Výběr a extrakce příznaků
Rozpoznávání obrazců VI · Michal Haindl · podklady 2023–2024.
Budeme hledat menší a užitečnější reprezentaci: nejprve výběrem měření, potom transformací souřadnic. Kritérium kvality musí odpovídat cíli.
Rozpoznávání obrazců VI · Michal Haindl · podklady 2023–2024.
Budeme hledat menší a užitečnější reprezentaci: nejprve výběrem měření, potom transformací souřadnic. Kritérium kvality musí odpovídat cíli.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 1
Výběr ponechá podmnožinu původních příznaků. Extrakce vytváří nové souřadnice jako funkce vstupu; ani použití všech vstupů nezaručuje zachování veškeré informace.
Motivací je cena měření, přenos, interpretovatelnost, stabilnější odhad i klasifikace. Nejlepší komprese pro rekonstrukci nemusí být nejlepší pro rozlišení tříd.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 1, 2, 3
Filter hodnotí data bez trénování konkrétního finálního klasifikátoru. Wrapper hodnotí podmnožinu pomocí klasifikátoru a validačního protokolu. Embedded metoda zahrnuje výběr do učení.
Hybrid kombinuje rychlý předvýběr a dražší posouzení interakcí. Validační dělení musí obepínat i výběr příznaků.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 3, 4
Ideální Bayesovo rozhodnutí může další příznak ignorovat; jeho optimální riziko proto přidáním informace nevzroste. Naučený konečný model má ale chybu odhadu, numerické chyby i omezenou kapacitu.
Výběr může napravit nevhodný model a zmenšit rozptyl. Přitom zavádí vlastní chybu hledání a riziko přeučení na hodnoticí kritérium.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 5
Pro dvě třídy závisí minimální chyba na překryvu vážených hustot. Vzdálenost rozdělení může poskytnout náhradní kritérium nebo mez chyby.
f-divergence používá konvexní funkci poměru hustot. Ne každá divergence je symetrická a ne každá splňuje axiomy metriky.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 6
Chernoffova rodina mění exponent s mezi 0 a 1. Bhattacharyyova vzdálenost odpovídá s=1/2. Matusitova vzdálenost porovnává odmocniny hustot.
Symetrizovaná KL divergence porovnává logaritmický poměr, Patrickova–Fisherova míra rozdíl hustot v L². Vážené varianty navíc zohledňují apriorní četnosti.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 7
U normálních rozdělení se vzdálenosti vyjádří pomocí středů a kovariancí. Rozdíl středů i rozdíl tvarů hustot mohou nést informaci.
Při společné kovarianci je Bhattacharyyova vzdálenost osminou kvadratické Mahalanobisovy vzdálenosti středů. Součet párových kritérií u více tříd je už náhradní vícetřídé kritérium.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 7, 8
Pokud se podmíněné rozdělení příznaků neliší mezi třídami, pozorování o třídě neinformuje. Můžeme měřit odchylku podmíněné hustoty od celkové nebo pokles nejistoty.
Podmíněná Shannonova entropie průměruje nejistotu posterioru. Rozptylová kritéria poměřují vzdálenost tříd s jejich vnitřní variabilitou; sama neznají celý tvar hustot.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 8, 9, 10
Výběr m z d příznaků obsahuje binomický počet kandidátů. Řazení jednotlivých příznaků obecně neřeší interakce ani redundanci.
Výjimkou je skutečně aditivní kritérium, například vhodná Gaussovská úloha se společnou diagonální kovariancí. Pak lze seřadit jednotlivé příspěvky.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 10, 11
Metoda vzájemných korelací opakovaně odstraní příznak s největší průměrnou absolutní korelací k ostatním. Po každém odstranění se skóre aktualizuje.
Malá korelace není obecně nezávislost a velká korelace neznamená zbytečnost pro klasifikaci. Tato heuristika hledá nízkou lineární redundanci, nikoli automaticky nejlepší třídy.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 11, 12
Strom organizuje postupné odstraňování příznaků. Máme-li platnou horní mez dosažitelného skóre celé větve a ta už nepřekoná dosavadní řešení, větev vynecháme.
Monotónní kritérium takovou mez umožňuje. Optimálnost platí pouze při správné mezi a úplném dovoleném prohledání; počet navštívených uzlů může být stále velký.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 12, 13
Dopředný výběr přidává nejlepší zbývající příznak, zpětný odebírá nejméně škodlivý. Nevratná rozhodnutí vytvářejí vnořené podmnožiny a mohou minout optimum.
Simulované žíhání někdy přijme horší řešení. Genetické hledání pracuje s populací bitových masek. Obě metody vyžadují rozpočet i nezávislé ověření výsledku.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 14, 15
Při z=Aᵀx se střed transformuje jako Aᵀμ a kovariance jako AᵀΣA. Optimalizovat lze přímo kritérium oddělení tříd.
U dvou tříd se společnou kovariancí je Fisherův směr úměrný Σ⁻¹(μ₁−μ₂). Nelineární extrakce umožní složitější reprezentace, ale komplikuje odhad i interpretaci.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 15, 16
Po centrování zvolíme vlastní vektory kovariance podle klesajících vlastních čísel. Projekce do prvních m směrů minimalizuje střední kvadratickou chybu lineární rekonstrukce.
Chyba je součet vynechaných vlastních čísel. Nové souřadnice jsou nekorelované; nezávislé jsou obecně až za dalších předpokladů, například společné normality.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 16, 17, 18, 19
Lineární diskriminační analýza hledá směry s velkým mezitřídním a malým vnitrotřídním rozptylem. Jde o jinou úlohu než zachování celkového rozptylu.
Počet nezávislých diskriminačních směrů je nejvýše K−1. Singularitu vnitrotřídní matice řešíme redukcí nebo regularizací.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 19
Sammonova projekce numericky hledá nízkorozměrné pozice, které zachovají původní párové vzdálenosti, se zvýšeným důrazem na malé vzdálenosti.
Výsledkem je poloha konkrétních bodů. Pro nový bod potřebujeme další postup, nikoli jen tabulku souřadnic. Nulové vzdálenosti duplicitních bodů vyžadují ošetření.
Michal Haindl · podklad 2023–2024 · tematický přepis GRAFIT. Zdrojové PDF · strany 19, 20
Konstruovaný didaktický model. Měňte vstupy a sledujte výpočet; nejde o naměřený výkon ani plný učící algoritmus.
Představte si dvě třídy oddělené malým posunem ve svislém směru, ale s velkým společným vodorovným rozptylem. PCA na jednu dimenzi může zvolit vodorovný směr a třídní informaci zahodit.
PCA není metoda s učitelem a nevidí štítky tříd. Vysoké procento zachovaného rozptylu samo neříká, kolik klasifikační informace zůstalo.
Je hlavní komponenta vždy nejlepší příznak pro klasifikaci?
Ne. Maximalizuje rozptyl bez znalosti štítků, nikoli obecně separaci tříd.
Autor původních podkladů: Michal Haindl, FIT ČVUT / ÚTIA AV ČR, 2023–2024. Český tematický přepis, vysázení a didaktické doplňky: GRAFIT, 2026.
Tato verze slučuje postupná odhalení a vysvětluje témata vlastními větami. Není doslovnou reprodukcí každé původní tabulky ani náhradou aktuálních organizačních pokynů. Zdrojové PDF zůstává beze změny; žádný původní snímek zde není vložen jako obrázek.
Stáhnout původní PDFAutorský zdrojMapa témat a SHA-256
SHA-256 původního PDF: 5dd4a434ec52f8035b92c370c0a6ba2a7928647e866d2ffd3ecf47d96ca53367