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GMM与EM算法详解: 高斯混合模型的深入解析

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简介:
本文章详细介绍了GMM(高斯混合模型)及其核心算法EM(期望最大化),深入剖析了其工作原理和应用场景。 作为一名新手,在学习GMM(高斯混合模型)和EM算法的过程中,我将自己所学到的内容整理如下,并欢迎大家提出宝贵意见以纠正其中可能存在的错误。 1. 单一高斯模型(GSM):对于单一维度的情况来说,单高斯模型非常简单且大家应该都很熟悉了。这里不做过多解释,如需进一步了解可以自行查找资料或参考相关文献。其概率密度函数如下: 2. 多维的单一高斯模型(以二维为例): 在多维的情况下,比如在处理两个变量时,我们可以使用二维高斯分布来描述数据集的概率分布情况。 3. 高斯混合模型(GMM):引入GMM的原因在于单个高斯模型可能不足以准确地拟合复杂的数据集。当遇到具有多个聚类或模式的数据时,我们可以通过组合若干个单一的高斯分量(每个分量代表数据集中一个潜在的部分),来构建更复杂的概率分布结构。 在接下来的内容中,我将通过具体的例子进一步介绍GMM的相关概念和应用方法,并期待与大家进行深入探讨。

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客服
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  • GMMEM:
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    本文章详细介绍了GMM(高斯混合模型)及其核心算法EM(期望最大化),深入剖析了其工作原理和应用场景。 作为一名新手,在学习GMM(高斯混合模型)和EM算法的过程中,我将自己所学到的内容整理如下,并欢迎大家提出宝贵意见以纠正其中可能存在的错误。 1. 单一高斯模型(GSM):对于单一维度的情况来说,单高斯模型非常简单且大家应该都很熟悉了。这里不做过多解释,如需进一步了解可以自行查找资料或参考相关文献。其概率密度函数如下: 2. 多维的单一高斯模型(以二维为例): 在多维的情况下,比如在处理两个变量时,我们可以使用二维高斯分布来描述数据集的概率分布情况。 3. 高斯混合模型(GMM):引入GMM的原因在于单个高斯模型可能不足以准确地拟合复杂的数据集。当遇到具有多个聚类或模式的数据时,我们可以通过组合若干个单一的高斯分量(每个分量代表数据集中一个潜在的部分),来构建更复杂的概率分布结构。 在接下来的内容中,我将通过具体的例子进一步介绍GMM的相关概念和应用方法,并期待与大家进行深入探讨。
  • (GMM) EM聚类PPT
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    本PPT介绍高斯混合模型(GMM)及其在EM算法框架下的聚类应用,涵盖理论基础、参数估计及实际案例分析。 本段落介绍了EM算法在聚类中的应用,特别是高斯混合模型(GMM)。内容结合了B站浙江大学老师的讲解以及白板推导,并参考了MOOC北京理工大学的机器学习课程制作而成的PPT。所有公式均为手工敲入,因此可能存在一些不足之处,请大家理解包容。如果有任何版权相关的问题,请联系相关人员解决。
  • 基于MATLAB(GMM)及EM实现
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    本项目利用MATLAB语言实现了高斯混合模型(GMM)及其参数估计的关键算法——期望最大化(EM)算法。通过实际数据集的应用,验证了该方法的有效性和准确性。 高斯混合模型GMM与EM算法的Matlab实现代码可供用户直接运行并查看结果,欢迎下载后进一步讨论。
  • EM
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    简介:本文探讨了在高斯混合模型中应用期望最大化(EM)算法的过程与原理,解释其如何有效估计模型参数。 一个使用EM算法求解高斯混合模型的聚类源程序。
  • 基于EM
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    简介:本研究探讨了利用期望最大化(EM)算法优化高斯混合模型参数的方法,以实现更精确的数据聚类和概率密度估计。 高斯混合模型EM算法用于通过EM算法进行参数估计。
  • GMMGMR... (回归...)
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    本文探讨了高斯混合模型(GMM)及其在数据建模中的应用,并深入介绍了基于GMM的高斯混合回归(GMR)技术,揭示其如何用于预测和估计复杂数据集。 GMM-GMR是一组用于Matlab的函数,它能够训练高斯混合模型(GMM),并通过高斯混合回归(GMR)来检索广义数据。该系统利用期望最大化(EM)迭代学习算法有效地对任何给定的数据集进行编码,并通过指定所需输入来从GMM中部分输出数据。具体来说,GMR可以计算关于部分观察数据的条件概率。 提供了一个样本来加载包含多个轨迹数据[t,x]的数据集,其中t表示时间值,而x代表3D中的位置坐标。然后使用该模型对联合概率p(t,x)进行编码,并通过GMR检索出每个时间步长上的预期位置信息,即p(x|t),从而获得给定路径的平滑广义版本。 这套源代码是基于EPFL/CRC Press 出版的“Robot Programming by Demonstration: A Probabilistic Approach”一书中的算法实现。
  • EM在MATLAB中实现-GMM:基于MATLAB推断
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    本文介绍了如何使用MATLAB实现期望最大化(EM)算法以解决高斯混合模型(GMM)的相关问题,包括参数估计和模型推断。 在Matlab环境中实现高斯混合模型(GMM)及其推理算法的EM和变分推理方法,并参考克里斯托弗·毕晓普(Christopher M. Bishop)。2006年出版的《模式识别与机器学习》一书中的相关内容。 该代码已经在Matlab R2017a版本中进行了测试。以下是使用示例: - 使用EM算法运行GMM演示:gmm_em_demo - 采用变分推理方法进行GMM演示操作:gmm_vb_demo
  • 基于期望最大化MATLAB实现-GMMEM
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    本项目通过MATLAB实现了GMM(高斯混合模型)及与其密切相关的EM(期望最大化)算法,适用于聚类分析、模式识别等领域。 高斯混合模型的期望最大化算法实现可以用于对20个数据点进行建模,并使用两个高斯分布来进行拟合。
  • Python中GMM聚类()
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    简介:本文介绍了Python中用于数据分组和分类的一种高级统计学习方法——GMM(高斯混合模型)聚类算法。通过构建多个高斯分布的组合,GMM能够有效识别复杂数据集中的潜在模式,并实现精确的数据划分与预测分析。 高斯混合模型聚类(Gaussian Mixture Model, GMM)是一种基于概率的聚类方法,它假设所有的数据样本是由k个多元高斯分布组合而成的混合分布生成的。这种模型适用于处理没有明显层次结构的数据,并且对于密度估计非常合适。
  • EMMATLAB代码-GMM实现:适用于不同形状EM实现
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    本资源提供了一个用MATLAB编写的程序,用于实现高斯混合模型(GMM)中的期望最大化(EM)算法。该工具可以处理多种形状参数的GMM,为用户研究和应用提供了便利。 该代码实现了EM算法以适应MATLAB中的高斯混合模型,并使用样本数据进行处理。此数据集包含三个类别,每个类别有1000个观察值;每项观察有两个特征。数据文件将观测作为行显示,其元素为第一和第二列,类标签则在第三列中。 代码中,“class1”代表“蓝色”,“class2”对应于“红色”,而“class3”表示“绿色”。每个类别被分为两组:一组用于训练,另一组用于测试。运行程序时只需执行run.m文件即可开始处理过程。 用户可以调整参数以确定高斯数量和期望最大化的迭代次数。“EM.m”函数通过设置“gaussCase”参数来决定协方差矩阵的类型(球面、对角线或任意)。在主流程之前,初始化混合参数α、mu及sigma值。使用k-means算法计算的聚类中心作为初始μ值;σ则被设定为2x2维恒等矩阵。由于混合参数总和需等于“1”,因此每个组件的alpha(即混合比例)均设为 1/ 组件数量。 初始化所有必要参数后,EM算法开始运行,在每次迭代中进行更新处理。