模式識別的發展進程綜述

王作鵬

【摘要】隨著信息技術和人工智能的發展，模式識別技術得到了廣泛的關注和深入的研究。本文就模式識別技術的內容和研究方式進行了分析，進而討論了當前時期模式識別技術的應用范圍和今后時期模式識別技術的發展趨勢。

【關鍵詞】信息技術 人工智能模式識別

【中圖分類號】TP309 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0483-01

模式識別是指利用計算機或者其他輔助工具對圖形圖像、語言文字、自然物體等進行信息統計、特征識別和分類的一門學科。20世紀50年代人工智能技術的興起極大的帶動了模式識別技術的發展。模式識別技術被廣泛應用與人工智能、計算機工程、神經生物學、智能機器人學、醫學、高能物理、地質勘探等多個領域的語音識別、圖像識別、人臉識別、指紋識別、特征聚類等研究中。模式識別技術應用統計學方法對數據進行分析和處理，進而指導實際應用，對國民經濟的發展和科學技術的進步產生了極大的推動作用。

1、模式識別技術的研究內容和研究方法

模式識別的主要研究內容分為兩個方面。一方面是研究生物體感知對象時所使用的主要方法和特征，該研究內容屬于認知科學范疇；一方面是按照限定條件，利用現有的模式識別理論和識別方法對給定的目標進行識別和分類，改研究內容屬于信息科學研究范疇。本文所述的模式識別研究內容主要指后一類內容。

現有的模式識別研究類型有統計模式識別和結構模式識別兩種。其中統計模式識別研究是當前模式識別研究的熱點，其使用基于概率論的貝葉斯決策系統對最優分類器進行設計，進而實現對目標的識別；而結構模式識別則是通過模式與子模式分層結構的樹狀信息進行識別。

統計模式識別研究方法的主要原理為：將相似度超過預定閾值的樣本聚類成簇。具體來說，對所要識別的對象的特征觀察量進行特征提取，然后將所提取的特征構成特征向量d，總結特征向量d，表明當前研究的問題具有c個類別，每個類別都有自己的狀態w，計算不同模式之間的距離函數，將給定的模式歸入到某一類別中實現特征分類和模式識別。

具體的統計模式識別的分類方法有判別函數法、k緊鄰分類法、非線性映射法、特征分解法、主因子分析法等。

2、模式識別技術的應用

當前的模式識別主要應用在以下幾個方面。

首先是文字識別。其通過使用計算機對現有的字符進行聚類分析，得到相應的模板庫或者樣本簇，然后對所需識別的文字進行信息采集和特征分析與處理，進而按照得到的特征進行判別和歸類，實現對文字的識別。常用的文字識別方法有模板匹配法和幾何特征抽取法等。文字的模式識別是模式識別最為成熟的應用領域，如閱讀、翻譯、檢索、稿件校對和編輯、信息分類等。

其次是語音識別。語音識別的實現需要綜合多學科技術，如信號處理、信息論和概率論、人工智能、發生機理和聽覺機理等才能夠實現對語音的識別。語音識別首先要構建樣本模板庫，按照不同語音的頻譜特性或其他特性等進行特征描述，構建模板庫，然后對需要識別的語音信息進行數字化處理，轉變為適合計算機分析的數字信息，在模板庫的基礎上對采集到的語音信息按照特定的方式進行人工智能處理，最終實現識別。近年來，生物識別技術得到了廣泛的應用。其中聲紋識別技術因具有方便、經濟、準確等特點被用做身份驗證的一種方式應用人們日常的生活和工作中。其中基于基因算法訓練的連續隱馬爾科夫模型語音識別方法具有識別速度快、識別精度高等優點，已經成為語音識別中所使用的主流技術。

再次是生物特征識別。生物特征識別技術是結合傳感器、生物統計學、光學、聲學以及計算機技術等多種高科技技術而發展起來的，對人體固有生理特征和行為特征進行分類和識別的一種技術。該技術具有生物學特性，不僅僅局限于人類本身，諸如細胞或者人體的指紋等均屬于生物特征識別技術范疇。這種識別技術被廣泛應用與身份認證中。

3、模式識別技術的發展趨勢

隨著智能化、信息化、網絡化的深入，人工智能會更加成熟和完善，而人工智能技術的支撐技術之一就是模式識別技術，因此模式識別技術具有非常大的發展空間，各科研機構均將其作為未來科技發展的重點來對待。具體來說，未來的模式識別技術的主要發展方向有以下幾個方面。

（1）語音識別技術。雖然語音識別技術在當前社會中已經有所應用，但是其對語音識別的精度還不夠高，在語音應用方面還存在諸多問題，如對中文的識別不夠好等。同時，鑒于語音技術正在逐漸成為人機交互的一個關鍵接口，語音識別的發展還存在巨大的空間。我國的互聯網中心的預測資料表明，未來五年內，中文語音識別市場會有超過400億的市場容量，且之后會按照超過30%的速度進行增長。

（2）生物認證技術。生物特征具有唯一性，因此應用生物特性進行安全認證可以有效保證認證的精度和準確度，因此基于模式識別技術的生物認證技術是社會發展的方向。完善的生物認證技術可以讓人們脫離對密碼、磁卡或者其他憑證的依賴，只需要依靠自身的生物特征即可實現身份標識。

（3）數字水印技術。數字水印技術在不影響原數字載體的使用價值的前提下對載體進行標識，這種隱藏的標識信息可以被用來進行驗證、識別或者對比等，進而確認數字載體是否合法或者可用。數字水印技術是信息隱藏技術的一個重要發展方向。

總結

模式識別技術是一類綜合性的技術，需要多領域、多學科的科研技術相互配合才能夠完成，可以按照既定要求和限制完成信息的處理和應用。在今后的社會發展中，模式識別技術具有廣闊的應用前景和應用領域。