自動識別技術(shù)論文范文

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第1篇

關(guān)鍵詞：超高頻；射頻識別；車輛管理

1 引 言

隨著我國城市化建設(shè)的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，車輛數(shù)量和道路交通流量急劇增加，而道路的建設(shè)遠(yuǎn)趕不上車輛的增長，伴隨而來是交通擁堵、車輛違章違法等現(xiàn)象的日益突出，傳統(tǒng)的車輛管理系統(tǒng)已經(jīng)面臨巨大挑戰(zhàn)。目前發(fā)展的射頻識別（RFID）技術(shù)為這個問題的有效解決提供了理想的解決方案，同時也是以后車輛管理自動化的發(fā)展方向[1-7]。

而對公交公司而言，其停車場平時需要管理大量的公交車輛，同時車輛停放比較分散，出入頻繁，車輛日常管理和安全監(jiān)管難度較大。因此，需要采用高智能化的管理手段來實(shí)現(xiàn)停車庫信息化管理的建設(shè)[8-10]。

在深入分析國內(nèi)外成熟的基于RFID的智能停車場管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，以某公交公司的車輛管理為典型應(yīng)用背景，本文提出的一種基于超高頻射頻識別（RFID）技術(shù)的車輛管理應(yīng)用方案。該方案可有效降低車輛信息查詢復(fù)雜程度、車輛定位等問題。該系統(tǒng)采用自行研發(fā)的FR520讀寫器等關(guān)鍵設(shè)備，并通過立體停車庫的大量測試結(jié)果證明方案合理可行，運(yùn)行穩(wěn)定可靠[11-15]。

2 射頻識別技術(shù)

自動設(shè)備識別系統(tǒng)（Automatic Equipment Identification， AEI）是國際上正在努力開發(fā)并快速推廣普及的技術(shù)。它適用于安全性要求較高的部門的車輛電子自動管理系統(tǒng)。該項(xiàng)技術(shù)的基本思想是通過采用一些先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)人們對各類物體和設(shè)備在不同狀態(tài)（高速移動、靜止、惡劣環(huán)境）下的自動識別和管理，特別是采用超高頻RFID技術(shù)的自動設(shè)備識別系統(tǒng)正日益廣被使用。

RFID也稱智能標(biāo)簽，是繼個人電腦（PC）、互聯(lián)網(wǎng)、無線通信之后的第四次信息技術(shù)革命。一個RFID系統(tǒng)通常由三部分組成：讀寫器、標(biāo)簽及相關(guān)的天線。讀寫器天線發(fā)射無線電信號給標(biāo)簽，標(biāo)簽通過自己的天線接收此信號，利用該信號得到的能量啟動標(biāo)簽上的集成電路芯片工作。作為條形碼的無線版本，智能標(biāo)簽技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密等一系列優(yōu)點(diǎn)，正在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。

在圖1所示的簡單RFID系統(tǒng)中，現(xiàn)將閱讀器（Reader）、天線（Antenna）和標(biāo)簽（Tag）的作用分別描述如下：

閱讀器：讀取（有時還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；

標(biāo)簽：由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在車輛上標(biāo)識目標(biāo)對象，標(biāo)簽編寫成車輛的編碼唯一識別；

天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。

圖1 系統(tǒng)工作原理示意圖

3 車輛管理系統(tǒng)設(shè)計

針對公交公司車輛管理背景，以其所屬的一個典型的立體停車場為例，車輛管理系統(tǒng)設(shè)計過程中需要重點(diǎn)考慮的問題包括：

（1） 建設(shè)目標(biāo)

為立體停車場管理人員提供實(shí)時監(jiān)控車輛信息的平臺、實(shí)現(xiàn)智能化車輛規(guī)范有序定位管理；還可以在管理立體車庫的車輛進(jìn)出，嚴(yán)密監(jiān)視出入車輛，有效控制定位車輛的作息位置，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

（2） 豐富的功能

具有自動識別、智能控制、車輛定位管理、報警提示、信息記錄、數(shù)據(jù)通信、查詢、統(tǒng)計、分析等功能；同時具備擴(kuò)展方便，升級容易等特性。

（3） 運(yùn)行穩(wěn)定可靠

具有冗余容錯性能；系統(tǒng)處理速度快，可靠性高，穩(wěn)定性好，錯漏率低，并具有數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)能力。

（4） 車輛實(shí)時定位管理

對于立體車庫內(nèi)車輛進(jìn)行數(shù)字化管理；通過自動識別車牌卡信息，可以對車輛進(jìn)出時間進(jìn)行跟蹤，同時定位車輛停放及作息位置的信息。

4 車輛管理系統(tǒng)方案

（1） 系統(tǒng)分部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖2所示的智能車輛管理系統(tǒng)是以后臺管理系統(tǒng)和前端控制系統(tǒng)通過專用網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備組成的管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議。而前端控制系統(tǒng)內(nèi)的通道識別系統(tǒng)則采用10/100M以太網(wǎng)組成的一個小的局域網(wǎng)系統(tǒng)，進(jìn)行識別和外設(shè)控制管理。

圖2 系統(tǒng)分布網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（2） 立體車庫平面結(jié)構(gòu)

圖3所示為該立體車庫的讀寫系統(tǒng)覆蓋效果圖。系統(tǒng)軟件可以控制讀寫器的四根天線的輪詢讀取車輛標(biāo)簽時間順序，根據(jù)每個天線能管理定位對應(yīng)停車區(qū)域的車輛，能把實(shí)時的公交停車位置區(qū)域上報到公交公司的調(diào)度室，方便管理人員對車輛管理與停放位置的查詢定位。

（3） 車輛管理平臺組成

后臺管理平臺包括：管理計算機(jī)、發(fā)卡讀寫器、讀寫器、讀寫器專用天線及電纜。其中上層應(yīng)用軟件及其數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安裝并存儲在管理計算機(jī)上。

5 固定式閱讀器選型

圖4所示是一種能滿足本文系統(tǒng)需求的四通道遠(yuǎn)距離超高頻RFID固定式閱讀器產(chǎn)品HIK-FR520，支持DRM工作模式，具有良好的防沖突和抗干擾性能，識別率高，功能強(qiáng)，可靠性高，可擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。

該產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于智能交通、服裝盤存、智能倉儲等領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化的物流管理，海關(guān)智能通關(guān)、城市車輛自動識別、智能停車場、高速公路不停車收費(fèi)應(yīng)用等集成系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)包括：

兼容EPC C1 Gen2/ISO 18000-6C；

PowerPC架構(gòu)CPU MPC8308，128 MB RAM；

具有載波消除功能，抗干擾能力更強(qiáng)；

支持EPC密集型讀取模式（DRM）；

遠(yuǎn)距離讀取，RF輸出功率達(dá)到32.5 dBm；

支持4路天線接口；

支持640 Kb/s標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取速率；

配置以及參數(shù)設(shè)定靈活，提供最大化標(biāo)簽閱讀量和最佳工作性能；

智能交通及車輛管理

大規(guī)模RFID系統(tǒng)應(yīng)用

圖3 讀寫系統(tǒng)覆蓋效果圖圖 4 超高頻固定式讀寫器

HIK-FR520的主要性能指標(biāo)如表1所列。

6 車輛管理系統(tǒng)的特點(diǎn)

公交立體停車管理智能是運(yùn)用超高頻自動識別技術(shù)，利用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)等多領(lǐng)域技術(shù)，綜合實(shí)現(xiàn)車輛自動識別和定位管理。本文提出的超高頻RFID車輛管理系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn)：

整個系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離快速識別、智能控制、高可靠性、高保密性、易操作、易擴(kuò)展等特點(diǎn)；

建立安全可靠的注冊車輛檔案，通過高新技術(shù)加強(qiáng)車輛監(jiān)管防盜功能；

提供一個對進(jìn)出車輛自動識別、智能管理的先進(jìn)、可靠、適用的數(shù)字化平臺，使公交公司對所有公交車輛出行、位置進(jìn)行實(shí)時動態(tài)管理的能力得到質(zhì)的提高；

能有效、準(zhǔn)確的對進(jìn)出停車庫的車輛（裝有車輛電子號牌的車輛）的數(shù)據(jù)信息識別、采集、記錄、跟蹤；

實(shí)時數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)及時傳送到后臺管理系統(tǒng)，使管理人員在辦公室內(nèi)就可以及時了解公交車輛的停車在立體車庫位置的情況。

7 結(jié) 語

基于射頻識別的智能車輛管理系統(tǒng)是一種高效、快捷及科學(xué)的車輛管理手段。本文提出的超高頻車輛管理系統(tǒng)應(yīng)用于停車場車輛管理中，具有效率高、準(zhǔn)確性好、安全性高的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)易于操作維護(hù)，自動化程度高，大大減輕管理者的勞動量。該方案的主要創(chuàng)新點(diǎn)在于為立體停車場管理人員提供實(shí)時監(jiān)控并識別車輛信息的平臺、實(shí)現(xiàn)車輛的智能化規(guī)范有序定位管理，系統(tǒng)功能豐富，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

參 考 文 獻(xiàn)

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第2篇

論文關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，大學(xué)管理，應(yīng)用研究

 

一、物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，簡稱IoT）是新興的IT技術(shù)，它是指通過把射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，嵌入和裝備到公路、建筑、電網(wǎng)、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種各樣的物體中，再結(jié)合現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合的一種IT技術(shù)。

在這個經(jīng)過整合的物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享，另外中心計算機(jī)群也能對整合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行實(shí)時的管理和控制。通過這樣一種技術(shù)手段，人類就能以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，從而提高資源利用率和生產(chǎn)力水平大學(xué)管理，改善人與自然間的關(guān)系。

二、基于大學(xué)校園管理的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

1. 感知技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)多通過RFID技術(shù)、傳感器來達(dá)到感知的目的。

RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，中文名為射頻識別技術(shù)，它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動、快捷、方便地識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對各類物體在不同狀態(tài)（移動、靜止、惡劣環(huán)境）下的自動識別和管理。

傳感器是能感受規(guī)定的被測量，并能按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，多為敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，用來感知信息采集點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)。

2. 傳感器網(wǎng)絡(luò)

傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個分布式智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它在每個節(jié)點(diǎn)配備了傳感器、無線電收發(fā)器、微控制器和能源裝置等部件，再通過這些部件的協(xié)作，就可以監(jiān)控不同位置的物理、環(huán)境狀況論文參考文獻(xiàn)格式。

3. 無線網(wǎng)絡(luò)

無線網(wǎng)絡(luò)指的是使用無線電技術(shù)進(jìn)行傳輸?shù)挠嬎銠C(jī)網(wǎng)絡(luò)，它是有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，和有線網(wǎng)絡(luò)功能相似，只是傳輸技術(shù)不同而已。它的優(yōu)勢是在沒有有線網(wǎng)絡(luò)的地方，或是移動的環(huán)境下，也能同樣地連接上網(wǎng)絡(luò)。

4. 數(shù)據(jù)融合技術(shù)

數(shù)據(jù)融合技術(shù)是利用計算機(jī)技術(shù)、人工智能等技術(shù)，將來自多個傳感器的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、過濾、自動分析、綜合處理，進(jìn)而得出相應(yīng)的估計、決策等信息，以便輔助人們進(jìn)行管理、決策工作。

三、物聯(lián)網(wǎng)在大學(xué)校園管理中應(yīng)用的前提條件

大學(xué)作為年輕人密集的地方，同時也是高級知識分子集結(jié)地，在大學(xué)校園管理中運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能迅速被人們接受和運(yùn)用。且目前很多高校都擁有多年的校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，已擁有校園網(wǎng)及校園無線網(wǎng)絡(luò)。這些都為物聯(lián)網(wǎng)在高校管理中的運(yùn)用提供了前提條件。

四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在大學(xué)校園管理中的應(yīng)用

1. 應(yīng)用于圖書館檔案室管理

利用物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建新型的高校圖書館、檔案室管理平臺大學(xué)管理，可以創(chuàng)新很多管理辦法。

圖書館、檔案室工作人員將RFID標(biāo)簽貼在圖書、檔案中，通過標(biāo)簽中的芯片和天線，再利用物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建出RFID的無線射頻智能系統(tǒng)，這樣就能讓圖書、檔案擁有了GPS的定位功能。圖書、檔案在移動過程中，一旦經(jīng)過館室中的各個檢查點(diǎn)，就立刻并跟蹤并記錄下來，并在服務(wù)器中儲存相關(guān)信息。這樣子，師生們在電腦上輸入書名、檔案的師生姓名，就能實(shí)時地掌握圖書、檔案當(dāng)前的具置，再使用便攜式的掃描設(shè)備、手持機(jī)等工具進(jìn)行跟蹤，就能快速找到自己想要的書籍、檔案。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，使得以前單純依靠號碼、人工查找的辦法得到了智能化的改革。

依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還可以設(shè)計出圖書自助借還設(shè)備，師生們在借還圖書時，可以來到自助借還設(shè)備前邊，讓設(shè)備自動讀取借書證和圖書，由于使用RFID技術(shù)，設(shè)備可以在幾十厘米到幾米距離內(nèi)讀取圖書，還可以一次讀取多本圖書，這樣子就提高了圖書借還速度，比之前使用條形碼，由圖書館工作人員現(xiàn)場一本一本地辦理借還手續(xù)高效得多。同時大學(xué)管理，設(shè)備還可以提供24小時借還圖書服務(wù)，為高校師生提供更為方便的服務(wù)。

在高校圖書館、檔案室中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將能為這些地方的管理提供靈活高效、減少人力的智能化方案。

2. 應(yīng)用于校園安防管理

在物聯(lián)網(wǎng)安防管理平臺中，通過射頻識別、圖像識別、GPS、無線傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)、遙感等技術(shù)，并結(jié)合日常的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，全面感知校園的環(huán)境、人和物的變化，而計算機(jī)系統(tǒng)將這些感知信息進(jìn)行匯總、處理，適時地進(jìn)行提示或報警。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，我們就可以全方位地提升校園的安防自動化程度，實(shí)現(xiàn)智能化的識別和管理，提高效率，節(jié)省人力，從而更好地進(jìn)行安防管理論文參考文獻(xiàn)格式。

當(dāng)有物體闖上校園的圍墻或其他敏感區(qū)域時，系統(tǒng)通過在這些區(qū)域的紅外激光、次聲壓傳感檢測器、感應(yīng)光纖等傳感終端，判別闖入物體的大小和具置，并通過傳感網(wǎng)絡(luò)調(diào)轉(zhuǎn)相應(yīng)的攝像頭監(jiān)控該區(qū)域，同時依靠圖像識別技術(shù)跟蹤闖入物體，相應(yīng)的提醒信息也立即發(fā)送到中心和高校保衛(wèi)人員的手持設(shè)備中。在得到提醒后，保衛(wèi)人員就能立即調(diào)取該攝像頭的畫面。經(jīng)過觀察后，當(dāng)確實(shí)需要派保衛(wèi)人員趕到現(xiàn)場時，物聯(lián)網(wǎng)安防管理平臺還可以利用地磁傳感器、校道旁安置的無線傳感節(jié)點(diǎn)、無線傳感網(wǎng)，以及保衛(wèi)人員身上的手持終端大學(xué)管理，實(shí)時把握保衛(wèi)人員在校園內(nèi)的定位，以此中心就能方便地調(diào)度最近位置的人員前去現(xiàn)場。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入帶來了安防方法的改變，與先前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)安防方法不一樣了，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的安防管理不再要求保衛(wèi)人員一直守著監(jiān)控屏幕觀看。由于傳感網(wǎng)絡(luò)擁有圖像識別智能技術(shù)，能夠在邊界內(nèi)出現(xiàn)異動時，及時感知信息，自動跟蹤拍攝和錄制畫面，并向中心和人員發(fā)送提醒信息。保安人員可以只在收到信息后才調(diào)取、查看相應(yīng)攝像頭的畫面。這將使得高校的安防管理輕松不少。

第3篇

摘　要：介詞短語作為一種重要的短語類型在漢語中分布廣泛，正確自動識別介詞短語在自然語言處理的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義和積極影響。本文嘗試?yán)媚壳氨容^流行的條件隨機(jī)場模型，主要面向漢語專利文本，對其中的介詞短語進(jìn)行識別研究。首先在分詞和詞性標(biāo)注的基礎(chǔ)上對語料進(jìn)行序列特征標(biāo)注，然后利用條件隨機(jī)場工具包訓(xùn)練了識別介詞短語的模型，最后設(shè)計相關(guān)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證方法的效果，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上。

關(guān)鍵詞 ：介詞短語 條件隨機(jī)場 識別

一、引言

專利文獻(xiàn)在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技交流中發(fā)揮著十分重要的作用。近年來，中國專利的申請數(shù)量漲速飛快。面向?qū)＠I(lǐng)域的文本信息處理（如專利文本機(jī)器翻譯）逐漸成為自然語言處理的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，并引起了學(xué)術(shù)界和業(yè)界的廣泛關(guān)注。

為了滿足專利文本特定的表述需要，介詞短語作為一種重要的短語類型，在漢語專利文本中分布廣泛。據(jù)統(tǒng)計，在隨機(jī)抽取的500句漢語專利語料中，包含介詞短語的句子有226句，占到了樣本總量的45.2%。[1]可見介詞短語的出現(xiàn)比例非常高。漢語介詞短語的自動識別具有較大的難度，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1.介詞短語的內(nèi)部構(gòu)成相當(dāng)復(fù)雜。介詞短語可以由介詞與其他詞語和短語（動賓短語、名詞短語、方位短語、時間短語等）構(gòu)成，甚至可以由整個句子構(gòu)成。復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很容易形成遠(yuǎn)距離的搭配關(guān)系。

2.兼類介詞的存在。在一定的語境下，介詞還可以兼做名詞、量詞、形容詞、連詞和動詞等，必須結(jié)合上下文語境才能判斷具體詞性。

3.在同一個句子中經(jīng)常會出現(xiàn)多個并列的介詞短語，或者會出現(xiàn)復(fù)雜的嵌套介詞短語。

下面是一個包含介詞短語的真實(shí)專利語句示例：

（1）本發(fā)明【在條件允許的情況下】【通過[為一個宏塊中的不同區(qū)域]提供不同的預(yù)測信息】而提出了許多更加準(zhǔn)確的結(jié)果。

從例句可以明顯地看出，專利文本中的介詞短語通常具有更多的字?jǐn)?shù)和更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。例句中用括號標(biāo)示出了兩個并列的介詞短語結(jié)構(gòu)，其中一個的內(nèi)部還有另外一個介詞短語，屬于嵌套結(jié)構(gòu)的介詞短語。正確識別這些短語就比較困難了。

在句子S=W1，W2，W3……Wn中，假設(shè)字符串Wi，Wi+1……Wj為待識別的介詞短語，介詞短語識別的主要任務(wù)就是分別將Wi和Wj識別為該介詞短語的左右邊界。由于左邊界就是介詞本身，因此關(guān)鍵問題在于確定右邊界位置。介詞Wi通常稱為前界，右邊界Wj稱為后界，緊鄰右邊界的詞語Wj+1一般稱為后詞。

考慮到介詞短語分布的廣泛性和對專利文本處理的影響，本文嘗試?yán)脳l件隨機(jī)場模型（Conditional Random Field，即CRF），主要對大規(guī)模專利語料中位于同一分句內(nèi)部的介詞短語進(jìn)行自動識別研究，希望能做出一些有益的探索。

二、相關(guān)研究

針對漢語介詞短語識別的難點(diǎn)，國內(nèi)外學(xué)者做了大量研究工作，提出了一些有效的方法，主要包括規(guī)則方法，統(tǒng)計方法和將二者相結(jié)合的混合方法。梁猛杰等（2013）通過考察介詞規(guī)則庫的處理特點(diǎn)，依據(jù)規(guī)則的覆蓋程度從低到高進(jìn)行分類，重新調(diào)整了規(guī)則的前后排序方案，同時對排序的規(guī)則進(jìn)行優(yōu)選，在保證時間復(fù)雜度較低的情況下提高了介詞用法自動識別的準(zhǔn)確率[2]（P152～155）。朱筠（2013）、胡韌奮（2015）等在概念層次網(wǎng)絡(luò)理論（Hierarchical Network of Concepts，HNC）[3]的指導(dǎo)下，面向漢語專利領(lǐng)域的文本，專門構(gòu)建了較大規(guī)模的漢語專利語料知識庫，在利用規(guī)則方法開展?jié)h英專利機(jī)器翻譯研究的過程中探索了介詞短語的識別方法和思想[4][5]。于俊濤（2006）釆用基于最大熵模型的方法，通過獲取有效的特征集合完成了介詞短語識別的任務(wù)。奚建清（2007）引入機(jī)器學(xué)習(xí)方法，提出了基于隱馬爾可夫模型（HMM）的漢語介詞短語邊界確定方法。首先基于HMM自動識別介詞短語，然后利用依存語法錯誤校正方法對識別結(jié)果進(jìn)行修正，取得了不錯的識別準(zhǔn)確率[7]（P172～182）。胡思磊（2008）、宋貴哲（2011）、張杰（2013）利用CRF模型對介詞短語進(jìn)行識別，取得了較好的效果。于俊偉（2005）采用了規(guī)則和統(tǒng)計相結(jié)合的介詞短語識別方法，提出了利用搭配模板獲取可信搭配關(guān)系以及基于詞性的三元統(tǒng)計模型和規(guī)則相結(jié)合的方法識別介詞短語[11]（P17～23）。昝紅英等（2013）在已有工作的基礎(chǔ)上，提出了一種規(guī)則與CRF模型相結(jié)合的介詞用法自動識別算法。通過將人工書寫的規(guī)則與CRF在宏觀層面和微觀層面進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，根據(jù)介詞的具體特點(diǎn)，選擇合適的識別方法，使最終的識別準(zhǔn)確率達(dá)到了80%左右[12]（P2152～2157）。

三、CRF模型介紹

作為一種基于統(tǒng)計的判別式學(xué)習(xí)模型，CRF模型最早由Lafferty等人在2001年提出。該模型來源于最大熵模型。CRF通過計算和統(tǒng)計已知元素推理計算未知元素的條件概率。與隱馬爾可夫模型不同，CRF可以利用上下文信息，而不需要嚴(yán)格的獨(dú)立性假設(shè)，因此在序列標(biāo)注問題中表現(xiàn)出很好的性能。此外，CRFs還解決了最大熵馬爾可夫模型（MEMM）中的標(biāo)注偏置問題。CRFs被廣泛應(yīng)用于自然語言處理領(lǐng)域的句法分析、命名實(shí)體識、詞性標(biāo)注等方面，并取得了很好的效果。CRFs是一種以給定的輸入序列X為條件來預(yù)測輸出序列Y概率的無向圖（undirected graphical）結(jié)構(gòu)模型。（X，Y）就是一個以觀察序列為條件的隨機(jī)域。概率計算可以通過如下公式得到：

四、基于CRF的介詞短語識別

國外學(xué)者已經(jīng)開發(fā)了完整的CRF模型工具包，利用工具包可以快速地訓(xùn)練模型并得到相應(yīng)的結(jié)果。在本文中，將使用CRF++0.53版本的工具包①對中國專利信息中心提供的專利語料進(jìn)行訓(xùn)練。

（一）序列標(biāo)注

很多基于CRF模型的語塊識別任務(wù)通常可以轉(zhuǎn)化為序列標(biāo)注問題。在識別介詞短語的過程中，首先對包含介詞短語的句子進(jìn)行分詞處理，然后對每個詞語進(jìn)行標(biāo)注，確定介詞短語的邊界。我們采用{B， I， E， O}標(biāo)記集進(jìn)行標(biāo)記。其中B表示介詞短語的前界，I表示介詞短語的內(nèi)部成分，E表示介詞短語的后界，O表示不屬于介詞短語的部分。

（2）本發(fā)明通過采用有效的方法提高汽車產(chǎn)量。

對于這個例句，可以做出如下標(biāo)記：

本發(fā)明O通過B采用I有效的I方法E提高O汽車O產(chǎn)量O。O

將其反映到序列標(biāo)注問題上，則可以認(rèn)為：

輸入序列X={本發(fā)明 通過 采用 有效的 方法 提高 汽車 產(chǎn)量 。}

相應(yīng)地，輸出標(biāo)注序列Y={O B I I E O O O O }

（二）特征選擇

特征是訓(xùn)練CRF模型必需的。在CRF中，特征選擇是一個非常重要的問題，選擇合適的特征對模型訓(xùn)練和測試都將十分有益。盡管可以不加限制地定義標(biāo)記序列的特征，但不代表特征越多就越好。通過考察大規(guī)模語料中介詞短語的特點(diǎn)，初步確定了以下五個特征及其屬性值：

1.詞特征。詞作為句子的基本構(gòu)成單元，是最基本的特征，模型可以通過詞之間的差異性來尋找詞本身的內(nèi)部特征。

2.詞性特征。通過分析發(fā)現(xiàn)，詞性特征對邊界的識別具有很大的提示作用。因此需要標(biāo)記序列中詞語的詞性。本文采用北京大學(xué)《現(xiàn)代漢語語法信息詞典》中的詞性標(biāo)記集進(jìn)行標(biāo)記。

3.候選前界特征。從當(dāng)前詞位置開始向前查找，查找位于同一分句中的介詞。如果該介詞存在，則該特征值為介詞本身；否則特征值為“N”。

4.候選后界特征。如果認(rèn)為當(dāng)前詞語可以作為介詞短語的后界，則特征值記為“Y”，否則記為“N”。

5.候選后詞特征。后詞對介詞短語的正確識別也起到了很大的提示作用，判斷當(dāng)前詞是否是候選后詞也能減小后界的選擇范圍。如果認(rèn)為當(dāng)前詞語可以作為介詞短語的后詞，則特征值記為“Y”，否則記為“N”。

下表是例句2的標(biāo)注實(shí)例：

將以上五個特征分為五列，對分詞處理后含有介詞短語的每一句語料進(jìn)行標(biāo)注，同時在最后一列加入{B， I， E， O}標(biāo)記集，以確定介詞短語的邊界，以此形成訓(xùn)練語料和測試語料。

（三）特征模板

對于CRFs模型而言，根據(jù)選擇的特征設(shè)計出不同的特征模板，根據(jù)特征模板系統(tǒng)生成不同的特征函數(shù)，會影響系統(tǒng)的性能。因此，特征模板選擇的好壞將直接影響CRFs模型的效果。所以，特征模板的選擇也是CRFs模型在介詞短語識別中的重要問題之一。

CRFs模型的特征模板一般包括原子特征模板和復(fù)合特征模板。單獨(dú)使用原子特征模板，只能表現(xiàn)出單個位置的特征信息，容易造成期望值和實(shí)際結(jié)果的偏差較大，導(dǎo)致參數(shù)的估計不準(zhǔn)確。可以對原子特征進(jìn)行組合，構(gòu)成復(fù)合特征模板，通過定義各特征的窗口來描述標(biāo)注單元和上下文之間的關(guān)系。本文將窗口大小定義為2。即分別考慮當(dāng)前詞、當(dāng)前詞前面兩個詞及后面兩個詞的五項(xiàng)特征。

當(dāng)完成了序列特征標(biāo)注任務(wù)，就可以利用CRF工具包對模型進(jìn)行訓(xùn)練并識別介詞短語了。

五、實(shí)驗(yàn)及分析

（一）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在這一部分，設(shè)計實(shí)驗(yàn)測試CRF模型識別介詞短語的效果。從中國專利信息中心提供的專利語料中隨機(jī)選擇了1000句含有介詞短語的句子作為測試集進(jìn)行序列標(biāo)注。實(shí)驗(yàn)采用四倍交叉驗(yàn)證方法，即將測試集按照數(shù)量均分為4等份，其中的3份語料作為訓(xùn)練語料，另一份作為測試語料，共進(jìn)行四次實(shí)驗(yàn)，分別計算實(shí)驗(yàn)的三個評價指標(biāo)：準(zhǔn)確率（P）、召回率（R）和F1值，并將實(shí)驗(yàn)的平均值作為最終的參考結(jié)果。評價指標(biāo)計算公式如下：

其中，“N”代表每次實(shí)驗(yàn)的測試集（250句）中介詞短語的數(shù)量，“N1”代表模型識別介詞短語的數(shù)量，“N2”代表正確識別的數(shù)量。

（二）實(shí)驗(yàn)分析

從上表可以看出，實(shí)驗(yàn)的整體評價指標(biāo)都達(dá)到了90%以上，表明CRF模型對于識別介詞短語的有效性。

通過分析識別錯誤的結(jié)果，初步認(rèn)為分析錯誤的原因可能有以下幾點(diǎn)：

1.有的介詞在訓(xùn)練集中出現(xiàn)次數(shù)很少或者幾乎沒有出現(xiàn)，因此CRF模型無法有效學(xué)習(xí)到這些介詞的特征，當(dāng)它們出現(xiàn)在測試集中，模型就難以正確識別。

2.有些介詞短語具有歧義，模型不容易判斷短語的右邊界位置。例如：通過墨水著色劑可以有效地使染布上色。這句話中，兩個名詞“墨水”和“著色劑”挨在一起，不確定二者是否可以組成復(fù)合名詞，不容易判斷到底哪個名詞才是介詞短語真正的右邊界。

3.CRF模型對于序列的標(biāo)注特征比較敏感。在人工標(biāo)注的過程中一些難以避免的標(biāo)注失誤或錯誤也會導(dǎo)致識別錯誤的現(xiàn)象。

六、結(jié)語

本文利用條件隨機(jī)場模型嘗試對漢語專利語料中的介詞短語進(jìn)行了識別研究。在分析大規(guī)模語料的基礎(chǔ)上，選擇了合適的特征，對語料進(jìn)行序列標(biāo)注，同時利用CRF工具包訓(xùn)練了識別短語的模型，最后設(shè)計了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)識別效果。實(shí)驗(yàn)整體的準(zhǔn)確率達(dá)到了90%以上，表明提出的方法對于識別介詞短語是有效的。

未來將加強(qiáng)對歧義介詞短語的研究，考察更多語料，爭取發(fā)現(xiàn)更多有效的特征，同時擴(kuò)大測試規(guī)模，希望進(jìn)一步提高識別的效果與性能。

（本文得到了“國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃”[863課題，項(xiàng)目編號2012AA011104]，中央高校基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)資金以及中國博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目的資助，特此表示感謝！）

注釋：

①http：//crfpp.googlecode.com/

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