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模式识别作业三

ω2:{(0 0 -1)T, (0 1 0)T, (0 1 -1)T, (1 1 -1)T}
用K-L变换,分别把特征空间维数降到二维和一维,并画出样本在该空间中的位置。
解:应用类间散布矩阵。均值为

由公式

特征值为 ,对应的特征向量为
原图中点的位置:
新坐标公式
1、化到一维,
(1)用 来, 得
图为,可见效果很不理想,很多重合
然后我将h的循环关闭,直接令h=20,如果是h越大越好的话,那么图像应该更好,但是图像是:
看来图像并不好看,很平坦,符合h越大,图像越平坦的结论,那么,原来的图那里错了呢?
原来
y=zeros(size(x));%纵坐标值
f=4;%f^2为窗口数
forh=1:f^2%窗口宽度,逐渐递增
这里y在h循环时,y并没有清零,导致图像累加了,然后我修改程序,得到:
(3)指数窗
同样,代码只用改为
y1=exp(-abs((x-xx(i))/h));%指数窗窗口函数
y=y+y1;%累加
即可。得到
由上图可见,在h=4左右时,图像效果较好。
总结:由3个窗口图像我们知道这批数据大概是按正态分布的,所以用正态窗的效果较好。
第5章
1.设有如下三类模式样本集ω1,ω2和ω3,其先验概率相等,求Sw和Sb
由于 与 无关,所以令其为a,所以
而后验概率可以直接写成正态形式:
利用对应系数相等得:
由上式解得:
2.设对于一个二类(ω1,ω2)识别问题,随机抽取ω1类的5个样本X=(x1,x2,…. x5),即ω1=(x1,x2,…. x5)
{x1=5.2,x2=5.6,x3=5,x4=8,x5=2.5}
试用方窗函数、正态窗函数和指数窗函数,估计P(x|ω1),并讨论其性能。
这下,我们得到了意料之中的图像,在h=6左右时,效果较好。
然而,在这里,我们可以发现用方窗得到理想曲线的方法,那就是我之前的错误——方窗叠加(每次y不清零),但是要注意这时体积也会变,v=n(n+1)/2(一维)。
(2)正态窗
代码几乎不变,只要将上面的
s=find(abs(x-xx(i))<=0.5*h);%找到在此方窗窗口内的点
(2)用 来化, ,得
图为,可见,可分性很好
2、划到2维
(1)用 来,得到
图为,效果不好,重叠
(2)用 来,得
图为,可见,可分性很好
所以
2.两类的一维模式,每一类都是正态分布,其中
。设这里用0-1代价函数,且 。试绘出其密度函数,画判别边界并标示其位置。
解:由题
两类问题的0-1代价问题即最小错误率Bayes决策,且
所以决策边界为g(x)=p(x|w1)- p(x|w2)=0即:x=1
密度函数图像即判别边界图为:
3.设以下模式类别具有正态概率密度函数:
ω1:{(1 0)t, (2 0)t, (1 1)t}
ω2:{(-1 0)t, (0 1)t, (-1 1)t}
ω3:{(-1 -1)t, (0 -1)t, (0 -2)t}
解:3类的均值向量为
所以
(Ci为第i类协方差矩阵)
得 , ,
类间: ,由
所以,
2.设有如下两类样本集,其出现的概率相等:
ω1:{(0 0 0)T, (1 0 0)T, (1 0 -1)T, (1 1 0)T}
(a)设 ,求该两类模式之间的贝叶斯判别边界的方程式。
(b)绘出其判别界面。
解:(1)由题
x11=1/4*(0+2+2+0)=1; x12=1/4*(0+0+2+2)=1
x21=1/4*(4+6+6+4)=5; x22=1/4*(4+4+6+6)=5
所以u1=(1,1), u2=(5,5),算得协方差矩阵为:
第三次模式识别作业
(3、4、5章)
第3章
1.分别写出在以下两种情况(1)(2)
下的最小错误率(基本的)贝叶斯决策规则。
答:判别函数为:g(x)=p(w1)·p(x|w1)- p(w2)·p(x|w2)
(1)当时,g(x)= p(w1)- p(w1)- p(x|w2)
E1=E2=I=
所以
判别面方程:g1(x)=g2(x)即
x1+x2-6=0
(2)判别界面图为
第4章
1.设总体概率分布密度为 , ,并设,分别用最大似然估计和贝叶斯估计计算 。已知 的先验分布为
解:(1)极大似然法
先对 取对数,
然后对 求导,并令其等于0,得

(2)贝叶斯估计法

所以由贝叶斯公式,则可得后验概率:
y(s)=y(s)+1;%把它们对应的纵坐标值加1
改为
y1=1/(2*pi)*exp(-((x-xx(i))/h).^2/2);%正态窗窗口函数
y=y+y1;%累加
即可。
由上图可见,在h=2和4左右时,图像效果较好,而且符合h越大,图像越平坦的结论,平坦度要看y轴的坐标值的变化率,下面有两个h更大的图,可以看出y轴的坐标值的变化率很小,很平坦
y(s)=y(s)+1;%把它们对应的纵坐标值加1
end
subplot(f,f,h);%开窗口
plot(x,y/h);%画图,y/h是除以体积
d=num2str(h);%为标题准备
title(['窗口宽度h=',d]);%标题
gridon
end
由上图可以看出h越大,图像越好看,这与h越大,图像越平坦的结论不符,为什么呢??
解:(1)方窗
%%方窗
xx=[5.2 5.6 5 8 2.5];%样本点
x=-5:0.01:15;%画图点
y=zeros(size(x));%纵坐标值
f=4;%f^2为窗口数
forh=1:f^2%窗口宽度,逐渐递增
fori=1:5%逐一累加窗口函数
s=find(abs(x-xx(i))<=0.5*h);%找到在此方窗窗口内的点
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