本篇主要介紹一些支援向量機用到的概念,這些是學習支援向量機演算法的基礎,以便更好的理解演算法的求解方法。
首先,我們先看看下圖:
假定給定資料如上圖,圓的為正類,方的為負類,要想通過乙個劃分超平面(這裡是二維,所以是條直線)將不同類別的樣本分開。從圖中我們就可以看出,能將訓練樣本分開的劃分超平面可能有很多,但是我們應該去選擇哪乙個呢?
直觀上,我們應該選擇中間紅色的那個,因為它對於訓練樣本區域性擾動的「容忍」性最好,比如,訓練集外的樣本可能比圖中的樣本更接近兩類的劃分超平面,這將使許多劃分超平面出現錯誤,而紅色的超平面受到的影響是最小的,也就是說,這個劃分超平面的分類結果是最魯棒的,對未知示例的泛化能力最強。
這個劃分超平面,可以通過如下的線性方程來描述:wt
x+b=
0 wtx
+b=0
其中w=
(w1;
w2;.
..;w
d)w =(
w1;w
2;..
.;wd
)為法向量,決定了超平面的方向;
b b
為移位項,決定了超平面與原點之間的距離。
如圖,有三個例項a,
b,c,
' role="presentation" style="position: relative;">a,b
,c,a
,b,c
,均在劃分超平面的正類一側,**它們的類,點
a a
距離超平面較遠,若**為正類,就比較確信**是正確的;點
c' role="presentation" style="position: relative;">c
c距離超平面較近,若**為正類就不那麼確信了;點b介
於a,c
b 介於
a,c之間,**其為正類的確信度也在a,
c a,c
之間。一般來說,乙個點距離超平面的遠近可以相對地表示分類**的確信程度。
我們注意到:當乙個點
x x
被正確**時,那麼wx
+b' role="presentation" style="position: relative;">wx+
bwx+
b的符合與類標記
y y
的符合相同。
所以可用y(
w⋅x+
b)' role="presentation" style="position: relative;">y(w
⋅x+b
)y(w
⋅x+b
)來表示分類的正確性及確信度。
對於給定的訓練資料集
t t
和超平面(w
,b)' role="presentation" style="position: relative;">(w,
b)(w
,b):
(1)定義超平面(w
,b) (w,
b)關於樣本點(x
i,yi
) (xi
,yi)
的函式間隔為:δi
=yi(
w⋅xi
+b) δi=
yi(w
⋅xi+
b)(2)定義超平面(w
,b) (w,
b)關於訓練資料集
t t
的函式間隔為超平面(w
,b)' role="presentation" style="position: relative;">(w,
b)(w
,b)關於
t t
中所有樣本點(x
i,yi
)' role="presentation" style="position: relative;">(xi
,yi)
(xi,
yi)的函式間隔之最小值,即:δ=
mini=1
,2,.
..,n
δiδ
=mini=
1,2,
...,nδi
函式間隔可以表示分類**的正確性和確信度樣本空間中任意點
x x
到超平面(w
,b)' role="presentation" style="position: relative;">(w,
b)(w
,b)的距離可寫為:r=
|wtx
+b||
|w||
r =|
wtx+
b|||
w||補充:點
x0x
0到超平面s:
wx+b
=0s :w
x+b=
0的距離
d d
:
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