相似样本选择方法在SVM发酵建模中的应用
基于动态ε-SVM的发酵过程建模

Ab ta t Du o t ec m pe iya d hg o —ie rt f ir b a e me tt n p o e s ti v r i iu t sr c e t h o lx t n ihn n l a i o co il r n a i r c s ,i s e yd f c l n y m f o f t i d s i b emo est e c i et eb h vo fbo h m ity s se .S p o tv co a h n ( VM )i o f u t l d l o d s rb h e a iro ic e sr y tms u p r e trm c ie S n a s a n v l a h n e r ig m eh d,wh c sp wef lfrt e p o lm sc a a trz d b m alsm p e o - o e c ie la n n t o m ih i o ru o h r b e h r ce ie y s l a l 。n n l e rt , h g i e so n o a i i , a d h s hg e e ai to . I a e n a p id wiey I i ai n y ih dm n in a d lc lm nma n a ih g n r l a in th s b e p l d l. n z e
sa d r e rs in S tn a d r g e so VM ,e c r iig sm p eh ss m ea p o i t n er rrq ie n ,wh c i t h a h tan n a l a a p r xma i ro e ur me t o ih 1 mist e ftig a d g n r l a in c p b l y o h d 1 Th r f r y a i £S i n n e e ai t a a i t ft e mo e. t z o i e eo ea d n m c 一 VM d l g me h d wa r — mo ei t o sp o n
基于支持向量机的非线性预测和建模方法研究

基于支持向量机的非线性预测和建模方法研究随着数据科学领域的不断发展,预测和建模方法也应运而生。
其中,支持向量机(Support Vector Machine, SVM)是一种常用的非线性预测和建模方法。
在此,我们将探索基于SVM的非线性预测和建模方法,并探究其在实践中的应用。
一、SVM简介SVM,最初由Vapnik和Cortes于1995年提出,是一种常见的监督学习算法,尤其适合于高维样本空间中的分类问题。
其基本思想是找到使划分超平面最大的间隔,使得在此超平面两侧的数据可以被很好地分类。
SVM可以用于线性和非线性分类和回归问题,其主要优点包括:1. 针对高维样本空间中的分类和回归问题,具有良好的泛化性能和鲁棒性;2. 在处理非线性问题时,采用核函数将数据映射到高维特征空间中,从而有效地解决了非线性问题;3. 支持向量的数目通常很少,可以有效减小训练时间和存储开销。
二、基于SVM的非线性预测和建模方法1. SVM回归SVM回归在基于SVM的非线性预测和建模中占有一席之地。
对于回归问题,其主要思想是找到一个回归函数,使得在经过超平面的两侧之间的最大间隔内的样本均能落在该回归函数上。
在SVM回归中,核函数被广泛使用,如径向基函数(Radial Basis Function, RBF)、多项式函数(Polynomial Function, Poly)等,以实现数据在高维特征空间中的映射。
同时,SVM回归还可以利用正则化项,以避免在样本空间中过度拟合。
2. 基于SVM的非线性分类在基于SVM的非线性预测和建模中,SVM分类是一种常见的应用。
对于分类问题,SVM通常采用核函数将数据映射到高维特征空间,然后在此特征空间中找到一个超平面,使得在这个超平面两侧的数据可以被很好地分类。
与SVM回归相似,SVM分类也可以通过正则化学习来避免过度拟合。
3. 基于SVM的异常检测在工业和金融领域中,异常检测通常用于检测离群值或异常事件。
基于分阶段的LSSVM发酵过程建模

a s a s t u d y o b j e c t . I t i s d i f f i c u l t t o g u a r a n t e e t h e p r e d i c t i o n a c c u r a c y . Mo r e o v e r ,i t b r i n g s a b o u t h i g h
文 献 标 志 码 :A
文 章 编 号 :0 4 3 8 —1 1 5 7( 2 0 1 3 )0 9 —3 2 6 2 —0 8
LS S VM mo d e l i n g f o r f e r me nt a t i o n pr o c e s s b a s e d o n d i v i di n g s t a g e s
摘 要 :发 酵 过程 建 模 是研 究 微 生物 发酵 的重 要 课 题 ,基 于 模 型 可 实 现 被 测 参 量 的 软 测 量 、 系 统 的 优 化 控 制 。 鉴
于 引人 混合 核 函 数 的 最小 二乘 支持 向量 机 在 过 程 建 模 中具 有 优 良 表 现 ,采 用 基 于 混 合 核 函数 的 最 小 二 乘 支 持 向 量 机建 模 。但 由 于发 酵过 程 周 期 较 长 ,最 小 二 乘 支 持 向 量 机 的全 局 模 型 预 测 精 度 难 以保 证 ,算 法 复 杂 度 很 高 , 因 此 提 出 一 种分 阶段 建 模 方法 。首 先 ,选 择 表 征 阶段 特 性 的 辅 助 变 量 ,利 用 模 糊 c 均 值 聚 类 算 法 对 样 本 数 据 聚 类 ,将 发 酵 过程 分 成 不 同 的 阶段 ,然 后 为 各 个 阶段 分 别 建 立 最 优 混 合 核 最 小 二 乘 支 持 向 量 机 局 部 模 型 ,最 后 将 局 部模 型合 成构 成 过 程 的完 整 模 型 。将 此 方 法 应 用 于 青 霉 素 发 酵 过 程 和 重 组 大 肠 杆 菌 发 酵 过 程 中 ,验 证 了该 方
基于贝叶斯LS-SVM的海洋生物酶发酵过程软测量建模

基于贝叶斯LS-SVM的海洋生物酶发酵过程软测量建模黄永红;宋心雷【摘要】针对海洋生物酶发酵过程关键生物参数(如基质浓度、菌体浓度等)难以实现直接在线测量的问题,提出了一种基于贝叶斯准则的最小二乘支持向量机(LS-SVM)软测量建模方法.以典型的海洋生物酶—海洋蛋白酶为研究对象,在分析海洋蛋白酶发酵过程机理的基础上,确定了发酵过程软测量模型的辅助变量和主导变量.考虑到在LS-SVM建模中,正规化参数和核参数的优化是建模的难点,采用贝叶斯准则对LS-SVM参数进行优化,进而建立了基于贝叶斯准则的LS-SVM软测量模型.仿真验证结果表明,该模型比传统的LS-SVM具有更高的预测精度和泛化能力.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】4页(P92-94,110)【关键词】贝叶斯准则;最小二乘支持向量机;参数优化;海洋蛋白酶;软测量【作者】黄永红;宋心雷【作者单位】江苏大学电气信息工程学院,机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室,江苏镇江212013;江苏大学电气信息工程学院,机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言海洋蛋白酶是海洋生物发酵所得的一种新型酶制剂,它菌种稳定,产酶能力强,广泛用于洗涤、纺织、制革、环保、食品、生物工程等领域。
海洋蛋白酶以其独有的耐压、耐碱、耐盐、耐冷等特性,成为近年来研究的热点[1]。
但是海洋蛋白酶发酵过程是一个复杂的非线性过程,对于其中的一些关键生物参数(如基质浓度、菌体浓度等)目前还很难实时在线测量,采用软测量技术是解决上述问题的有效途径[2]。
软测量建模是软测量技术的核心问题。
目前常用的软测量建模方法主要包括:机理建模、回归分析、模式识别、人工神经网络、模糊数学、支持向量机等。
支持向量机(Support vector machine,SVM)是近几年来应用于建模的一种新方法。
一种结合训练样本筛选的SVM图像分割方法_薛志东

ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2007,43(10)1引言支持向量机(SupportVectorMachine,SVM)作为一种二分类方法,以其良好的性能,已应用于图像分割领域[1,3-4]。
基于支持向量机的图像分割方法,其本质是一类有监督学习的全局门限分割。
该分割方法可综合使用图像的颜色、纹理等多种特征,较基于直方图的全局门限分割,可自动获得全局门限值,具有较大优势。
训练样本选择是影响基于支持向量图像分割方法分割质量的关键因素之一。
使用基于支持向量机的图像分割,一般要通过人机交互的方式,选择训练样本,训练SVM,获得支持向量,然后再对图像的每一像素点进行分类,最终达到图像分割的目的。
由于图像自身的复杂性,如虚拟人切片数据,不同组织区域往往具有相同或相似的颜色特征,导致通过交互式的训练样本选择,不可避免的给两类引入一些歧义样本。
歧义样本是指在两类中同时存在相同或特别相似的样本。
虽然支持向量机采用核、惩罚参数等方法简化线性不可分问题,以求得全局最优解。
但当同一的歧义样本同时存在于两类的训练样本中,SVM方法在变换空间肯定是线性不可分的。
这不仅将导致训练时间过长,支持向量过多,而且间接降低分类速度。
若采用支持向量机方法批量分割如虚拟人切片图像的海量数据[2],过多的支持向量将大大降低分割速度。
因而若采用合适的筛选方法对通过人机交互选择的训练样本进行处理,剔除歧义样本,会简化分类问题,提高分类速度和分割质量。
本文提出基于支持向量和训练样本筛选相结合的二级支持向量机的分割方法,可有效剔除通过人机交互误选择的歧义训练样本,减少用于最终分类的支持向量机的支持向量数量,以达到提高了图像的分割质量和分割速度的目的。
另外,基于SVM的样本筛选方法还可为研究人员提供一种可直观评价SVM的分割质量的途径,有利于研究人员及时修改SVM方法选择核及相关参数的方案。
2方法2.1支持向量机[2]支持向量机是由线性可分情况下的最优分类面发展而来一种结合训练样本筛选的SVM图像分割方法薛志东1,王燕2,隋卫平3XUEZhi-dong1,WANGYan2,SUIWei-ping31.华中科技大学软件学院,武汉4300742.华中科技大学控制科学与工程系,武汉4300743.国防科技大学机电工程与自动化学院,长沙4100731.SchoolofSoftwareEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China2.DepartmentofControlScienceandEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China3.MechatronicsandAutomationSchoolofNationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,ChinaE-mail:zdxue@mail.hust.edu.cnXUEZhi-dong,WANGYan,SUIWei-ping.SVM-basedsegmentationmethodwithfiltrationoftrainingsamples.ComputerEngineeringandApplications,2007,43(10):55-57.Abstract:ThemistakingsamplesgottenbytheinteractivewaygreatlydecreasetheperformanceoftheSVM-basedsegmentationmethod.Inthispaper,asegmentationmethodbasedona2levelSVMisproposedtoreducethenegativeeffectsofthemistakingsamples.ThefirstlevelSVMfiltersoutthemistakingsamples,andthesecondlevelSVMsegmentstheimages.AnSVM-basedfiltrationmethodisalsoadopted.Theexperimentsillustratethattheproposedmethodcangetbetterresult.Keywords:supportvectormachines;samplefiltration;imagesegmentation摘要:基于支持向量的图像分割方法一般使用交互方式获取的训练样本,不可避免的在训练样本中引入歧义样本。
在MATLAB中使用SVM进行模式识别的方法

在MATLAB中使用SVM进行模式识别的方法在MATLAB中,支持向量机(Support Vector Machine, SVM)是一种常用的模式识别方法。
SVM通过在特征空间中找到一个最优的超平面来分离不同的样本类别。
本文将介绍在MATLAB中使用SVM进行模式识别的一般步骤。
其次,进行特征选择与预处理。
在SVM中,特征选择是十分关键的一步。
合适的特征选择可以提取出最具有区分性的信息,从而提高SVM的分类效果。
特征预处理可以对样本数据进行归一化等,以确保特征具有相似的尺度。
然后,将数据集分为训练集和测试集。
可以使用MATLAB中的cvpartition函数来划分数据集。
一般来说,训练集用于训练SVM模型,测试集用于评估SVM的性能。
接下来,选择合适的核函数。
SVM利用核函数将数据映射到高维特征空间中,从而使得原本线性不可分的数据在新的特征空间中可分。
在MATLAB中,可以使用svmtrain函数的‘kernel_function’选项来选择不同的核函数,如线性核函数、多项式核函数、高斯核函数等。
然后,设置SVM的参数。
SVM有一些参数需要调整,如正则化参数C、软间隔的宽度等。
参数的选择会直接影响SVM的分类性能。
可以使用gridsearch函数或者手动调整参数来进行优化。
然后,用测试集测试SVM模型的性能。
使用svmclassify函数来对测试集中的样本进行分类。
svmclassify函数的输入是测试集特征向量和训练好的SVM模型。
最后,评估SVM的性能。
可以使用MATLAB中的confusionmat函数来计算分类结果的混淆矩阵。
根据混淆矩阵可以计算出准确率、召回率、F1分值等指标来评估SVM模型的性能。
除了上述步骤,还可以使用交叉验证、特征降维等方法进一步改进SVM的分类性能。
综上所述,通过以上步骤,在MATLAB中使用SVM进行模式识别的方法主要包括准备数据集,特征选择与预处理,数据集的划分,选择合适的核函数,设置SVM的参数,使用训练集训练SVM模型,用测试集测试SVM 模型的性能,评估SVM的性能等。
基于训练样本自动选取的SVM彩色图像分割方法研究的开题报告

基于训练样本自动选取的SVM彩色图像分割方法研究的开题报告一、研究背景彩色图像分割是计算机视觉领域中的一个重要问题,广泛应用于图像处理、机器视觉、模式识别等方面。
SVM是一种广泛应用于分类和回归分析的机器学习算法,具有优秀的泛化能力和鲁棒性。
基于SVM的图像分割算法能够处理多样化的问题,包括自然图像、医学图像和遥感图像等。
当前,SVM在彩色图像分割中被广泛应用。
然而,SVM图像分割算法存在模型训练样本选择问题,如何在彩色图像分割中自动选取训练样本,以保证分割结果的有效性和精确性仍是一个挑战。
二、研究目的本研究旨在探究基于训练样本自动选取的SVM彩色图像分割方法,针对SVM算法存在的样本选择问题,探讨在彩色图像分割中如何自动选取合适的训练样本,以提高分割结果的准确性和实用性。
通过对相关文献的综述和算法的实验,研究具体实现方法及其应用价值,为彩色图像分割领域的研究和实践提供有益参考。
三、研究内容和方法本研究将采用以下方法:1.综述相关文献,了解SVM算法在彩色图像分割中的研究现状和存在的问题。
2.研究构建SVM彩色图像分割算法的基本框架,包括图像预处理、特征提取、训练样本自动选取和分割方法。
3.对比分析不同训练样本选取方法对彩色图像分割结果的影响,探究基于样本自动选择的方法的优势。
4.在标准数据集上进行实验,验证算法的有效性和可靠性,并分析算法在不同场景下的应用价值。
四、研究意义和应用价值本研究的意义和应用价值如下:1.研究基于训练样本自动选取的SVM彩色图像分割方法,优化SVM 分割算法中存在的样本选择问题,提高分割结果的准确性和可靠性。
2.探索基于样本自动选择的方法,可使SVM算法适应更广泛的场景,应用价值更广泛。
3.为彩色图像分割领域的研究和实践提供参考和借鉴。
五、预期结果和进展计划预期结果:1.设计并实现了基于训练样本自动选取的SVM彩色图像分割算法,提高了分割结果的准确性和可靠性。
2.对比分析了不同训练样本选取方法对彩色图像分割结果的影响。
基于POS-LSSVM算法的阿维菌素发酵过程软测量建模

基于 POS-LSSVM 算法的阿维菌素发酵过程软测量建模宁夏泰益欣生物科技有限公司,宁夏750205摘要:针对阿维菌素发酵过程中效价检测耗时、耗力等问题,建立基于粒子群算法和最小二乘支持向量机相结合的阿维菌素效价预测模型。
以现在生产中在线检测指标为输入,阿维菌素发酵过程效价为输出,先利用粒子群算法对核函数因子和惩罚因子寻优,然后建立阿维菌素效价的最小二乘支持向量机预测模型,同时建立基于传统的偏最小二乘回归和最小支持向量机的阿维菌素效价预测模型,对比三种模型效果。
结果表明:基于PSO-LSSVM的阿维菌素效价预测模型稳定性更好、预测能力更强、精度更高,说明基于PSO-LSSVM的软测量方法对阿维菌素发酵过程中效价的预测是可行的。
关键词:阿维菌素;效价;粒子群算法;最小二乘支持向量机阿维菌素(Avermectins)最初于20世纪70年代由美国Merck公司和日本的大村智教授等开发的一种具有广泛的杀虫和抗寄生虫等生物活性的十六元大环内酯化合物[1,2]。
阿维菌素发酵过程涉及微生物生长、繁殖及底物积累等生物反应,该过程具有复杂性、高度非线性和不确定性等特点;且不同发酵周期下,发酵参数存在差异,难以建立精准的机理模型。
在工业生产中,由于技术和经济等原因,阿维菌素效价和菌体浓度等关键生化参数无法实现实时在线测量,只能利用离线化验分析,但该方法人工成本高、滞后时间长,影响对发酵过程的控制和优化。
软测量技术是解决微生物发酵过程中此类问题的有效手段之一。
软测量技术研究涉及领域非常广泛,如污水处理[3,4]、电厂烟气含量[5]、锅炉飞灰含碳量[6]、变压器绕组温度[7]及发酵过程等方面。
其中软测量技术在发酵过程研究中,现较多的是关于青霉素[8-10]发酵过程的研究;除此之外还有对海洋蛋白酶发酵[11]、丁醇发酵[12]、赖氨酸发酵[13]、秸秆发酵[14]、光合细菌发酵[15]等过程的研究,但对于阿维菌素发酵过程的软测量建模研究鲜有报道。
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1 0 0 1 2 4 ; 4 .计 算智能与智能系统北京市重点实验室
要: 针对 基于动态时间规整 ( D T W) 发酵 过程 局部建模时相似样本选择未考虑样本权重 对建模 的影 响 , 基 于加权欧 氏距 离 ,
提出 了一种样本相似度度量 方法 。首先在分析亲和度的基础上将 亲和度引入 到加权欧式距 离 中, 然后将其 转化成相似 度度量 函数并应用到大肠杆菌 发酵过程相似样本选择 中, 最后结合局部支持 向量机建立发酵产物 的在线预测模 型。实验结果表 明 , 与
基 于 其 他 相 似 度 度 量 函 数 的 支 持 向量 机 模 型 相 比较 , 该模型有着更高的预测精度 、 更 好的泛化能力 , 而 且 预 测 时 间也 明显 缩 短 。
关键词 :发酵 ; 局部支持 向量机 ; 加权欧式距 离 ; 在线模型 ; 样本权重
中 图分 类 号 : T P 1 8 T H 7 0 1 文献 标 识 码 : A 国 家标 准 学 科分 类 代 码 : 5 1 0 . 8 0
Abs t r a c t: I t i s i mp o r t a n t t o s e l e c t s i mi l a r s a mp l e s i n t h e l o c a l mo d e l i n g f o r f e r me n t a t i o n p r o c e s s e s .Ho we v e r,p r e v i o u s
C o . , L t d , B i n z h o u 2 5 6 6 0 0 , C h i n a ; .E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r D i g i t a l C o mm u n i t y , Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n ,
me t h o d s d i dn’ t c o ns i d e r t h e s a mp l e we i g h t s i n s e l e c t i n g s i mi l a r s a mp l e s ,e s p e c i a l l y t h e me t h o d b a s e d o n d y n a mi c t i me wa r pi n g. To i mp r o v e t h e p e fo r r ma n c e o f t h e l o c a l mo de l t h r o u g h s e l e c t i n g t h e mo r e s i mi l a r s a mp l e s,a s a mp l e s i mi l a it r y me a s u r e me n t me t h o d b a s e d o n we i g h t e d Eu c l i d e a n d i s t a n c e i s p r e s e n t e d. Ba s e d o n t h e a n a l y s i s o f t h e a f in f i t y,t h e a f -
G a o X u e j i n , , G e n g L i n g x i a o , , n , Wa n g P u , ’
( J .C o l l e g e o fE l e c t r o n i c a n d C o n t r o l E n g i n e e r i n g , B e i i f n g U n i v e r s i t y fT o e c h n o l o g y , B e i j i n g 1 0 0 1 2 4 ,C h i n a . 2 . 咖r G r o u p
就这样随着时间的推移新学习理论提出的以结构风险最小化为目标并且引入了的采样点不断得到构造若干个训练样本集进行建模预核函数与人工神经网络方法相比较在解决小样本复测由于学习过程是在当前样本点到来时才启动故又称杂非线性问题中显示出较强的优势因此在发酵过程为惰性学习或即时学习蚴j
第3 6卷
第 2期
仪 器 仪 表 学 报
Ch i n e s e J o u r n a l o f S c i e n t i f i c I n s t r u me n t
Vo 1 . 3 6 No .2
2 0 1 5年 2月
F e b. 2 01 5
相 似 样 本 选 择 方 法在 S V M 发 酵 建 模 中 的 应 用 : } :
Th e s i mi l a r s a mp l e s s e l e c t i o n me t h o d a pp l i e d t o S VM mo d e l l i ng f o r f e r me n t a t i o n pr o c e s s e s
B e j i i n g l O 0 1 2 4 , C h i n a ; .B e i j i n g K e y L a b o r a t o r y 0 厂C o m p u t a t i o al n I n t e l l i g e n e e a n d I n t e l l i g e n t S y s t e m, B e r i n g 1 0 0 1 2 4 , C h i n a )
高 学金 , 耿 凌 霄 ’ 。 ,薛攀 娜 ,孙
( 1 . 北京工业大学 电子信息与控制 工程 学院
3 .数字社 区教育部 工程 研究 中心 摘 北京
鑫 ,王
普
北京 1 0 0 1 2 4 )
北京 1 0 0 1 2 4 ; 2 . 滨化集 团股 份有限公司 滨州 2 5 6 6 0 0 ;