最小二乘支持向量机在多分类中的应用研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lipengzhangchinese
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分类问题是模式识别领域的核心内容。至今,神经网络、决策树、支持向量机(SupportVectorMachines,SVM)等智能方法已经被广泛应用于分类问题中。最小二乘支持向量机(LeastSquaresSupportVectorMachines,LS-SVM)作为SVM的一种改进模型,具有全局最优,推广能力好以及适应性强等优点。目前,LS-SVM在模式识别、信号处理等诸多工程领域中的应用越来越广泛,并显示了良好的性能。  本文在分析了SVM、LS-SVM理论的基础上,重点研究了LS-SVM的两种改进形式:稀疏最小二乘支持向量机(SparseLeastSquaresSupportVectorMachines,SLS-SVM)和模糊最小二乘支持向量机(FuzzyLeastSquaresSupportVectorMachines,FLS-SVM),并将其应用于人工数据集、基准数据集以及实际生物医学心电图(Electrocardiogram,ECG)信号和脑电图(Electroencephalogram,EEG)信号的分类问题中,验证了SLS-SVM和FLS-SVM分类器的有效性和可行性。  本文主要研究内容包括如下几个方面:  (1)在分析了标准SVM理论和LS-SVM理论的基础上,进一步研究了LS-SVM的两种改进形式SLS-SVM和FLS-SVM。同时,研究了不同核函数参数选取对分类器分类的影响,本文将一种新的小波核函数用于SLS-SVM和FLS-SVM中,并使用交叉验证(Cross-Validation,CV)法对分类器参数及各种核函数参数进行优化。  (2)将基于小波核函数的SLS-SVM和FLS-SVM分别应用于二分类人工数据集、二分类基准数据集和多分类基准数据集等多个数据集的分类问题中,并且在同等条件下与基于径向基核函数、多层感知器核函数以及多项式核函数的标准SVM、LS-SVM二分类算法以及多分类算法的分类性能进行比较,并用CV法对参数进行优化。最后从分类精度和运行时间两方面详细分析各种分类器的分类性能。结果表明,基于小波核函数的SLS-SVM在不影响分类精度的同时可以提高训练速度,而FLS-SVM很好的改善了多分类问题中存在的数据不可分的情况,验证了SLS-SVM和FLS-SVM的有效性和可行性。  (3)以生物医学中实际分类问题为应用背景,结合给出的SLS-SVM和FLS-SVM分类器对ECG、EEG信号进行分类研究。结果表明,基于小波核函数的SLS-SVM和FLS-SVM分类器具有良好的分类性能和泛化性能,能够有效的处理实际分类问题。
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