[科普中国]-模式识别设备

基本概念模式

广义来说，存在于时空之中所有可以观察的事物，如果可以区别其特性是否相同或近似，就可以称之为模式12；

狭义地说，模式是通过对具体的个别事物进行观测所得到的具有时间和空间分布的信息2。

模式类将模式所属的类别或同一类中模式的总体称为模式类，也可以简称为类。

模式识别在一定的量度或观测基础上，将观察目标与己有模式相比较、配准，判断其类属的过程就是模式识别。简而言之，将对象进行分类就是模式识别的任务3。

模式识别设备用来完成模式识别任务的设备就是模式识别设备。

基本结构模式识别设备的构成可以是一体式的，也可以是模块化的。无论是如何构成的，都需要根据模式识别的步骤来构成，同时也会区分为软件和硬件两个部分。

模式识别系统构成一个完整的模式识别系统由数据获取、数据处理、特征提取和分类以及分类决策四部分构成4。

模式识别设备是模式识别系统的具体实现。

模式识别设备构成一个完整的模式识别系统需要的最基本设备为信息提取设备和信息处理设备，大部分还需要存储设备。

信息提取设备用来提取目标的信息，对应的是模式识别的步骤中的数据获取；

信息处理设备用来对提取的信息进行处理和分析，对应的是模式识别的步骤中的数据处理、特征提取和分类以及分类决策；

存储设备用来存储提取到的信息和用以判断模式类的规则，也可以存储一些系统的属性信息。

典型模式识别设备典型的模式识别设备是由扫描/记录设备、处理设备和存储设备构成的。

扫描/记录设备如摄像头、话筒、扫描仪等，事实上，任何可以提取信息的设备都具备称为模式识别设备的条件，比如成分分析仪、血液采集仪、放射探测仪等等各个领域的信息数据采集仪器。

处理设备一般由计算机完成，无论是通用计算机还是嵌入式计算机或者是专用计算机，只要有处理计算能力都可以作为处理设备。需要说明的一点是，有些对原始数据的预处理过程是集成在扫描设备中的，通过一些机械结构或硬件电路完成，比如对信号的滤波，对图像的灰度化、二值化，对成分的预筛选等。

计算机不仅对原始数据或预处理后的数据进行处理和特征提取分析，也需要进行分类决策，将提取到的特征和规则库或模板库中的规则或特征相比较，再根据一定的策略得到目标所属模式类。

模式识别设备的软件系统模式识别设备的软件系统结构包括人机交互、数据处理、特征分类和规则库管理。

人机交互是为了人们能够更加方便直观的使用模式识别设备，使设备更具有亲和性，提高设备的智能感；数据处理和特征分类是整个系统的核心，通常在计算机上完成，根据实际应用环境的不同，有不同的理论和算法来支撑这一部分。规则库管理是构建规则库或数据库的管理程序，定义了规则库的数据结构和读写规则。