SVM Aggregating Intelligence SVM, SVM Ensemble, SVM Classification Tree, and Evolving SVM C

SVM Aggregating Intelligence SVM, SVM Ensemble, SVM Classification Tree, and Evolving SVM C
SVM Aggregating Intelligence SVM, SVM Ensemble, SVM Classification Tree, and Evolving SVM C

SVM Aggregating Intelligence: SVM, SVM Ensemble, SVM Classification Tree, and Evolving

SVM Classification Tree

Shaoning Pang

Knowledge Engineering & Discovery Research Institute

Auckland University of Technology

Private Bag 92006, Auckland

1020, New Zealand

E-mail: Shaoning.Pang@https://www.360docs.net/doc/463287053.html,

Abstract—This article scopes a concept of SVM aggregating intelligence as 3 levels research: aggregating for a better machine learning performance, aggregating for an adaptive/dynamic intelligent system, and aggregating for multitask and life-long continuous machine learning, and reviews existing SVM aggregating methods including SVM ensemble, SVM classification tree, and evolving SVM classification tree.

I. INTRODUCTION

Support Vector Machine (SVM), since first proposed by Vapnik and his group at AT&T laboratory [1-3] has been extensively studied and discussed to develop its working principle of classification and regression. As a result, different types of SVM and SVM extensions [4] have been proposed. Suykens introduced the quadratic cost function in SVM and proposed LSSVM (Least Squares Support Vector Machine) [5]. Mangasarian et al. used an implicit Lagrangian reformulation in SVM, and proposed LSVM (Lagrangian Support Vector Machine) [6] and NSVM (Newton Support Vector Machine) [7]. Later, Lee and Mangasarian used a smooth unconstrained optimization in SVM, and had SSVM (Smooth Support Vector Machine)[8]. Recently, new interesting SVM models were published, such as, Chun-fu Lin's FSVM (Fuzzy Support Vector Machine) [9]. Zhang et al proposed HSSVMs (Hidden Space Support Vector Machines) [10]. Shilton et al. proposed an incremental version of SVM [11]. All these SVM types have significantly enhanced the original SVM performance. Most importantly, they have applied the original SVM to suit different real application needs..

SVM aggregating Intelligence, is an alternative aspect of SVM study, specializes on combining a family of concurrent SVMs for advanced artificial intelligence. Specifically, It includes three level aggregating researches,

1.Aggregating for Improved Machine Learning Performance.

2.Aggregating for Adaptive/Dynamic Machine Learning.

3.Aggregating for Multitask and life-long continuous Machine Learning.

At the first level research, the well known SVM aggregation methods are the One-against-all and One-against-one methods. The purpose of such aggregations is to expand SVM binary classification to multi-class classification. A typical procedure of SVM aggregation can be summarized as three steps, SVM model selection, convex aggregation, and aggregation training.

Over the last 5 years, I have been working on SVM aggregation, and have developed the original single SVM classification in our previous work, to SVM ensemble for classification, SVM classification tree (including 2-class SVM tree (2-SVMT), and Multi-class SVMT tree (m-SVMT)). Evolving SVM classification tree is an ongoing research topic of adapting SVMT to the incremental learning of data stream by evolving SVM and SVM tree structure.

II. METHDOLOGIES

A. SVM Ensemble

In SVM ensemble, individual SVMs are aggregated to make a collective decision in several ways such as the majority

voting, least-squares estimation-based weighting, and the double layer hierarchical combing. The training SVM ensemble can be conducted in the way of bagging or boosting. In bagging, each individual SVM is trained independently using the randomly chosen training samples via a boostrap technique. In boosting, each individual SVM is trained using the training samples chosen according to the sample’s probability distribution that is updated in proportion to the error in the sample. SVM ensemble is essentially a type of cross-validation optimization of single SVM, having a more stable classification performance than other models. The details on SVM ensemble construction and application are described in [12,13].

B. 2-Class SVM Tree

The principle of SVMT is to encapsulate a number of binary SVMs into a multi-layer hierarchy by adapting a "divide and conquer" strategy. The benefits of SVMT model can be summarized as: (1) SVMT is capable of effectively reducing classification difficulties from class mixture and overlap through a supervised LLE data partitioning. (2) Importantly, SVMT outperforms single SVM and SVM ensemble on the robustness to class imbalance.

A 2-class SVM tree can be modeled under the ‘depth first’ policy. The employed partitioning function for depth first is a binary data splitting whose targeting function is to partition all samples of class 1 into one cluster and all samples of class 2 into the other cluster. 2-SVMT of this type is particularly useful for the 2-class task with serious class overlap. Fig 1 shows an example of 2-class SVM binary tree over a face membership authentication [13,14] case with 30 of 271 persons as membership group.

Fig. 1.Example of 2-class SVM binary tree

Fig. 2.Example of 2-class SVM multiple tree.

Alternatively, a 2-class SVM tree also can be modeled under the ‘width first’ policy [15], where the employed partitioning function is a multiple data splitting, and the targeting function for partitioning here is to steer data samples in the same cluster with the same class label. A multiple data splitting is capable of controlling the size of the tree to a limited size, which is very optimal for decision making in such a tree structural model. Fig 3 gives an example of 2-class SVM multiple tree over the same case of face membership authentication as Fig. 2.

B. multi-class SVM Tree (m-SVMT)

The above SVMTs are merely two-class SVM classification tree (2-SVMT) model, which are not sustainable for normal multi-class classification tasks. However in real application, class imbalance of multi-class problem is also a critical challenge for most classifiers, thus it is desirable to develop a multi-class SVM tree with the above properties of 2-SVMT The construction of m-SVMT [17] is to decompose an m-class task into a certain number of 1-m classes regional tasks, under the criterion of minimizing SVM tree loss function. The proposed m-SVMT is demonstrated very competitive in discriminability as compared to other typical classifiers such as single SVMs, C4.5, K-NN, and MLP neural network, and particularly has a superior robustness to class imbalance, which other classifiers can not match. Fig.3 gives an example of m-SVMT for a 3-class task.

B. Evolving SVMT, an ongoing research topic

Learning over datasets in real-world application, we often confront difficult situations where a complete set of training samples is not given in advance. Actually in most of cases, data is being presented as a data stream where we can not know what kind of data, even what class of data, is coming in the future. Obviously, one-pass incremental learning gives a method to deal with such data streams [16,18,19].

For the needs of incremental learning over data stream, I am working to realize a concept of evolving SVM classification tree (eSVMT) for the classification of streaming data, where chunks of data is being presented at different time. The constructed eSVMT is supposed to be capable of accommodating new data by adjusting SVM classification tree as in the simulation shown in Fig. 4.

Fig. 3.Example m-SVMT over a 3 class task

Fig.4. A simulation of evolving SVM classification tree

The difficulty for eSVMT modelling is, (1) eSVMT needs to acquire knowledge with a single presentation of training data, and retaining the knowledge acquired in the past without keeping a large number of training samples in memory. (2) eSVMT needs to accommodate new data continuously, while always keeping a good size of SVM tree structure, and a good classification in real time.

II. CONCLUSIONS AND FUTURE WORK

On SVM aggregating for improved machine learning performance, methods of SVM aggregating such as SVM ensemble and SVM classification has significantly improved SVM classification on system stability, robustness to class imbalance and class overlap, which has lead SVM aggregating intelligence to various real-world applications on pattern recognition, data mining and bioinformatics.

For the next generation model of SVM aggregating intelligence, it is intended to build an adaptive/dynamic intelligent SVM composite system capable of always adapting itself to a new environment. eSVMT is a starting work at this level aggregating SVM by evolving tree structure. eSVMT with incremental SVM is a future work, which will empower eSVMT with an adaptability of both the evolution learning of tree structure, and the incremental learning of tree nodes.

Going to the third level, the concept of SVM aggregating intelligence in terms of multitask and continuous learning can be explained as, a structural model like a SVM Tree, or a SVM Forest system capable of evolving and growing itself to accommodate new tasks continuously in a life-long time.

ACKNOWLEDGMENT

The research reported in the article was partially funded by the ministry of Education, South Korea under the program of BK21, and the New Zealand Foundation for Research, Science and Technology under the grant: NERF/AUTX02-01. Also

the author would like to present the thanks to Prof. Nik Kasabov of Auckland University of Technology, Prof. S. Y.Bang, and Prof. Dajin Kim of Pohang University of Science and Technology, for their support and supervision during 2001 to 2005, when most of the reported research in this article was carried out.

REFERENCES

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[2] V.Vapnik, The nature of statistical learning theory, New York:Spinger-Verlag, 1995.

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[4] https://www.360docs.net/doc/463287053.html,;https://www.360docs.net/doc/463287053.html,; https://www.360docs.net/doc/463287053.html,/dmi/

[5] J.A.K. Suykens and J. Vandewalle, “Least Squares Support Vector Machine Classifiers,” Neural Processing Letters, vol. 9, no. 2, pp. 293-300, 1999.

[6] O. L. Mangasarian and D. R. Musicant, “Lagrangian Support Vector Machines,” Journal of Machine Learning Research, vol. 1, pp. 161-177, 2001.

[7] G. Fung and O. L. Mangasarian, “Finite Newton method for Lagrangian support vector machine classification,” Data Mining Institute Technical Report, vol. 02, 2002.

[8] Y.-J. Lee and O. L. Mangasarian, “SSVM: A smooth support vector machine,” Computational Optimization and Applications, vol. 20, pp. 5-22, 2001.

[9] C.F. Lin and S.D. Wang, “Fuzzy Support Vector Machines,” IEEE Trans on Neural Networks, vol. 13, no. 2, pp. 464-471, 2002

[10] Li Zhang, Weida Zhou, and Licheng Jiao,“Hidden space support vector machines,” IEEE Transactions on Neural Networks, vol. 15, no. 6, pp.

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[11] A. Shilton, M. Palaniswami, D. Ralph and Ah Chung Tsoi, “Incremental training of support vector machines" IEEE Trans on Neural Networks, vol.

16, no. 1, pp. 114-131, 2005.

[12] Hyun-Chul Kim, Shaoning Pang, Hong-Mo Je, Daijin Kim, Sung Yang Bang: Constructing support vector machine ensemble. Pattern Recognition

vol. 36, no. 12, pp. 2757-2767, 2003

[13] Shaoning Pang, D. Kim, S. Y. Bang, Membership authentication in the dynamic group by face classification using SVM ensemble. Pattern

Recognition Letters, vol. 24, no. (1-3), pp. 215-225, 2003.

[14] Shaoning Pang, D. Kim, S. Y. Bang, Face Membership Authentication Using SVM Classification Tree Generated by Membership-based LLE Data

Partition, IEEE Trans. on Neural Network, vol. 16 no. 2, pp. 436-446, 2005.

[15]Shaoning Pang, Constructing SVM Multiple Tree for Face Membership Authentication. ICBA 2004, Lecture Notes in Computer Science 3072, pp.

37-43, Springer 2004.

[16] Shaoning Pang, Seiichi Ozawa, Nikola Kasabov, One-pass Incremental Membership Authentication by Face Classification. ICBA 2004, Lecture

Notes in Computer Science 3072, pp. 155-161, Springer 2004.

[17] Shaoning Pang, and Nikola Kasabov, Multi-Class SVM Classification Tree, (submitted), 2005.

[18] Shaoning Pang, Seiichi Ozawa and Nik Kasabov, Incremental Linear Discriminant Analysis for Classification of Data Streams ,IEEE Trans. on

System, Man, and Cybernetics-Part B, vol. 35, no. 5, pp. 905 – 914, 2005

[19] Seiichi Ozawa, Soon Toh, Shigeo Abe, Shaoning Pang and Nikola Kasabov, Incremental Learning for Online Face Recognition, Neural Network,

vol.18, no. (5-6), pp. 575-584, 2005.

(完整word版)支持向量机(SVM)原理及应用概述分析

支持向量机(SVM )原理及应用 一、SVM 的产生与发展 自1995年Vapnik (瓦普尼克)在统计学习理论的基础上提出SVM 作为模式识别的新方法之后,SVM 一直倍受关注。同年,Vapnik 和Cortes 提出软间隔(soft margin)SVM ,通过引进松弛变量i ξ度量数据i x 的误分类(分类出现错误时i ξ大于0),同时在目标函数中增加一个分量用来惩罚非零松弛变量(即代价函数),SVM 的寻优过程即是大的分隔间距和小的误差补偿之间的平衡过程;1996年,Vapnik 等人又提出支持向量回归 (Support Vector Regression ,SVR)的方法用于解决拟合问题。SVR 同SVM 的出发点都是寻找最优超平面(注:一维空间为点;二维空间为线;三维空间为面;高维空间为超平面。),但SVR 的目的不是找到两种数据的分割平面,而是找到能准确预测数据分布的平面,两者最终都转换为最优化问题的求解;1998年,Weston 等人根据SVM 原理提出了用于解决多类分类的SVM 方法(Multi-Class Support Vector Machines ,Multi-SVM),通过将多类分类转化成二类分类,将SVM 应用于多分类问题的判断:此外,在SVM 算法的基本框架下,研究者针对不同的方面提出了很多相关的改进算法。例如,Suykens 提出的最小二乘支持向量机 (Least Square Support Vector Machine ,LS —SVM)算法,Joachims 等人提出的SVM-1ight ,张学工提出的中心支持向量机 (Central Support Vector Machine ,CSVM),Scholkoph 和Smola 基于二次规划提出的v-SVM 等。此后,台湾大学林智仁(Lin Chih-Jen)教授等对SVM 的典型应用进行总结,并设计开发出较为完善的SVM 工具包,也就是LIBSVM(A Library for Support Vector Machines)。LIBSVM 是一个通用的SVM 软件包,可以解决分类、回归以及分布估计等问题。 二、支持向量机原理 SVM 方法是20世纪90年代初Vapnik 等人根据统计学习理论提出的一种新的机器学习方法,它以结构风险最小化原则为理论基础,通过适当地选择函数子集及该子集中的判别函数,使学习机器的实际风险达到最小,保证了通过有限训练样本得到的小误差分类器,对独立测试集的测试误差仍然较小。 支持向量机的基本思想:首先,在线性可分情况下,在原空间寻找两类样本的最优分类超平面。在线性不可分的情况下,加入了松弛变量进行分析,通过使用非线性映射将低维输

svm使用详解

1.文件中数据格式 label index1:value1 index2:value2 ... Label在分类中表示类别标识,在预测中表示对应的目标值 Index表示特征的序号,一般从1开始,依次增大 Value表示每个特征的值 例如: 3 1:0.122000 2:0.792000 3 1:0.144000 2:0.750000 3 1:0.194000 2:0.658000 3 1:0.244000 2:0.540000 3 1:0.328000 2:0.404000 3 1:0.402000 2:0.356000 3 1:0.490000 2:0.384000 3 1:0.548000 2:0.436000 数据文件准备好后,可以用一个python程序检查格式是否正确,这个程序在下载的libsvm文件夹的子文件夹tools下,叫checkdata.py,用法:在windows命令行中先移动到checkdata.py所在文件夹下,输入:checkdata.py 你要检查的文件完整路径(包含文件名) 回车后会提示是否正确。

2.对数据进行归一化。 该过程要用到libsvm软件包中的svm-scale.exe Svm-scale用法: 用法:svmscale [-l lower] [-u upper] [-y y_lower y_upper] [-s save_filename] [-r restore_filename] filename (缺省值: lower = -1,upper = 1,没有对y进行缩放) 其中, -l:数据下限标记;lower:缩放后数据下限; -u:数据上限标记;upper:缩放后数据上限; -y:是否对目标值同时进行缩放;y_lower为下限值,y_upper 为上限值;(回归需要对目标进行缩放,因此该参数可以设定为–y -1 1 ) -s save_filename:表示将缩放的规则保存为文件save_filename; -r restore_filename:表示将缩放规则文件restore_filename载入后按此缩放; filename:待缩放的数据文件(要求满足前面所述的格式)。 数据集的缩放结果在此情况下通过DOS窗口输出,当然也可以通过DOS的文件重定向符号“>”将结果另存为指定的文件。该文件中的参数可用于最后面对目标值的反归一化。反归一化的公式为:

基于支持向量机的图像分类研究

目录 摘要 (2) Abstract (3) 1 引言 (3) 1.1 概述 (4) 1.2 统计学习理论 (4) 1.3 支持向量机及其发展简史 (5) 1.4 研究内容及其现实意义 (6) 2 持向量机模型的建立 (7) 2.1 SVM核函数 (7) 2.2 核函数的选择 (8) 2.3 SVM算法简介 (8) 2.4 SVM学习算法的步骤 (9) 3 图像内容的描述及特征提取 (10) 3.1 图像内容的描述模型 (10) 3.2 颜色特征的描述 (10) 3.2.1 颜色的表示和颜色模型 (10) 3.2.2 颜色直方图 (11) 3.2.3 累积颜色直方图 (12) 3.2.4 主色 (12) 3.3 纹理特征的描述 (12) 4 基于SVM的图像分类方法研究 (13) 4.1 分类系统的结构 (13) 4.1.1 特征提取模块 (13) 4.1.2 SVM分类模块 (13) 4.2 特征提取策略 (14) 4.3 实验 (14) 4.3.1 三种核函数的选择比较实验 (14) 4.3.2 基于颜色特征的图像分类 (17) 4.3.3 基于纹理特征的图像分类 (17) 4.3.4 基于综合特征的图像分类 (17) 5 结论 (18) 参考文献 (19)

摘要 支持向量机(SVM)方法是建立在统计学习理论基础之上的,克服了神经网络分类和传统统计分类方法的许多缺点,具有较高的泛化性能。但是,由于支持向量机尚处在发展阶段,很多方面尚不完善,现有成果多局限于理论分析,而应用显得较薄弱,因此研究和完善利用支持向量机进行图像分类对进一步推进支持向量机在图像分析领域的应用具有积极的推动作用。本文研究了图像的颜色、纹理等特征对利用支持向量机进行图像分类的影响。对支持向量机在图像分类中的应用作了较全面的研究。对三种核函数进行了对比实验,实验表明二项式核函数较高斯核函数和sigmoid核函数具有更强的泛化能力;同时,通过实验分析了特征选取对向量机性能的影响,发现综合特征有利于分类效果的提高。在以上研究的基础上,我们建立了一个基于svM的图像分类实验平台,讨论了系统的组成模块和功能,给出了一些图像分类实例,并验证了前述理论研究的结果。 关键词:统计学习理论支持向量机图像分类特征提取

svm核函数matlab

clear all; clc; N=35; %样本个数 NN1=4; %预测样本数 %********************随机选择初始训练样本及确定预测样本******************************* x=[]; y=[]; index=randperm(N); %随机排序N个序列 index=sort(index); gama=23.411; %正则化参数 deita=0.0698; %核参数值 %thita=; %核参数值 %*********构造感知机核函数************************************* %for i=1:N % x1=x(:,index(i)); % for j=1:N % x2=x(:,index(j)); % K(i,j)=tanh(deita*(x1'*x2)+thita); % end %end %*********构造径向基核函数************************************** for i=1:N x1=x(:,index(i)); for j=1:N x2=x(:,index(j)); x12=x1-x2; K(i,j)=exp(-(x12'*x12)/2/(deita*deita)); End End %*********构造多项式核函数**************************************** %for i=1:N % x1=x(:,index(i)); % for j=1:N % x2=x(:,index(j)); % K(i,j)=(1+x1'*x2)^(deita); % end %end %*********构造核矩阵************************************ for i=1:N-NN1 for j=1:N-NN1 omeiga1(i,j)=K(i,j); end end

svmtrain和svmpredict简介回归、分类

svmtrain和svmpredict简介 分类:SVM 本文主要介绍了SVM工具箱中svmtrain和svmpredict两个主要函数: (1)model= svmtrain(train_label, train_matrix, ['libsvm_options']); 其中: train_label表示训练集的标签。 train_matrix表示训练集的属性矩阵。 libsvm_options是需要设置的一系列参数,各个参数可参见《libsvm 参数说明.txt》,里面介绍的很详细,中英文都有的。如果用 回归的话,其中的-s参数值应为3。 model:是训练得到的模型,是一个结构体(如果参数中用到-v,得到的就不是结构体,对于分类问题,得到的是交叉检验下的平均分类准确 率;对于回归问题,得到的是均方误差)。 (2)[predicted_label, accuracy/mse,decision_values/prob_estimates] =svmpredict(test_label, test_matrix, model, ['libsvm_options']); 其中: test _label表示测试集的标签(这个值可以不知道,因为作预测的时候,本来就是想知道这个值的,这个时候,随便制定一个值就可以 了,只是这个时候得到的mse就没有意义了)。 test _matrix表示测试集的属性矩阵。 model 是上面训练得到的模型。 libsvm_options是需要设置的一系列参数。 predicted_label表示预测得到的标签。 accuracy/mse是一个3*1的列向量,其中第1个数字用于分类问题,表示分类准确率;后两个数字用于回归问题,第2个数字 表示mse;第三个数字表示平方相关系数(也就是说,如 果分类的话,看第一个数字就可以了;回归的话,看后两 个数字)。 decision_values/prob_estimates:第三个返回值,一个矩阵包含决策

选取SVM中参数c和g的最佳值

写了个程序来选取SVM中参数c和g的最佳值. [写这个的目的是方便大家用这个小程序直接来寻找c和g的最佳值,不用再另外编写东西了.] 其实原本libsvm C语言版本中有相应的子程序可以找到最佳的c和g,需装载python语言然后用py 那个画图就可以找到最佳的c和g,我写了个matlab版本的.算是弥补了libsvm在matlab版本下的空缺. 测试数据还是我视频里的wine data. 寻找最佳c和g的思想仍然是让c和g在一定的范围里跑(比如 c = 2^(-5),2^(-4),...,2^(5),g = 2^(-5),2^(-4),...,2^(5)),然后用cross validation的想法找到是的准确率最高的c和g,在这里我做了一点修改(纯粹是个人的一点小经验和想法),我改进的是: 因为会有不同的c和g都对应最高的的准确率,我把具有最小c的那组c和g认为是最佳的c和g,因为惩罚参数不能设置太高,很高的惩罚参数能使得validation数据的准确率提高,但过高的惩罚参数c会造成过学习状态,反正从我用SVM到现在,往往都是惩罚参数c过高会导致最终测试集合的准确率并不是很理想.. 在使用这个程序时也有小技巧,可以先大范围粗糙的找比较理想的c和g,然后再细范围找更加理想的c和g. 比如首先让c = 2^(-5),2^(-4),...,2^(5),g = 2^(-5),2^(-4),...,2^(5)在这个范围找比较理想的c和g,如图:

====== 此时bestc = 0.5,bestg=1,bestacc = 98.8764[cross validation 的准确率] 最终测试集合的准确率Accuracy = 96.6292% (86/89) (classification) ====== 此时看到可以把c和g的范围缩小.还有步进的大小也可以缩小(程序里都有参数可以自己调节,也有默认值可不调节). 让c = 2^(-2),2^(-1.5),...,2^(4),g = 2^(-4),2^(-3.5),...,2^(4)在这个范围找比较理想的c 和g,如图: ============= 此时bestc = 0.3536,bestg=0.7017,bestacc = 98.8764[cross validation 的准确率] 最终测试集合的准确率Accuracy = 96.6292% (86/89) (classification) ===================上面第二个的测试的代码: 1.load wine_SVM;

基于libsvm的gist和phog特征的图像分类研究

研究生技术报告题目:基于libsvm的图像分类研究 编号:20132098 执笔人:刘金环 完成时间:2013-11-23

摘要 随着科学技术的飞速发展,机器学习与人工智能技术的不断创新,人们对特定信息检索的需求逐渐增加,使得如何对资源进行合理有效的分类成为一个关键问题。支持向量机(SVM)是一种建立在统计学习理论基础之上的机器学习方法,由于其基于小样本训练的优越性,被广泛应用于模式识别的各个领域,在图像检索、人脸识别等中充分了体现了其优越性,越来越受到广泛的关注和重视。 本文主要介绍了基于libsvm分类器的分类问题。本文以gist和phog特征为例简单实现了图像的分类问题,并通过查询准确性对这两种分类方法进行对比和分析。由仿真结果可知,gist特征分类要好于phog的特征分类,仿真效果较为理想。

目录 1 课题意义..................................................................................................... 错误!未定义书签。 2 技术要求及性能指标................................................................................. 错误!未定义书签。3方案设计及算法原理.................................................................................. 错误!未定义书签。 3.1基于libsvm的gist特征提取分类.............................................. 错误!未定义书签。 3.1.1算法原理 (1) 3.1.2设计框图 (2) 3.2基于libsvm的phog特征提取分类.............................................. 错误!未定义书签。 3.2.1算法原理.............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.2设计框图.............................................................................. 错误!未定义书签。4代码及相关注释. (4) 4.1基于libsvm的gist特征提取分类仿真结果 (6) 4.1.1代码及注释 (9) 4.1.2测试结果 (9) 4.2基于libsvm的phog特征提取分类仿真结果 (9) 4.2.1代码及注释 (9) 4.2.2测试结果 (12) 4.3基于libsvm的gist特征分类不同训练集测试结果.................. 错误!未定义书签。 4.3.1代码及注释.......................................................................... 错误!未定义书签。 4.3.2测试结果 (14) 5实验结果分析.............................................................................................. 错误!未定义书签。6总结 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。

支持向量机(SVM)算法推导及其分类的算法实现

支持向量机算法推导及其分类的算法实现 摘要:本文从线性分类问题开始逐步的叙述支持向量机思想的形成,并提供相应的推导过程。简述核函数的概念,以及kernel在SVM算法中的核心地位。介绍松弛变量引入的SVM算法原因,提出软间隔线性分类法。概括SVM分别在一对一和一对多分类问题中应用。基于SVM在一对多问题中的不足,提出SVM 的改进版本DAG SVM。 Abstract:This article begins with a linear classification problem, Gradually discuss formation of SVM, and their derivation. Description the concept of kernel function, and the core position in SVM algorithm. Describes the reasons for the introduction of slack variables, and propose soft-margin linear classification. Summary the application of SVM in one-to-one and one-to-many linear classification. Based on SVM shortage in one-to-many problems, an improved version which called DAG SVM was put forward. 关键字:SVM、线性分类、核函数、松弛变量、DAG SVM 1. SVM的简介 支持向量机(Support Vector Machine)是Cortes和Vapnik于1995年首先提出的,它在解决小样本、非线性及高维模式识别中表现出许多特有的优势,并能够推广应用到函数拟合等其他机器学习问题中。支持向量机方法是建立在统计学习理论的VC 维理论和结构风险最小原理基础上的,根据有限的样本信息在模型的复杂性(即对特定训练样本的学习精度,Accuracy)和学习能力(即无错误地识别任意样本的能力)之间寻求最佳折衷,以期获得最好的推广能力。 对于SVM的基本特点,小样本,并不是样本的绝对数量少,而是与问题的复杂度比起来,SVM算法要求的样本数是相对比较少的。非线性,是指SVM擅长处理样本数据线性不可分的情况,主要通过松弛变量和核函数实现,是SVM 的精髓。高维模式识别是指样本维数很高,通过SVM建立的分类器却很简洁,只包含落在边界上的支持向量。

LIBSVM使用介绍

附录1:LIBSVM的简单介绍 1. LIBSVM软件包简介 LIBSVM是台湾大学林智仁(Chih-Jen Lin)博士等开发设计的一个操作简单、易于使用、快速有效的通用SVM软件包,可以解决分类问题(包括C SVC ?、SVC ν?)、回归问题(包括SVR ε?、SVR ν?)以及分布估计(on e class SVM ??)等问题,提供了线性、多项式、径向基和S形函数四种常用的核函数供选择,可以有效地解决多类问题、交叉验证选择参数、对不平衡样本加权、多类问题的概率估计等。LIBSVM是一个开源的软件包,需要者都可以免费的从作者的个人主页https://www.360docs.net/doc/463287053.html,.tw/~cjlin/处获得。他不仅提供了LIBSVM的C++语言的算法源代码,还提供了Python、Java、R、MA TLAB、Perl、Ruby、LabVIEW 以及C#.net等各种语言的接口,可以方便的在Windows或UNIX平台下使用,也便于科研工作者根据自己的需要进行改进(譬如设计使用符合自己特定问题需要的核函数等)。另外还提供了WINDOWS平台下的可视化操作工具SVM-toy,并且在进行模型参数选择时可以绘制出交叉验证精度的等高线图。 2. LIBSVM使用方法简介 LIBSVM在给出源代码的同时还提供了Windows操作系统下的可执行文件,包括:进行支持向量机训练的svmtrain.exe;根据已获得的支持向量机模型对数据集进行预测的svmpredict.exe;以及对训练数据与测试数据进行简单缩放操作的svmscale.exe。它们都可以直接在DOS环境中使用。如果下载的包中只有C++的源代码,则也可以自己在VC等软件上编译生成可执行文件。 LIBSVM使用的一般步骤是: 1)按照LIBSVM软件包所要求的格式准备数据集; 2)对数据进行简单的缩放操作; 3)考虑选用RBF核函数 2 (,)x y K x y eγ?? =; 4)采用交叉验证选择最佳参数C与γ;

SVM分类方法在人脸图像分类中的应用

SVM分类方法在人脸图像分类中的应用 摘要:本文首先简要综述了人脸识别技术中不同的特征提取方法和分类方法;然后介绍了支持向量机(SVM)的原理、核函数类型选择以及核参数选择原则以及其在人脸分类识别中了应用,最后通过在构建的人脸库上的仿真实验观测观测不同的特征提取方法对人脸识别率的影响、不同的学习样本数对人脸识别率的影响、支持向量机选用不同的核函数后对人脸识别率的影响、支持向量机选用不同的核参数后对人脸识别率的影响。 一、人脸识别简介 人脸识别也就是利用计算机分析人脸图象,进而从中提取出有效的识别信息,用来“辨认”身份的一门技术。人脸识别技术应用背景广泛,可用于公安系统的罪犯身份识别、驾驶执照及护照等与实际持证人的核对、银行及海关的监控系统及自动门卫系统等。 常见的人脸识别方法包括基于KL变换的特征脸识别、基于形状和灰度分离的可变形模型识别、基于小波特征的弹性匹配、基于传统的部件建模识别、基于神经网络的识别、基于支持向量机的识别等。其中特征脸方法、神经网络方法、基于支持向量机的方法等是基于整体人脸的识别,而基于提取眼睛等部件特征而形成特征向量的方法就是基于人脸特征的识别。 虽然人类的人脸识别能力很强,能够记住并辨别上千个不同人脸,可是计算机则困难多了。其表现在:人脸表情丰富;人脸随年龄增长而变化;人脸所成图象受光照、成象角度及成象距离等影响;而且从二维图象重建三维人脸是病态过程,目前尚没有很好的描述人脸的三维模型。另外,人脸识别还涉及到图象处理、计算机视觉、模式识别以及神经网络等学科,也和人脑的认识程度紧密相关。这诸多因素使得人脸识别成为一项极富挑战性的课题。 通常人类进行人脸识别依靠的感觉器官包括视觉、听觉、嗅觉与触觉等。一般人脸的识别可以用单个感官完成,也可以是多感官相配合来存储和检索人脸。而计算机的人脸识别所利用的则主要是视觉数据。另外计算机人脸识别的进展还受限于对人类本身识别系统的认识程度。研究表明,人类视觉数据的处理是一个

SVM方法步骤

SVM 方法步骤 彭海娟 2010-1-29 看了一些文档和程序,大体总结出SVM 的步骤,了解了计算过程,再看相关文档就比较容易懂了。 1. 准备工作 1) 确立分类器个数 一般都事先确定分类器的个数,当然,如有必要,可在训练过程中增加分类器的个数。分类器指的是将样本中分几个类型,比如我们从样本中需要识别出:车辆、行人、非车并非人,则分类器的个数是3。 分类器的个数用k 2) 图像库建立 SVM 方法需要建立一个比较大的样本集,也就是图像库,这个样本集不仅仅包括正样本,还需要有一定数量的负样本。通常样本越多越好,但不是绝对的。 设样本数为S 3) ROI 提取 对所有样本中的可能包含目标的区域(比如车辆区域)手动或自动提取出来,此时包括正样本中的目标区域,也包括负样本中类似车辆特征的区域或者说干扰区域。 4) ROI 预处理 包括背景去除,图像滤波,或者是边缘增强,二值化等预处理。预处理的方法视特征的选取而定。 5) 特征向量确定 描述一个目标,打算用什么特征,用几个特征,给出每个特征的标示方法以及总的特征数,也就是常说的特征向量的维数。 对于车辆识别,可用的特征如:车辆区域的灰度均值、灰度方差、对称性、信息熵、傅里叶描述子等等。 设特征向量的维数是L 。 6) 特征提取 确定采取的特征向量之后,对样本集中所有经过预处理之后的ROI 区域进行特征提取,也就是说计算每个ROI 区域的所有特征值,并将其保存。 7) 特征向量的归一化 常用的归一化方法是:先对相同的特征(每个特征向量分别归一化)进行排序,然后根据特征的最大值和最小值重新计算特征值。 8) 核的选定 SVM 的构造主要依赖于核函数的选择,由于不适当的核函数可能会导致很差的分类结果,并且目前尚没有有效的学习使用何种核函数比较好,只能通过实验结果确定采用哪种核函数比较好。训练的目标不同,核函数也会不同。 核函数其实就是采用什么样的模型描述样本中目标特征向量之间的关系。如常用的核函数:Gauss 函数 2 1),(21x x x p e x x k --= 对样本的训练就是计算p 矩阵,然后得出描述目标的模板和代表元。 2. 训练 训练就是根据选定的核函数对样本集的所有特征向量进行计算,构造一个使样本可分的

libsvm简单介绍

在用林智仁老师的LIBSVM-2.82做SVM回归的过程中,深深得益于网上共享的学习笔记以及一些热心网友的帮助(哪怕只是一句提醒),前面想着一定要写个学习笔记。自己会用了之后,突然发现原来值得讲出来的实在很少,甚至不想再写什么。想到自己花大概两个月才把一个程序跑明白,觉得还是因为其中有些让自己头疼的问题的,想必其他学习者未尝不需要多花功夫琢磨这些,未免浪费时间(技术问题嘛),还是写一个简单的学习笔记,把自己觉得最要弄明白的难点记下来吧。 装microsoft Visualstudio 6.0(是装python需要的,可能是需要c语言的环境吧) 装gnuplot :gp400win32 装python 试运行程序中遇到的问题 读PYTHON写的GRID.PY程序 问题1:程序的路径指定问题在程序的相关语句中指出调用的程序的路径 注意类似: D:\programm files\gnuplot.exe 这样的路径会报错,因为程序在读语句时在programm后面断句,而不是把programm files整体当作一个路径 问题2:命令行运行PYTHON 以及输入参数 E:\libsvm-2.82\tools>python gridregcopy.py,首先进入到PYTHON程序的上一级路径然后用python接程序名称以及参数 当时的问题是怎么也弄不明白PYTHON程序自带的几个操作窗口都不能进行程序的运行。呵呵,好像都只是脚本编辑器(反正我能用命令行运行就可以了——何况加一个"!"就可以在MA TLAB中执行)。 另外关于参数,读原程序怎么也不懂,看了魏忠的学习笔记才明白的: OS.ARGV 可以在命令行输入,作为OS.ARGV列表的值。但是注意OS.ARGV[0]默认的就是所执行的程序本身,也就是除了输入的N个参数,OS.ARGV列表实际上有N+1个值,其中输入的第一个参数就是OS.ARGV[1],也就是它的第二个参数。 问题3:参数选择程序跑不动 提示: worker local quit 晕了几天后面终于明白不是程序有问题,是因为数据量太大,程序直接溢出的缘故:注意有一个参数-M 用来选择缓存的大小。 subset这个程序仍然运行不了——不知道自己的数据和程序包里给出的例子有什么区别。不过我的s数据量小,这个不能用不碍事。 注意: testing data/training data(不同文件) 需要一起scale。 也就是要把测试集和训练集在一个框架下进行归一化处理,很容易想见的道理(可是容易忽

毕业设计(论文)-基于SVM的图像分类系统设计文档

LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 毕业设计 题目基于SVM的图象分类系统 学生姓名 学号 专业班级计算机科学与技术3班 指导教师 学院计算机与通信学院 答辩日期

摘要 支持向量机(SVM)方法是建立在统计学习理论基础之上的,克服了神经网络分类和传统统计分类方法的许多缺点,具有较高的泛化性能。但是,由于支持向量机尚处在发展阶段,很多方面尚不完善,现有成果多局限于理论分析,而应用显得较薄弱,因此研究和完善利用支持向量机进行图像分类对进一步推进支持向量机在图像分析领域的应用具有积极的推动作用。 本文通过支持向量机技术和图像特征提取技术实现了一个图像分类实验系统。文中首先引入了支持向量机概念,对支持向量机做了较全面的介绍;然后,讨论了图像特征的描述和提取方法,对图像的颜色矩特征做了详细的描述,对svm分类也做了详细的说明;最后讨论了由分类结果所表现的一些问题。测试结果表明,利用图像颜色矩特征的分类方法是可行的,并且推断出采用综合特征方法比采用单一特征方法进行分类得到的结果要更令人满意。 关键词:支持向量机图像分类特征提取颜色矩

Abstract The support vector machine (SVM) method is based on statistical learning theory foundation, overcome the neural network classification and traditional statistical classification method of faults, and has high generalization performance. But, because the support vector machine (SVM) is still in the development stage, many still not perfect, the existing results more limited to the theoretical analysis, and the use of appear more weak and therefore study and improve the use of support vector machines to image classification support vector machine to further advance in the application of image analysis play a positive role in promoting. In this paper, support vector machine (SVM) technology and image feature extraction technology implements a image classification experiment system. This paper first introduces the concept of support vector machine (SVM), the support vector machine (SVM) made a more comprehensive introduction; Then, discussed the image characteristics of description and extraction method, the image color moment features described in detail, also made detailed instructions for the SVM classification; Finally discussed the classification results of some problems. Test results show that using the torque characteristics of the image color classification method is feasible, and deduce the comprehensive characteristic method than using single feature method to classify the results are more satisfactory. Keywords: support vector machine image classification feature extraction Color Moment

svm为什么需要核函数

svm为什么需要核函数 本来自己想写这个内容,但是看到了一篇网上的文章,觉得写得很好,这样我就不自己写了,直接转载人家的。我在两处加粗红了,我觉得这两处理解了,就理解了svm中kernel的作用。 1.原来在二维空间中一个线性不可分的问题,映射到四维空间后,变成了线性可分的!因此这也形成了我们最初想解决线性不可分问题的基本思路——向高维空间转化,使其变得线性可分。 2.转化最关键的部分就在于找到x到y的映射方法。遗憾的是,如何找到这个映射,没有系统性的方法(也就是说,纯靠猜和凑)。 3.我们其实只关心那个高维空间里内积的值,那个值算出来了,分类结果就算出来了。 4.核函数的基本作用就是接受两个低维空间里的向量,能够计算出经过某个变换后在高维空间里的向量内积值。 列一下常用核函数: 线性核函数: 多项式核函数: 高斯核函数: 核函数: 下面便是转载的部分: 转载地址:https://www.360docs.net/doc/463287053.html,/zhenandaci/archive/2009/03/06/258288.html 生存?还是毁灭?——哈姆雷特 可分?还是不可分?——支持向量机 之前一直在讨论的线性分类器,器如其名(汗,这是什么说法啊),只能对线性可分的样本做处理。如果提供的样本线性不可分,结果很简单,线性分类器的求解程序会无限循环,永远也解不出来。这必然使得它的适用范围大大缩小,而它的很多优点我们实在不原意放弃,怎么办呢?是否有某种方法,让线性不可分的数据变得线性可分呢? 有!其思想说来也简单,来用一个二维平面中的分类问题作例子,你一看就会明白。事先声明,下面这个例子是网络早就有的,我一时找不到原作者的正确信息,在此借用,并加进了我自己的解说而已。 例子是下面这张图: 我们把横轴上端点a和b之间红色部分里的所有点定为正类,两边的黑色部分里的点定为负类。试问能找到一个线性函数把两类正确分开么?不能,因为二维空间里的线性函数就是指直线,显然找不到符合条件的直线。

基于自适应特征选择和SVM的图像分类的研究

第27卷第1期计算机应用与软件V01.27No.12010年1月ComputerApplicationsandSoftwareJan.2010 基于自适应特征选择和SVM的图像分类的研究 潘崇朱红斌 (丽水学院计算机与信息工程学院浙江丽水323000) 摘要提出多特征结合的图像分类方法,分别提取颜色特征和LBP纹理特征,同时提出Adaboost算法对特征进行选择,选择最能表示图像的特征,这样既降低了特征的维数,又提高了分类的精度。最后对基于SVM的多类图像分类方法进行了研究,提出在二类支持向量机的基础上构造多类分类器的方法,实验结果表明,提出的方法能够很好地用于图像分类。 关键词图像分类支持向量机特征选择Adaboost算法 oNIMAGECLASSIFICATIONBASEDoNADAPTIVEFEATURESELECTIoN ANDSUPPORTVECTORMACHINE PanChongZhuHongbin (CollegeofComputerandInformationEngineering,LishuiUniversity,Lishui 323000,撕昭,China) AbstractAnimageclassificationmethodofmulti.featuremergeneeisproposedinthispaper,itextractsrespectivelythecolourfeatureandLBPtexturefeature,meanwhileAdaboostalgorithmisputforwardforfeatureselecting.Bychoosingthefeaturewhichrepresentsimagethebest.itc明bothreducefeature’Sdimensionandimproveclassificationprecision.Intheendofthispaper,themethodofmulti。classimageclas?sificationbasedonsupportvectormachineisstudied,andtheapproachofconstructingthemulti-classclassifierbasedontwo。classSVMisproposed.Experimentalresultsshowthattheproposedapproach hasgoodperformanceinimageclassification? KeywordsImageclassificationSupportvectormachineFeatureselectionAdaboostalgorithm 0引言 随着数字图像处理技术的发展和实际应用的需要,图像分类识别技术应运而生。例如从遥感图像中识别出各种农作物、森林资源、矿产资源等,用人工地震波形图寻找有油的岩层结构,根据医学x光图像分析各种病变,邮政系统中的信函自动分拣等等,都需要对图像中的各种对象进行区别分类。图像的计算机分类,是模式识别技术在图像领域中的具体运用,它的目的是研制能够自动处理图像信息的计算机系统,以便代替人们完成图像的分类和识别的任务【1.21。 基于内容的|冬I像分类对图像数据库的检索、图像过滤、图像识别等具有霞要意义,研究人员已做了一些有意义的工作。文献[3]中基于图像的颜色和主方向特征利用KNN分类器实现了室内/室外的图像分类。文献[4]使用支持向量机分类器实现r基于颜色直方图的图像分类系统。文献[5]中利用Bayes-tan分类器实现了基于空间颜色矩和边缘方向直方图的室内/室外、城市/自然风景图像分类。这些方法都只用到了图像的颜色特征,由于各种对象的复杂性以及干扰因素的多样性,使得这些分类方法的分类精度较低。 本文提出多特征结合的图像分类方法,分别采用颜色特征和LBP纹理特征,同时采用Adaboost对特征进行选择,选择最能表示图像的特征,这样既降低了特征的维数,又提高J,分类的精度。最后提fIj在一类支持向量机的基础|二构造多类分类器的方法,实验表明,提出的方法具有良好的分类性能。1自适应特征选择 1.1特征 本文采用二种不同类型特征空间中的特征:颜色特征和LBP纹理特征。这二种特征均可以进行快速计算。 1.1.1颜色特征 我们采用文献[6]据出的颜色特征空间中的方法,颜色特征空间: Fl兰{埘1R+硼2G+tl,381wj∈[一2,一1,0,+I,+2]}(1)式中埘。对应于一2到2之间的整数,这样的组合可以达到53种,但最终选择了其中的49种特征作为我们的颜色特征旧1。 1.1.2LBP纹理特征 LBP(1_x,calbinarypaRern)"1作为纹理算子可以很好地用来分析图像纹理特征。假定给定图像函数l(x,Y),为了刻画图像像素点在某邻域内的灰度变化,考虑像素点的mxm邻域,LBP纹理算子计算公式如下: 2m一1 LBP(x。,儿)=∑s(,P一,c)2’ 其中Ic、L分别为中心(‰,Y。)处及邻域内各像素点的灰度值,s(茁)为一个二值函数,定义如下: 收稿日期:2008—08—23。潘崇,硕士,主研领域:图形图像,嵌入式系统。 万方数据

SVM通俗讲解

SVM(Support Vector Machine) 支持向量机相关理论介绍 基于数据的机器学习是现代智能技术中的重要方面,研究从观测数据(样本)出发寻找规律,利用这些规律对未来数据或无法观测的数据进行预测。迄今为止,关于机器学习还没有一种被共同接受的理论框架,关于其实现方法大致可以分为三种[3]: 第一种是经典的(参数)统计估计方法。包括模式识别、神经网络等在内,现有机器学习方法共同的重要理论基础之一是统计学。参数方法正是基于传统统计学的,在这种方法中,参数的相关形式是已知的,训练样本用来估计参数的值。这种方法有很大的局限性。 首先,它需要已知样本分布形式,这需要花费很大代价,还有,传统统计学研究的是样本数目趋于无穷大时的渐近理论,现有学习方法也多是基于此假设。但在实际问题中,样本数往往是有限的,因此一些理论上很优秀的学习方法实际中表现却可能不尽人意。 第二种方法是经验非线性方法,如人工神经网络(ANN)。这种方法利用已知样本建立非线性模型,克服了传统参数估计方法的困难。但是,这种方法缺乏一种统一的数学理论。与传统统计学相比,统计学习理论(Statistical Learning Theory或SLT)是一种专门研究小样本情况下机器学习规律的理论。该理论针对小样本统计问题建立了一套新的理论体系,在这种体系下的统计推理规则不仅考虑了对渐近性能的要求,而且追求在现有有限信息的条件下得到最优结果。V. Vapnik等人从六、七十年代开始致力于此方面研究,到九十年代中期,随着其理论的不断发展和成熟,也由于神经网络等学习方法在理论上缺乏实质性进展,统计学习理论开始受到越来越广泛的重视。 统计学习理论的一个核心概念就是VC维(VC Dimension)概念,它是描述函数集或学习机器的复杂性或者说是学习能力(Capacity of the machine)的一个重要指标,在此概念基础上发展出了一系列关于统计学习的一致性(Consistency)、收敛速度、推广性能(Generalization Performance)等的重要结论。 统计学习理论是建立在一套较坚实的理论基础之上的,为解决有限样本学习问题提供了一个统一的框架。它能将很多现有方法纳入其中,有望帮助解决许多原来难以解决的问题(比如神经网络结构选择问题、局部极小点问题等); 同时,这一理论基础上发展了一种新的通用学习方法──支持向量机(Support Vector Machine或SVM),已初步表现出很多优于已有方法的性能。一些学者认为,SLT和SVM正在成为继神经网络研究之后新的研究热点,并将推动机器学习理论和技术有重大的发展。 支持向量机方法是建立在统计学习理论的VC维理论和结构风险最小原理基础上的,根据有限的样本信息在模型的复杂性(即对特定训练样本的学习精度,Accuracy)和学习能力(即无错误地识别任意样本的能力)之间寻求最佳折衷,以期获得最好的推广能力(Generalizatin Ability)。支持向量机方法的几个主要优点

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