期望最大 EM 演算法

2021-08-05 21:24:27 字數 881 閱讀 3309

在概率模型中尋找引數最大似然估計的演算法。

em演算法

是一種迭代演算法,用於含有隱變數的引數模型的最大似然估計

應用於資料聚類領域。

最大似然估計:

(1) 寫出似然函式;

(2) 對似然函式取對數,並整理;

(3) 求導數 ;

(4) 解似然方程

期望最大

演算法經過兩個步驟交替進行計算,

第一步是計算期望(e),也就是將隱藏變數象能夠觀測到的一樣包含在內,從而計算最大似然的期望值

另外一步是最大化(m),也就是最大化在 e 步上找到的最大似然的期望值從而計算引數的最大似然估計

m 步上找到的引數然後用於另外乙個 e 步計算,這個過程不斷交替進行。

暫且先丟擲乙個隨機的初值,然後用對方算出的數值反覆迭代計算。直到計算結果收斂為止。這就是em演算法的思路。

em演算法在高斯混合模型gmm(gaussian mixture model )中有很重要的用途。簡單來講gmm就是一些高斯分布的組合。

整體演算法的步驟如下所示:

1、初始化分布引數。

2、(e-step)計算期望e,利用對隱藏變數的現有估計值,計算其最大似然估計值,以此實現期望化的過程。

3、(m-step)最大化在e-步驟上的最大似然估計值來計算引數的值

4、重複2,3步驟直到收斂。

EM 期望最大化演算法

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