基于大边界的非线性判别投影模型的雷达目标识别方法_2

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]lb)用y= {y。y2,…,yn,…,yN}来记录训练样本集X中的每一个训练样本的类别 标号,yne{1,2,…,C}表示Xn所对应的类别标号,C表示雷达目标的种类个数。
[0044] 步骤2,对训练样本集X进行核映射处理。
[0045] 2a)将训练样本χη,η= 1,2,…,N经过非线性映射核Φ(·)映射到希尔伯特核空 间F中,即:χη-Φ(Xn)eF,得到核空间F中的训练样本集:
[0046]Φ⑴=[Φ(χ0,Φ(x2),…,Φ(xn),…,Φ(xN)];
[0047]2b)根据核空间F中的训练样本集Φ⑴与核空间F的基向量组Φ(V),计算出核 矩阵G:
[0048]G=Φ(ν)τΦ⑴=K(V,X)
[0049]其中:Φ(V) =[Φ(V》,Φ(v2),…,Φ(vn),…,Φ(vM)]表示核空间F的基向量组, Φ(vn)是基向量组Φ(V)中的第η个基向量,Μ为核空间F的维度,K( ·)是一个核函数, 用来计算核空间F中的两个向量的内积。
[0050] 步骤3,设定非线性投影模型。
[0051] 3a)根据核空间F中的训练样本Φ⑴=[Φ(Χι),Φ(χ2),…,Φ(χη),…,Φ(χΝ)] 得到对应的隐变量集Ζ= [Zl,ζ2,…,ζη,…,ζΝ],其中隐变量集Ζ的第η个向量zjg从一个 高斯分布:
[0052]ζη~Ν(ΗΤΦ(xn),ID)
[0053] 式中:H=ΙΧ,Ιι;;,…上,…,hD]为投影矩阵,hk是投影矩阵H的第n列,k= 1,2,…,D,D表示投影矩阵Η中列向量的总个数,ID是一个D维的单位矩阵,N( ·)表示高 斯分布;
[0054] 3b)用核空间F中的基向量组Φ(V)对上述向量1\进行线性表示,S卩:hk=Φ(V) ,得到非线性投影模型为:
[0055]
[0056]其中:
[0057]K(V,χη) =Φ(ν)τΦ〇〇 表示核矩阵G的第η列,
[0058] β = [?^,β2,…,i3k,…,eD]表示核空间F中的投影系数矩阵,i3k是投影系数 矩阵β的第k列,Pk的协方差矩阵为α#β亦协方差精度,
[0059]Ν( ·)表示高斯分布,Ga( ·)表示Gamma分布,c。,d。为Gamma分布的两个不同参 数。
[0060]步骤4,设定隐变量支持向量机LVSVM分类器。
[0061] 4a)设定C个LVSVM分类器权系数向量的先验分布为:
[0062]
[0063]其中:
[0064] ?|〇表不第m个LVSVM分类器的权系数向量,〇 ^为权系数向量ωm的协方差矩阵 的精度,ID+1表示D+1维的单位矩阵;
[0065] 4b)将C个类别中的一类看作是正类目标,其它类看作是负类目标,训练C个 LVSVM分类器;
[0066]4c)将C个LVSVM分类器的权系数向量的先验分布~ ,分别代 入到C个LVSVM分类器中,得到每个LVSVM分类器:
[0067]
[0068]其中:
[0069]Z=[Zuz2,…,zn,…,zN]表示训练样本集X对应的隐变量集,zn表示第η个隐变 量样本,
[0070]Xm=[入lm,λ2ηι,…,ληηι,…,λΝηι]τ是第m个LVSVM分类器中的隐变量,λnm表示 第η个隐变量样本zn所对应的第m个LVSVM分类器的隐变量,
[0071]ym=[ylm,y2m,…,y?,···.yJ1'表示第m个LVSVM分类器中训练样本集X对应的隐 变量集Z的类别标号,ynni表示隐变量zn对应第m个LVSVM分类器的类别标号,若隐变量zn 属于第m类目标,则ynm= +1,否则ynm= -1,
[0072]Φ(?",λη,〇n|yn)的表达式如下:
[0073]
[0074] 表示第η个隐变量zn的增广向量,(·)1'表示转置操作。
[0075] 步骤5,构建大边界的非线性判别投影模型。
[0076] 将非线性投影模型与隐变量支持向量机LVSVM分类器相结合,构建大边界的非线 性判别投影模型如下:
[0077]
[0078]其中:
[0079]I表示单位矩阵,a。,b。,c。,d。表示Gamma分布的四个不同参数。
[0080] 步骤6,计算各个参数的联合条件后验分布。
[0081] 大边界的非线性判别投影模型中各参数的联合条件后验分布 ρ(β,W,λ,α,σ|Z,y),按如下公式计算:
[0082]
[0083]其中:
[0084] α= [αα2,…,ak,…,aD]T表示协方差矩阵的精度向量,ak为投影系数矩阵 β的第k列向量βk的协方差矩阵的精度,
[0085]W= [ωω2,…,,…,coc]为隐变量支持向量机LVSVM分类器的权系数矩阵, 表示第m个LVSVM分类器的权系数向量,m= 1,2,…,C,C表示雷达目标的种类个数,
[0086]λ= [λλ2,…,λ",…λc]为隐变量支持向量机LVSVM分类器的隐变量矩阵, λ"表示第m个LVSVM分类器的隐变量向量,ληηι表示第n个隐变量样本zn所对应的第m个 LVSVM分类器的隐变量,
[0087]σ= [σσ2,…,σn,…,σC]T为协方差精度向量,σn表示权系数向量ωn的协 方差矩阵精度,ID+1表示一个D+1维的单位矩阵。
[0088] 步骤7,根据贝叶斯公式和上述联合条件后验分布ρ(β,ω,λ,α,〇 |Z,y)推导 每个参数对应的条件后验分布。
[0089] 7a)计算投影系数矩阵β的第k列向量βk的条件后验分布为:
[0090]
[0091] 其中Α=Σβ[?-_#(νΑ)|表示高斯分布的均值
表示 高斯分布的方差,zkn表示隐变量ζη的第k个元素,K(V,Xη) =Φ(ν)τΦ00表示核矩阵G的第η列,ΙΜ表示一个Μ维的单位矩阵,Μ为核空间F的维度,Ν( ·)表示高斯分布,(·)τ 表示转置操作;
[0092] 7b)计算第η个隐变量ζη的第k个元素zkn的条件后验分布:
[0093]
[0094] 其中:
表示高斯分布的均值,
£Ι?1 表示高斯分布的方差,Iwkm表示第m个LVSVM分 类器的权系数向量的第k个权值,ληηι表示第n个隐变量样本z"对应的第m个LVSVM分类器的隐变量,ynm表不第η个隐变量样本zn在第m个LVSVM分类器中的类别标号;
[0095]7c)计算第m个LVSVM分类器的权值系数的条件后验分布:
[0096]
[0097]其中
表示高斯分布的均值
表示 高斯分布的方差,t 表示第η个隐变量Zn所对应的增广向量;
[0098] 7d)计算第η个隐变量样本^对应的第m个LVSVM分类器的隐变量ληηι的条件后 验分布为:
[0099]
[0100] 其中:= 1 -
几,,『又,Kz?; 表示第η个隐变量%所对应的增广向量, GIG( ·)表示广义逆高斯分布;
[0101]7e)计算第k个投影系数向量的协方差精度α,的条件后验分布:
[0102] Ρ(αk I_) =Ga(c,d)
[0103] 其中:c= , (61 =i/(i+-:/?/?,c。,(1。为ak的先验分布中参数的初始值;
[0104] 7f)计算第m个LVSVM分类器的权值系数的协方差精度〇 条件后验分布:
[0105]p( 〇 m|-) =Ga(a,b)
[0106] 其中:"+?,6 =,%,D表不隐空间的维度,a。,b。为σM先验分 布中参数的初始值。
[0107] 步骤8,设定模型中各个参数的先验初始值:。
[0108] 8a)设投影系数矩阵β的初始值为一个服从Ν(0, 1)分布的MXD维的随机矩阵;
[0109] 8b)设协方差精度向量α的初始值为一个全部是1的D维向量;
[0110] 8c)设隐变量集Ζ的初始值为一个服从Ν(0, 1)分布的DXN维的随机矩阵;
[0111] 8d)设LVSVM分类器的权系数ω"的初始值为一个服从Ν(0, 1)分布的D+1维的随 机向量;
[0112] 8e)设LVSVM分类器的权系数的协方差精度ση的初始值为一个服从 Ga(l,0.001)分布的随机数;
[0113] 8f)设LVSVM分类器的隐变量λ"的初始值为一个服从G/G^.U'的N维的随机 向量,其中GIG( ·)表示广义逆高斯分布。
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