46. Проблема распознавания, язык распознавания образов.
Проблема распознавания (узнавания, опознавания) возникает в связи с решением частных задач — задач опознавания фигур (цифр, букв, простых изображений), звуков (речи, шума), диагностики заболеваний или неисправностей и т. п. Распознавание представляет важную ступень обработки информации, получаемой при помощи чувств и приборов.
Типы задач распознования:
Задача распознавания - отнесение предъявленного объекта по его описанию к одному из заданных классов (обучение с учителем);
Задача автоматической классификации - разбиение множества объектов, ситуаций, явлений по их описаниям на систему непересекающихся классов (таксономия, кластерный анализ, самообучение);
Задача выбора информативного набора признаков при распознавании;
Задача приведения исходных данных к виду, удобному для распознавания;
Динамическое распознавание и динамическая классификация;
Задача прогнозирования - суть предыдущий тип, в котором решение должно относиться к некоторому моменту в будущем.
47. Классификация задач распознавания.
По виду представления информации:
«человеческие» - задачи, решать которые человек подготовлен в процессе эволюции и жизненного опыта (распознавание зрительных и звуковых образов);
«нечеловеческие» - задачи, которые для человека нетривиальны: обработка ряда измерений (параметров), зависимость между которыми неизвестна и число которых достигает десятков и более, например задачи технической и медицинской диагностики.
По числу образов, подлежащих распознаванию - задачи распознавания двух образов, задачи распознавания большего числа образов и задачи распознавания нескольких образов из неограниченного числа образов.
По количеству априорных сведений о свойствах опознаваемых образов:
вырожденные - распознавание знаков типографской или машинной печати;
невырожденные - типы условных многомерных распределений образов неизвестны.
48. Сенсоры (датчики), используемые в технических системах распознавания образов.
Зрительные сенсоры:
1-я группа - сканирующие устройства, в которых изображение рассекается матрицей рецепторов на сетчатый прямоугольник с возбужденными или невозбужденными элементами. Далее из строк этого прямоугольника развертывается вектор, представляющий собой закодированное изображение. Пример такого устройства - телевизионная камера.
2-я группа - зондовые устройства или зонды, в которых изображение рассекается комплексом, определенным образом расположенных светочувствительных элементов (зондов), опрашиваемых в определенном порядке.
3-я группа - светочувствительные матрицы, в которых изображение рассекается на nxm элементов (n - число строк, m - число колонн в матрицах), каждый из которых имеет свой выход. Для получений информации о состоянии определенного элемента матрицы необходимо опросить соответствующий ему выход.
Акустические сенсоры:
1-я группа - устройства, реализующие кодирование объекта по "тени", которая получaeтся от направленного источника звука или ультразвука. Taкиe устройства обычно используются для установления местонахождения объекта или подсчета их количества.
2-я группа - устройства, опознающие частоту (или набор частот) звуковых колебаний. Это используется, например, при дешифровке речевой команды.
Тактильные сенсоры:
1-я группа - датчики касания - кодируется момент контакта активного органа с объектом. Для этого используется измерение деформации специальных материалов: токопроводящей резины; пьезокерамики и т.д.
2-я группа - датчики проскальзывания - кодируется изменение местоположения фиксированного объекта под действием какой-либо силы (например, силы тяжести). Для этого используется измерение положения чувствительных ворсинок на активном органе (например, схвате робота).
3-я группа - датчики давления - кодируется величина деформации специальных устройств (мембраны) или материалов (токопроводящая резина, пьезоматериалы);
4-я группа - струйные датчики - движение (удаление или приближение) объекта регистрируются изменением давления струи газа.
5-я группа - датчики шероховатости - реализуется измерение микрорельефа какой-либо поверхности. Измерение проводится либо механической (как микрометр) системой, либо оптической (измерение отраженного света).
6-я группа - датчики веса - измерение веса объекта. В том случае, когда измеряется изменяющийся до какого-либо предела вес, такие устройства называются дозаторами.
Специальные датчики
1-я группа – радиолокационные - регистрируется отраженное электромагнитное излучение. По величине этого отраженного сигнала вырабатывается общая оценка ситуации (объект удаляется, приближается и т.д.).
2-я группа - магнитные датчики - регистрируется усилие на активном органе, снабженном магнитом. Объект наблюдения в этом случае изготовлен, как правило, из магниточувствительного материала (например, железа или сплава).
3-я группа - датчики теплового излучения - регистрируется температура объекта или ее изменение, то есть - это термометры, выполненные, например, из биметаллической пластины.
4-я группа - датчики прочих видов излучения - регистрируется взаимодействие какого-либо излучения (рентгеновского, радиационного и т.д.) с объектом. Результат взаимодействия измеряется и является кодом объекта.