Лабораторная работа № 5. Распознавание речи.
1. Распознавание образов.
Распознавание образов - это процесс принятия решений о наиболее существенных свойствах объекта на основании косвенных данных, т.е. на основе наблюдения других свойств - признаков, которые связаны зависимостями с существенными свойствами.
Распознавание образов тесно связано с задачей отнесения объекта к тому или иному классу. Класс - совокупность образов, имеющих одни и те же признаки. Если каждому существенному свойству поставить в соответствие некоторый класс, то все объекты будут разбиты на соответствующие классы по наличию или отсутствию существенных свойств.
Распознавание образов - это совокупность методов и средств, которые позволяют достигнуть, а в некоторых случаях и превзойти естественные средства восприятия и анализа образов.
2. Применение систем распознавания образов.
Можно привести следующие области систем распознавания образов:
чтение текстов;
восприятие речи;
дистанционное наблюдение поверхности земли;
применение в сейсмологии;
медицинская диагностика;
опознавание воздушных целей;
распознавание автомобилей;
автоматизация операций на конвейерах в промышленности;
контроль дефектов в различных деталях;
автоматическая окраска деталей;
контроль технологических параметров в процессе производства;
автоматический раскрой листового материала.
3. Признаки объектов.
Признаки объектов могут быть количественные, качественные. Качественные признаки - это не очень формализированные признаки, но интуитивно понятные.
Среди качественных можно выделить двоичные признаки. В случае количесвтенных признаков значение определяется при измерении некоторой физической величины или путем счета некоторых элементов.
В случае двоичных признаков речь идет о наличии или отсутствии некоторого свойства.
Образ объекта в виде совокупности значений n-признаков можно представить в виде точки в n-мерном пространстве, которое называют пространством состояний.
В качестве примера можно рассмотреть множества треугольников: произвольных, равнобедренных, равносторонних.
Каждому треугольнику в трехмерном пространстве можно поставить в соответствие точку. Биссектрисе угла с вершиной в точке (0, 0, 0) будет соответствовать множество равносторонних треугольников.
Часто представление образа объекта базируется на некоторой последовательности значений признака. Например, признак можно рассматривать как некоторую функцию от времени или от координат на плоскости в случае плоского изображения. Само расположение значения в последовательности в этом случае несет информацию. Например образ буквы А может быть представлен следующей последовательностью 0,1,1,2,2,1,1,0, если учитывать количество пересечений изображения символа параллельными вертикальными линиями.
4. Понятие расстояния.
Для сравнения между собой двух образов объектов или их классов используют характеристику расстояния.
Если расстояние обозначить через d, то сходство может быть определено как величина обратная расстоянию : к=1/d. Существует множество выражений для определения расстояния. В метрическом пространстве расстояние между двумя объектами или классами должно обладать следующими свойствами:
d(i,i)=0 (рефлексивность)
d(i,j)=d(j,i) (симметрия)
d(i,j)<=d(i,k)+d(k,j) неравенство треугольника.
Наиболее распространенными выражениями для определения расстояния являются:
d1(xi.xj)=E!X(i,k)-X(i,k)!**2**0.5 - евклидово расстояние;
d2(xi,xj)=E!X(i,j)-X(i,k)! - расстояние по Манхетену (Метрика
городских кварталов); d3(xi,xj)=MAX!X(i,j)-X(i,j)!