SVM支援向量機模型

2021-09-28 16:28:16 字數 1610 閱讀 9669

1.1svm模型

和感知機模型一樣,svm(支援向量機模型)也是旨在求出n維空間的最優超平面將正負類分開。這裡的達到的最優是指在兩類樣本點距離超平面的最近距離達到最大,間隔最大使得它區別於感知機學習,svm中還有核技巧,這樣svm就是實際上的非線性分類器函式。

1.2線性可分支援向量機

跟前面定義的問題一樣,假設給定乙個特徵空間上的訓練資料集 t=

t=1.2.1函式間隔和幾何間隔

上圖中有a,b,c三個點,其中a點離超平面較遠,將其決策為正類的確信度比較高,c點**為正類的置信度就不是很高,相同的,b位於a,c之間,所以將其**為正類的置信度也在點a和點c之間。一般來說,乙個點距離超平面的遠近決定了其分類結果的置信度,所以最優的平面即為離超平面最近的樣本點到其的距離最大的時候。

給定樣本點(xi

,yixi,yi

為幾何間隔,為了便於求得最優解,我們通常通過縮放變換使得函式間隔為1。所以svm求解的目標函式為函式間隔為1情況下的幾何間隔。

1.2.2 svm學習演算法

支援向量機的目的在於求得最優的即幾何間隔最大的超平面,在樣本資料是線性可分的時候,這裡的間隔最大化又叫硬間隔最大化(訓練資料近似可分的話就叫軟間隔)

支援向量機的學習演算法可以表示為下面的約束最優化問題: ma

xw,b

υ=w⋅

xi+b

||w|

|maxw,b⁡υ=w⋅xi+b||w||

這就是支援向量機的目標函式,這是乙個凸二次規劃問題,所以支援向量機的學習演算法又叫最大間隔法。那麼該如何求得在約束條件下最優的超平面的引數(w,b)呢?

1.2.3 svm對偶演算法

svm通過對其對偶問題的求解求得最優的超平面引數(w,b),對於目標函式(12),目標函式是二次的,約束條件是線性的,是乙個標準的qp問題,但是可以通過拉格朗日對偶性求得對偶問題的最優解,一者,這樣更高效,二者還可以自然引入核函式,推廣到非線性的分類問題。

首先構建拉格朗日函式,對每乙個約束條件引進拉格朗日乘子αi

≥0,i

=1,2

,3,⋯

,nαi≥0,i=1,2,3,⋯,n

,直觀解釋就是最大值中最小的總比最小值中的最大值要大,在滿足某些條件的時候,兩者相等,這裡的條件即為kkt條件

將公式(4)後面括號展開,就得到 l(

w,b,

α)=1

2||w

||2−

∑i=1

nαiy

i(w⋅

xi+b

)+∑i

=1nα

i(5)

(5)l(w,b,α)=12||w||2−∑i=1nαiyi(w⋅xi+b)+∑i=1nαi

帶入公式5,得: l(

w,b,

α)=∑

i=1n

αi−1

2∑i=

1n∑j

=1nα

iαj

1.1svm模型

支援向量機(SVM)

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