隱馬爾可夫模型(HMM模型)


引言

想簡單點,沒這么復雜,上一篇,我們說天氣就是馬爾可夫模型,因為明天的天氣只能今天有關,而跟之前的前天無關。

一言以蔽之

你在中國,那美國的天氣就是隱馬爾可夫模型,因為你不知道美國的天氣,可是你知道其他條件,你有朋友在美國,他要么跑步,要么購物,而他的選擇跟天氣有關,你知道他這三天是跑步,跑步,購物,好了,描述完畢。

再一個例子,你有一女朋友,她心情好時會唱歌,心情壞時會不接你電話,但是我們知道有時不接電話並不意味着她心情不好,另外女生不會說自己心情怎么樣,而且我們認為女生的心情是符合馬爾可夫模型的,即今天的心情只受昨天心情的影響,好了,這一天她對你唱歌了,接下來兩天,她都不接你電話,這就是隱馬爾可夫模型。

三大問題

上面舉了兩個例子,希望你已經理解什么是隱馬爾可夫模型了,我們再就天氣這一例子再做探討,了解隱馬爾可夫有什么用?

隱馬爾可夫模型中有三大問題需要解決,我會一一闡述。

我再把這問題詳細描述一下,你在中國,你朋友F在美國,F的作息有跑步跟購物,但這選擇跟天氣有關,具體概率如下
P(跑步| 下雨) = 0.4
P(購物| 下雨) = 0.6
P(跑步| 晴朗) = 0.7
P(購物| 晴朗) = 0.3
然后,F這三天是跑步,跑步,購物。

問題一:{跑步,跑步,購物}發現的概率是多少?

問題二:知道了{跑步,跑步,購物},那這三天天氣又如何呢?

問題三:確定模型參數的取值,使出現{跑步,跑步,購物}的概率最大

三個問題對應了三個解決方案

問題一:前向法(forward algorithm),是一種動態規划的方法,用來減少程序運算的復雜度

問題二:維特比算法(Viterbi algorithm),也是一種動態規划的方法,用來找到最可能的狀態路徑

問題三:Baum-Welch算法,通過給定一個序列,不斷估算一個適合的lambda參數,使發生該序列的概率最大


 

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