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北航多源信息融合2017课件4属性融合
1.在[0,1]上映射属性的信任度或可能性等; 2.按一定的融合规则,对反应各属性的信任度和可能性进行 融合,得到各属性的最终信任度或可能性; 3.根据融合结果作出决策。
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多源测试信息融合
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多属性融合概述
由于属性的表达形式复杂多样,有可度 量的,也有不可度量的形式,因此,检测方 法各不相同。
贝叶斯统计理论
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多源测试信息融合
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1.2 属性融合算法概述
(1)经典推理
经典推理技术中的假设检验,是在给定 先验知识的两种假设 H0 和 H1 中做出接受哪 一个的判断。该技术是从样本出发,根据样 本的量测值制定一个规则(阈值),因此, 这种方法,只要知道事件的观测值,就可以 利用这一规则做出判定。
自适应神经网络 表决法 熵法
图1 属性融合算法的分类
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属性融合算法--物理模型(1)
物理模型所采用的技术是根据物理模型 模拟出可观测或可计算的数据,并把观测数 据与预先存储的目标特征或根据物理模型对 观测对象进行预测所得出的模拟特征进行比 较。比较过程涉及到计算预测数据和实测数 据的相关关系。如果相关系数超过一个预先 规定的阈值,则认为两者存在匹配关系。这 种方法的处理过程如图2所示。
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属性融合算法--物理模型(1)
预测一个实体特征的物理模型必须建立在 被识别物体的物理特征基础上。对于每一种( 类)被识别物体,都需要建立一个(组)物理 模型。因此,在实际应用中,即使物理模型相 对简单或已有先验特征数据的情况下,其观测 模型和信息处理过程的运算量也非常庞大。其 实际应用很有限,但在非实时环境中,研究观 测对象的物理现象时非常有用。
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多源测试信息融合
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物 理 模 型
()
识属 别性
参 数
算 法
融 合
分 类
基 于 知 识 的 模 型
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模拟 估计
语法分析 映像代数 统计算法
信息论技术 逻辑模板 品质因数 专家系统
模糊集系统
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Kalman滤波 极大似然估计 最小二乘法
经典推理 Bayes
Dempster-Shafer 参数模板 聚类分析
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属性融合算法--物理模型(1)
对象 目标
传 感 器
观测信号 观测模型
对象物理特性
属性识别报告
观 测 预 处 理
属性 识别 处理
观 测 模 型
观察模型
图像信号
物理模型1 物理模型2
先验 信号 文件
...
物理模型n
图2 属性识别的物理模型方法
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多源测试信息融合
2.1 贝叶斯统计理论概述
设B为任一事件,则根据条件概率的定义及全概率公式,有
P( Ai B)
P(B Ai )P( Ai )
n
,i 1,2,, n
P(B Aj )P(Aj )
j 1
这就是著名的Bayes公式。 在上式中,P(A1),P(A2),…,P(An)表示A1,A2,…,An出现的可
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属性融合算法--基于知识的方法(3)
对象 目标
传 感 器
观测信号 观测模型
特
基于
征
知识
属性识别报告
抽
的系统
取
ห้องสมุดไป่ตู้先验 知识
库
语法规则 框架 逻辑模板
图3 基于知识的属性识别
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多源测试信息融合
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Outline
属性融合算法概述 ➢ 属性融合算法分类 ➢ 属性融合算法概述
H2,…,Hn的可能性大小(先验信息)为P(H1), P(H2),…P(Hn)。在试验中观测到事件E发生了,由 于这个新情况的出现,我们对事件H1,H2,…,Hn 的 可 能 性 有 了 新 的 认 识 , 即 有 后 验 信 息 P(H1/E) , P(H2/E),…,P(Hn/E):
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雷达的PRI来识别属于哪一部雷达,即两种假设分
别为
H0:目标为1型雷达; H1:目标为2型雷达。
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经典推理(1)
图4(a) PRI 密度函数
图4(a)给出了两部雷达(1型记为E1,2 型记为E2)的PRI的概率密度函数 f(PRI/H0) 和 f(PRI/H1)它们出现重叠范围。
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2.1 贝叶斯统计理论概述
贝叶斯统计的基本观点是把未知参数Θ看 做一个有一定概率分布的随机变量,这个分 布总结了抽样以前对Θ的先验分布,这是贝叶 斯统计理论区别于古典统计学派的本质区别 。贝叶斯学派在处理任何统计分析问题时, 均以先验分布为基础和出发点。
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经典推理(1)
假设检验是根据概率来进行判定的,因此有可 能判断错误。这种错误不外乎有两种类型:第一种
错误是原假设H0为真,却被拒绝的错误,犯这类错 误的是根据情况规定的小概率α;第二种错误是原假 设H0为假,却被接受的错误,其概率为β。以上两种 错误可以归纳如表1。
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经典推理(1)
2型雷达以脉冲重复周期PRI(PRIN ≤ PRI ≤ PRIN+1)由图中阴影区域表示,根据概率密度函数 积分得:
P(z / H1) f (z / H1)dz
( z1 ,z2 )
• 其中 z=PRI,z1=PRIN, z2=PRIN+1。
f (z / H1)dz (,PRIc )
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经典推理(1)
另外,上述两个PRI分布可以从不同的传感器 得到,在这种情况下融合处理可由判定策略表示出 来,而使用经典推理的另一个融合策略一般是从多 变量情况的广义方法得到或从特定的传感器判定结 果的逻辑组合得到。
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属性融合算法--物理模型(1)
例: 成像传感器用于遥感,识别某一对象,并且已
经有一些观测对象的简单模型,如:二维几何图 形或实体照片。
一般来讲识别过程看似很简单:将两幅图像进 行比较,但实质计算需要进行很多工作:传感器 几何校正、滤波补偿、平台校正、动态调整和照 片匹配等等。
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Bayes推理(2)
这个公式就是数学上著名的Bayes公式,
P(H j / E)
P(E / H j )P(H j ) P(E / H j )P(H j )
j
P(H j ) 1 j
(1)首先构造先验概率, (2)使用一个新的证据E来改善对事件的先验 假设。
Bayes公式的特征就是由先验信息到后验信
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属性融合算法--参数分类法(2)
参数分类技术是依据参数数据获得属性 说明,而不使用物理模型。在参数数据(如 特征)和一个属性说明之间建立一个直接的 映像。具体包括统计算法和信息论方法。
统计算法有经典推理、Bayes推理、D-S证 据理论方法等。
信息论方法有:模板法、聚类分析、自 适应神经网络、表决法和熵法等。
能性,这是在做试验前就已知道的信息,这种知识叫做先验信息,这种 先验信息以一个概率分布的形式给出,成为先验分布。
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2.1 贝叶斯统计理论概述
现假设在试验中观察到B发生了,由于这个新情况的出现
,对事件A1,A2,…,An的可能性有了新的估计,这个知识
是在做试验后获得的,可称为后验知识,此处也以一个概率
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属性融合算法--参数分类法(2)
经典推理技术在给定先验前提假设下计 算一个观测的概率,它的缺点是一次仅能估 计两个假设,而多变量数据复杂度高,不能 直接使用先验似然估计。
Bayes推理在目标属性估计中,其缺点是 定义先验似然函数困难;当存在多个可能假 设和多条相关事件时复杂度高,需要对应的 互不相容的假设,缺乏分配总的不确定性的 能力。
分布P (A1|B) ,P(A2|B),…,P(An|B) 的形式给出,显然有
P(Ai B) n P( Ai B) i 1
0
1
这称为“后验分布”。它综合了先验信息和试验提供的
新信息,形成了关于Ai出现的可能性大小的当前认识。这个 由先验信息到后验信息的转化过程就是Bayes统计的特性。
本次课程先简单介绍属性融合算法的分 类,然后介绍几种常用的属性融合算法。
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Outline
属性融合算法概述 ➢ 属性融合算法分类 ➢ 属性融合算法概述
贝叶斯统计理论
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1 属性融合算法分类
1.1 属性融合算法分类
对属性融合不存在精确的和唯一的算法分类, 在属性融合领域中有统计法、经典推理、Bayes方 法、模板法、表决法以及自适应神经网络等算法。 一般归纳为三大类:物理模型、参数分类技术和 基于知识的模型法。
表1 假设检验规则的错误概率
类型 H0为真,H1为假 H0为假,H1为真
接受H0 判断正确(1- α)
β
接受H1 α
判断正确(1- β)
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经典推理(1)
例:利用经典推理技术识别不同型号雷达
假设两个不同型号的雷达具有不同的脉冲重复