§ 2.3. Получение исходного описания. Устранение явных не инвариантностей в исходном описании образов

Удобно выбранное исходное описание образов во многом предопределяет сложность всех последующих этапов опознания.

С одной стороны, исходное описание должно заключать в себе достаточную для опознания информацию об объектах каждого из образов. С другой стороны, для методов опознания далеко не безразличен вид, в котором эта информация представляется.

Выбор исходного описания является наиболее трудным и наименее разработанным этапом в опознании образов. Это объясняется тем, что в общем случае согласование требований полноты описания и удобства представления информации для дальнейших этапов опознания плохо поддается формализации. Первые успешные попытки решения этого вопроса сделаны для распознавания зрительных образов с помощью так называемого лингвистического подхода [2.2, 2.3].

В большинстве случаев выбор удобного исходного описания производится эвристически, причем часто задача выбора подменяется отысканием так называемых эвристических признаков, к которым предъявляются требования устойчивости по отношению ко всем реализациям одного образа и разделимости по отношению к реализациям различных образов. Однако отыскание достаточного количества таких независимых параметров с участием человека, как правило, требует слишком больших затрат времени, а иногда вообще оказывается невозможным.

Проблема выбора исходного описания требует всегда весьма тщательного изучения физической сущности опознаваемого алфавита образов. Но если решение задачи о нахождении совокупности устойчивых независимых разделяющих параметров наталкивается на значительные трудности, то выбор параметров, несущих достаточную для опознания информацию об образах, и нахождение простейших преобразований, устраняющих в описании явные неинвариантности, вполне возможны.

Так, например, для речевого сигнала, получаемого в виде быстроменяющейся функции времени на зажимах микрофона, преобразования, устраняющие явные неинвариантности, могут заключаться в нормировании средней громкости, длительности, в устранении информации о фазовом спектре.

Как известно, использование устройства автоматической регулировки громкости почти не ухудшает разборчивости речи. Устранение информации о фазовом спектре, применяемое в вокодерах, также не ухудшает разборчивости речи. На основании этих практических соображений можно считать, что такое сокращенное описание речевого сигнала является достаточно полным для опознания.

Для зрительных образов преобразованиями, устраняющими явные неинвариантности, являются, например, нормирование изображения по яркости, приведение изображения к стандартному размеру, положению и т. д., что также не ухудшает восприятия изображения человеком.

Достаточность исходного описания для опознания заданного алфавита образов может быть проверена с помощью оценки по учебной выборке величины метрической близости между различными образами (см. главу III). Если расстояние между образами в пространстве исходного описания превосходит в некоторое число раз ошибку измерений параметров, то можно считать, что образы в данном описании аппаратурно разделимы, т. е. выбранное исходное описание является достаточно полным.

Проверка исходного описания на достаточность должна предшествовать всем остальным этапам проектирования опознающего автомата, так как наличие пересекаемости делает невозможным в рамках настоящего подхода распознавание заданного алфавита образов.

Целесообразность устранения явных не инвариантностей в исходном описании может быть проверена косвенными методами, например сопоставлением мер межклассового и внутри классового рассеяния реализаций образов, как это описано в § 5. 3.