Теория распознавания образов Всеобъемлющий характер механизмов распознавания

Теория распознавания образов

Всеобъемлющий характер механизмов распознавания v Распознавание образов (РО) – самая распространенная задача в жизни человека v Похожие действия наблюдаются в § живой природе § неживой природе § технике

Примеры задач РО v Узнавание людьми друга v Чтение v Управление в экономике v Военные защитные системы v Биология: хищник – жертва v Техника: замок – ключ

Истоки РО v Вопросы распознавания рассматривались лишь с позиций методов биологии и психологии v Кибернетика позволила ввести в область распознавания математические представления

Основные цели замены человека в задачах РО v Освобождение человека от однообразных рутинных операций для решения других более важных задач v Повышение качества выполняемых работ v Повышение скорости решения задач

Краткая история v 20 -30 -е годы XX века – первые работы v 50 -е – первые нейросетевые модели распознавания (перцептрон Розенблатта) v Конец 60 -х – разработаны и детально исследованы различные подходы v К середине 70 -х годов определился облик РО как самостоятельного научного направления v Отечественные учёные: Харкевич, Журавлёв, Мазуров, Ивахненко

Основные определения v Образ – некоторое структурированное приближенное описание (эскиз) изучаемого объекта, явления или процесса v Любой образ представляется некоторым набором признаков! v Класс – объединение объектов (явлений), отличающееся общими свойствами, интересующими человека

Основные определения v Распознавание – соотнесение объектов или явлений на основе анализа их характеристик, представляющих образы этих объектов, с одним из нескольких, заранее определенных классов

Основные определения v Система распознавания (СР) – это автоматическое вычислительное устройство, предназначенное для распознавания образов v Центральная задача РО – построение на основе систематических теоретических и экспериментальных исследований эффективных СР

Состав СР v Средства обнаружения распознаваемых объектов v Средства сопряжения v Средства измерений параметров распознаваемых объектов v Методы и алгоритмы обработки измерительной информации v Методы и алгоритмы принятия решения о принадлежности объектов распознавания v Методы и алгоритмы оптимального управления распознаванием v Методы и алгоритмы оценки эффективности распознавания v ЭВМ v Коллектив подготовленных специалистов

Основные определения v Система распознавания (СР) – сложная динамическая система, состоящая в общем случае из коллектива подготовленных специалистов и совокупности технических средств получения и переработки информации, обеспечивающих на основе специально сконструированных алгоритмов решение задачи классификации соответствующих объектов, явлений или процессов

Построение СР на описательном уровне v В соответствии с выбранным принципом совокупность объектов или явлений подразделяется на ряд классов (назначается алфавит классов) v Разрабатывается совокупность признаков (словарь) v На языке словаря признаков описывается каждый класс v Выбираются и (или) создаются средства определения признаков v Реализуется алгоритм сопоставления апостериорных и априорных данных и принимается решение о результатах распознавания

Выводы v. Задачи, решаемые в процессе создания систем распознавания, инвариантны относительно предметной области v. Каждая система распознавания индивидуальна и предназначается только для одного вполне конкретного вида объектов или явлений v. СР должна создаваться методом последовательных приближений внутренней структуры на ее математической модели по мере накопления необходимой информации

Иллюстрация: Одномерный случай A 0 B R 3 R 1 R R 2 x

Иллюстрация: Двумерный случай

Иллюстрация: почти шутка v По рзезульаттам илссеовадний одонго анлигйсокго унвиертисета, не иеемт занчнеия, в кокам пряокде рсапожолены бкувы в солве. Галвоне, чотбы преавя и пслоендяя бквуы блыи на мсете. Осатьлыне бкувы мгоут селдовтаь в плоонм бсепордяке, все-рвано ткест чтаитсея без побрелм. Пичрионй эгото ялвятеся то, что мы не чиатем кдаужю бкуву по отдльенотси, а все солво цликеом.

Классификация СР v С учётом фактора «обучение» v С учётом особенностей представления и обработки данных v С учётом характеристик процесса распознавания

С учётом фактора «обучение» v Системы без обучения v Системы с обучающей последовательностью заданной длины v Самообучающиеся системы

С учётом особенностей представления и обработки данных v Логические v Аналитические v Статистические v Сравнение с образцом v Нейронные сети

С учётом характеристик процесса распознавания v Время распознавания (или количество шагов метода) v Точность полученного результата v Общность получаемых результатов (универсальность метода) v Количество и качество признаков, участвующих в реализации метода