隱馬爾科夫模型(一)

2021-07-02 01:44:10 字數 1804 閱讀 2496

本章節首先介紹隱馬爾科夫模型的定義,前提假設,和我們所關注的關於隱馬爾科夫模型的問題。一.

離散馬爾

科夫模型

在介紹離散馬爾科夫模型之前,我們需要先給出馬爾科夫性。假設有離散隨機變數序列x1

,...

,xn,

... ,如果xn

關於x1

,...

,xn−

1 的條件概率等於xn

關於xn

−1的條件概率,即為下式: p(

xn=x

n|x1

=x1,

...,

xn−1

=xn−

1)=p

(xn=

xn|x

n−1=

xn−1

) 那麼我們我們稱這個離散隨機變數序列具有馬爾科夫性。

離散馬爾科夫鏈是這樣的乙個過程,給定可列個狀態s1

,...

,sn,

... .乙個系統在時間t時所處的狀態為qt

,其取值範圍為

.假設時間是均勻離散的,同時如果qt

滿足馬爾科夫性,我們就稱這個系統是乙個馬爾科夫模型。再者,我們令 ai

j=p(

qt=j

|qt−

1=i)

也就是說狀態轉移概率是和時間無關的,即為時間齊次性。二.

隱馬爾科

夫模型

針對馬爾科夫過程,系統在每個時間點t的狀態我們是可以直接觀測到的,但是隱馬爾科夫模型假設這個狀態我們無法直接觀測,但是系統在到達某個狀態時,我們可得到乙個相關的觀測值ot

,這個觀測值只與當前狀態相關。我們假定觀測值的取值集合為

,t時刻狀態qt

取值集合為

.同時令 bj

(i)=

p(ot

=vi|

qt=s

j)表示在t時刻出於狀態sj

,觀測值ot

為vj 的條件概率。

這樣我們便可以通過觀測

來推斷狀態序列。三.

隱馬爾科

夫模型的

前提假設

總結1.在t時刻的觀測值ot

只與qt

相關,在給定qt

時,與之前的狀態和觀測值無關或者是之後的觀測值或者是狀態無關。

2.狀態之間的馬爾科夫性 四.

隱馬爾科

夫模型的

元素總結

乙個完整的隱馬爾科夫模型需要包含如果5個元素:

1.n:模型狀態個數 s=

2.m:不同觀測值個數 v=

3.狀態轉移概率 a=

[aij

],ai

j=p(

qt+1

=sj|

qt=s

i)4.觀測概率 b=

[bj(

i)],

bj(i

)=p(

ot=v

i|qt

=sj)

5.初始狀態概率 π=

,πi=

p(q1

=si)

五.隱馬爾科夫

模型的三

個基本問

題 1.給定乙個模型

λ ,也就是知道了這個模型的所有元素,估計每一種觀測序列o=

的概率

2.給定乙個模型

λ 以及乙個觀測序列

o ,我們希望能夠找到乙個狀態序列q∗

,使得最大化p(

q|o,

λ)3.給定觀測序列組成的訓練集,也就是多個觀測序列,對模型

λ 進行估計,使得產生這個訓練集的概率最大化,也就是最大似然估計。

馬爾科夫模型與隱馬爾科夫模型

隨機過程 是隨時間而隨機變化的過程。又稱為隨機函式。馬爾科夫模型 vmm 它描述了一類重要的隨機過程。乙個系統有有限個狀態集s 隨時間推移,該系統將同某一狀態轉移到另一狀態。q s1,s2,sn 為一隨機變數序列,隨機變數取值為狀態集s中的乙個狀態,設時間t時狀態為qt。對系統的描述通常是給出當前時...

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