Файл: Курсовая Принятие решений на примере задачи распознавания образов с использованием алгоритма Дискриминантная функция.doc

Добавлен: 23.10.2018

Просмотров: 2077

Скачиваний: 46

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

На рис. 1 изображены объекты материала обучения и материала экзамена.


Рис. 1и 2 и между 2 и 3 образами.

Решение

1. Вычисляем математическое ожидание для каждого свойства, каждого образа:


M1

M2

M3

средняя общ.пл.

39,2

65,5

101,0

средняя цена

54,7

93,3

165,3

средняя жил.пл.

28,825

51,775

81,95


Мi – математическое ожидание для i-ого образа.


M1-M2

M2-M3

M1+M2

M2+M3

M1-M3

M1+M3

средняя общ.пл.

-26,2

-35,5

104,7

166,5

-61,8

140,3

средняя цена

-38,6

-72,0

148,0

258,6

-110,6

219,975

средняя жил.пл.

-22,95

-30,175

80,6

133,725

-53,125

110,775


2. Построим матрицы ковариации:

Матрица ковариации для 1 образа:



65,39475831

15,45126111

63,50792818

15,45126111

28,769375

16,368125

63,50792818

16,368125

69,294375


Матрица ковариации для 2 образа:

40,699375

24,9575

36,981875

24,9575

125,71

6,9175

36,981875

6,9175

44,124375


Матрица ковариации для 3 образа:

141,1983988

88,92908133

156,9474912

88,92908133

419,11

93,565

156,9474912

93,565

190,4475


3. Вычислим среднюю и обратную матрицы ковариации:

Средняя матрица ковариации для 1 и 2 образов

45,17612916

20,20438055

50,24490159

20,20438055

77,2396875

11,6428125

50,24490159

11,6428125

56,709375


Обратная матрица ковариации 1 и 2 образов

-1,544008944

0,203987709

1,326122653

0,203987709

-0,013589793

-0,177944457

1,326122653

-0,177944457

-1,120786964


Средняя матрица ковариации для 2 и 3 образов

63,70446628

46,28136044

76,97041373

46,28136044

223,51

35,8

76,97041373

35,8

92,89875


Обратная матрица ковариации 2 и 3 образов

-0,721628727

0,057188283

0,575860506

0,057188283

0,000236293

-0,04747389

0,575860506

-0,04747389

-0,44806476


Средняя матрица ковариации для 1 и 3 образов

90,66263848

39,94386785

94,65444918

39,94386785

158,8829167

42,10041667

94,65444918

42,10041667

109,67875


Обратная матрица ковариации 1 и 3 образов

0,112573908

-0,002847867

-0,096059856

-0,002847867

0,007078644

-0,0002594

-0,096059856

-0,0002594

0,092118241


4. Вычислим коэффициенты b и p

Для образов 1 и 2:

b12 =

2,190385893

-0,742470522

-2,192958018


p12 =

-1351,05946





Для образов 2 и 3:

b23 =

4,157512047

-0,617354197

-3,531577574


p23 =

-1527,631272


Для образов 1 и 3:

b13 =

-1,536574503

-0,593353629

1,069478346


p13 =

113,7887413


5. Вычисляем дискриминантную функцию и проводим распознавание.

В табл. 3 приведены результаты вычислений.


Таблица 3.


D(X)12

D(X)23

D(X)13

???

проверка на ошибки

 

15,90745

39

7,287869449

1

13,0744164

33,53826

50,73509

1

16,75062

39

11,03023955

1

17,45029061

40,11716

63,08892

1

10,09422

32

0,58090434

1

13,92636333

36,36845

53,12999

1

12,14217

34

3,421415011

1

15,36800246

39,85175

62,72821

1

18,94339

38

8,999483204

1

12,29444218

34,82638

53,43849

1

21,17611

41

13,33863465

1

11,57203918

33,57286

53,73797

1

18,02225

39

8,970578034

1

13,21374159

35,46803

57,26919

1

18,6783

40

12,42249946

1

14,79042276

37,19706

58,15642

1

8,44274

30

-6,79003466

отказ

14,34005576

38,47371

57,4872

1

19,04042

40

10,3718665

1

14,88928878

37,58034

55,72701

1

16,71994

37

5,906457589

1

10,52881313

35,17265

56,0626

1

15,95341

37

4,846007804

1

14,57079697

38,07897

56,54398

1

13,15472

31

-4,026999682

отказ

6,785758599

31,06148

47,08482

1

14,08097

35

2,258012078

1

15,47286513

35,65972

51,48703

1

17,584

38

10,93288725

1

12,34039945

33,04194

50,99663

1

19,67557

40

12,53972837

1

22,91901356

41,09119

63,07269

1

17,07277

36

2,60969881

1

10,38387063

29,42478

40,6788

1

10,88348

33

-0,876374984

отказ

4,55486254

27,26883

38,94388

1

12,85529

33

1,875811947

1

6,086084975

29,53793

44,86657

1

15,34149

35

2,754013405

1

17,60672787

37,95879

58,25559

1

16,63219

38

5,780200117

1

8,408397047

31,00607

45,53019

1

-13,1292

14

-40,48654224

2

12,81299728

32,73962

46,55453

1

12,06737

33

-3,06229397

отказ

12,79771792

35,71745

54,12017

1

11,19402

31

-9,334849453

отказ

17,14524546

38,74827

60,14203

1

15,37766

33

-3,52757064

отказ

18,07749299

38,76678

57,61527

1

10,35748

32

0,959676757

1

11,35424609

33,34446

48,32374

1

14,18962

36

3,668329109

1

15,83131757

37,95195

57,03998

1

12,0692

32

-6,864082637

отказ

5,735082539

29,95349

44,36154

1

12,14583

31

-4,182162324

отказ

12,74197898

32,85414

48,69445

1

14,71795

34

0,624085274

1

19,72897665

41,01506

64,98621

1

17,584

38

10,93288725

1

6,797372555

30,30428

47,12276

1

14,96776

36

4,766712626

1

8,880243344

32,11752

49,72917

1

11,37747

32

-1,440823442

отказ

8,362205058

31,97352

48,98492

1

8,223613

30

-5,808880054

отказ

11,35607879

32,23415

44,52195

1

21,3191

41

12,2691563

1

7,784860076

30,13582

43,40026

1

13,33767

33

1,273429757

1

8,858265504

30,97379

43,60582

1

7,960361

30

-6,18765247

отказ

13,46904487

33,69294

50,00645

1

8,738503

30

-5,089268953

отказ

17,43305935

37,05626

54,20129

1

10,31518

31

-4,202038933

отказ

13,08553181

34,02543

48,17943

1

8,694378

30

-6,449195976

отказ

5,811219192

30,6068

44,44987

1

-13,1101

16

-35,40069402

2

0,176657083

23,04462

27,79824

1

-22,5281

10

-49,7385334

2

-3,152705018

21,03872

23,17767

2

-20,3348

9

-49,17569317

2

-4,258621066

20,11768

21,65012

2

-15,6154

12

-41,3647437

2

-6,05492803

19,27057

19,15045

2

8,583898

31

-4,057724339

отказ

-8,93392313

15,98801

15,1991

2

-8,00301

16

-30,77270213

2

-4,174535862

22,23441

29,37996

2

-25,9317

6

-58,24921737

2

-9,944638563

17,67087

18,84573

2

-26,9745

7

-53,33098806

2

-14,13756155

13,59199

11,79232

2

-25,5844

8

-50,14061014

2

-7,797827708

19,3468

19,25683

2

-12,6714

16

-34,76940666

2

-13,8557443

16,47528

14,66335

2

-1,10476

22

-23,82225064

2

-9,300204926

19,3814

22,25972

2

-5,72665

19

-27,66722024

2

-13,57904582

14,29609

11,27826

2

-16,5783

11

-43,96176799

2

-13,64589976

15,24026

12,43607

2

-7,88508

18

-28,11625927

2

-7,490451304

18,361

20,99553

2

-15,6706

12

-40,16900788

2

-3,446017023

26,06167

40,52378

2

-18,3003

12

-42,57132757

2

-11,53293369

16,69905

17,92056

2

-26,0766

8

-53,37795035

2

-13,27216796

14,55466

10,42337

2

-11,3672

16

-35,50707488

2

-14,88319245

13,85287

12,01593

2

-18,4396

10

-49,10542656

2

-12,86959094

16,17276

17,33624

2

-13,8214

15

-37,65687962

2

-12,27489919

14,73931

10,5406

2

-7,97283

18

-28,24251674

2

-11,80546822

15,41324

16,29567

2

-13,3404

15

-31,86387657

2

-14,2118655

11,82837

7,902211

2

-22,8104

9

-55,20315405

2

-8,587084644

19,03744

20,71411

2

-15,738

15

-41,60480237

2

-14,50017794

14,76475

11,24936

2

-20,2053

10

-46,48131658

2

-13,26238671

14,90777

14,26309

2

-29,2188

5

-57,70807323

2

-17,73762548

9,189969

1,745065

2

-3,25157

21

-24,23335594

2

-15,37718549

14,55929

12,58038

2

-15,3846

12

-42,30796458

2

-11,93734341

16,19126

14,80948

2

-4,41089

19

-28,36695473

2

-10,04217042

17,42166

14,87975

2

-24,1048

8

-50,62576342

2

-14,30011465

13,17663

5,182357

2

-20,2494

11

-47,84124361

2

-9,702781945

17,7633

15,34684

2

-50,3938

-13

-93,34141257

3

-22,73558331

9,023925

1,120986

2

-4,31203

19

-30,7963601

2

-20,54331372

10,15978

-3,50337

2

-13,6686

16

-34,88663557

2

-22,67851062

7,726651

-3,87654

2

-4,77534

21

-25,10812968

2

-23,88012583

5,446087

-13,1719

2

-17,8393

12

-47,05136589

2

-14,17007217

13,50892

10,47033

2

-23,8397

7

-54,04877967

2

-16,39351822

12,42405

7,377304

2

-7,65484

19

-31,65307672

2

-9,443195523

19,67225

23,32919

2

-13,8557

16

-35,17708424

2

-17,3123191

10,53803

6,140207

2

-11,6397

15

-37,13197312

2

-25,59051488

5,605392

-11,7435

2

-54,335

-17

-100,0539785

3

-38,95854078

-6,94062

-31,4464

3

-62,2659

-20

-109,8290567

3

-54,00494366

-17,9999

-50,9926

3

-60,9334

-16

-104,2347509

3

-42,5992925

-9,43309

-44,3488

3

-42,7053

-9

-82,66104726

3

-42,98538315

-8,10082

-37,0416

3

-55,7961

-14

-97,0765736

3

-52,32333122

-13,8275

-55,0241

3

-50,7099

-15

-93,73264127

3

-54,24779736

-15,6036

-52,6809

3

-40,8881

-7

-78,87731572

3

-32,4071297

-3,53114

-30,011

3

-68,8253

-25

-118,9060086

3

-62,05828766

-18,7084

-63,1421

3

-61,7278

-21

-109,0335781

3

-45,48522567

-5,88932

-32,9311

3

-58,2229

-19

-104,1604916

3

-71,26600842

-27,3021

-74,9792

3

-57,7178

-20

-107,2806029

3

-62,16887487

-18,378

-58,6162

3

-44,8201

-9

-84,34375584

3

-58,39673082

-18,2948

-61,9798

3

-57,6133

-15

-100,8603051

3

-65,85619087

-23,9205

-66,1962

3

-64,2238

-24

-113,751502

3

-67,11487877

-24,9038

-70,494

3

-51,0057

-15

-95,43340697

3

-71,54037566

-27,4776

-72,8023

3

-7,21792

20

-27,22000069

2

-58,93704463

-16,6213

-57,9617

3

-48,9216

-16

-98,87448035

3

-52,19056982

-12,7134

-48,5942

3

-48,0547

-7

-86,38375201

3

-48,72749983

-12,5959

-46,2893

3

-55,499

-14

-101,7711931

3

-66,36363056

-21,3466

-61,8679

3

-39,1438

-7

-85,37908182

3

-42,68986216

-4,65995

-20,1312

3



1св-во (рис.2)




1 2

x

y

z


26

-2,887527939

40


79

153,4694571

40


2 3

x

y

z


56

99,46503296

40


123

550,6700441

40


1 3

x

y

z


26

196,5386786

40


123

-246,4289809

40


Рис.2.


2св-во (рис.3)








1 2

x

y

z


40

38,41431716

40


123

283,275256

40


2 3

x

y

z


72

207,2154834

40


191

1008,609458

40


1 3

x

y

z


40

160,2836664

40


191

-230,7525366

40


Рис.3


3св-во (рис.4)




1 2

x

y

z


15

-35,33897766

40


65

112,167612

40


2 3

x

y

z


40

-8,285417474

40


106

436,1851906

40


1 3

x

y

z


15

225,0247596

40


106

-10,63281965

40


Рис.4.



Заключение

Дискриминантный анализ эффективно использовать при достаточно близком расположении образов и даже при небольшом их наложении и когда в материале обучения присутствует 2 и более образов.

Для решения данной задачи использовался алгоритм «Дискриминантная функция», т.к. в материале обучения присутствует 3 образа и объекты обучения имеют нормальное распределение, т.е. образы компактны.

В результате для данной задачи распознавание с помощью алгоритма «Дискриминантная функция» дало ошибку 1-го и 2-го рода и область отказа. Объекты материала экзамены были полностью распознаны.



Список литературы

  1. Вапник В.Н., Червоненскис А.Я. Теория распознавания образов. – М. 1974.

  2. Васотев В.И. Распознавательные системы. – Киев. 1969.

  3. Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания образов. – М. 1977.

  4. Добрынин В.Н., Черемисина Е.Н., Булякова И.А и др. Математические методы системного анализа и теория принятия решений. – Дубна. 2002.

  5. Черемисина Е.Н. Конспект лекций по ТПР.

21