わかりやすいパターン認識」

「わかりやすいパターン認識」
第9章:学習アルゴリズムとベイズ決定則
9.1最小二乗法による学習
〔2〕最小二乗法と判別法
判別写像
L() の最小化は判別空間 D の上に適当に配置された教師
ベクトル t i の周りに、各クラスのパターン x を y  (x) により写
像した時の平均二乗誤差の最小化を意味する。
このときの  を
判別写像と言い、
線形モデルでは
線形判別写像、
非線形モデルで
は非線形判別写
像と言う。
特徴空間 F
判別空間 D
t1  1の教師ベクトル
クラス1
t2  2の教師ベクトル
クラス 2
判別写像 y  (x)
最小二乗法と線形判別写像
教師信号として b1  1, b2  1 としたときの線形モデルでの最
適解は教科書の(9.22)式の と 0 を用いて
( x)   x  0
t
と書ける。教科書の(6・129)式を用いると
   (m1  m2 )
1
W
これは2クラスの場合、最小二乗法により学習によって求まる
がフィッシャーの方法(識別関数法)によってもとまる射影軸
と同一である事を示している。
最小二乗法だと ( x)   t x  0  0 の時、判別境界と 1 か 2
が求まる。
最小二乗法と非線形判別法
非線形判別法ではクラス間分散の最大化とクラス内分散の
最小化の同時追及が要請され、その最適解は最小二乗法と
同様な形になる。
c
 ( x)   P(1 | x)tˆi
i 1
但し、ベクトル tˆi は次式で定義される交差行列 S  [sij ]
sij 
 P(
j
| x) p ( x | j ) dx  P ( j |  i )
の固有値問題から求められる。sij はクラス i のパターンx
が与えられた時、それがクラス  j と認識される確率である。
非線形判別写像
非線形判別法での最適解は式(9.27)式と教師ベクトルの部
分を除いて同じ値になる。
最小二乗法では教師ベクトルをあらかじめ固定し写像点
とその教師ベクトルとの二乗誤差
y p  i(i  1,, c)

y p  ti
2
が最小化される。
p ,i
これはクラス間分散をあらかじめ固定し、クラス内分散を小さ
くする事である。
非線形判別写像は教師ベクトルを tˆi とした場合、非線形判
別法と完全に一致する。