模式識別及其在計算機視覺中的實現(xiàn)

摘要：由于計算機技術(shù)與人工智能技術(shù)在本世紀(jì)得到了巨大的發(fā)展，模式識別作為人工智能技術(shù)延伸的一項重要得識別技術(shù)，憑借自身的智能化、自動化等特點通過對數(shù)字信號的收集識別與分析，讓計算機也能具備類似人類的視覺功能。借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機器學(xué)習(xí)理論，以視覺算法為基礎(chǔ)的模式識別就能夠自主識別目標(biāo)對象，提取輪廓特征等主要圖像信息。

關(guān)鍵詞：人工智能;模式識別;計算機視覺

一：模式識別的技術(shù)的主要特點

模式識別是一種人類所擁有的一項基本智能，在人們的日常生活中經(jīng)常需要進(jìn)行“模式識別”。隨著計算機的出現(xiàn)和人工智能的發(fā)展，人們希望通過計算機能夠代替人類的部分腦力勞動。

模式識別是指對事物或者現(xiàn)象的各種形式（語言、字體、圖片等）信息進(jìn)行處理分析，以及對事物或現(xiàn)象進(jìn)行分類、辨別、解釋的過程。就是通過使用計算機的技術(shù)研究模式的處理和判讀。模式識別最主要研究自動化人工智能技術(shù)方面，把相應(yīng)的識別方式寫入計算機系統(tǒng)的不同模塊當(dāng)中，從而達(dá)到計算機智能識別語言、字體、圖像等信息。由于模式識別是通過計算機根據(jù)樣本信息的特征進(jìn)行迅速分析處理的，并根據(jù)使用者的指令給出相對應(yīng)的處理建議。因此，模式識別技術(shù)不僅擁有智能化、自動化等特點，也具備高效性和準(zhǔn)確性。

二、模式識別的方法

模式識別主要的方式包括統(tǒng)計模式識別、結(jié)構(gòu)模式識別、模糊模式識別以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

統(tǒng)計模式識別是根據(jù)被識別對象所包含的原始數(shù)據(jù)信息，從而提取能夠得到的特征向量定義在一個特征空間中，根據(jù)某種相似性測度，特征向量相似的對象分別在這個空間中對應(yīng)著一點。

結(jié)構(gòu)模式識別又稱為句法模式識別，是把一個比較復(fù)雜的模式進(jìn)行分解為若干個更容易區(qū)分的子模式，如果所得到的子模式還是難以分類識別，需要再進(jìn)行分解，最終達(dá)到可以容易識別的結(jié)構(gòu)，而這些最終得到的子模式稱之為這個模式的基元。

模糊模式識別是對傳統(tǒng)的統(tǒng)計模式識別和句法模式識別的一種補充方法，它的理論基礎(chǔ)是模糊數(shù)學(xué)。模糊模式識別是為了能識別和判斷模糊事物，能夠解決很多現(xiàn)實生活中具有模糊性的概念。它被廣泛運用在經(jīng)濟學(xué)、自然科學(xué)等當(dāng)中。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也稱為連接模型，它是從信息處理的角度對動物的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)運行方式的理解基礎(chǔ)上進(jìn)行抽象建立某種簡單的模型，按照不同的連接方式組成復(fù)雜的能夠自學(xué)習(xí)、聯(lián)想的系統(tǒng)。

三、計算機視覺

計算機視覺是運用電腦以及相關(guān)設(shè)備對生物視覺的模擬，就是用計算機代替人腦對目標(biāo)事物進(jìn)行識別分析處理，使電腦處理成的數(shù)據(jù)更加接近人眼觀察到的圖像。整個過程還涉及到了不同的計算機模擬，從而使電腦得到的數(shù)據(jù)更加具備準(zhǔn)確性。隨著人工智能水平的不斷提高，計算機視覺技術(shù)與三維物體分析工作相聯(lián)系。計算機視覺、圖像分析、機器視覺、圖像處理等學(xué)科有著緊密的聯(lián)系，它們中很多的理論、技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域都有著一定的重疊。計算機視覺技術(shù)運用在各個領(lǐng)域，如制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事領(lǐng)域中人工智能系統(tǒng)中不可或缺的一部分。計算機視覺技術(shù)最終的目標(biāo)是讓計算機或者機器人達(dá)到人類水平相當(dāng)?shù)囊曈X能力。所以計算機視覺技術(shù)也就是計算機“感知”圖像、視頻或多維數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。

四、計算機視覺中模式識別的應(yīng)用

計算機視覺中運用最大的領(lǐng)域可能就是軍事上的應(yīng)用，現(xiàn)代化的戰(zhàn)爭是科技化、智能化的戰(zhàn)爭，計算機視覺技術(shù)在其中有著不可分割的一部分。從單兵作戰(zhàn)中的偵查無人機（UAV）到導(dǎo)彈制導(dǎo)都需要用到計算機視覺技術(shù)。無人偵察機在在戰(zhàn)場中一直充當(dāng)著“眼睛”的角色，需要對敵方的士兵或車輛等信息數(shù)據(jù)探查，提供豐富的有關(guān)作戰(zhàn)的場景用于支持決策的信息。導(dǎo)彈的制導(dǎo)發(fā)送導(dǎo)彈的地區(qū)，不是單個特定的目標(biāo)，并且當(dāng)導(dǎo)彈到達(dá)指定區(qū)域時，通過獲取圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域的目標(biāo)迅速做出選擇。

第二個計算機視覺應(yīng)用的區(qū)域?qū)嵲诠I(yè)中，自動化加工做為工業(yè)中重要的一個步驟，在對零件或模具的加工中需要考慮各種的影響因素。此時可以引入計算機視覺技術(shù)與傳統(tǒng)的檢測相比，計算機視覺技術(shù)能夠更加的準(zhǔn)確的檢測模具的初始數(shù)據(jù)，在加工過程對處理缺陷自動檢測，這就可以對各種復(fù)雜的零件或者模型的加工創(chuàng)造了條件。在工業(yè)視覺系統(tǒng)中計算機視覺技術(shù)也有著巨大的作用，例如對水果的品質(zhì)的進(jìn)行識別分類，通過攝像機提取光譜信息，高速轉(zhuǎn)化將產(chǎn)品的信息輸入圖像處理系統(tǒng)，形成數(shù)字信號最中通過電腦進(jìn)行有效的識別和處理，乃至具體的品質(zhì)測量和登記分類。

計算機視覺中最突出的應(yīng)用領(lǐng)域是醫(yī)學(xué)圖像處理和醫(yī)療計算機視覺，從圖像處理數(shù)據(jù)中提取有利于患者的醫(yī)療目的特征信息，可以檢測識別腫瘤、動脈粥硬化和其他惡性變化，以及器官尺寸大小、血流量等。進(jìn)而幫助醫(yī)生做出對患者最合適的治療方式。

五、結(jié)束語

模式識別是計算機視覺技術(shù)的技術(shù)支撐，通過模式識別對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析處理，最終得到的分析結(jié)果判定具體結(jié)果和目標(biāo)類型，計算機視覺是獲取事物的高程信息，進(jìn)一步提升識別結(jié)果的準(zhǔn)確性和效率。

參考文獻(xiàn)

[1]陳偉.計算機數(shù)字視覺技術(shù)結(jié)構(gòu)及其發(fā)展歷程和趨勢[J].中國科技博覽，2015（47）：112-112

[2]鄭南寧.計算機視覺與模式識別[M]. 國防工業(yè)出版社，1998.

[3] 姚樹春. 計算機視覺技術(shù)的推廣與應(yīng)用 [J]. 中國新通信，2016（17）：105.

作者簡介：周雙林（1997年9月24日-）男，漢族，安徽省滁州市天長市，本科，研究方向：模式識別及其計算機視覺中的實現(xiàn)。

（作者單位：巢湖學(xué)院）