1、實驗七：基于神經網絡的模式識別實驗一、實驗目的理解BP神經網絡和離散Hopfield神經網絡的結構和原理，掌握 反向傳播學習算法對神經元的訓練過程，了解反向傳播公式。通過構建BP網絡和離散Hopfield網絡模式識別實例，熟悉前饋網絡和反饋 網絡的原理及結構。綜合掌握模式識別的原理，了解識別過程的程序設計方法。二、實驗內容熟悉模式識別的理論方法，用選擇一種合適的識別方法，對圖像中的字符(英文字母)進行識別，能夠區分出不同的形態的 26個字 母。在Matlab中，采用BP神經網絡，對讀取的數據進行訓練，進而 識別。1 .程序設計(1)程序各流程圖實驗中主程序流程圖如圖4-1所示：圖像預處理 M神

2、經網絡進行數字識別圖4-1主程序流程圖其中圖像預處理的流程如圖4-2所示:1圖4-2圖像預處理的流程神經網絡訓練的具體流程如圖4-3所示：獲取圖像數據創建神經網絡訓練 f 存儲訓練好的神經網絡4-3 神經網絡訓練流程2 2) 程序清單%形成用戶界面clear all;%添加圖形窗口H=figure('Color',0.85 0.85 0.85,.'position',400 300 500 400,.'Name',基于BP神經網絡的英文字母識別'NumberTitle','off',.'MenuBar

3、9;,'none');%畫坐標軸對象，顯示原始圖像h0=axes('position',0.1 0.6 0.3 0.3);%添加圖像打開按鈕h1=uicontrol(H,'Style','push',.'Position',40 100 80 60,.'String','選擇圖片'，'FontSize',10,.'Call','op');%畫坐標軸對象，顯示經過預處理之后的圖像 h2=axes('position',0.

4、5 0.6 0.3 0.3);%添加預處理按鈕2h3=uicontrol(H,'Style','push',.'Position',140 100 80 60,.'String','二值化'，'FontSize',10,.'Call','preprocess');%添加識別按鈕h4=uicontrol(H,'Style','push',.'Position',240 100 80 60,.'String'

5、,'字母識別'，'FontSize',10,.'Call','recognize');%添加顯示識別結果的文本框%添加訓練神經網絡按鈕h6=uicontrol(H,'Style','push',.'Position',340 100 80 60,.'String','網絡訓練'，'FontSize',10,.'Call','Example1Tr');%預處理%preprocess p1=ones(16,1

6、6);bw=im2bw(X,0.5);% 轉換成二值圖像%用矩形框截取圖像 i,j=find(bw=0);imin=min(i);imax=max(i);jmin=min(j);jmax=max(j);bw1=bw(imin:imax,jmin:jmax); %調整比例，變換成16*16 圖像rate=16/max(size(bw1);bw1=imresize(bw1,rate);i,j=size(bw1);i1=round(16-i)/2);j1=round(16-j)/2);p1(i1+1:i1+i,j1+1:j1+j)=bw1;p1=-1.*p1+ones(16,16);%顯示預處理的結

7、果axes(h2);imshow(p1);%Example1Tr,訓練網絡M=1;%人數N=26*M;% 樣本數%獲取 26個大寫字母圖像的數據for kk=0:N-1p1=ones(16,16);%W始化 16*16 的二值圖像(全白)m=strcat(int2str(kk),'.bmp');% 形成文件名x=imread(m,'bmp');% 讀取圖像bw=im2bw(x,0.5);%轉換成二值圖像數據%用矩形框截取i,j=find(bw=0);% 查找像素為黑的坐標%取邊界坐標imin=min(i);imax=max(i);jmin=min(j);jmax

8、=max(j);bw1=bw(imin:imax,jmin:jmax);% 截取%調整比例，縮放成16*16 的圖像rate=16/max(size(bw1);bw1=imresize(bw1,rate);% 會存在轉換誤差%將bw1 轉換成標準的16*16 圖像 p1i,j=size(bw1);i1=round(16-i)/2);j1=round(16-j)/2);p1(i1+1:i1+i,j1+1:j1+j)=bw1;p1=-1.*p1+ones(16,16);% 將 p1 轉換成輸入向量for m=0:15p(m*16+1:(m+1)*16,kk+1)=p1(1:16,m+1);ende

9、nd%形成目標向量for kk=0:M-1for ii=0:25t(kk+ii+1)=ii;endend%設置輸入向量范圍pr(1:256,1)=0;pr(1:256,2)=1;%創建兩層BP神經網絡，隱層有25個節點net=newff(pr,25 1,'logsig' 'purelin','traingdx','learngdm');net.trainParam.epochs=2500;net.trainParam.goal=0.001;net.trainParam.show=10;net.trainParam.lr=0.05;

10、%訓練神經網絡net=train(net,p,t);%存儲訓練好的神經網絡%recognize,字符識另U%生成向量形式M=figure('Color',0.75 0.75 0.75,.'position',200 200 400 200,.'Name',基于BP神經網絡的英文字母識別結果'NumberTitle','off',.'MenuBar','none');M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position

11、',150 80 130 40,.'String','請先訓練網絡',.'FontSize',12,.'call','delete(M(1) ' );for m=0:15q(m*16+1:(m+1)*16,1)=p1(1:16,m+1);end %識別a,Pf,Af=sim(net,q);a=round(a);switch acase 0,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'

12、;String','這個字母是 A',.'FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 1,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是B','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 2,M0=uicontrol(M,

13、'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是C','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 3,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是D','FontSize

14、9;,12,.'call',.'delete(M(1)');case 4,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是E','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 5,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position

15、9;,150 80 130 40,.'String','這個字母是F','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 6,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是G','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');ca

16、se 7,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是H','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 8,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是 I&

17、#39;,.'FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 9,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是J','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 10,M0=uicontrol(M,'Style','push

18、',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是K','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 11,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是L','FontSize',12,.'call',.&

19、#39;delete(M(1)');case 12,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是M','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 13,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'

20、;String','這個字母是 N','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 14,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是O','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 15,M0=uicontrol(M

21、,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是P','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 16,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是Q','FontSize&

22、#39;,12,.'call',.'delete(M(1)');case 17,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是R','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 18,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Positio

23、n',150 80 130 40,.'String','這個字母是 S',.'FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 19,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是T','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)&#

24、39;);case 20,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是U','FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 21,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','

25、;這個字母是 V',.14'FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 22,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是W,'FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 23,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String','這個字母是 X',.'FontSize',12,.'call',.'delete(M(1)');case 24,M0=uicontrol(M,'Style','push',.'Position',150 80 130 40,.'String&#