非線性SVM與核函式

2021-08-07 09:32:02 字數 2970 閱讀 1661

用線性分類的方法求解非線性分類問題分為兩步

首先使用乙個變換將原空間的資料對映到新空間;

然後在新空間裡利用線性分類學習方法從訓練資料中學習分類模型。核技巧就是這種方法。

核技巧應用到svm,基本想法是通過乙個非線性變換將輸入空間對應於乙個特徵空間,使得在輸入空間中的超曲面模型對應於特徵空間中的超平面模型(svm)。這樣,分類問題的學習任務通過在特徵空間中求解線性svm就可以完成。

k (x

,z)=

ϕ(x)

⋅ϕ(z

)k(x,z)=\phi(x)\cdot \phi(z)

k(x,z)

=ϕ(x

)⋅ϕ(

z)稱k (x

,z)k(x,z)

k(x,z)

為核函式,ϕ(x

)\phi(x)

ϕ(x)

為對映函式。

核技巧的想法是,在學習和**中只定義核函式k(x

,z)k(x,z)

k(x,z)

,而不顯式地定義對映函式ϕ

\phi

ϕ。通常,直接計算k(x

,z)k(x,z)

k(x,z)

比較容易。

i ⋅x

jx_i\cdot x_j

xi​⋅xj

​可以用和函式k(x

i,xj

)=ϕ(

xi)⋅

ϕ(xj

)k(x_i,x_j)=\phi(x_i)\cdot\phi(x_j)

k(xi​,

xj​)

=ϕ(x

i​)⋅

ϕ(xj

​)代替。目標函式變為

w (a

)=12

∑i=1

n∑j=

1nai

ajyi

yjk(

xi,x

j)−∑

i=1n

aiw(a)=\frac\sum\limits_^n\sum\limits_^na_ia_jy_iy_jk(x_i,x_j)-\sum\limits_^na_i

w(a)=2

1​i=

1∑n​

j=1∑

n​ai

​aj​

yi​y

j​k(

xi​,

xj​)

−i=1

∑n​a

i​分類決策函式成為

f (x

)=si

gn(∑

i=1n

ai∗y

ik(x

i,x)

+b∗)

f(x)=sign(\sum\limits_^na_i^*y_ik(x_i,x)+b^*)

f(x)=s

ign(

i=1∑

n​ai

∗​yi

​k(x

i​,x

)+b∗

)當對映函式是非線性函式時,學習到的含有核函式的svm就是非線性分類模型。

在核函式給定的條件下,可以利用解線性分類的方法求解非線性分類問題的svm。學習是隱式地在特徵空間中進行的,不需要顯式地定義特徵空間和對映函式

d對應的svm是乙個d次多項式分類器。

k (x

,z)=

exp(

−γ∣∣

x−z∣

∣22σ

2)k(x,z)=exp(-\frac)

k(x,z)

=exp

(−2σ

2γ∣∣

x−z∣

∣2​)

對應的svm是高斯徑向基函式(radial basis function)分類器。

γ

\gamma

γ定義了了當個樣本對整體分類超平面的影響,當γ

\gamma

γ比較小時,單個樣本對整個分類超平面的影響比較大,更容易被選擇為支援向量。

如果把懲罰係數c和rbf核的γ

\gamma

γ一起看,當c比較大,γ

\gamma

γ比較小時,會有更多支援向量,模型比較複雜。

)核函式不僅可以定義在歐式空間上,還可以定義在離散資料的集合上。

《統計學習方法》第7章
機器學習 小象學院

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