Модуль отслеживания 2D/3D объектов Intel Perceptual Computing SDK

Распознавание образов

Презентацию к лекции можно скачать здесь.

Распознавание образов (объектов, сигналов, ситуаций, явлений или процессов) - самая распространенная задача, которую человеку приходится решать практически ежесекундно от первого до последнего дня своего существования. Для этого он использует огромные ресурсы своего мозга, которые оцениваются таким показателем как число нейронов, равное 10¹⁰.

В повседневной деятельности человек постоянно сталкивается с задачами, связанными с принятием решений, обусловленных непрерывно меняющейся окружающей обстановкой. В этом процессе принимают участие: органы чувств, с помощью которых человек воспринимает информацию извне; центральная нервная система, осуществляющая отбор, переработку информации и принятие решений; двигательные органы, реализующие принятое решение. Но в основе решений этих задач лежит распознавание образов.

В своей практике люди решают разнообразные задачи по классификации и распознаванию объектов, явлений и ситуаций (мгновенно узнают друг друга, с большой скоростью читают печатные и рукописные тексты, безошибочно водят автомобили в сложном потоке уличного движения, осуществляют отбраковку деталей на конвейере, разгадывают коды, древнюю египетскую клинопись и т.д.).

Большие возможности современной вычислительной техники позволяют в реальном масштабе времени обрабатывать огромное количество информации, что, в свою очередь, делает реальной задачу построения машин для распознавания образов. К настоящему времени сделаны успешные попытки разработки устройств и машинных программ для чтения типографских и машинописных букв, классификации электрокардиограмм, распознавания слов из конечного словаря, произнесенных одним и тем же диктором, а также выделение в речи ключевого слова, произнесенного разными дикторами. Можно назвать еще ряд других применений распознавания образов: идентификация людей по фотографии, по отпечаткам пальцев, по топометрическим данным, диагностика неисправностей в системах, идентификация технологических параметров, обнаружение цели и так далее.

Распознавание образов (объектов, сигналов, ситуаций, явлений или процессов) – это задача идентификации объекта или определения каких-либо его свойств по его изображению (оптическое распознавание) или аудиозаписи (акустическое распознавание) и другим характеристикам.

Образ - классификационная группировка в системе классификации, объединяющая (выделяющая) определенную группу объектов по некоторому признаку. Образы обладают характерным свойством, проявляющимся в том, что ознакомление с конечным числом явлений из одного и того же множества дает возможность узнавать сколь угодно большое число его представителей.

Методы распознавания образов

В целом, можно выделить три метода распознавания образов:

Метод перебора. В этом случае производится сравнение с базой данных, где для каждого вида объектов представлены всевозможные модификации отображения. Например, для оптического распознавания образов можно применить метод перебора вида объекта под различными углами, масштабами, смещениями, деформациями и т. д. Для букв нужно перебирать шрифт, свойства шрифта и т. д. В случае распознавания звуковых образов, соответственно, происходит сравнение с некоторыми известными шаблонами (например, слово, произнесенное несколькими людьми).

Второй подход - производится более глубокий анализ характеристик образа. В случае оптического распознавания это может быть определение различных геометрических характеристик. Звуковой образец в этом случае подвергается частотному, амплитудному анализу и т. д.

Следующий метод - использование искусственных нейронных сетей (ИНС). Этот метод требует либо большого количества примеров задачи распознавания при обучении, либо специальной структуры нейронной сети, учитывающей специфику данной задачи. Тем не менее, его отличает более высокая эффективность и производительность.

Типы задач распознавания

• Задача распознавания - отнесение предъявленного объекта по его описанию к одному из заданных классов;
• 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 прогнозирования.

Дополненная реальность

Дополненная реальность – это техника визуализации, которая имеет дело с комбинированием объектов реального мира и информации, сгенерированной с помощью компьютера. Основная идея дополненной реальности заключается в совмещении реальности с виртуальной реальностью. В общем смысле такая информация как изображения, аудио, gps данные накладываются на окружающую обстановку реального мира, создавая дополненную среду.

Ученые в данной области выделяют три основных функциональных характеристики дополненной реальности: 1) комбинирование объектов реального мира с виртуальными элементами, которые 2) взаимодействуют в реальном времени, и которые 3) отображены на каком-либо дисплее с учетом положения в пространстве (координаты и угол наклона).