zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 转载 libSVM介绍(二)

    鉴于libSVM中的readme文件有点长,而且,都是采用英文书写,这里,我把其中重要的内容提炼出来,并给出相应的例子来说明其用法,大家可以直接参考我的代码来调用libSVM库。

    第一部分,利用libSVM自带的简易工具来演示SVM的两类分类过程。(以下内容只是利用libSVM自带的一个简易的工具供大家更好的理解SVM,如果你对SVM已经有了一定的了解,可以直接跳过这部分内容)

    首先,你要了解的是libSVM只是众多SVM实现版本中的其中之一。而SVM是一种进行两类分类的分类器,在libSVM最新版(libSVM3.1)里面,已经自带了简单的工具,可以对二分类进行演示。以windows平台为例,将libSVM.zip解压之后,有一个名为windows的子文件夹,里面有一个名为svm-toy.exe的可执行文件。直接双击,运行该可执行文件,显示如下的界面

    点击第二个按钮“Run,然后,在左上部分,用鼠标左键随机点几下,代表你选择的第一类模式的数据分布,下图是我随即点了几下的结果

    之后,点击“Change”,接着,用鼠标左键在窗口右下方随便点击几下,代表你选择的第二类模式的数据分布,如下图所示:

    接着,点击“Run,libSVM就帮你把这两类模式分开了,并用两种不同的颜色区域来代表两类不同的模式,如下图所示:

    图中左上方紫色的区域,是第一类模式所在的区域,右下方的蓝色区域,是你选择的第二类模式所在的的区域,而两者的分界面,也就是SVM的最优分类面。当然,SVM是 通过核函数将原始数据映射到高维空间,在高维空间进行线性分类。换句话说,在高维空间,这两类数据应该是线性可分的,即:最优分类面应该是一条直线,而这 里看到的,是将高维空间分类的结果又映射回原始空间所呈现的分类结果,即:非线性的分类面。细心的朋友可能已经发现,在上述界面的右下角,有一个编辑框, 里面写着“-t 2 -c 100”,显然,这是libSVM的一些参数,你也可以试着更改这些参数,来选择不同的核函数、不同的SVM类型等来达到最好的分类效果。

     

    第二部分:libSVM中的小工具

    libSVM中包含以下可执行程序文件(小工具):

    (1)svm-scale:一个用于对输入数据进行归一化的简易工具

    (2)svm-toy:一个带有图形界面的交互式SVM二分类功能演示小工具;

    (3)svm-train:对用户输入的数据进行SVM训练。其中,训练数据是按照以下格式输入的:

    <类别号> <索引1><特征值1> <索引2><特征值2>...

    (4)svm-predict:根据SVM训练得到的模型,对输入数据进行预测,即分类。

     

    第三部分:libSVM用法介绍:`

          libSVM的所有函数申明及结构体定义均包含在libSVM.h文件当中,在使用过程中,你必须要包含该头文件,并且,对libSVM.cpp进行相应的链接。在对libSVM中的函数用法进行详细介绍之前,我们不妨先简单了解一下libSVM.h中一些结构体的含义。

    struct svm_node

    {

    int index;

    double value;

    };

    该结构体,定义了一个“SVM节点”,即:索引i及其所对应的第i个特征值。这样n个相同类别号的SVM节点,就构成了一个SVM输入向量。即:一个SVM输入向量可以表示为如下的形式:

    类别标签 索引1:特征值索引2:特征值索引3:特征值3...

    我们可以将若干个这样的输入向量输入到libSVM进行训练,或者,输入一个类别标签未知的向量对其进行预测。

    struct svm_problem

    {

    int l;

    double *y;

    struct svm_node **x;

    };

    该结构体中的l代表训练样本的个数;double型指针y代表l个训练样本中每个训练样本的类别号,也就是我们常说的“标签”;而"SVM节点"x,则是一个指针的指针(如果你对指针的指针不熟悉,完全可以把x理解为一个矩阵),x所指向的内容就是所有训练样本所有的特征值数据。

    假如我们有下面的训练样本数据:

    类别标签   特征值 特征值2 特征值3 特征值4 特征值5

       1       0     0.1     0.2      0       0

       2      0     0.1     0.3     -1.2       0

       1        0.4      0      0      0       0

       2      0     0.1       0      1.4      0.5

      1    -0.1    -0.2       0.1      1.1      0.1

    那么,svm_problem结构体中的l=5(共有5个训练样本),y=[1,2,1,2,1];指针x所指向的内容可以视为5个行向量,每个行向量有5列,即:x指代一个5*5的矩阵,其值为:

    (1,0)(2,0.1)(3,0.2)(4,0)(5,0)(-1,?)

    (1,0)(2,0.1)(3,0.3)(4,-1.2)(5,0)(-1,?)

    (1,0.4)(2,0)(3,0)(4,0)(5,0)(-1,?)

    (1,0)(2,0.1)(3,0)(4,1.4)(5,0.5)(-1,?)

    (1,-0.1)(2,-0.2)(3,0.1)(4,1.1)(5,0.1)(-1,?) 

    需要提醒的是,这里,每一行最后一列都是以“-1”开头,这是libSVM规定的特征值向量的结束标识;此外,索引应该按照升序方式进行排列。

           

    enum { C_SVCNU_SVCONE_CLASSEPSILON_SVRNU_SVR };//libSVM规定的SVM类型

     

    enum { LINEARPOLYRBFSIGMOIDPRECOMPUTED };//libSVM规定的核函数的类型

     

    struct svm_parameter

    {

    int svm_type;//取值为前面提到的枚举类型中的值

    int kernel_type;//取值为前面提到的枚举类型中的值

    int degree; //用于多项式核函数/

    double gamma;//用于多项式、径向基、S型核函数

       double coef0;//用于多项式和S型核函数

     

    /* 以下参数仅仅用于训练阶段 */

    double cache_size//核缓存大小,以MB为单位

    double eps; //误差精度小于eps时,停止训练

    double C; //用于C_SVC,EPSILON_SVR,NU_SVR

    int nr_weight; //用于C_SVC

    int *weight_label;//用于C_SVC

    doubleweight;//用于C_SVC

    double nu;//用于NU_SVC,ONE_CLASS,NU_SVR

    double p;//用于EPSILON_SVR

    int shrinking; //等于1代表执行启发式收缩

    int probability;//等于1代表模型的分布概率已知

    };

    该结构体定义了libSVM中的用到的SVM参数。其中svm_type可以是C_SVC, NU_SVC, ONE_CLASS, EPSILON_SVR, NU_SVR中的任意一种,代表着SVM的类型;

    C_SVC: C-SVM classification

        NU_SVC: nu-SVM classification

        ONE_CLASS: one-class-SVM

        EPSILON_SVR: epsilon-SVM regression

        NU_SVR: nu-SVM regression

    kernel_type可以是LINEAR, POLY, RBF, SIGMOID中的一种,代表着核函数的类型;

    LINEAR: u'*v,线性核函数;

        POLY: (gamma*u'*v + coef0)^degree,多项式核函数;

        RBF: exp(-gamma*|u-v|^2),径向基核函数;

        SIGMOID: tanh(gamma*u'*v + coef0)S型核函数;

    PRECOMPUTED: kernel values in training_set_file,自定义的核函数;

    nr_weight, weight_label, and weight这三个参数用于改变某些类的惩罚因子。当输入数据不平衡,或者误分类的风险代价不对称的时候,这三个参数将会对样本训练起到非常重要的调节作用。

    nr_weightweight_labelweight的元素个数,或者称之为维数。Weight[i]weight_label[i]之间是一一对应的,weight[i]代表着类别weight_label[i]的惩罚因子的系数是weight[i]。如果你不想设置惩罚因子,直接把nr_weight设置为0即可。

    为了防止错误的参数设置,你还可以调用libSVM提供的接口函数svm_check_parameter()来对输入参数进行检查。

     

        在使用libSVM进行分类之前,你需要通过样本学习,构建一个SVM分类模型。该分类模型也可以理解为生成一些用于分类的“数据”。当然,构建的分类模型需要保存为文件,以便后续使用。用于libSVM训练的函数,其申明如下所示:

    struct svm_model *svm_train(const struct svm_problem *probconst struct svm_parameter *param);

    显然,该函数的输入,就是svm_problem结构体的prob指针所指向的内容。该结构体在前面已经介绍过,其内部,不仅包含了训练样本的个数,还包含每个训练样本的“标签”及该训练样本对应的特征数据。而svm_parameter类型的param指针则指定了libSVM所用到的诸如SVM类型,核函数类型,惩罚因子之类的参数。另外,该函数的返回值是一个svm_model结构体,该结构体的定义,在libSVM.cpp当中:

    struct svm_model

    {

    svm_parameter param; //SVM参数设置

    int nr_class; //类别数量,对于regression和ne-class SVM这两种情况,该值为2

    int l; //支持向量的个数

    svm_node **SV; //支持向量

    double **sv_coef; //用于决策函数的支持向量系数

    double *rho; //决策函数中的常数项

    double *probA; // pariwise probability information

    double *probB;

     

    // for classification only

     

    int *label; // 每个类类别标签

    int *nSV; //每个类的支持向量个数

    int free_sv; //如果svm_model已经通过svm_load_model创建,则该值为1;如果svm_model是通过svm_train创建的,该值为0

    };

    需要提醒的是,libSVM支持多类分类问题,当有k个待分类问题时,libSVM构建k*(k-1)/2种分类模型来进行分类,即:libSVM采用一对一的方式来构建多类分类器,如下所示:

    1 vs 2, 1 vs 3, ..., 1 vs k, 2 vs 3, ..., 2 vs k, ..., k-1 vs k。

    用户在得到SVM分类模型之后,需要将其进行保存。在这里,libSVM已经提供了相应的函数接口:

    int svm_save_model(const char *model_file_nameconst struct svm_model *model);

    在调用训练函数之后,只需要指定保存位置,直接调用该函数,就可以进行相应的保存。

    在对样本进行训练得到分类模型之后,就可以利用该分类模型对未知输入数据进行类别判断了,也就是我们常说的“预测”。用于libSVM预测的函数,其申明如下所示:

    double svm_predict(const struct svm_model *modelconst struct svm_node *x);

    该函数的第一个参数就是利用样本训练得到的SVM分类模型,第二个参数,是输入的未知模式的特征数据,即:得到了表征某一类别的特征数据,根据这些数据,来判断它所对应的类别标签。而SVM分类模型,可以由libSVM定义的下面这个接口函数来进行加载:

    struct svm_model *svm_load_model(const char *model_file_name);

    此外,在使用上述函数过程中,需要对svm_model及svm_parameter申请内存,而不使用它们的时候,用户需要调用以下两个函数进行内存释放:

    void svm_destroy_model(struct svm_model *model);

    void svm_destroy_param(struct svm_parameter *param);

  • 相关阅读:
    Atitit s2018.6 s6 doc list on com pc.docx Atitit s2018.6 s6 doc list on com pc.docx  Aitit algo fix 算法系列补充.docx Atiitt 兼容性提示的艺术 attilax总结.docx Atitit 应用程序容器化总结 v2 s66.docx Atitit file cms api
    Atitit s2018.5 s5 doc list on com pc.docx  v2
    Atitit s2018.5 s5 doc list on com pc.docx  Acc 112237553.docx Acc baidu netdisk.docx Acc csdn 18821766710 attilax main num.docx Atiitt put post 工具 开发工具dev tool test.docx Atiitt 腾讯图像分类相册管家.docx
    Atitit s2018 s4 doc list dvchomepc dvccompc.docx .docx s2018 s4 doc compc dtS44 s2018 s4 doc dvcCompc dtS420 s2018 s4f doc homepc s2018 s4 doc compc dtS44(5 封私信 _ 44 条消息)WebSocket 有没有可能取代 AJAX
    Atitit s2018 s3 doc list alldvc.docx .docx s2018 s3f doc compc s2018 s3f doc homepc sum doc dvcCompc dtS312 s2018 s3f doc compcAtitit PathUtil 工具新特性新版本 v8 s312.docx s2018 s3f doc compcAtitit 操作日
    Atitit s2018.2 s2 doc list on home ntpc.docx  Atiitt uke制度体系 法律 法规 规章 条例 国王诏书.docx Atiitt 手写文字识别 讯飞科大 语音云.docx Atitit 代码托管与虚拟主机.docx Atitit 企业文化 每日心灵 鸡汤 值班 发布.docx Atitit 几大研发体系对比 Stage-Gat
    Atitit 文员招募规范 attilax总结
    Atitit r2017 r6 doc list on home ntpc.docx
    atitit r9 doc on home ntpc .docx
    Atitit.如何文章写好 论文 文章 如何写好论文 技术博客 v4
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/xiangshancuizhu/p/2140772.html
Copyright © 2011-2022 走看看