Проблема и язык распознавания Распознавание образов. Слух и

Проблема и язык распознавания Распознавание образов

Слух и зрение являются основными модальностями человеческого мышления и восприятия. У некоторых людей более развита слуховая, а у некоторых зрительная память. Человеческое восприятие индивидуально, поэтому одни и те же образы будут иметь разные и зачастую нечеткие границы у разных людей.

Процессу распознавания всегда предшествует процесс обучения, т. е. процесс, во время которого мы знакомимся с некоторым количеством объектов или явлений, зная наперед об их принадлежности определенному образу. По такому принципу дети обучаются распознавать объекты окружающего мира и называть их образ. (карандаш, яблоко, собака и т.д.) Когда вы сталкиваетесь с каким либо неизвестным вам предметом или явлением, то не можете сразу его определить , т.к. вам не с чем его сравнивать. Пример (экзотические фрукты, экзотические растения или животные и т.п.)

Все эти буквы «а» написанные разными шрифтами относятся к одному образу, несмотря на существенное различие. Ребенку достаточно один раз показать букву «А» в тексте и он узнает ее даже в значительно искаженном виде или написанную другим шрифтом. Это свойство мозга позволяет сформировать понятие образа.

Проблема распознавания 1. Человеческий мозг подсознательно разбивает объекты окружающего мира на классы, но механизм этого процесса неизвестен. 2. Процессу распознавания(классификации) предшествует процесс обучения, кроме случаев распознавания без учителя. 3. Благодаря априорному свойству схожести объектов внутри образа необязательно изучать все объекты образа, достаточно сделать представительную выборку. 4. Из-за расплывчатости образов, различных погрешностей (выборки, измерения и выбора свойств) невозможно гарантировать безошибочное распознавание.

Если мы можем точно (в виде конкретных признаков) сформулировать то общее, что объединяет объекты в класс, то задача распознавания сводится к сравнению признаков предъявляемых объектов с заранее известными. Этот принцип используется в контрольно-сортирующих устройствах для распознавания бракованных деталей. Нас будет интересовать тот случай, когда общность свойств объектов каждого класса заранее установить невозможно или неудобно. В этом случае нужно классифицировать объекты. Кол-во размеры допуск

Существует ли «объективная», «естественная» классификация или она всегда «субъективна»? По цвету - 2 образа : прозрачные и закрашенные фигуры. По числу углов - 3 образа : фигуры с 3-мя, 4-мя и без углов. По площади – 2 образа: большие и малые или 3 образа: большие, средние, малые. Объекты на рисунке можно классифицировать по разному, например так:

Вывод: все реальные объекты имеют бесконечное число свойств, и выделение некоторого конечного подмножества – акт субъективный. Следовательно «абсолютно объективной» классификации не существует. Если известна цель, для достижения которой делается классификация, то качество классификации проверяется тем, хорошо ли она способствует достижению этой цели, удобна ли, экономична и т. д. Эта проверка носит объективный характер, но выбор цели субъективен и для одной цели данная классификация будет хорошей, а для другой нет.

Основные термины и понятия

Объект Объект — это точка в многомерном признаковом пространстве . Объектами могут быть любые сущности, которые необходимо подвергнуть классификации. f2 f3 f1 y x z A(x,y,z) К примеру признак f1 – рост, а признак f2 – вес, тогда x – это конкретное значение роста человека (или объекта) A (например 120 см.), а y – значение веса объекта A (например 70 кг.) 2D 3D Рост, см Вес,кг A(120,70) 120 70

Свойство Свойство (признак) — некоторая характеристика объекта. Прямые свойства — свойства, определяющие принадлежность объекта к конкретному образу. Косвенные свойства — свойства, описывающие объекты, но не определяющие принадлежность объекта к конкретному образу. Их можно определить более простым и дешевым способом, чем прямые свойства. (рост, вес, цвет, глубина, наличие, амплитуда, цена и т.д.)

Свойство К примеру наша цель выбрать арбуз(спелый), тогда мы можем руководствоваться разными методиками основанными на его косвенных свойствах: простукивание, анализ цвета, формы, рисунка, веса, хвостика... Или можем надрезать его(если у нас с собой есть нож) и попробовать на вкус – это проба его прямого свойства (спелый /не спелый), но тогда арбуз быстро испортится. Поэтому выделение из всего множества арбузов подмножества спелых арбузов на основе их косвенных свойств – очень полезный навык.

Шкалы Шкала измерений (шкала свойств) — способ измерения признака (свойства) объекта. Существуют следующие шкалы измерений: арифметическая (то, что измеряется прибором); логическая 1-го рода (шкала типа «да», «нет»); логическая 2-го рода (свойства, измеренные в баллах). Примеры: Температура объекта (измерена термометром) 37 градусов – это арифметическая шкала; 2. Присутствие студента на лекции («есть»» или «нет») – это логическая 1-го рода; 3. Оценка в зачетной книжке – (3 или 4 или 5 и т.п.) – это логическая 2-го рода.

Образ Образ — совокупность объектов, объединенная некоторыми общими свойствами. Образ треугольников Образ четырехугольников

Материал обучения (МО) Объекты, на которых измерены прямые свойства, называются материалом обучения (МО). Материал экзамена (МЭ) Объекты, на которых не измерены прямые свойства, называются, материалом экзамена (МЭ).

Решающее правило - Правило, с помощью которого любой объект можно отнести к одному из заданных образов. К примеру, если наша цель отобрать баскетболистов для сборной, и основным критерием является рост, то решающим правилом будет рост = 190 см, т.е. кандидаты у которых рост меньше не пройдут, а у которых рост больше попадут в нашу сборную.

Таблица объекты-свойства (ТОС) ТОС: f1 f2 Прямое свойство (принадлежность к образу) Косвенные свойства {f1,f2,…fn} 3 I a1 1 Объекты материала Обучения {a1,a2,..,an} 2 120 I a2 свойства объекты Значения вектора свойств для 1-го объекта

Мера сходства Мера сходства — любая функция , характеризующая сходство между двумя объектами и удовлетворяющая условиям: 1. ; 2. — симметричность; 3. (тогда и только тогда, когда) x = y .

Метрика Метрика – любая функция , определяющая расстояние между двумя объектами и удовлетворяющая условиям:

Ошибки 1-го и 2-го рода Ошибка 1-го рода возникает, если объект, в действительности относящийся к 1-му образу, мы относим ко 2-му. Ошибка 2-го рода возникает, если ситуация обратная, т. е. объект, относящийся ко 2-му образу, мы относим к 1-му. I Ошибка 2-го рода Ошибка 1-го рода II

Информативность Информативность косвенных свойств — качество характеристики определенного свойства для конкретного объекта материала экзамена.

Априорные предположения Априорные предположения — это, накопленные и записанные специальным образом знания специалистов.