模式識別及其在計算機視覺中的實現

摘要：由于計算機技術與人工智能技術在本世紀得到了巨大的發展，模式識別作為人工智能技術延伸的一項重要得識別技術，憑借自身的智能化、自動化等特點通過對數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。借助神經網絡與機器學習理論，以視覺算法為基礎的模式識別就能夠自主識別目標對象，提取輪廓特征等主要圖像信息。

關鍵詞：人工智能;模式識別;計算機視覺

一：模式識別的技術的主要特點

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常需要進行“模式識別”。隨著計算機的出現和人工智能的發展，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象的各種形式（語言、字體、圖片等）信息進行處理分析，以及對事物或現象進行分類、辨別、解釋的過程。就是通過使用計算機的技術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方面，把相應的識別方式寫入計算機系統的不同模塊當中，從而達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樣本信息的特征進行迅速分析處理的，并根據使用者的指令給出相對應的處理建議。因此，模式識別技術不僅擁有智能化、自動化等特點，也具備高效性和準確性。

二、模式識別的方法

模式識別主要的方式包括統計模式識別、結構模式識別、模糊模式識別以及人工神經網絡等。

統計模式識別是根據被識別對象所包含的原始數據信息，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著一點。

結構模式識別又稱為句法模式識別，是把一個比較復雜的模式進行分解為若干個更容易區分的子模式，如果所得到的子模式還是難以分類識別，需要再進行分解，最終達到可以容易識別的結構，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的統計模式識別和句法模式識別的一種補充方法，它的理論基礎是模糊數學。模糊模式識別是為了能識別和判斷模糊事物，能夠解決很多現實生活中具有模糊性的概念。它被廣泛運用在經濟學、自然科學等當中。

人工神經網絡也稱為連接模型，它是從信息處理的角度對動物的神經元網絡運行方式的理解基礎上進行抽象建立某種簡單的模型，按照不同的連接方式組成復雜的能夠自學習、聯想的系統。

三、計算機視覺

計算機視覺是運用電腦以及相關設備對生物視覺的模擬，就是用計算機代替人腦對目標事物進行識別分析處理，使電腦處理成的數據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據更加具備準確性。隨著人工智能水平的不斷提高，計算機視覺技術與三維物體分析工作相聯系。計算機視覺、圖像分析、機器視覺、圖像處理等學科有著緊密的聯系，它們中很多的理論、技術和應用領域都有著一定的重疊。計算機視覺技術運用在各個領域，如制造業、農業、醫療、軍事領域中人工智能系統中不可或缺的一部分。計算機視覺技術最終的目標是讓計算機或者機器人達到人類水平相當的視覺能力。所以計算機視覺技術也就是計算機“感知”圖像、視頻或多維數據的一種技術。

四、計算機視覺中模式識別的應用

計算機視覺中運用最大的領域可能就是軍事上的應用，現代化的戰爭是科技化、智能化的戰爭，計算機視覺技術在其中有著不可分割的一部分。從單兵作戰中的偵查無人機（UAV）到導彈制導都需要用到計算機視覺技術。無人偵察機在在戰場中一直充當著“眼睛”的角色，需要對敵方的士兵或車輛等信息數據探查，提供豐富的有關作戰的場景用于支持決策的信息。導彈的制導發送導彈的地區，不是單個特定的目標，并且當導彈到達指定區域時，通過獲取圖像數據的區域的目標迅速做出選擇。

第二個計算機視覺應用的區域實在工業中，自動化加工做為工業中重要的一個步驟，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與傳統的檢測相比，計算機視覺技術能夠更加的準確的檢測模具的初始數據，在加工過程對處理缺陷自動檢測，這就可以對各種復雜的零件或者模型的加工創造了條件。在工業視覺系統中計算機視覺技術也有著巨大的作用，例如對水果的品質的進行識別分類，通過攝像機提取光譜信息，高速轉化將產品的信息輸入圖像處理系統，形成數字信號最中通過電腦進行有效的識別和處理，乃至具體的品質測量和登記分類。

計算機視覺中最突出的應用領域是醫學圖像處理和醫療計算機視覺，從圖像處理數據中提取有利于患者的醫療目的特征信息，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。進而幫助醫生做出對患者最合適的治療方式。

五、結束語

模式識別是計算機視覺技術的技術支撐，通過模式識別對數據進行收集、分析處理，最終得到的分析結果判定具體結果和目標類型，計算機視覺是獲取事物的高程信息，進一步提升識別結果的準確性和效率。

參考文獻

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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。

（作者單位：巢湖學院）