Sisteme de recunoaştere a formelor Lab 10 Clasificatori liniari şi algoritmul perceptron

Similar documents
Sisteme de recunoaşterea formelor Lab 1 Metoda celor mai mici pătrate

3. CPU 3.1. Setul de regiştri. Copyright Paul GASNER

VISUAL FOX PRO VIDEOFORMATE ŞI RAPOARTE. Se deschide proiectul Documents->Forms->Form Wizard->One-to-many Form Wizard

Tehnici de programare

Pasul 2. Desaturaţi imaginea. image>adjustments>desaturate sau Ctrl+Shift+I

GRAFURI NEORIENTATE. 1. Notiunea de graf neorientat

Modele de aproximare, software şi aplicaţii

Ghid de instalare pentru program NPD RO

Parcurgerea arborilor binari şi aplicaţii

Laborator 5 - Statistică inferenţială


22METS. 2. In the pattern below, which number belongs in the box? 0,5,4,9,8,13,12,17,16, A 15 B 19 C 20 D 21

Modalităţi de redare a conţinutului 3D prin intermediul unui proiector BenQ:

Split Screen Specifications

Platformă de e-learning și curriculă e-content pentru învățământul superior tehnic

SUBIECTE CONCURS ADMITERE TEST GRILĂ DE VERIFICARE A CUNOŞTINŢELOR FILIERA DIRECTĂ VARIANTA 1

Reprezentări grafice

5. STATICA RIGIDULUI Echilibrul solidului rigid liber. 5. Statica rigidului

6. MPEG2. Prezentare. Cerinţe principale:

CRIZA, CONFLICTUL, RĂZBOIUL

Hama Telecomanda Universala l in l

FIŞA DISCIPLINEI. 3.4 Total ore studiu individual Total ore pe semestru Număr de credite 5. Nu este cazul

10 Estimarea parametrilor: intervale de încredere

Metoda celor mai mici pătrate cu Matlab

TRANSMISIUNI DE DATE ÎN BANDA DE BAZĂ ŞI PRIN MODULAREA UNUI PURTĂTOR

ASPECTS CONCERNING MECHANICAL SYSTEMS PROTOTYPING AND OPTIMIZING ASPECTE PRIVIND PROTOTIPAREA ŞI OPTIMIZAREA SISTEMELOR MECANICE

Algoritmică şi programare Laborator 3

Lucrare de laborator nr. 3 Proiectarea circuitelor logice in tehnologie CMOS

TEMA 1 CONSIDERAŢII PRIVIND MODELAREA ŞI SIMULAREA PROCESELOR ECONOMICE

Application form for the 2015/2016 auditions for THE EUROPEAN UNION YOUTH ORCHESTRA (EUYO)

Clasele de asigurare. Legea 237/2015 Anexa nr. 1

Paradoxuri matematice 1

Aplicatii ale programarii grafice in experimentele de FIZICĂ

1. Ecuaţii diferenţiale de ordinul întâi

Introducere în Criptografie Funcții Criptografice, Fundamente Matematice și Computaţionale

Biraportul în geometria triunghiului 1

Split Screen Specifications

PRELUCRARE STATISTICA A SIRURILOR DE DATE ELIMINAREA VALORILOR ABERANTE

riptografie şi Securitate

GREUTATE INALTIME IMC TAS TAD GLICEMIE

Defuzzificarea într-un sistem cu logică fuzzy. Aplicaţie: maşina de spălat cu reguli fuzzy. A. Obiective. B. Concepte teoretice ilustrate

TEMATICA pentru proba de Engleză din cadrul concursului de admitere în Academia Tehnică Militară sesiunea iulie 2011

OPTIMIZAREA GRADULUI DE ÎNCĂRCARE AL UTILAJELOR DE FABRICAŢIE OPTIMIZING THE MANUFACTURING EQUIPMENTS LOAD FACTOR

Biostatistică Medicină Generală. Lucrarea de laborator Nr Intervale de încredere. Scop: la sfârşitul laboratorului veţi şti:

1. Istoria matematicii

Capitolul 1. Noţiuni de bază

Noi scheme de codare convoluţională de complexitate redusă operand în campuri Galois de ordin superior pentru corecţia erorilor de canal

O VARIANTĂ DISCRETĂ A TEOREMEI VALORII INTERMEDIARE

Exerciţii Capitolul 4

PROBLEME DE TEORIA NUMERELOR LA CONCURSURI ŞI OLIMPIADE

Math of Projections:Overview. Perspective Viewing. Perspective Projections. Perspective Projections. Math of perspective projection

Teoreme de Analiză Matematică - II (teorema Borel - Lebesgue) 1

Micii Matematicieni (Online) - ISSN

declarare var <identif>:array[<tip1>,<tip2>,...] of <tip_e>; var a: array[1..20] of integer; (vector cu 20 elemente)

CONTRIBUŢII LA ANALIZA CIRCUITELOR INTEGRATE PENTRU MICROUNDE

OLIMPIADA DE MATEMATIC ¼A ETAPA JUDEŢEAN ¼A 3 martie 2007

Anexa 2. Instrumente informatice pentru statistică

ZOOLOGY AND IDIOMATIC EXPRESSIONS

OLIMPIADA INTERNAŢIONALĂ DE MATEMATICĂ FORMULA OF UNITY / THE THIRD MILLENIUM 2014/2015 RUNDA A DOUA

Optimizarea structurii de producție a unei ferme vegetale amplasată în Regiunea de Dezvoltare Sud-Muntenia a României

1. Funcţii speciale. 1.1 Introducere

Geometrie euclidian¼a în plan şi în spaţiu. Petru Sorin Botezat

Cum putem folosi întregii algebrici în matematica elementară

LUCRAREA NR. 2 STUDIUL AMPLIFICATORULUI DIFERENŢIAL

ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL ŞI SISTEME DE OPERARE. LUCRĂRILE DE LABORATOR Nr. 12, 13 şi 14

ANEXA NR. 1. Caracteristicile tehnice ale interfeţelor echipamentelor. Exemplu schema de interconectare TRONSON XX: A A1 A2 A3 - B STM-4 A2 A3 STM-1

Rigla şi compasul. Gabriel POPA 1

ASUPRA CAPABILITǍŢII PROCESELOR TEHNOLOGICE DE FABRICARE

Cu ce se confruntă cancerul de stomac? Să citim despre chirurgia minim invazivă da Vinci

ACADEMIA DE STUDII ECONOMICE FACULTATEA DE FINANŢE, ASIGURĂRI, BĂNCI şi BURSE de VALORI

Reglementare tehnică "Cod de proiectare. Bazele proiectării structurilor în construcţii", indicativ CR din 27/12/2005

2. PORŢI LOGICE ( )

Geographical data management in GIS systems

Consideraţii statistice Software statistic

PROGRESE ÎN CONSTRUCŢIA REDUCTOARELOR DE TURAŢIE CU AXELE PARALELE

SISTEM NUMERIC PENTRU STUDIUL SENZORILOR REZISTIVI DE DEPLASARE NUMERICAL SYSTEM FOR RESISTIVE DISPLACEMENT SENSORS STUDY

COMENTARII OLIMPIADA DE MATEMATICĂ 2014 ETAPA JUDEŢEANĂ ŞI A MUNICIPIULUI BUCUREŞTI

PREZENTARE CONCURSUL CĂLĂRAŞI My joy is my sorrow unmasked. 1

LESSON FOURTEEN

Click pe More options sub simbolul telefon (în centru spre stânga) dacă sistemul nu a fost deja configurat.

Contul de profit şi pierdere în context internaţional. Profit and loss account in the international context

PROBABILITY AND STATISTICS Vol. I - Ergodic Properties of Stationary, Markov, and Regenerative Processes - Karl Grill

Conferinţa Naţională de Învăţământ Virtual, ediţia a IV-a, Graph Magics. Dumitru Ciubatîi Universitatea din Bucureşti,

EPI INFO. - Cross-tabulation şi testul 2 -

Mullard INDUCTOR POT CORE EQUIVALENTS LIST. Mullard Limited, Mullard House, Torrington Place, London Wel 7HD. Telephone:

Modelare şi modele matematice în recunoaşterea obiectelor şi clasificarea automată a imaginilor

Mail Moldtelecom. Microsoft Outlook Google Android Thunderbird Microsoft Outlook

4 Caracteristici numerice ale variabilelor aleatoare: media şi dispersia

TTX260 investiţie cu cost redus, performanţă bună

Laboratorul 1. Primii paşi în Visual Basic.NET

ARHITECTURA CALCULATOARELOR 2003/2004 CURSUL 10

INTELIGENŢĂ ARTIFICIALĂ

Microsoft Excel partea 1

Ghidul administratorului de sistem

Curs 3 Word 2007 Cuprins

COMENTARII OLIMPIADA DE MATEMATICĂ 2014 TESTE DE SELECŢIE JUNIORI

Operaţiile de sistem de bază

Introducere De ce această carte?... 8 Eficienţă maximă... 8 Scurt Istoric... 9 De ce C#? Capitolul I : Să ne pregătim...

JOURNAL OF ROMANIAN LITERARY STUDIES DO ASSERTIONS, QUESTIONS OR WISHES MAKE A THICK TRANSLATION?

Cartea Mea Bine Ati Venit! Română

Transcription:

Sisteme de recuoaştere a formelor Lab 10 Clasificatori liiari şi algoritmul perceptro 1. Obiective Acest laborator prezită algoritmul de îvăţare perceptro petru clasificatori liiari. Vom aplica gradiet descet şi stochastic gradiet descet petru a obţie vectorul de poderi. Se va rezolva o problemă de clasificare biară folosid două trăsături. 2. Fuamete teoretice Scopul clasificării este de a grupa elemetele cu trăsături similare î clase sau grupuri. U clasificator liiar reuşeşte acest lucru pri luarea deciziei î fucţie de o combiaţie liiară a trăsăturilor. Defiiţii Defiim u dataset etichetat ca şi o pereche (X,Y), ude X M m (R) este o matrice cu liii şi m coloae avâd valori reale şi Y este u vector coloaă Y M 1 (D), care coţie etichetele petru fiecare istaţă. X coţie pe liii istaţele de atreare descrise cu m trăsături. U clasificator este o fucţie care mapează orice istaţă reprezetată pritr-u vector de trăsături la o clasă: f: R m D. Astfel u clasificator separă spaţiul de trăsături î D regiui disjute. Supspaţiul care separă clasele se umeşte bordura de decizie (eg. decisio boudary). Dacă problema de clasificare este bidimesioală acest subspaţiu va fi uidimesioal şi va fi o liie sau o curbă î geeral. Î cotiuare vom discuta despre cazul cu două clase, algoritmii fiid uşor extesibili la mai multe clase. Petru etichete vom folosi D = { 1,1}. Figure 1. Exemplu de clasificator liiar care separă două clase şi utilizează două trăsături

2.1. Forma geerală a uui clasificator liiar U clasificator liiar este o combiaţie liiară a trăsăturilor de itrare. Cosiderâd x M 1 (R) ca vectorul de trăsături putem exprima fucţia de clasificare ca şi: g(x) wx w w x w 0 i i 0 i1 Ude w este vectorul de poderi w0 este deplasametul sau valoarea de prag. Următoarea schemă ilustrează modul de operare a clasificatorului liiar: x1 w1 x2 xm 1 w2 wm w0 f=w 1 x 1 +w 2 x 2 + +w m x m +w 0 suma poderată a trăsăturilor (f) fucţia de prag {c1,c2} ieşire = clasa prezisă Petru a simplifica otaţia, calculele şi petru a permite tratarea geerală vom absorbi valoarea w0 î vectorul de poderi şi vom augmeta vectorul de trăsături cu o compoetă egală cu 1. Î acest caz se simplifică expresia î: 1 wx w0 w0 w wx x U clasificator liiar petru două clase implemetează următoarea regulă de clasificare: dacă g(x) > 0, decidem că x aparţie clasei +1; dacă g(x) < 0, decidem că x aparţie clasei -1; sau echivalet: dacă w x > -w0, decidem că x aparţie clasei +1; dacă w x < -w0, decidem că x aparţie clasei -1; Dacă g(x) = 0, atuci x poate fi atribuit la oricare clasă.

Figure 2. Ilustrarea compoetelor di vectorul de poderi: vectorul w este ormala la dreapta de separare iar w0 este proporţioal cu distaţa d (cu sem) a dreptei de la origie 2.2. Metode de îvăţare petru clasificatori liiari Vom prezeta două metode de îvăţare petru clasificatori liiari. Îvăţarea se face pri trasformarea problemei de clasificare îtr-o problemă de miimizare a uei fucţii de cost. Deumim fucţia L (de la loss fuctio di egleză). Fucţia poate să aibă mai multe forme şi trebuie să pealizeze difereţele ditre predicţie şi clasa adevărată. Î cazul algoritmului perceptro adoptăm următoarea fucţie de cost: L(w ) = 1 max(0, y iw x i ) = 1 L i (w ) Dacă o istaţă este corect clasificată atuci u se aplică ici o pealizare, î schimb, dacă istaţa se atribuie la clasa greşită atuci se pealizează proporţioal cu scorul greşit. Semul expresiei y i w x i este egativ dacă semul etichetei de clasă este diferit de semul clasei prezise. Fucţia de cost se mai poate scrie şi ca: L(w ) = 1 y i w x i i clasificat greşit Petru a miimiza acest cost vom utiliza metoda gradiet descet. Vom pori de la u vector de poderi aleator şi vom schimba acest vector bazâdu-e pe valoarea gradietului î poziţia curetă. Pasul va fi î direcţia opusă a gradietului: w k+1 w k η L(w k) ude w k este vectorul de poderi la mometul k, parametrul η cotrolează mărimea pasului şi se umeşte rata de îvăţare (eg. learig rate), şi L(w k) este vectorul de gradiet calculat î puctul w k. Vectorul de gradiet are expresia: L(w ) = 1 L i(w ) 0, if y L i (w ) = { i w x i > 0 y i x i, altfel Î metoda stadard poderile se schimbă doar după ce am vizitat toate exemplele de atreare. Această abordare se mai cheama şi batch-update. Algoritmul clasic de perceptro di [1] actualizează poderile după examiarea fiecărui exemplu de atreare. Î acest caz algoritmul se umeşte olie perceptro. Regula de actualizare devie: w k+1 w k η L i (w )

Algorithm: Batch Perceptro iit w, η, Elimit, max_iter for iter=1:max_iter E = 0, L = 0 L = [0,0,0] for : d z i = j=0 w j X ij if z i y i 0 L L y i X i E E + 1 L L y i z i edif edfor E E/ L L/ L L / if E < E limit break w w η L edfor Algorithm: Olie Perceptro iit w, η, Elimit, max_iter for iter=1:max_iter E = 0 for : d z i = j=0 w j X ij if z i y i 0 w w + ηx i y i E E + 1 edif edfor E E/ if E < E limit break edfor 3. Detalii de implemetare Vom folosi pucte 2D care sut împărţite î 2 clase. Puctele se citesc di imagiile de itrare şi aparteeţa se stabilişte pe baza culorii. Asociem clasa -1 la puctele albastre şi 1 la puctele roşii. Fiecare puct va fi descris de două trăsături x1 şi x2 care coicid cu coordoatele lor. Astfel, vectorul de trăsătură augmetat are forma x = [1 x1 x2] iar vectorul de poderi are trei compoete w = [w0 w1 w2]. Figure 3. Liia de separare ître două clase

4. Lucrare practică 1. Citiţi puctele ditr-o sigură imagie test0*.bmp şi costruiţi setul de atreare (X,Y). Asociaţi -1 la puctele albastre şi +1 la puctele roşii. 2. Implemetaţi algoritmul Olie Perceptro petru a găsi liia de separare ditre cele două clase. Sugestie petru parametri: η=10-4, w0 = [0.1, 0.1, 0.1], Elimit=10-5, max_iter = 10 5. 3. Deseaţi liia de separare găsită de algoritm şi dată de ecuaţia: w0+w1x+w2y = 0. 4. Implemetaţi algoritmul de batch perceptro. Găsiţi parametri bui care asigură îvăţarea. Se va moitoriza fucţia de cost care trebuie să descrească îcet la fiecare pas. 5. Vizualizaţi liia de separare î timp ce rulează algoritmul să observaţi cum se schimbă. 6. Schimbaţi valorile de start petru vectorul w, modificaţi rata de îvăţare şi observaţi ce se îtâmplă î fiecare caz. Ce îseamă dacă fucţia de cost L oscilează? 5. Refereces [1] Roseblatt, Frak (1957), he Perceptro - a perceivig ad recogizig automato. Report 85-460-1, Corell Aeroautical Laboratory. [2] Richard O. Duda, Peter E. Hart, David G. Stork: Patter Classificatio 2 d ed. [3] Xiaoli Z. Fer, Machie Learig Course, Orego Uiversity - http://web.egr.oregostate.edu/~xfer/classes/cs534/otes/perceptro-4-11.pdf [4] Gradiet Descet - http://e.wikipedia.org/wiki/gradiet_descet [5] Avrim Blum, Machie Learig heory, Caregie Mello Uiversity - https://www.cs.cmu.edu/~avrim/ml10/lect0125.pdf