漫谈机器学习经典算法—特征提取与特征选择

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注:图片看不到的同学能够去以下的链接查看:http://app.yinxiang.com/l/AB8UpUaK_SBMEald_sRU-Z-xGtofVoIaxjM/

特征提取和特征选择都是从原始特征中找出最有效(同类样本的不变性、不相同本的鉴别性、对噪声的鲁棒性)的特征

特征提取:将原始特征转换为一组具有明显物理意义(Gabor、几何特征[角点、不变量]、纹理[LBP HOG])或者统计意义或核的特征
特征选择:从特征集合中挑选一组最具统计意义的特征。达到降维
两者作用:
1 降低数据存储和输入数据带宽
2 降低冗余
3 低纬上分类性往往会提高
4 能发现更有意义的潜在的变量,帮助对数据产生更深入的了解


线性特征提取

PCA-主成分分析
思想:寻找表示数据分布的最优子空间(降维,能够去相关)
事实上就是协方差矩阵前s个最大特征值相应的特征向量构成映射矩阵
以下是讲述的非常直观具体的文章



LDA-线性判别分析
思想:寻找可分性判据最大的子空间。
用到了Fisher的思想,即寻找一个向量。使得降维后类内散度最小。类间散度最大;事实上就是Sw-1Sb前s个特征值相应的特征向量构成映射矩阵
DHS的模式分类一书中96页有具体的推导,浅显易懂
參考论文1

ICA-独立成分分析
思想:PCA是将原始数据降维。并提取不相关的部分。ICA是将原始数据降维并提取出相互独立的属性;寻找一个线性变换z=Wx,使得z的各个分量间的独立性最大。I(z)=Eln(p(z)/p(z1)..p(zd))
看Machine Learning A Probabilistic Perspective的推导计算
參考论文2


注:PCA&ICA
PCA的问题事实上是一个基的变换,使得变换后的数据有着最大的方差。方差的大小描写叙述的是一个变量的信息量,我们在讲一个东西的稳定性的时候,往往说要减小方差,假设一个模型的方差非常大,那就说明模型不稳定了。

可是对于我们用于机器学习的数据(主要是训练数据)。方差大才有意义,不然输入的数据都是同一个点,那方差就为0了,这样输入的多个数据就等同于一个数据了。


ICA是找出构成信号的相互独立部分(不须要正交),相应高阶统计量分析。ICA理论觉得用来观測的混合数据阵X是由独立元S经过A线性加权获得。ICA理论的目标就是通过X求得一个分离矩阵W,使得W作用在X上所获得的信号Y是独立源S的最优逼近。该关系能够通过下式表示:

Y = WX = WAS 。 A = inv(W)

ICA相比与PCA更能刻画变量的随机统计特性,且能抑制高斯噪声。





二维PCA
參考论文3






CCA-Canonical Correlaton Analysis 典型相应分析
思想:找到两组基,使得两组数据在这两组基上的投影相关性最大
用来描写叙述两个高维变量之间的线性关系
用PLS(Partial Least Squares)来求解
參考论文4




非线性特征提取

Kernel PCA  參考论文5

Kernel FDA  參考论文6


Manifold Learning 流形学习
找到流行上的低维坐标
利用流行学上的局部结构进行降维的方法:ISOMAP、LLE、Laplacian Eigenmap、LPP
參考文献7 8 9 10


准则性质总结



分为三类
1 基于欧氏距离的准则(散度矩阵)
2 基于概率距离的准则


3 基于熵的准则



相应的准则相应










參考文献

[1] Hua Yu and  JieYang, A direct LDA algorithm for high - dimensional data with application to face recognition, Pattern Recognition Volume 34, Issue 10, October 2001,pp.2067- 2070
[2] A. Hyvarinenand E.  Oja. Independent Component Analysis: Algorithms and Applications.  Neural Networks, 13(4- 5):411 -430, 200
[3] J. Yang, D. Zhang, A.F.  Frangi , and J.Y. Yang, Two - dimensional PCA: a new approach to appearance - based face representation and recognition, IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 26, no. 1, pp. 131- 137, Jan. 2004
[4] R. H. David, S.  Sandor and S.- T.   John,Canonical correlation analysis: An overview with application to learning methods, Technical Report, CSD - TR- 03-02,2003
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[6] Mika, S., Ratsch , G., Weston, J.,   Scholkopf , B.,  Mullers, K.R., Fisher discriminantanalysis with kernels, Neural Networks for Signal Processing IX, Proceedings of the IEEE Signal Processing Society Workshop, pp. 41  – 48, 1999
[7] J. B.  Tenenbaum , V. de Silva, and J. C. Langford, A global geometric framework for nonlinear dimensionality reduction, Science, 290, pp. 2319 - 2323, 2000
[8] Sam T.  Roweis , and Lawrence K. Saul, Nonlinear Dimensionality Reduction by Locally Linear Embedding,Science 22 December 2000
[9] Mikhail Belkin ,   Partha Niyogi ,Laplacian Eigenmaps for Dimensionality Reduction and Data Representation , Computation , 200
[10] Xiaofei He, Partha Niyogi, Locality Preserving Projections, Advances in Neural Information Processing Systems 16 (NIPS 2003), Vancouver, Canada, 2003
原文地址:https://www.cnblogs.com/yxwkf/p/5276160.html