Структурные (лингвистические) методы

При структурном подходе объекты описываются не множеством числовых значений признаков , а структурой объекта. На рис. 9 представлено изображение и описание его иерархической структуры.

 

 

Рис. 9. Изображение (а) и его иерархическое
структурное описание (б)

Иерархия предполагает описание сложных объектов с помощью более простых подобъектов. Те, в свою очередь, могут быть описаны с помощью подобъектов следующего уровня и т.д. Этот подход основан на аналогии между структурой объектов и синтаксисом языков. Он приемлем тогда, когда простейшие подобъекты вычленять и распознавать легче, чем изображение (объект) в целом. Правила композиции простейших (непроизводных) элементов при описании объекта в целом называют грамматикой языка описания объектов. Распознавание объекта состоит в распознавании непроизводных его элементов и синтаксическом анализе (грамматичес­ком разборе) "предложения", описывающего данный объект.

Преимущество лингвистического подхода проявляется в том случае, если удаётся большое количество сложных объектов представлять с помощью небольшого множества непроизводных элементов и грамматических правил (например, распознавание устных слов по последовательности фонем). На рис. 10 представлен пример описания объекта (а) при помощи операции композиции "составления цепочки" из непроизводных элементов (б):

 

 

 

Рис. 10. Прямоугольник (а) и его непроизводные элементы (б)

На рис. 11 приведён более сложный пример структурного описания цифры 9.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11. Изображение цифры 9 и его структурное описание

Грамматика языка описания объектов формируется на этапе обучения на основе обучающей выборки. Теоретической базой данного подхода является теория формальных языков и лежащих в их основе порождающих грамматик.

В качестве примера приведём фрагменты языка описания изображений PDL (Picture Description Language). Определены непроизводные элементы

 

 

, имеющие различающиеся головную и хвостовую точки, а также четыре бинарных оператора соединения элементов в цепочки:

 

 

головная точка примыкает к хвостовой точке ;

 

хвостовая точка примыкает к хвостовой точке ;

 

головная точка примыкает к головной точке ;

 

 

головная точка примыкает к головной точке и хвостовая точка примыкает к хвостовой точке .

На рис. 12 приведено выражение на языке PDL, описывающее букву .

Более подробно этот подход мы рассматривать не будем. Отметим лишь, что зачастую структурный подход комбинируется с ранее уже рассмотренными. Так, устные слова распознают по последовательности фонем на основе структурного метода, а фонемы вычленяют и распознают в многомерном признаковом пространстве с помощью тех или иных решающих правил.

Более детальную информацию о структурном подходе можно почерпнуть в рекомендованной для самостоятельных занятий литературе [9].

 

 

 

Рис. 12. Структурное описание буквы А на языке PDL