在线产品评论中有效特征提取的组合方法(IJEME-V8-N1-2)

在线产品评论中有效特征提取的组合方法(IJEME-V8-N1-2)
在线产品评论中有效特征提取的组合方法(IJEME-V8-N1-2)

I.J. Education and Management Engineering, 2018, 1, 11-21

Published Online January 2018 in MECS (https://www.360docs.net/doc/9a5047803.html,)

DOI: 10.5815/ijeme.2018.01.02

Available online at https://www.360docs.net/doc/9a5047803.html,/ijeme

A Combined Approach for Effective Features Extraction from Online

Product Reviews

D. Teja Santosh

Assistant Professor, GITAM University, Rudraram, Telangana, India

Received: 28 January 2017; Accepted: 11 September 2017; Published: 08 January 2018

Abstract

Today E-commerce websites provide customers with the needed product information by giving various kinds of services to choose from. One such service is to allow the customer to read the end user online reviews. Online reviews contain features which are useful for the analysis in opinion mining. Converting these unstructured reviews into useful information require extracting the product features from them. Natural Language Processing (NLP) based technique extracts various kinds of product features including the low frequency features. Topic Modeling based approach also identifies specific product features from the online reviews. The effective number of product features is made available to the customer when these two approaches are combined. This results in the expanded product feature set so that the customer makes wise decisions without having to compromise on the feature set.

Index Terms: E-commerce, online reviews, opinion mining, NLP, Topic Modeling.

? 2018 Published by MECS Publisher. Selection and/or peer review under responsibility of the Research Association of Modern Education and Computer Science.

1Introduction

World Wide Web contains many websites that solicit user information either on the product or person or organization. This information is useful to them to understand how people around the world have their opinion on the previously mentioned entities. This collective opinion [16] helps in improving the services offered by the websites to the customers thereby improving their businesses. Extracting useful pieces of data from these opinionated content actually called feature extraction is an important and complex task. This is because the vocabulary of the people around the world varies in different ways. Useful lexical resources namely WordNet [17] and SentiWordNet [18] and also the supervised learned corpuses help to complete this task.

* Corresponding author.

E-mail address:

There are three major ways [19] to extract product features from online reviews. They are making use of natural language rules learned from the input reviews, sequence modeling the reviews to identify the product features and to learn the topics from the underlying reviews collection. NLP based approaches often misses out low frequency features when frequency based approaches are used to extract product features. The work in [8] extracts the low frequent features using NLP feature extraction approach. Topic modeling based features extraction in [15] also identifies low frequency features but huge amount of reviews collection are to be used as input for the topic modeling algorithm. Sequence modeling the reviews additionally needs the support of lexical model to extract the product features. This helps in overcoming the frequency based limitations. Sequential modeling also requires huge amount of ground truth data for training in the feature extraction process. Leaving aside the sequential modeling approach which demands hours of time to come to a perfect training data, combining both the NLP and topic modeling based approaches improves the extracted features set as the obtained feature set from the two approaches contain frequent features, relevant features and the low frequency features. This feature set covers more number of product features hence maximizing the satisfaction of the customer with their feature set.

2Related Work

Product features extraction from online reviews is considered as a major research work in identifying the exact product features that are useful for subsequent sentiment analysis. NLP based techniques are mainly of two kinds. These are namely frequency based methods and relation based methods. To start with frequency based methods, Minqing Hu and Bing Liu worked [1] on mining and summarizing customer reviews in which various product features were identified using Apriori Association Algorithm technique. Liu et al. used [2] NLProcessor linguistic processor to parse the opinions and extracted product features. Association rule mining algorithm was applied to discover all frequent product features. Popescu et al. extracted [3] frequent noun phrases and identified potential features from them using OPINE system. Raju et al. extracted [4] product featured from the clustered noun phrases describing same feature. They used Attribute score formula to identify the product features. D. Teja Santosh and B. Vishnu Vardhan extracted [8] product features from online reviews using domain free approach following step by step approach. The research in relation based methods has gained its importance from the work of Liu et al. [5]. They performed Part of Speech (PoS) tagging on the online reviews, replaced the identified feature words with prototype notation and removed duplicate PoS tags. They have applied Apriori association rule mining on these pre processed reviews to identify the product features. Zhuang et al. used [6] Dependency parser called MINIPAR to identify the relation based words in a sentence. They have found out the dependency relation templates from training data and used them on the test data to extract features. Wu et al. identified [7] phrase segments in a sentence are dependent with each other. They have parsed these dependent phrases to identify product features.

Topic models like Latent Dirichlet Allocation (LDA) [20] help to extract product features from the learned topics using the underlying reviews collection. The research in this direction is progressed as the basic topic models are extended for joint modeling of product features and corresponding opinions. Intuitively topics from topic models cover features in reviews. To start with Mei at al. identified [9] the product features from online reviews by distributing the background words. Titov et al. extracted [10] product features by finding the correspondence between topics and product features. Lin et al. identified [11] product features from the topics by considering different feature distributions for each opinion word orientation. Zhan et al. identified [12] product features by chunking the reviews into opinion phrases. The topic model leverages on the relations among the words in the phrase. D. Teja Santosh and B. Vishnu Vardhan identified [15] the product features from online reviews using domain independent Feature Ontology Tree (FOT) applied on the learned topic clusters.

The combination of both NLP and topic models for extracting product features extraction has gained importance in the research community. To start with Ma et al. proposed [13] an integrative approach with LDA topic model and a synonym lexicon to extract product features. They have proposed a simple

“FeatureWordExtension” algorithm to include NLP mined features into LDA to expand the original feature set. Emitza Guzman and Walid Maalej extracted [14] product features from online reviews by supplying fine grained features obtained from NLP analysis with sentiment scores of each review to LDA model. This model with weighted average formula identifies high-level features with sentiment scores.

In the process of understanding product features extraction from online reviews, certain shortcomings were identified: Although NLP methods are very simple and effective, they produce some non-features matching the relation patterns in relation based approaches and misses out low frequency features in frequency based approaches. These techniques also require manual tuning of various parameters beforehand. Topic models perform both feature extraction and topics generation from online reviews collection at the same time in an unsupervised manner. The low frequency features are identified using the topics. To achieve this, these models need huge amount of reviews collection. The approaches discussed in [13, 14] integrated NLP obtained features with LDA model. These approaches cannot find the low frequency features with huge reviews collection available at hand as these techniques implemented synonym lexicon extension algorithm that adds synonym words to the feature list leading to repetition in [13] and used only fine grained features from collocated words to find out product features in [14]. The combined model that combine both the product features extracted from NLP based approach and LDA based approach removes the repeated features and expands the feature list so that precision of extracted features be improved. This leads to improved purchase decision on a particular product by the customer covering most of his or her product features set.

3Combined Model for Effective Product Features Extraction

The unstructured dataset of the product reviews are to be first preprocessed for removing stop words. After preprocessing, the obtained dataset is left with only the latent product features and opinion words. NLP technique is applied on these pre processed reviews to extract product features. LDA with FOT technique is also applied on these pre processed reviews to extract product features. The obtained product features from these two techniques are merged to form distinct and expanded product features. In order to achieve this goal, a model is proposed that is composed of two main modules: NLP module and LDA+FOT module. The proposed model is presented in Fig. 1. below.

Fig.1. Proposed Model

3.1. NLP Module

Algorithm for extracting product features based on NLP approach

The step by step procedure for extracting product features using NLP approach has been described in detail by the researchers in their work in [8]. An algorithm is developed for this approach in the current proposed approach. The algorithm for extracting NLP based product features works as follows: given the pre processed online reviews Rj, the product feature set f1 is to be generated. The sets ResFeaSet, f{fr}, f{rel}, f{impl},

f{infreq}, fcf, fcr, fci, fcinf and f1 are initialized to empty set at the beginning. The Candidate Feature Set CandFeaSet is assigned with all the nouns in Rj and the Candidate Opinion Set CandOpSet is assigned with all the adjectives in Rj. For each and every candidate feature available from the CandFeaSet, they are stored either in the frequent features set or in the relevant features set based on the statistical information given by the candidate feature from the reviews collection. The resultant feature set ResFeaSet is updated with frequent features and updated in fcf. It is also based on the feature word presence adjacent to the candidate opinion word available from the CandOpSet in the reviews collection and updated in fcr. The resultant feature set ResFeaSet is now updated with frequent features f{fr} and relevant features f{rel} respectively. The implicit nouns and the infrequent nouns are also identified. Finally, the feature set f1 contains the last updated ResFeaSet product features.

3.2. LDA and FOT Module

The procedure for extracting product features using LDA and FOT has been described in detail by the researchers in their work in [15]. An algorithm is developed for this approach in the current proposed approach. Algorithm for extracting product features based on LDA+FOT approach works as follows: given the pre processed online reviews Rj and the Feature Ontology Tree O, the product feature set f2 is to be generated. The sets ResTopics, f2, TopicProportions, ResLFeaSet are initialized to empty set at the beginning. The reviews collection is considered to generate topic proportions based on input specified topics using Dirichlet distribution. The resultant topics are learned from the topic proportions by applying multinomial distribution on the obtained topic proportions. The obtained topics are updated to ResTopics. The obtained topics contain potential product features. These are extracted from the topics by applying Feature Ontology Tree (FOT) on the generated topics. Before applying FOT, the topics are tagged with Stanford PoS Tagger to identify the noun words and these are stored in the array. The stored noun words are compared with the each and every node in the FOT tree to find a match. When a match occurs, the noun words are updated to the resultant LDA+FOT feature set ResLFeaSet. Finally, the ResLFeaSet is assigned to the product feature set f2.

Algorithm for extracting product features based on LDA+FOT approach

3.3. Merging the NLP and LDAFOT Product Features

The product features obtained from the NLP approach do not contain low frequency features and the product features obtained from the LDA+FOT approach uses huge reviews collection. The combination of product features by merging the two features set results in the availability of low frequency features from LDA+FOT approach with frequent and relevant product features obtained from NLP approach. The resulting feature set consists of distinct and expanded product feature set useful for the customer to make wise decisions. The detailed procedure expressed in algorithmic form for creating the merged feature set is presented below.

Algorithm for merging product features from both NLP and LDA+FOT approaches

Algorithm for merging product features works as follows: Given the product feature sets f1and f2, the merged product feature set fm is to be generated. The feature set f1contains all the features obtained by applying NLP based algorithm on the reviews collection and the feature set f2 contains all the features obtained by applying LDA with FOT based algorithm on the reviews collection. The merged feature set f m contains the distinct union of both the feature set features. This provides the expanded feature set.

4Experimental Results and Discussion

The data set that is used in the combined feature extraction approach is the collection of electronic device reviews from Amazon. The electronic device being Nokia 6610 cellular phone. The selection of the reviews was taken in such a way that each review contains explicit specification of product features. The number of selected reviews were 1500. The pre-processing of data is carried out by removing stop words and non English words. We have extracted features by using the Natural Language Processing approach specified earlier in section 3.1. The number of extracted features is 90. The Table 1 below is the population of extracted features using NLP based feature extraction model. The features populated against each kind of features set are the non-overlapped product features.

Table 1. Extracted Product Features using NLP Feature Extraction Model

The evaluation of extracted product features from the reviews is carried out using the traditional LDA topic model. The dataset specific stop words are applied on the reviews at the time of pre-processing before learning the topics.

In order to extract maximum product features, the number of topics to be learned should be more. The number of topics ‘k’ to learn by the LDA model on the pre-processed reviews is specified as 50. This value for ‘k’ is empirically determined by analyzing the log likelihood per token on the held-out reviews collection. The log probability of held-out documents with different topics is shown in Fig. 2.

Fig.2. Line Graph of Log Likelihood on Held-out Reviews Collection

It is observed from the Fig.2 that the log likelihood per token for the number of topics has increased (in the negative axis) when the number of topics were increased from 25 to 50. Thereafter, the log likelihood per token has decreased (in the negative axis) drastically when the number of topics were increased with an increment of 25 topics from the current 50 topics to 100. This analysis specified that the number of topics to learn from the actual reviews collection is to be fixed at 50.

The parameter ‘α’ is set as 50/k. The numerator value of ‘α’ is the magnitude of the Dirichlet prior over the topic distribution of a review. The default value is 5. Whenever the number of topics to be learned is above the value of 10, the numerator value is increased. This is to learn stable topics after running on the reviews collection.

The parameter ‘β’ is set as 200/Wn where Wn is the total number of words in the reviews collection. The numerator value of ‘β’ is the magnitude of the topic assignment to the word in the reviews vocabulary. This helps in generating the coherent topics. These topics bring forward more number of product features from the reviews collection. The numerator value is based on the number of iterations the LDA model is implemented. The value varies based on the increase in the size of the dataset. These values of α and β are useful for better topic clusters generation.

It is worth noting that the extracted product features are based on the probabilities calculated by the LDA model on the features of the reviews collection. It is observed that the features found by the LDA are more general because of involving some of the non features of the product. A hierarchical FOT tree for mobile phone is developed using Apache Jena framework.

The FOT is a light weight and domain independent ontology tree developed for a class of mobile phones of different manufacturers. The concepts in the ontology are annotated with the actual product features mentioned by the manufacturer of the mobile phone. The annotated product features are considered as the instances of the concepts in FOT. The instances of FOT are compared with the words in the topic clusters. The matched product features are stored in a file for further analysis on opinions.

The number of product features extracted using the LDA with FOT approach specified earlier in section 3.2 is 63. The Table 2 below is the population of extracted features using FOT applied on topic clusters.

Table 2. Extracted Product Features using FOT Applied on Learned LDA Clusters

The number of common product features extracted using NLP approach and LDA approach are 32. The Table 3 below is the common product features extracted using NLP and LDA+FOT approaches.

Table 3. Common Product Features from NLP and LDA+FOT Approaches

To improve the number of features the two product features are combined using the algorithm specified in section 3.3. The number of product features in the expanded feature set after applying the union operator is 104. The percentage of uncommon product features available before and after finding the common features from the two feature extraction approaches are tabulated in Table 4 below.

Table 4. Percentage of Uncommon Product Features

The percentages presented in the above table specifies clearly that by merging the NLP and LDA+FOT product feature extraction approaches, maximum number of uncommon product features are made available to the customer which improves the customer confidence in the reviews search process towards making final purchase decision. The comparison of information retrieval metrics among the works of Ma et al. in [13], Emitza Guzman and Walid Maalej in [14] and the work proposed by the researchers in this paper is tabulated in Table 5 below.

Table 5. Comparison of Information Retrieval Metrics

The corresponding precision-recall graph is plotted and illustrated in Fig 3. below.

Fig.3. Precision-Recall Curve

The precision results from the above summarized table and from the figure indicate that our approach as compared with F NS approach has increased drastically to 26%. This is because the frequent word collocations are considered for fine grained feature extraction. The proposed approach as compared with LDA_SYN approach has increased up to 11% as both the product features are combined after their extraction from the NLP and LDA+FOT approaches.

The recall results from the above summarized table indicate that our approach as compared with F NS approach has increased drastically to 27%. This is because the frequent word collocations that are with the considered domain are only used for fine grained feature extraction. The proposed approach as compared with LDA_SYN approach has increased slightly to 4% due to the addition of synonym lexicon to LDA features in LDA_SYN approach.

By achieving the precision of 86.5% with respect to the features extraction on the considered dataset, it is concluded that the combined feature extraction approach performs better than the individual features extraction approach in the semantic environment.

5Conclusion and Future Work

The combined feature extraction using the obtained features from both NLP and LDA+FOT approaches was carried out successfully. The algorithms for product features extraction using NLP based approach and LDA+FOT based approach were developed and implemented. The merging algorithm for the two product features also has been developed and implemented. The merging algorithm found to extract maximum product features when compared with the peer models.

In future, the obtained features from the current work and on the similar products are used as experiential case bases in the product search in E-Commerce. These case bases are useful in determining the similarity between the searched product and the stored case bases at the time of product recommendations using case based reasoning approach.

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Authors Profiles

D. Teja Santosh is presently working as Assistant Professor in CSE at GITAM University

Hyderabad. He has submitted his research in the faculty of Computer Science and Engineering,

JNTUK, Kakinada on 3rd June, 2017. His areas of interest are data mining, machine learning,

natural language processing. He was the Additional Reviewer for 2015 International Conference

on Advances in Computing, Communications and Informatics (ICACCI) in Kerala, India. He is

the member of professional bodies of international repute namely IEEE, ACM, IAENG. He is one among the 16 research scholars of Dr Bulusu Vishnu Vardhan.

How to cite this paper: D. Teja Santosh,"A Combined Approach for Effective Features Extraction from Online Product Reviews", International Journal of Education and Management Engineering(IJEME), Vol.8, No.1, pp.11-21, 2018.DOI: 10.5815/ijeme.2018.01.02

步态识别方法的分类及各类方法的比较

步态识别方法的分类及各类方法的比较 程汝珍1,2 1河海大学计算机及信息工程学院,江苏南京(210098) 2水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京(210098) E-mail:chengruzhen@https://www.360docs.net/doc/9a5047803.html, 摘要:步态识别是生物特征识别技术中的一个新兴领域,它旨在根据个体的行走方式识别身份。步态识别主要是针对含有人的运动图像序列进行分析处理,所涉及到的几项关键技术包括:视频处理、图像处理、模式识别。步态识别分析可以划分为特征抽取、特征处理和识别分类三个阶段。在最近的文献中已经有许多研究尝试,提出了许多步态识别的具体方法。但国内外尚无将步态识别技术分类,本文提出了步态识别的六类分类法,且初步比较了每类方法的适用范围和优缺点,使读者较为全面了解步态识别技术现状。 关键词:步态识别;分类;适用范围;优缺点;比较 中图分类号:TP391.4 1.引言 步态识别是生物特征识别技术中的一个新兴领域,它旨在根据个体的行走方式识别身份[1]。根据早期的医学研究[2]人的步态有24个不同的分量,在考虑所有的步态运动分量的情况下步态是唯一的。精神物理学[3]中的研究结果显示即使通过受损的步态信息人们也能够识别出身份,这表明在步态信号中存在身份信息。 步态识别主要是针对含有人的运动图像序列进行分析处理,所涉及到的几项关键技术包括:视频处理、图像处理、模式识别[4]。步态识别分析可以划分为特征抽取、特征处理和识别分类三个阶段[5]。 步态识别部分 图1 步态自动识别系统框图 Fig1 the framework of gait automatic recognition system 步态识别系统的一般框架如图所示[6]。监控摄像机首先捕捉监控领域来人的行走视频,然后送入计算机进行检测和跟踪,提取人的步态特征,最后结合已经存储的步态模式进行身份识别。若发现该人是罪犯或嫌疑人,系统将自动发出警告。

文本特征提取方法

https://www.360docs.net/doc/9a5047803.html,/u2/80678/showart_1931389.html 一、课题背景概述 文本挖掘是一门交叉性学科,涉及数据挖掘、机器学习、模式识别、人工智能、统计学、计算机语言学、计算机网络技术、信息学等多个领域。文本挖掘就是从大量的文档中发现隐含知识和模式的一种方法和工具,它从数据挖掘发展而来,但与传统的数据挖掘又有许多不同。文本挖掘的对象是海量、异构、分布的文档(web);文档内容是人类所使用的自然语言,缺乏计算机可理解的语义。传统数据挖掘所处理的数据是结构化的,而文档(web)都是半结构或无结构的。所以,文本挖掘面临的首要问题是如何在计算机中合理地表示文本,使之既要包含足够的信息以反映文本的特征,又不至于过于复杂使学习算法无法处理。在浩如烟海的网络信息中,80%的信息是以文本的形式存放的,WEB文本挖掘是WEB内容挖掘的一种重要形式。 文本的表示及其特征项的选取是文本挖掘、信息检索的一个基本问题,它把从文本中抽取出的特征词进行量化来表示文本信息。将它们从一个无结构的原始文本转化为结构化的计算机可以识别处理的信息,即对文本进行科学的抽象,建立它的数学模型,用以描述和代替文本。使计算机能够通过对这种模型的计算和操作来实现对文本的识别。由于文本是非结构化的数据,要想从大量的文本中挖掘有用的信息就必须首先将文本转化为可处理的结构化形式。目前人们通常采用向量空间模型来描述文本向量,但是如果直接用分词算法和词频统计方法得到的特征项来表示文本向量中的各个维,那么这个向量的维度将是非常的大。这种未经处理的文本矢量不仅给后续工作带来巨大的计算开销,使整个处理过程的效率非常低下,而且会损害分类、聚类算法的精确性,从而使所得到的结果很难令人满意。因此,必须对文本向量做进一步净化处理,在保证原文含义的基础上,找出对文本特征类别最具代表性的文本特征。为了解决这个问题,最有效的办法就是通过特征选择来降维。 目前有关文本表示的研究主要集中于文本表示模型的选择和特征词选择算法的选取上。用于表示文本的基本单位通常称为文本的特征或特征项。特征项必须具备一定的特性:1)特征项要能够确实标识文本内容;2)特征项具有将目标文本与其他文本相区分的能力;3)特征项的个数不能太多;4)特征项分离要比较容易实现。在中文文本中可以采用字、词或短语作为表示文本的特征项。相比较而言,词比字具有更强的表达能力,而词和短语相比,词的切分难度比短语的切分难度小得多。因此,目前大多数中文文本分类系统都采用词作为特征项,称作特征词。这些特征词作为文档的中间表示形式,用来实现文档与文档、文档与用户目标之间的相似度计算。如果把所有的词都作为特征项,那么特征向量的维数将过于巨大,从而导致计算量太大,在这样的情况下,要完成文本分类几乎是不可能的。特征抽取的主要功能是在不损伤文本核心信息的情况下尽量减少要处理的单词数,以此来降低向量空间维数,从而简化计算,提高文本处理的速度和效率。文本特征选择对文本内容的过滤和分类、聚类处理、自动摘要以及用户兴趣模式发现、知识发现等有关方面的研究都有非常重要的影响。通常根据某个特征评估函数计算各个特征的评分值,然后按评分值对这些特征进行排序,选取若干个评分值最高的作为特征词,这就是特征抽取(Feature Selection)。

天然药物有效成分的提取方法

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 天然药物有效成分的提取方法 天然药物有效成分的提取方法介绍天然药物化学成分的提取方法,主要介绍溶剂提取法。 重点:溶剂提取法的原理,化学成分的极性、常用溶剂、极性大小顺序及提取溶剂的选择;常见的提取方法及应用范围。 常用三种方法,溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、升华法。 另外新方法还有超临界提取法。 提取的概念:指用选择的溶剂或适当的方法,将所要的成分溶解出来并同天然药物组织脱离的过程。 一溶剂提取法(一)提取原理:根据天然药物化学成分与溶剂间“极性相似相溶”的原理,依据各类成分溶解度的差异,选择对所提成分溶解度大、对杂质溶解度小的溶剂,依据“浓度差”原理,将所提成分从药材中溶解出来的方法。 (二)化学成分的极性:被提取成分的极性是选择提取溶剂最重要的依据。 1 影响化合物极性的因素: (1) 化合物分子母核大小(碳数多少):分子大、碳数多,极性小;分子小、碳数少,极性大。 (2) 取代基极性大小:在化合物母核相同或相近情况下,化合物极性大小主要取决于取代基极性大小。 常见基团极性大小顺序如下;酸>酚>醇>胺>醛>酮>酯>醚>烯>烷。 1/ 8

天然药物化学成分不但数量繁多,而且结构千差万别。 所以极性问题很复杂。 但依据以上两点,一般可以判定。 需要大家判断的大多数是母核相同或相近的化合物,此时主要依据取代基极性大小。 2 常见天然药物化学成分类型的极性:极性较大的:苷类、生物碱盐、糖类、蛋白质、氨基酸、鞣质、小分子有机酸、亲水性色素。 极性小的:游离生物碱、苷元、挥发油、树脂、脂肪、大分子有机酸、亲脂性色素。 以上不是绝对的,具体成分要具体分析。 比如,有的苷类化合物极性很小,有的苷元极性很大。 (三)提取溶剂及溶剂的选择: 1. 常用提取溶剂的分类与极性:1)分类:通常分三类:水类;亲水性有机溶剂;亲脂性有机溶剂。 2)极性大小:水(H2O)>甲醇(MeOH)>乙醇(EtOH)>丙酮(Me2CO)>正丁醇(n-BuOH)>乙酸乙酯(EtOAc)>乙醚(Et2O)>氯仿(CHCl3 ) >苯(C6H6)>四氯化碳(CCl4)>正己烷≈ 石油醚(Pet.et)。 水类还包括酸水、碱水;亲水性有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮;亲脂性有机溶剂为正丁醇后所有的。 这三类溶剂间互溶情况:水和亲水性有机溶剂可互溶,水和亲脂性有机溶剂间不互溶,有机溶剂间除甲醇和石油醚不互溶外,其它均互溶。 3)溶剂极性大小的实质:介电常数不同,介电常数大的溶剂极性

语音信号特征的提取

语音信号特征的提取 摘要 随着计算机技术的发展,语音交互已经成为人机交互的必要手段,语音特征参数的精确度直接影响着语音合成的音质和语音识别的准确率。因此语音信号参数提取是语音信号处理研究中一项非常有意义的工作。 本文采用Matlab软件提取语音信号特征参数,首先对语音信号进行数字化处理,其次,进行预处理,包括预加重、加窗和分帧,本文讨论了预处理中各种参数的选择,以使信号特征提取更加准确。第三,讨论了各种时域特征参数的算法,包括短时能量、短时过零率等。 关键词:语音信号, 特征参数, 提取, Matlab 目录 第一章绪论 1.1语音信号特征提取概况 1.1.1研究意义 语音处理技术广泛应用于语音通信系统、声控电话交换、数据查询、计算机控制、工业控制等领域,带有语音功能的计算机也将很快成为大众化产品,语音将可能取代键盘和鼠标成为计算机的主要输入手段,为用户界面带来一次飞跃。 语音信号特征的提取是语音信号处理的前提和基础,只有分析出可表示语音信号本质特征的参数,才有可能利用这些参数进行高效的语音通信和准确的语音识别,才能建立语音合成的语音库。因此语音信号参数提取是语音信号处理研究中一项非常有意义的工作。 1.1.2 发展现状 语音信号处理是一门综合性的学科,包括计算机科学、语音学、语言学、声学和数学等诸多领域的内容。它的发展过程中,有过两次飞跃。第一次飞跃是1907年电子管的发明和1920年无线电广播的出现,电子管放大器使很微弱的声

音也可以放大和定量测量,从而使电声学和语言声学的一些研究成果扩展到通信和广播部门;第二次飞跃是在20世纪70年代初,电子计算机和数字信号处理的发展使声音信号特别是语音信号,可以通过模数转换器(A/D)采样和量化转换为数字信号,这样就可以用数字计算方法对语音信号进行处理和加工,提高了语音信号处理的准确性和高效性。 语音信号处理在现代信息科学中的地位举足轻重,但它仍有些基础的理论问题和技术问题有待解决,这些难题如听觉器官的物理模型和数学表示及语音增强的技术理论等,目前还有待发展。 1.2 本课题研究内容 本文主要介绍语音信号处理的理论及Matlab的相关内容,然后从Matlab仿真角度验证了录音、预处理、提取语音信号时域特征参数,主要讨论了预处理中各种参数的选择,以使信号特征提取更加准确。再次讨论了各种时域特征参数的算法,包括短时能量、短时过零率等,介绍了各环节的不同软件实现方法。最后对基于Matlab的语音信号特征参数提取进行总结。 第二章Matlab简介 MATLAB是国际上仿真领域最权威、最实用的计算机工具。它是MathWork 公司于1984年推出,它以强大的科学计算与可视化功能、简单易用、开放式可扩展环境,特别是所附带的30多种面向不同领域的工具箱支持,使得它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。 2.1 发展概况 Matlab是Matrix Laboratory(矩阵实验室的缩写),最初由美国Cleve Moler 博士在70年代末讲授矩阵理论和数据分析等课程时编写的软件包Linpack与Eispack组成,旨在使应用人员免去大量经常重复的矩阵运算和基本数学运算等繁琐的编程工作。1984年成立的Math Works公司正式把Matlab推向市场,并从事Matlab的研究和开发。1990年,该公司推出了以框图为基础的控制系统仿真工具Simulink,它方便了系统的研究与开发,使控制工程师可以直接构造系统框图进行仿真,并提供了控制系统中常用的各种环节的模块库。1993年,Math Works 公司推出的Matlab4.0版在原来的基础上又作了较大改进,并推出了Windows版,

语音信号特征参数提取方法

语音信号特征参数提取方法 阮雄飞微电子学与固体电子学 摘要:在语音技术的发展过程中使用了大量的语音信号特征参数, 好的语音信号特征参数能对语音识别起至关重要的作用。本文对语音信号特征参数提取方法以及国内外研究现状进行了介绍,最后介绍了Hilbert-Huang 这一新兴理论成果以及在特征提取中的应用。 关键词:语音技术特征提取HHT 1 引言 语音信号是一种短时平稳信号,即时变的,十分复杂,携带很多有用的信息,这些信息包括语义、个人特征等,其特征参数的准确性和唯一性将直接影响语音识别率的高低,并且这也是语音识别的基础[1]。特征参数应该能够比较准确地表达语音信号的特征具有一定的唯一性。 上世纪40年代,potter等人提出了“visiblespeech”的概念,指出语谱图对语音信号有很强的描述能力,并且试着用语谱信息进行语音识别,这就形成了最早的语音特征,直到现在仍有很多的人用语谱特征来进行语音识别[2]。后来,人们发现利用语音信号的时域特征可以从语音波形中提取某些反映语音特性的参数,比如:幅度、短时帧平均能量、短时帧过零率、短时自相关系数、平均幅度差函数等。这些参数不但能减小模板数目运算量及存储量而且还可以滤除语音信号中无用的冗余信息。语音信号特征参数是分帧提取的, 每帧特征参数一般构成一个矢量, 所以语音信号特征是一个矢量序列。我们将语音信号切成一帧一帧, 每帧大小大约是20-30ms。帧太大就不能得到语音信号随时间变化的特性, 帧太小就不能提取出语音信号的特征, 每帧语音信号中包含数个语音信号的基本周期。有时希望相邻帧之间的变化不是太大, 帧之间就要有重叠, 帧叠往往是帧长的1/2或1/3。帧叠大, 相应的计算量也大[3]。随着语音识别技术的不断发展时域特征参数的种种不足逐渐暴露出来,如这些特征参数缺乏较好稳定性且区分能力不好。于是频域参数开始作为语音信号的特征比如频谱共振峰等。经典的特征提取方法主要有LPCC(线性预测倒谱系数)、MFCC(美尔频率倒谱系数)、HMM(隐马尔科夫模型)、DTW(动态时间规整)等。 2 语音信号特征参数提取方法

特征提取方法

4.2.2 特征提取方法 图像经过一系列的预处理之后,原来大小不同、分布不规则的各个字符变成了一个个大小相同、排列整齐的字符。下面接要从被分割归一处理完毕的字符中,提取最能体现这个字符特点的特征向量。将提取出训练样本中的特征向量代入BP网络之中就可以对网络进行训练,提取出待识别的样本中的特征向量代入到训练好的BP网络中,就可以对汉字进行识别。 特征向量的提取方法多种多样,可以分为基于结构特征的方法和基于像素分布特征的方法,下面给予简单介绍,并说明本文所用的方法。 (1)结构特征。结构特征充分利用了字符本身的特点,由于车牌字符通常都是较规范的印刷体,因此可以较容易地从字符图像上得到它的字符笔画信息,并可根据这些信息来判别字符。例如,汉字的笔画可以简化为4类:横、竖、左斜和右斜。根据长度不同又可分为长横、短横、长竖和短竖等。将汉字分块,并提取每一块的笔画特征,就可得到一个关于笔画的矩阵,以此作为特征来识别汉字。 (2)像素分布特征。像素分布特征的提取方法很多,常见的有水平、垂直投影的特征,微结构特征和周边特征等。水平、垂直投影的特征是计算字符图像在水平和垂直方向上像素值的多少,以此作为特征。微结构法将图像分为几个小块,统计每个小块的像素分布。周边特征则计算从边界到字符的距离。优点是排除了尺寸、方向变化带来的干扰,缺点是当字符出现笔划融合、断裂、部分缺失时不适用。 ①逐像素特征提取法 这是一种最简单的特征提取方法。它可以对图像进行逐行逐列的扫描,当遇到黑色像素时取其特征值为1,遇到白色像素时取其特征值为0,这样当扫描结束后就获得一个维数与图像中的像素点的个数相同的特征向量矩阵。 这种特征提取方法的特点就是算法简单,运算速度快,可以使BP网络很快的收敛,训练效果好,更重要的是对于数字图像这样特征较少的图像,这种方法提取的信息量最大,所以对于本系统来说,这种方法较为适用。但是它的缺点也很明显,就是适应性不强,所以本文没有选用这种方法。 ②骨架特征提取法

步态识别论文

课程论文 步态识别 学号:12426009 班级:通信122 :楚舒琦 目录 摘要 (3) 一、背景介绍 (4)

二、相关研究 (4) 三、主题(算法) (5) 3.1基于线图模型的动态特征提取 (6) 3.2基于整体的静态特征提取 (8) 3.3识别 (9) 四、实验 (9) 五、结果讨论 (12) 六、总结 (12) 七、应用前景 (13) 八、技术难点及解决途径 (14) 8.1技术难点 (14) 8.2解决途径 (15) 九、参考文献 (16)

摘要 步态识别是一种新兴的生物特征识别技术,旨在通过人们走路的姿态进行身份识别,与其他的生物识别技术相比,步态识别具有非接触远距离和不容易伪装的优点。在智能视频监控领域,比面像识别更具优势。对步态识别的优缺点以及步态识别所涉及到的运动分割、特征提取与选择、模式识别算法进行了综述,并对步态识别中存在的问题与未来的研究方向进行了讨论。 关键词:生物特征识别;步态识别;特征提取;运动分割;动态时间规正

一、背景介绍 步态是指人们行走时的方式,这是一种复杂的行为特征。罪犯或许会给自己化装,不让自己身上的哪怕一根毛发掉在作案现场,但有样东西他们是很难控制的,这就是走路的姿势。英国南安普敦大学电子与计算机系的马克·尼克松教授的研究显示,人人都有截然不同的走路姿势,因为人们在肌肉的力量、肌腱和骨骼长度、骨骼密度、视觉的灵敏程度、协调能力、经历、体重、重心、肌肉或骨骼受损的程度、生理条件以及个人走路的"风格"上都存在细微差异。对一个人来说,要伪装走路姿势非常困难,不管罪犯是否带着面具自然地走向银行出纳员还是从犯罪现场逃跑,他们的步态就可以让他们露出马脚。 人类自身很善于进行步态识别,在一定距离之外都有经验能够根据人的步态辨别出熟悉的人。步态识别的输入是一段行走的视频图像序列,因此其数据采集与面像识别类似,具有非侵犯性和可接受性。但是,由于序列图像的数据量较大,因此步态识别的计算复杂性比较高,处理起来也比较困难。尽管生物力学中对于步态进行了大量的研究工作,基于步态的身份鉴别的研究工作却是刚刚开始。步态识别主要提取的特征是人体每个关节的运动。到目前为止,还没有商业化的基于步态的身份鉴别系统。 二、相关研究 信息融合:感知融合是人类感知外部世界的本能之一。人类可以非常自然地运用这一能力把来自人体各个感知器官眼耳鼻四肢的信息图像声音气味触觉组合起来并使用先验知识去估计理解和识别周围的环境以及正在发生的事情。融合理论正是对人类这一本能的模仿旨在利用计算机技术对按时序获得的多源观测信息在一定准则下加以自动分析综合以完成所需的决策和估计任务而进行的信息处理过程。 信息融合的基本原理就像人脑综合处理信息一样充分利用多源信息通过对这些多源的观测信息的合理支配和使用把多源信息在空间或时间上的冗余或互补依据某种准则来进行组合以获得被测对象的一致性解释或描述。按照信息抽象的个层次可将信息融合分为3级(像素级融合特征级融合和决策级融合)。 像素级融合是在采集到的原始数据上进行的融合是原始测报未经预处理之前就进行的综合和分析是最低层次的融合。

图像特征提取方法

图像特征提取方法 摘要 特征提取是计算机视觉和图像处理中的一个概念。它指的是使用计算机提取图像信息,决定每个图像的点是否属于一个图像特征。特征提取的结果是把图像上的点分为不同的子集,这些子集往往属于孤立的点、连续的曲线或者连续的区域。 至今为止特征没有万能和精确的图像特征定义。特征的精确定义往往由问题或者应用类型决定。特征是一个数字图像中“有趣”的部分,它是许多计算机图像分析算法的起点。因此一个算法是否成功往往由它使用和定义的特征决定。因此特征提取最重要的一个特性是“可重复性”:同一场景的不同图像所提取的特征应该是相同的。 特征提取是图象处理中的一个初级运算,也就是说它是对一个图像进行的第一个运算处理。它检查每个像素来确定该像素是否代表一个特征。假如它是一个更大的算法的一部分,那么这个算法一般只检查图像的特征区域。作为特征提取的一个前提运算,输入图像一般通过高斯模糊核在尺度空间中被平滑。此后通过局部导数运算来计算图像的一个或多个特征。 常用的图像特征有颜色特征、纹理特征、形状特征、空间关系特征。当光差图像时,常 常看到的是连续的纹理与灰度级相似的区域,他们相结合形成物体。但如果物体的尺寸很小 或者对比度不高,通常要采用较高的分辨率观察:如果物体的尺寸很大或对比度很强,只需 要降低分辨率。如果物体尺寸有大有小,或对比有强有弱的情况下同事存在,这时提取图像 的特征对进行图像研究有优势。 常用的特征提取方法有:Fourier变换法、窗口Fourier变换(Gabor)、小波变换法、最 小二乘法、边界方向直方图法、基于Tamura纹理特征的纹理特征提取等。

设计内容 课程设计的内容与要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):一、课程设计的内容 本设计采用边界方向直方图法、基于PCA的图像数据特征提取、基于Tamura纹理特征的纹理特征提取、颜色直方图提取颜色特征等等四种方法设计。 (1)边界方向直方图法 由于单一特征不足以准确地描述图像特征,提出了一种结合颜色特征和边界方向特征的图像检索方法.针对传统颜色直方图中图像对所有像素具有相同重要性的问题进行了改进,提出了像素加权的改进颜色直方图方法;然后采用非分割图像的边界方向直方图方法提取图像的形状特征,该方法相对分割方法具有简单、有效等特点,并对图像的缩放、旋转以及视角具有不变性.为进一步提高图像检索的质量引入相关反馈机制,动态调整两幅图像相似度中颜色特征和方向特征的权值系数,并给出了相应的权值调整算法.实验结果表明,上述方法明显地优于其它方法.小波理论和几个其他课题相关。所有小波变换可以视为时域频域的形式,所以和调和分析相关。所有实际有用的离散小波变换使用包含有限脉冲响应滤波器的滤波器段(filterbank)。构成CWT的小波受海森堡的测不准原理制约,或者说,离散小波基可以在测不准原理的其他形式的上下文中考虑。 通过边缘检测,把图像分为边缘区域和非边缘区域,然后在边缘区域内进行边缘定位.根据局部区域内边缘的直线特性,求得小邻域内直线段的高精度位置;再根据边缘区域内边缘的全局直线特性,用线段的中点来拟合整个直线边缘,得到亚像素精度的图像边缘.在拟合的过程中,根据直线段转角的变化剔除了噪声点,提高了定位精度.并且,根据角度和距离区分出不同直线和它们的交点,给出了图像精确的矢量化结果 图像的边界是指其周围像素灰度有阶跃变化或屋顶变化的那些像素的集合,边界广泛的存在于物体和背 景之间、物体和物体之间,它是图像分割所依赖的重要特征.边界方向直方图具有尺度不变性,能够比较好的 描述图像的大体形状.边界直方图一般是通过边界算子提取边界,得到边界信息后,需要表征这些图像的边 界,对于每一个边界点,根据图像中该点的梯度方向计算出该边界点处法向量的方向角,将空间量化为M级, 计算每个边界点处法向量的方向角落在M级中的频率,这样便得到了边界方向直方图. 图像中像素的梯度向量可以表示为[ ( ,),),( ,),)] ,其中Gx( ,),),G ( ,),)可以用下面的

肺结节检测中特征提取方法研究

小型微型计算机系统JournalofChineseComputerSystems2009年10月第10期V01.30No.102009 肺结节检测中特征提取方法研究 何中市1,梁琰1,黄学全2,王健2 1(重庆大学计算机学院,重庆400044) 2(第三军医大学西南医院放射科,重庆400038) E—mail:zshe@cqu.edu.ca 摘要:计算机辅助诊断(Computer—AidedDiagnosis,CAD)系统为肺癌的早期检测和诊断提供了有力的支持.本文对孤立性肺结节特征提取问题进行研究.通过对肺结节和肺内各组织在序列CT图像上的医学征象分析和研究对比,结合专家提供的知识,提出了肺结节特征提取总体方案.该方案分别从肺部CT图像的灰度特征、肺结节形态、纹理、空间上下文特征等几个方面,对关键的医学征象进行图像分析,从而实现对ROI(RegionsofInterest)区域的特征提取和量化;提出特征提取的评价方案,实验结果表明,本文提取的特征提取方案是有效的.利用本文提取的特征,肺结节检测正确率达到93.05%,敏感率为94.53%. 关键词:孤立性;肺结节;特征提取;CT图像;特征评价 中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1000—1220(2009)10—2073-05 ResearchontheFeatureExtractionApproachforSPNsDetection 腼Zhong—shil,LIANGYanl,HUANGXue—quan2,WANGJian2 1(CollegeofComputerScience,c‰增幻增Univers毋,Chongqing400044,China) 2(DepartmentofRadiology,Southwest丑却池z,ThirdMilitaryMedwalUniversityofChinesePL4,Chongqing400038,China) Abstract:Imageprocessingtechniqueshaveprovedtobeeffectiveforimprovementofradiologists7diagnosisofpubmonarynodules.Inthispaper,wepresentastrategybasedonfeatureextractiontechniqueaimedatSolitaryPulmonaryNodules(SPN)detection.Infeatureextractionscheme,36featureswereobtained,contained3greylevelfeatures,16morphologicalfeatures,10texturefeaturesand7spatialcontextfeatures.Andtheclassifier(SVM)runningwiththeextractedfeaturesachievescomparativeresults,withare-suitof93.05%innoduledetectionaccuracyand94.53%insensitivity. Keywords:isolated;solitarypulmonarynodules;featureextraction;CTimages;featureassessment 1引言 近几年,随着影像检查技术的改进,临床结果初步证明CT扫描是检测早期无症状肺癌最有效的影像学方法。1J.肺部疾病在CT影像上通常表现为孤立性肺结节(SolitaryPul—monaryNodules,SPNs),因此,对孤立性肺结节的检测和识别是对肺部疾病诊断最重要的途径.计算机辅助诊断系统一方面,大大减轻了医生的工作量,提高了工作效率;另一方面,使影像诊断更加客观化,提高诊断的效率和正确效率.因此,用计算机进行肺结节辅助诊断,提取肺结节特征,检测肺结节,是具有十分重要的意义和研究价值的. 在孤立性肺结节自动识别中,肺结节的特征提取及表示是其关键问题之一,它是进行识别的重要手段.关于肺结节检测方法有很多。2…,但对肺结节医学征象描述并不充分.目前一般常用面积、周长等形态方面进行肺结节特征提取.对肺结节的形态、全局、局部上下文特征以及病理征象的分析不足,使得特征提取描述不到位,影响识别准备率.同时也欠缺对识别结果的解释.正因为对提取的特征与肺结节医学征象问的对应关系分析不足,无法对识别结果进行医学知识上的解释, 特征提取特征评价 懂歪母 I里斗1显查鲎堑卜_倒1J躺l 帽霭瓣||描述程度l 1絮嚣卜 lJs、,M识 --|别性能 图1SPNs诊断框架图 Fig.1OverviewofSPNsdetection 而只有”是”或”否”的识别结果,无法给医生提供更多的信息.本文围绕以上几个问题,意在提供全面的、系统的量化信息,便于医学专家诊断的客观化、效率化.本文对孤立性肺结节特征提取问题进行研究.通过对肺结节和肺内各组织在序列CT图像上的医学征象分析和研究对比,提出了肺结节特征提取总体方案.该方案分别从肺部CT图像的灰度特征、形 收稿日期:2008-08-30基金项目:重庆市重大科技专项项目(CSTC,2008AB5038)资助;重庆市自然科学基金项目(CSTC,2007BB2134))资助.作者简介:何中市,男,1965年生,博士,教授,研究方向为人工智能、机器学习与数据挖掘等;梁琰,女,1982年生,博士研究生,图像处理、模式识别;黄学金,男,1966年生,博士,副教授,研究方向为影像诊断和介入放射学;王健,男,1964年生,博士,教授,研究方向为影像诊断和介入放射学.

中药有效成分的提取方法包括

中药有效成分的提取方法包括: 1.溶剂提取法:选择一个适当的溶剂将中药里面的有效成分提取出来。 (1)常用提取溶剂:石油醚、正己烷、环己烷、苯、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇、甲醇、水。(极性小→极性大) (2)提取溶剂的特殊性质:石油醚:是混合型的物质;氯仿:比重大于水;乙醚:沸点很低;正丁醇:沸点大于水。 ①亲脂型溶剂与亲水型溶剂:石油醚、正己烷、环己烷、苯、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇与水混合之后会分层,称为亲脂型溶剂;丙酮、乙醇、甲醇与水混合之后不分层,称为亲水型溶剂。 ②不同溶剂的符号 (3)选择溶剂:不同成分因为分子结构的差异,所表现出的极性不一样,在提取不同级性成分的时候,对溶剂的要求也不一样。 1)物质极性大小原则: ①含C越多,极性越小;含O越多,极性越大。 ②在含O的化合物中,极性的大小与含O的官能团有关:含O官能团所表现出的极性越大,此化合物的极性越大。 ③与存在状态有关:游离型极性小;解离型(结合型)极性大。 2)选择溶剂原则:相似相溶医学教|育网搜集整理。 (4)提取方法: 1)浸渍法:不用加热,适用于热不稳定化学成分,或含有大量淀粉、树胶、果胶、黏液质的成分提取。缺点:效率低、时间长。 2)渗漉法:不用加热,缺点:溶剂消耗量大、时间长 3)煎煮法:使用溶剂为水,适用于热稳定的药材的提取。缺点:不是用于含有挥发性或淀粉较多的成分的提取;不能使用有机溶剂提取。 4)回流提取法与连续回流提取法:使用溶剂为有机溶剂。 回流提取法有机溶剂消耗量大;连续回流提取法溶剂消耗量少,节省了溶剂,缺点:加热时间长,对热不稳定的成分在使用此法时要十分小心。 5)超声波提取法:提取效率高;对有效成分结构破坏比较小。 6)超临界流体萃取法:CO2萃取。特点: ①不残留有机溶剂,萃取速度快、收率高,工艺流程简单、操作方便。 ②无传统溶剂法提取的易燃易爆危险;减少环境污染,无公害;产品是纯天然的。 ③因萃取温度低,适用于对热不稳定物质的提取。 ④萃取介质的溶解特性容易改变,在一定温度下只需改变其压力。 ⑤可加入夹带剂,改变萃取介质的极性来提取极性物质。 ⑥适于极性较大和分子量较大物质的萃取。 ⑦萃取介质可以循环利用,成本低。 ⑧可与其他色谱技术连用及IR、MS联用,高效快速的分析中药及其制剂中的有效成分。 2.非溶剂提取法 (1)水蒸气提取法:适用于具有挥发性的、能随水蒸气蒸馏而不被破坏,且难溶或不溶于水的成分的提取。 (2)升华法:具有升华性质的成分提取。 提取方法:溶剂法、水蒸气蒸馏法、升华法。溶剂法最为常用。

文本特征提取方法研究

文本特征提取方法研究 ______________________________________________________ 一、课题背景概述 文本挖掘是一门交叉性学科,涉及数据挖掘、机器学习、模式识别、人工智能、统计学、计算机语言学、计算机网络技术、信息学等多个领域。文本挖掘就是从大量的文档中发现隐含知识和模式的一种方法和工具,它从数据挖掘发展而来,但与传统的数据挖掘又有许多不同。文本挖掘的对象是海量、异构、分布的文档(web);文档内容是人类所使用的自然语言,缺乏计算机可理解的语义。传统数据挖掘所处理的数据是结构化的,而文档(web)都是半结构或无结构的。所以,文本挖掘面临的首要问题是如何在计算机中合理地表示文本,使之既要包含足够的信息以反映文本的特征,又不至于过于复杂使学习算法无法处理。在浩如烟海的网络信息中,80%的信息是以文本的形式存放的,WEB文本挖掘是WEB内容挖掘的一种重要形式。 文本的表示及其特征项的选取是文本挖掘、信息检索的一个基本问题,它把从文本中抽取出的特征词进行量化来表示文本信息。将它们从一个无结构的原始文本转化为结构化的计算机可以识别处理的信息,即对文本进行科学的抽象,建立它的数学模型,用以描述和代替文本。使计算机能够通过对这种模型的计算和操作来实现对文本的识别。由于文本是非结构化的数据,要想从大量的文本中挖掘有用的信息就必须首先将文本转化为可处理的结构化形式。目前人们通常采用向量空间模型来描述文本向量,但是如果直接用分词算法和词频统计方法得到的特征项来表示文本向量中的各个维,那么这个向量的维度将是非常的大。这种未经处理的文本矢量不仅给后续工作带来巨大的计算开销,使整个处理过程的效率非常低下,而且会损害分类、聚类算法的精确性,从而使所得到的结果很难令人满意。因此,必须对文本向量做进一步净化处理,在保证原文含义的基础上,找出对文本特征类别最具代表性的文本特征。为了解决这个问题,最有效的办法就是通过特征选择来降维。 目前有关文本表示的研究主要集中于文本表示模型的选择和特征词选择算法的选取上。用于表示文本的基本单位通常称为文本的特征或特征项。特征项必须具备一定的特性:1)特征项要能够确实标识文本内容;2)特征项具有将目标文本与其他文本相区分的能力;3)特征项的个数不能太多;4)特征项分离要比较容易实现。 在中文文本中可以采用字、词或短语作为表示文本的特征项。相比较而言,词比字具有更强的表达能力,而词和短语相比,词的切分难度比短语的切分难度小得多。因此,目前大多数中文文本分类系统都采用词作为特征项,称作特征词。这些特征词作为文档的中间表示形式,用来实现文档与文档、文档与用户目标之间的相似度计算。如果把所有的词都作为特征项,那么特征向量的维数将过于巨大,从而导致计算量太大,在这样的情况下,要完成文本分类几乎是不可能的。特征抽取的主要功能是在不损伤文本核心信息的情况下尽量减少要处理的单词数,以此来降低向量空间维数,从而简化计算,提高文本处理的速度和效率。文本特征选择对文本内容的过滤和分类、聚类处理、自动摘要以及用户兴趣模式发现、知识发现等有关方面的研究都有非常重要的影响。通常根据某个特征评估函数计算各个特征的评分值,然后按评分值对这些特征进行排序,选取若干个评分

基于S变换的信号瞬时频率特征提取

基于S 变换的信号瞬时频率特征提取 摘要: S 变换是一种优越的时频分析方法,能够清晰表达信号瞬时频率的变化特征。与传统时频分析方法相对比,S 变换的抗噪性较强,无交叉项干扰。本文提出了采用S 变换来提取调制信号的瞬时频率。仿真实验结果表明,S 变换时频谱能够清晰表示出不同信号的瞬时频率特征。 关键词:时频分析;S 变换;时频图;调制信号;瞬时频率 1 引言 信号的瞬时频率特征可以反映信号在不同时刻的频率变化规律。与传统的时频分析方法相比较,S 变换的时频分析方法具有频率分辨率高、抗噪性强、无交叉项干扰等优点,这使得S 变换能够准确提取信号的瞬时频率。 2S 变换的基本原理 2.1S 变换的提出 S 变换由短时傅里叶变换发展而来,借鉴了短时傅里叶变换加窗的思想。将短时傅里叶变换中的高斯窗函数进行相关伸缩和平移,从而使信号的频率分辨率具备随频率的适应性。这个特点使得S 变换在信号的时频分析中具有明显的优势。 S 变换[1]是由地球物理学家Stockwell 于1996年首次提出的。它可由短时傅里叶变换推导而来,对于连续信号()h t 的短时傅里叶变换为: 2(,)()()j ft STFT f x t w t e dt π+∞ --∞τ=-τ?(1) 其中, 22()t t -δω= (2) 若窗函数为归一化的高斯函数,且对窗函数进行依赖频率的伸缩和平移,那么 22()2(,)t f t f τ τ--ω-= (3) 这样就得到了连续信号()h t 的S 变换定义式: 22()22(,)(f t i ft ST f h t e dt πτ-+∞---∞τ=? (4) 其中,τ为时移因子。 利用S 变换与傅里叶变换之间的紧密联系,可实现信号从S 变换中的无损恢复。S 变换的逆变换形式如式(5)所示: {} 2()(,)j ft h t S f d e df πττ+∞ +∞-∞-∞=?? (5) S 变换还可以看成是信号的小波变换与相位因子的乘积。它采用平移、伸缩的局部高斯窗函数作为母小波,具有频率分辨率高、抗噪性强的优点,且不需满足小波变换的容许性条件。因此,S 变换并不是严格意义上的小波变换,但可以看成是小波变换的一种扩展。 2.2S 变换的瞬时频率表达 由于S 变换为复数,包含实部和虚部,所以S 变换可以表示为: (,)(,)(,)j f S f A f e τττΦ= (6) 其中(,)A f τ为振幅谱,(,)f τΦ为相位谱: (,)f τA =[][]Im (,)(,)arctan Re (,)S f f S f τττ????Φ=?????? (8)

脑电信号特征提取及分类

脑电信号特征提取及分类

第 1 章绪论 1.1引言 大脑又称端脑,是脊椎动物脑的高级的主要部分,由左右两半球组成及连接两个半球的中间部分,即第三脑室前端的终板组成。它是控制运动、产生感觉及实现高级脑功能的高级神经中枢[1]。大脑是人的身体中高级神经活动中枢,控制着人体这个复杂而精密的系统,对人脑神经机制及高级功能进行多层次、多学科的综合研究已经成为当代脑科学发展的热点方向之一。 人的思维、语言、感知和运动能力都是通过大脑对人体器官和相应肌肉群的有效控制来实现的[2]。人的大脑由大约1011个互相连接的单元体组成,其中每个单元体有大约104个连接,这些单元体称做神经元。在生物学中,神经元是由三个部分组成:树突、轴突和细胞体。神经元的树突和其他神经元的轴突相连,连接部分称为突触。神经元之间的信号传递就是通过这些突触进行的。生物电信号的本质是离子跨膜流动而不是电子的流动。每有一个足够大的刺激去极化神经元细胞时,可以记录到一个持续1-2ERP的沿轴突波形传导的峰形电位-动作电位。动作电位上升到顶端后开始下降,产生一些小的超极化波动后恢复到静息电位(静息电位(Resting Potential,RP)是指细胞未受刺激时,存在于细胞膜内外两侧的外正内负的电位差)。人的神经细胞的静息电位为-70mV(就是膜内比膜外电位低70mV)。这个变化过程的电位是局部电位。局部电位是神经系统分析整合信息的基础。细胞膜的电特性决定着神经元的电活动[3]。当神经元受到外界刺激时,神经细胞膜内外两侧的电位差被降低从而提高了膜的兴奋性,当兴奋性超过特定阈值时就会产生神经冲动或兴奋,神经冲动或兴奋通过突触传递给下一个神经元。由上述可知,膜电位是神经组织实现正常功能的基本条件,是兴奋产生的本质。膜电位使神经元能够接收刺激信号并将这一刺激信号沿神经束传递下去。在神经元内部,树突的外形就像树根一样发散,由很多细小的神经纤维丝组成,可以接收电信号,然后传递给细胞体。如果说树突是树根的话,那么细胞体就是树桩,对树突传递进来的信号进行处理,如果信号超过特定的阈值,细胞体就把信号继续传递给轴突。轴突的形状像树干,是一根细长的纤维体,它把细胞体传递过来的信号通过突触发送给相邻神经元的树突。突触的连接强度和神经元的排列方式都影响着神经组织的输出结果。而正是这种错综复杂的神经组织结构和复杂的信息处理机制,才使得人脑拥有高度的智慧。我们的大脑无时无刻不在产生着脑电波,对脑来说,脑细胞就像是脑内一个个“微小的发电站”。早在1857年,英国的青年生理科学工作者卡通(R.Caton)就在猴脑和兔脑上记录

数据挖掘中特征提取的分析与应用

数据挖掘中特征提取的分析与应用

摘要:数据挖掘中需要对数据进行各种分析,在一切分析前需要做好数据预处理。然而经过数据清理、数据集成、数据变换后,数据集仍然会非常大!在海量的数据上直接进行复杂的数据分析与挖掘将需要很长时间,使得这种分析不现实或不可行。数据归约技术可以用来得到数据集的归约表示,它小得多,但仍接近于保持原数据的完整性。这样,在归约后的数据集上挖掘将更有效,并产生相同或几乎相同的分析结果。通过这种方法从大量特征中提取出最具有代表性的特征根据需要分析有用的信息。随着社会的发展,传统的基于信物或口令的安全系统显得越来越脆弱,不能够满足现代安全系统的需要。基于特征提取的指纹识别随之产生,在众多的指纹属性中提取端点和分叉点两大明显特征,进行数据挖掘与分析。 关键词:数据挖掘;数据预处理;数据归约;维归约;特征提取;指纹识别 前言:数据挖掘中需要对数据进行各种分析,在一切分析前需要做好数据预处理。然而经过数据清理、数据集成、数据变换处理后,数据集仍然会非常大!在海量的数据上直接进行复杂的数据分析与挖掘将需要很长时间,使得这种分析不现实或不可行。此时数据归约技术显得尤为重要,通过数据归约技术的数据立方体聚集、维归约、数据压缩、数值压缩、离散化和概念分层产生策略将数据集归约表示,保持原数据的完整性。这样,在归约后的数据集上挖掘将更有效,并产生相同或几乎相同的分析结果。通过这种方法从大量特征中提取出最具有代表性的特征根据需要分析有用的信息。数据挖掘中的特征提取被广泛应用,其中指纹识别则是最典型的应用。 正文:数据挖掘中的特征提取的分析与应用经过数据清理、数据集成、数据变换预处理后,数据量仍然会很大,直接进行分析,肯定会降低挖掘过程的速度和效率。而通过数据归约的数据立方体聚集、维归约、数据压缩、数值压缩等策略可以‘压缩’数据集,而又不损害数据挖掘的结果。 简而言之,数据归约是通过聚集、删除冗余特性或聚类的方法来压缩数据。数据立方体聚集是作用于数据立方体中的数据;维归约可以检测并删除不相关、弱相关或冗余的属性或维;数据压缩使用编码机制压缩数据集;数值压缩用替代的、较小的数据表示替换或估计数据。本文就维归约的特征提取进行详尽的分析与应用说明,首先介绍维归约的概念。 一、维归约 用于数据分析的数据可能包含数以百计的属性,其中大部分属性与挖掘任务不相关,是冗余的。尽管领域专家可以挑选出有用的属性,但这可能是一项困难而费时的任务,特别是当数据的行为不清楚的时候更是如此。遗漏相关属性或留

图像特征特点及常用的特征提取与匹配方法

图像特征特点及常用的特征提取与匹配方法 常用的图像特征有颜色特征、纹理特征、形状特征、空间关系特征。 一颜色特征 (一)特点:颜色特征是一种全局特征,描述了图像或图像区域所对应的景物的表面性质。一般颜色特征是基于像素点的特征,此时所有属于图像或图像区域的像素都有各自的贡献。由于颜色对图像或图像区域的方向、大小等变化不敏感,所以颜色特征不能很好地捕捉图像中对象的局部特征。另外,仅使用颜色特征查询时,如果数据库很大,常会将许多不需要的图像也检索出来。颜色直方图是最常用的表达颜色特征的方法,其优点是不受图像旋转和平移变化的影响,进一步借助归一化还可不受图像尺度变化的影响,基缺点是没有表达出颜色空间分布的信息。 (二)常用的特征提取与匹配方法 (1) 颜色直方图 其优点在于:它能简单描述一幅图像中颜色的全局分布,即不同色彩在整幅图像中所占的比例,特别适用于描述那些难以自动分割的图像和不需要考虑物体空间位置的图像。其缺点在于:它无法描述图像中颜色的局部分布及每种色彩所处的空间位置,即无法描述图像中的某一具体的对象或物体。 最常用的颜色空间:RGB颜色空间、HSV颜色空间。 颜色直方图特征匹配方法:直方图相交法、距离法、中心距法、参考颜色表法、累加颜色直方图法。 (2) 颜色集 颜色直方图法是一种全局颜色特征提取与匹配方法,无法区分局部颜色信息。颜色集是对颜色直方图的一种近似首先将图像从RGB颜色空间转化成视觉均衡 的颜色空间(如HSV 空间),并将颜色空间量化成若干个柄。然后,用色彩自动分割技术将图像分为若干区域,每个区域用量化颜色空间的某个颜色分量来索引,从而将图像表达为一个二进制的颜色索引集。在图像匹配中,比较不同图像颜色集之间的距离和色彩区域的空间关系 (3) 颜色矩

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