模式识别期末文献翻译论文.docx

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模式识别期末文献翻译论文

信息与通信工程学院

模式识别文献翻译

科目：

模式识别文献翻译论文

题目：

认知模式识别的框架

班级：

姓名：

学号：

班内序号：

日期：

2014.1.8

中国第26届控制会议

July26-31,2007,浙江,湖南,中国

认知模式识别的框架

PiYouguo,ShuHuailin,LiangTiancai

华南理工大学自动化工程学院邮箱:

auygpi@

广州大学信息学院邮箱:

hlshu@

摘要：

认知模式识别有两个基本的研究课题，一个是了解人类的模式识别原则，而另一个是开发计算机识别系统，该系统基于人类模式识别的原理，具有一定的学习能力和适应能力。

认知科学的某些成果模式识别业已存在，传统机器模式识别的框架已经被描述。

如何实现认知科学适用于通过与机器模式识别的特征，我们结合传统机器模式识别进行了讨论。

这些均由实验结果的支持。

1、介绍

由传感器器官捕获人类外模式和通过一系列进行识别大脑的外部世界的认知过程，模式识别是一个基本人类的脑功能，其研究内容包括：

大脑如何识别一个对象，以及如何执行给定的模式识别分配。

但是，注意前者属于认知科学，而后者属于信息科学。

主体在认知科学和信息科学之间必须跨学科合作研究。

 然而，认知科学和信息科学创办大约在同一时期，认知心理学始建于20世纪50年代，信息科学始建于20世纪60年代。

机器模式承认没有在认知中太大的获益心理学。

经过半个世纪的发展，认知科学已经在感知方面取得了很大进展理解和领悟的方法，而且这是利用整体与部分，模板和原型理论，特征匹配模式，记忆内存和客观背景的。

虽然认知科学有一些不可避免的争议，但是这并不妨碍我们立足于认知科学来构建机器模式识别模型，或者执行模式识别与认知科学的突破。

因此，认知科学将有助于开发计算机模式识别。

本文的结构如下，认知成就模式识别心理学是在第2节，模式传统模式识别描述在第3节，认知模式识别模型在第4节，并且得出的结论是在最后呈现的。

2、认知心理学的主要成就

模式是指在一定的空间和时间的刺激的组合，是解决某一类问题的方法论。

模式识别确认一定的模式和区分他人的模式。

认知心理学定义是作为人类行为基础的心理机制，这些匹配信息与长期记忆的信息，然后做出决定有关如何将输入信息划分为一定的已知模式。

模式识别的全过程包括一系列步骤、意义、分析、比较器、决策、输出等等。

至于一些特征，他们不能在长期存储在记忆中，结果发现决策是未知的，但导师可以帮助在模式识别的过程中学习新知识，添加新的模式以进入长期记忆。

2.1匹配

认知心理学有三大匹配理论，模板匹配理论，原型匹配理论，特征匹配理论。

模板匹配理论指出，小型副本的各种特征，也就是模板，存储在人体长期记忆中。

相应的所有模板到外部模拟是连续的。

当一个模拟有一个刺激作用于感觉器官，大脑会促进翻译信息转换成编码并且比较刺激与模板中的长期记忆的信息，然后做出的模板将是最佳决策匹配的刺激信息。

原型理论认为原型而不是模板对应于外部图案逐个被存储在长期存储器中，任何复杂的特征都是原型。

当对感觉器官有一个刺激的行为，大脑会分裂促进信息转化为原型编配合原型，这是长期存储在内存的。

功能理论认为，特征的组成是按照一定的元素或组织原则的，所有元件或部件及其关系被称为功能。

外部刺激包括一些区别的、独立的功能，所以识别可通过与存储在长期记忆特征匹配的外部刺激进行。

2.2知觉和加工方式

认知过程包括信息获取和信息处理。

认知心理学方面的一个大量的认知过程是感性程序。

知觉过程接收感官输入和翻译的感官输入到抽象的编码，对应两个处理方式，从顶部至底部和从底部到顶部。

从下到上强调的是外部刺激，即程序的源。

相反，从上到下强调某些知识产生感性的过程。

前者被称为数据驱动器的过程，后来又被称为概念驱动程序的过程。

感性过程的另一个重要问题程序是整个和部分之间的关系。

1977年，纳冯，根据他的研究指出，感觉整体特征要比局部特征快一点，与此同时，如果不有意识的注意整体特征，那么局部特征也是对认知处理不起功效的。

然而，人们不得不在整体感知功能之前，特别关注部分功能。

因此，该知觉的处理应该是处于所有程序的首位。

2.3记忆

认知心理学描述记忆的的程序的三个方面：

感觉记忆，短期的记忆，长期的记忆。

在记忆过程中，大量的的信息将传输的任何阶段被丢失。

只有少量的知觉的信息可以是被短期的传递的。

信息可以在短期记忆的阶段被处理和编码，然后传递到长期记忆。

当然，只有能够传递到长期记忆的信息可以被大脑记忆，而那些未编码的信息存储很快就会丢弃处理。

2.4对象背景和显性效应

在记忆阶段的编码过程中，人们为了使新的信息进入长期的记忆尝试新的信息与已知信息相结合。

而且，一些心理学实验表明，长期的记忆将接受和真实经验相互符合的知识比别人更为快速。

在模式识别的方法，如果某些背景信息被存储在长期记忆，并且强烈显性作用于决策的可以被管理和控制的影响将会产生。

例如，当计算机只是处理单个的字母“o”的时候，它很难区分数字的“0”和字母的“o”（“o”和“0”在书写上很像）。

但是，它很容易在已经得知这个到底是字符串还是字母的时候来识别“0”和“o”。

3、匹配的体系结构

传统的机器模式识别有两种基本方法：

统计模式识别和语法模式识别。

语法模式识别是基于图形结构的特征的，根据子模式的信息树完成工作。

一些研究表明，直线的无方向性链码是不考虑上下文的语言的。

原生语法方法由于在识别方面存在着缺陷而难以对上下文无关语言进行分析。

统计模式识别基于样品的特征空间中的概率密度函数，结合贝叶斯决策系统来实现模式识别。

它也被称为决策识别方法。

至于技术方面，全过程机器模式识别需要通过

模式空间，特征空间和风格空间。

从上述过程中，可以得出这样的结论：

模式识别的三个步骤：

模式集合，特征提取，模式分类。

图1机模式识别的体系结构

图像的采集根据在将来识别出的对象需要选择不同的传感器，如测量设备。

从特征提取，到转换模式空间，再到特征空间，并压缩尺寸。

分类器可以以合适的风格来对未知的样本进行分类。

而且，对于更加有效的分类决策和训练决策的规则的指定是很有必要的。

4、体系结构研究

4.1在认知的匹配理论中的应用

一直以来，传统的机器模式识别通过模板匹配理论进行图像识别，特征理论尤其使用的最多。

无论模板理论或原型理论或特征理论，它们都在应用机器模式识别对于对象的描述方法上并有相同的本质。

是否原型是描述特征的方法，是否原型是局部对象的模板，是否特征是描述原型的方法，是否模板是特征描述的方法。

以上所有的这些问题是在认知心理学科学不同方面的观点的争论。

总之，我们的研究仅需要满足于研究对象的描述性要求。

为方便特定的目标，以下的讨论取模板原型。

4.2记忆理论

认知心理学描述记忆的的程序的三个方面：

感觉记忆，短期的记忆，长期的记忆。

然而，该过程的机器模式识别只有两个阶段，一阶段是利用传感器搜集外部世界的信息，并且把信息保存在计算机中。

长期记忆可以保存特征或者原型、知识或规则。

功能/原型的储藏室和知识/规则的储藏室可根据长期记忆的理论来构建。

传统的模式识别总是能够缓和长期的记忆。

但是认知的模式识别能够在模式识别中增加短期的记忆，而这种记忆无法在特征/原型的存储中找到。

如果关系，结构，方法或任何知识不能在储藏室中找到相应的规则，那么这些知识将通过模拟人类的学习功能被追加到相关的记忆存储中。

4.3认知模式识别的架构

该模型的认知模式识别表现在图2中，认知模式识别的模式的收集几乎和传统的模式识别是没有什么不同的。

认知模式识别的模式比传统的模式识别的功能性更为强大，这样可以分析来自真实世界的刺激模式。

模式分析的功能包含特征提取、原型的分解、内图拓扑结构的分析判断、背景描述。

当然，上书的所有功能都是为信息搜索、特征/原型的搜索、原型的匹配决策服务的。

功能、原型的存储就像长期的记忆一样，如果要存储外部对象的特征和原型，那可以通过对其增加特征和原型来容易的进行扩展。

而且知识和规则的存储相对于这些都是基本一致的。

这库房存放的先验知识，有关原型的规则和功能关系。

在决策匹配方面，模式分析的结果可能会尝试和被从原型和特征、存储知识和规则的存储设备中抽取的信息进行比较。

而且，决策系统将会对模式识别的结果以及结论的输出进行有效的评估。

如果匹配失败，那么决策系统将会自动在相关的存储中添加相关的特征，以此来增加学习的知识和存储新的内容。

5结论

认知模式识别来源于传统的模式识别。

模式的分析包含提取特征、分解原型、判断整体的拓扑结构、对特征或者原型的结构进行说明、表征背景等等。

知识/规则的存储中都保留的是先前的知识规则，原型相关的知识，以及特征联系的知识等等。

决策匹配是和模式分析的结果进行匹配，这是以特征/原型和知识/规则的存储的相关的知识规则为依据的，最后就是依据决策理论来加工匹配的结果。

6、参考文献

[1]Nisser.U.CognitivePsychology[M].NewYork:

NY:

Appleton-Century-Crofts,1967.

[2]Wang.S.G.FrameofpatternrecognitionModelBasedonCognitivepsychology[J].TransactiononWuhanuniversity,InformationScienceEdition.2002,27（5）:

543-547.

[3]Zhou.G.X.Structureandmethodofcomputerpatternrecognition[M].Wuhan,MiddleChinaUniversityofScienceandTechnologyPress.1987.

[4]RuedaL.G.,OommenB.J.Onoptimalpairwiselinearclassifiersfornormaldistributions:

thetwoˉdimensionalcase[J].PatternAnalysisandMachineIntelligence,IEEETransactionson,2002˗24

（2）:

274̚280.

原文：

TheFrameofCognitivePatternRecognition

PiYouguoShuHuailinLiangTiancai

1.CollegeofAutomaticScience&Engineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641,P.R.ChinaE-mail:

auygpi@

2.CollegeofInformation,GuangZhouUniversity,Guangzhou510091,P.R.ChinaE-mail:

hlshu@

Abstract:

Cognitivepatternrecognitionhastwobasicresearchproblem,oneistounderstandprincipleofhumanpatternrecognition,andtheotheristodevelopcomputerrecognitionsystemwhichhascertainlearningabilityandadaptiveabilitybasedonprincipleofhumanpatternrecognition.Someachievementofpatternrecognitionincognitivesciencewaspresent,theframeoftraditionmachinepatternrecognitionwasdescribed.Howtoapplyachievementofcognitivesciencetotraditionalmachinepatternrecognitionbycombiningwithcharacteristicofmachinepatternrecognitionwasdiscussed.Recognitionofprinteddigitcharacterwasperformedaccordingtoframeofcognitivepatternrecognition,andtheframeissupportedbytheresultofexperiment.

KeyWords:

cognitivesystem;architecture;patternrecognition。

1INTRODUCTION

Humanbeingcaptureouterpatternbysensororganandperformrecognitionoftheouterworldbyaseriesofbraincognitiveprocess.Patternrecognitionisabasicbrainfunctionforhumanbeings,itsresearchincludes:

howthebrainrecognizesanobject,andhowhumanbeingsperformpatternrecognitionforgivenassignment.Theformerbelongstocognitivescience,andthelatterbelongstoinformationscience.Propertyofsubjectresultinthatcognitivescienceandinformationalsciencehadtobeinterdisciplinarycollaborationinresearch.However,cognitivescienceandinformationalsciencewerefoundedataboutthesameperiod,cognitivepsychologywasfoundedinthe1950s[1],informationalsciencewasfoundedinthe1960s.MachinePatternRecognitiondidnotbenefitmuchfromcognitivepsychology.Afterdevelopmentofhalfcentury,cognitivesciencehadmadegreatprogressinperceptiveunderstanding,andmethodofapperception,utilizationofwholesandparts,theoryoftemplatesandprototypes,characteristicmatchingmodel,memory,andobjectivebackground[2].Althoughtherearesomedisputationincognitivescience,whichdidnotpreventusfrombuildingthemodelofmachinepatternrecognitionbasingoncognitivescience,orperformpatternrecognitionwithbreakthroughsofcognitivescience[3].Therefore,cognitivesciencewillcontributetothedevelopmentofmachinepatternrecognition.Thispaperisorganizedasfollows.themajorachievementofpatternrecognitionincognitivepsychologyisdiscussedinSection2,themodeloftraditionalpatternrecognitionisdescribedSection3,themodelofcognitivepatternrecognitionispresentedSection4,andtheconclusionsisattheendofpaper.

2THEMAJORACHIEVEMENTOFRECOGNITIONINCOGNITIVEPSYCHOLOGY

Patternrefertocombinationofstimulationinspaceandtime.Patternrecognitionconfirmcertainpatternanddistinguishotherspatterns.Cognitivepsychologydefinerecognitionofexteriorobjectactingonhumanaspatternrecognition,whichmatchinput-informationwithinformationoflongtermmemory,thenmakedecisionabouthowtoclassifyinput-informationintocertainknownpattern[4].Thewholeprocessofpatternrecognitionincludeaseriesofstep,sense,analysis,comparer,decision-making,output,andsoon.Asforsomepatternwhichcouldnotbefoundinlongtermmemory,theresultofdecision-makingwillbeunknown,buttutormayhelpprocessofpatternrecognitionlearnnewknowledgeandaddnewpatternintolongtermmemory.

2.1Matching

Cognitivepsychologyhasthreemajormatchingtheory,templatematchingtheory,prototypematchingtheory,featurematchingtheory.Templatematchingtheorypointoutthatminicopyof

allkindsofpatterns,thatistemplate,wasstoredinhumanlongtermmemory.Alltemplatecorrespondingtoexteriorsimulationonebyone.Whenonesimulationactonsensoryorgan,brainwilltranslatestimulativeinformationintocodingandcomparedstimulativeinformationwithtemplateinlongtermmemory,thenmakedecisionaboutwhichtemplatewillbeoptimummatchingforstimulativeinformation.Prototypetheorythinkthatprototypebutnottemplatewhichcorrespondingtoexteriorpatternonebyonewasstoredinlongtermmemory,anycomplicatedpatternwasmadeupofprototype.Whenonestimulationactonsensoryorgan,brainwillsplitstimulativeinformationintoprototypecodingandmatchwithprototypewhichwasstoredinlongtermmemory.Featuretheorybelievethatpatternwasmadeupofsomeelementsorcomponentaccordingtocertainprinciple.Allelementsorcomponentsandtheirrelationshipwascalledfeature.Exteriorstimulationconsistofsomedistinguishableandindependentfeature,

sorecognitionmaybeperformedbymatchingexteriorstimulationwithfeaturestoredinlongtermmemory.

2.2PerceptionanditsProcessingWay

Cognitiveprocedureincludeinformation-gettingandinformation-processing.Cognitivepsychologyregardagreatdealcognitiveprocedureasperceptionalprocedure.Perceptionalprocedurereceivesensoryinputandtranslatesensoryinputintoabstractcodingwithtwoprocessingway,fromtoptobottomandfrombottomtotop[1].Frombottomtotopemphasizethatexteriorstimulationisthesourceofprocess.Fromtoptobottomemphasizethatcertainknowledgeproduceperceptionalpro