基于原型匹配的模式识别方法new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com华南理工大学学报(自然科学版)第36卷第5期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyV01．36NO．52008年5月(NaturalScienceEdition)Mav2008文章编号：1000,565X(2008)05．0119·04基于原型匹配的模式识别方法梁添才皮佑国丘志文王素利(华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州510640)摘要：现有的模式识别主要基于事物的区分机理，而不是基于认知机理．文中结合认知心理学中有关模式识别的研究成果，提出了一种基于原型匹配的模式识别方法，给出

2、了该方法的识别机理、数学模型和识别算法．该方法将一个模式识别问题定义为由原型、结构、组合法则构成，由这三要素组成原型库和知识库对被识别客体进行识别，对数字字符图像识别问题的实验结果表明了文中方法的有效性，关键词：模式识别；认知系统；认知心理学；原型；覆盖中图分类号：TP391．4文献标识码：A认知心理学兴起于20世纪50年代中期，以实现对刺激的识别．相关的成分识别理论指出物体信息加工理论为核心，是认知科学的主要组成部是由一些基本形状或成分即几何子组成的_4．因分．人的视知觉是指对外界刺激投射到视网膜中此，如何描述组成模式的原型或几何子之间的关系，的图像进行处理以获得对外部世界感知

3、的过程，其成为自下而上信息加工的一个问题．实质是把外界客体的明暗、颜色、位置、深度和长宽把原型匹配理论应用于计算机识别，将一个识等特性映射到视知觉空间中，然后对这些特性在视别对象分解成各种原型，需解决原型之间的组成关知觉空间中所形成的象的“形状”进行分析，实现对系问题．例如，文字“ear”和“are”都是由原型(字母)““⋯a”e”外界客体的识别．显然，视知觉空间是一个描述空、、r’组成，但因原型问的关系不同而组成间，视知觉是一个把外界客体映射到描述空间并获了不同的文字．因此，在采用原型匹配理论进行模式得外界客体描述的过程．认知心理学关于模式识别识别时，有必要对原型之间的关系进行

4、恰当的描述．的研究成果主要有：模板匹配理论、特征匹配理文中用“结构”来描述原型问的关系．相应地，模式论和原型匹配理论，它们在机器模式识别的应用都是由原型和结构组成．对对象的一种描述方法，没有本质的区别．模板匹配2数学模型理论和特征匹配理论已经广泛应用于机器模式识别中培，文中研究原型匹配在计算机识别中的应用．在视知觉中，通过把外界客体映射到描述空间并分析外界客体在描述空间中所成的象的“形状”1基于原型匹配的识别机理来实现对外界客体的感知．视知觉的认知机理表明，原型匹配理论l3指出任意模式都可由原型组通过某种特定的映射，物体的识别可以在视知觉空成，原型是指一类客体的内部表征，即一个类

5、别或范间中完成．换言之，利用映射，任意模式的识别可以畴的所有个体的概括表征，代表某类客观世界基本在某一特定的描述空间中实现．外界客体映射到描成分的抽象形式；当一个外界刺激作用发生时，通过述空间中的“象”是一个或多个原型遵循某种“结将外界刺激拆分成原型并与存储的原型进行匹配来构”所形成的集合，是一个以原型和结构为元素的收稿日期：2007．04．19作者简介：梁添才(1980·)，男，博士生，主要从事认知模式识别、数字图像处理方面的研究．E·mail：liang．tc@mail．scut．edu．an维普资讯http://www.cqvip.com华南理工大学学报(自然科学版)第36

6、卷点集．程是一个构建映射及寻求覆盖的过程．定义被识别因此，基于原型匹配的模式识别实质上是对外客体在描述空间中的映射集界客体映射到描述空间(拓扑空间)中点集“形状”F：{e=(P，s)lP∈P，s∈s；=1，2，⋯，，n}的分析，是点集对应问题．(7)点集拓扑学。。。是一门采用点集方法来研究空式中：e表示被识别模式；对于已确定的识别客体，间结构及空间图形拓扑性质的学科，用集合来论述m有界．拓扑学中一些需精确化描述的问题．基于原型匹配定义寸的最佳覆盖度为的模式识别方法的理论分析工具是点集拓扑学．点J=max{(e，f)}(8)集拓扑学的相关知识可参见文献[9．10]．式中：f∈；表示

7、覆盖度函数．某一特定环境可以表述为一个可测物理量结合式(1)～(8)，基于原型匹配的模式识别方()的集合：={()fi=1，2，⋯}，而待研究的法的识别步骤如下：“问题范围”是环境的一个子集：S2：{，()I=(1)求出被识别客体的映射集1，2，⋯}，那么，对于确定的模式识别问题，模式空F：{e=(P，s)l=1，2，⋯，m}，间可表示为把e放入相应的种子队列H；={E=()l=1，2，⋯}(1)(2)置计数器=1，为最佳覆盖存储器赋初值式中：模式E是一个集合．COVER(e1，