn)值比較的方法，將測(cè)量值統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)識(shí)別的邏輯值，以二進(jìn)制串符表示，與標(biāo)準(zhǔn)符合用“1”表示，不符合標(biāo)準(zhǔn)用“2”表示。分類(lèi)器設(shè)計(jì)明顯簡(jiǎn)化。2.4分類(lèi)決策珠寶玉石鑒定輔助和信息系統(tǒng)使用主成分分析法進(jìn)行線(xiàn)性分類(lèi)，線(xiàn)性分類(lèi)器進(jìn)行判別的一般表達(dá)式為：,該式中x表示高維度特征向量，d維可用表示，W是對(duì)不同特征向量的權(quán)重配比，以表示，其中為常數(shù)。線(xiàn)性分類(lèi)器設(shè)計(jì)中關(guān)鍵是對(duì)特征向量賦予權(quán)重，基于模式識(shí)別技術(shù)建立的珠寶玉石鑒定信息系統(tǒng)根據(jù)不同鑒定參量可能確定的珠寶品種和操作能否準(zhǔn)確的獲得，也就是對(duì)參量的精確性和準(zhǔn)確性確定判別函數(shù)的權(quán)重。珠寶參量的精確性和準(zhǔn)確性可分為高中低三等，權(quán)重賦值為5，3,1，對(duì)珠寶玉石標(biāo)準(zhǔn)中涉及的常見(jiàn)參量賦值求和，然后獲得不同參量的權(quán)重。詳見(jiàn)表1.表1珠寶玉石鑒定參數(shù)表參量名稱(chēng)精確性準(zhǔn)確性參量分值權(quán)重等級(jí)賦值等級(jí)賦值顏色低1高560.053光澤低1低120.018火彩低1低120.018特殊光學(xué)效應(yīng)中3高580.070表面特征低1低120.018內(nèi)部特征中3低140.035多色性性質(zhì)中3低140.035強(qiáng)度中3中360.053顏色中3中360.053偏光鏡低1高560.053折光率高5高5100.088雙折光率中3高580.070光軸中3高580.070光符中3低140.035吸收光譜中3中360.070密度高5高5100.088摩氏硬度中3中360.053特殊性質(zhì)中3高580.070紫外線(xiàn)長(zhǎng)波中3低140.035短波中3低140.035共計(jì)-54-601140.986在特征提取和選擇是使用邏輯值進(jìn)行判斷，因此，判斷函數(shù)中的為0.分類(lèi)器設(shè)計(jì)一般會(huì)采用最大值選擇器，但珠寶鑒定實(shí)踐中，寶石參量的設(shè)定是有多種組合，不同寶石品種的一些特定參量中的表現(xiàn)十分接近，有時(shí)會(huì)發(fā)生重疊，所以基于模式識(shí)別的系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用最大值選擇器進(jìn)行判斷會(huì)發(fā)生偏差。因此，判斷函數(shù)的最終函數(shù)值經(jīng)過(guò)處理后以最佳匹配的形式反饋給用戶(hù)，防止提供的結(jié)果出現(xiàn)遺漏。