參考 SKlearn 庫 EM 算法混合高斯模型參數說明及代碼實現 和 sklearn.mixture
.GaussianMixture
以前的推導內容: GMM 與 EM 算法
記錄下常用的參數,以及函數。
參數說明
class sklearn.mixture.GaussianMixture(n_components=1, covariance_type='full', tol=0.001, reg_covar=1e-06, max_iter=100,
n_init=1, init_params='kmeans', weights_init=None, means_init=None, precisions_init=None, random_state=None, warm_start=False,
verbose=0, verbose_interval=10)
1. n_components: 混合高斯模型個數,默認為 1
2. covariance_type: 協方差類型,包括 {‘full’,‘tied’, ‘diag’, ‘spherical’} 四種,full 指每個分量有各自不同的標准協方差矩陣,完全協方差矩陣(元素都不為零), tied 指所有分量有相同的標准協方差矩陣(HMM 會用到),diag 指每個分量有各自不同對角協方差矩陣(非對角為零,對角不為零), spherical 指每個分量有各自不同的簡單協方差矩陣,球面協方差矩陣(非對角為零,對角完全相同,球面特性),默認‘full’ 完全協方差矩陣
3. tol:EM 迭代停止閾值,默認為 1e-3.
4. reg_covar: 協方差對角非負正則化,保證協方差矩陣均為正,默認為 0
5. max_iter: 最大迭代次數,默認 100
6. n_init: 初始化次數,用於產生最佳初始參數,默認為 1
7. init_params: {‘kmeans’, ‘random’}, defaults to ‘kmeans’. 初始化參數實現方式,默認用 kmeans 實現,也可以選擇隨機產生
8. weights_init: 各組成模型的先驗權重,可以自己設,默認按照 7 產生
9. means_init: 初始化均值,同 8
10. precisions_init: 初始化精確度(模型個數,特征個數),默認按照 7 實現
11. random_state : 隨機數發生器
12. warm_start : 若為 True,則 fit()調用會以上一次 fit()的結果作為初始化參數,適合相同問題多次 fit 的情況,能加速收斂,默認為 False。
13. verbose : 使能迭代信息顯示,默認為 0,可以為 1 或者大於 1(顯示的信息不同)
14. verbose_interval : 與 13 掛鈎,若使能迭代信息顯示,設置多少次迭代后顯示信息,默認 10 次。
函數:
aic(X) Akaike information criterion for the current model on the input X. 輸入 X 上當前模型的 aic(X)Akaike 信息標准。
bic(X) Bayesian information criterion for the current model on the input X. 輸入 X 上當前模型的 bic(X)貝葉斯信息准則。
fit(X[, y]) Estimate model parameters with the EM algorithm. fit(X [,y])使用 EM 算法估算模型參數。
get_params([deep]) Get parameters for this estimator. get_params([deep])獲取此估算器的參數。
predict(X) Predict the labels for the data samples in X using trained model. 預測(X)使用訓練模型預測 X 中數據樣本的標簽。
predict_proba(X) Predict posterior probability of each component given the data. predict_proba(X)預測給定數據的每個組件的后驗概率。
sample([n_samples]) Generate random samples from the fitted Gaussian distribution. sample([n_samples])從擬合的高斯分布生成隨機樣本。
score(X[, y]) Compute the per-sample average log-likelihood of the given data X. 得分(X [,y])計算給定數據 X 的每樣本平均對數似然。
score_samples(X) Compute the weighted log probabilities for each sample. score_samples(X)計算每個樣本的加權對數概率。
set_params(**params) Set the parameters of this estimator. set_params(** params)設置此估算器的參數。
最主要的步驟是fit,然后內部在用em算法進行迭代求參數了。
score_samples(x) 返回加權對數概率,所以指數形式,就是gmm模型給出的概率。
predict_proba() 給出每個gmm的子高斯模型的概率,類似這種形式:
[[1.23749644e-06 1.95769562e-15 9.99998763e-01 5.29319585e-14] [2.22219085e-35 1.06858732e-17 5.83110038e-16 1.00000000e+00] [1.35866699e-42 1.85132861e-23 6.24590778e-19 1.00000000e+00]...
這是個4個組分的gmm,已經紅色標注了,這是概率最高的,屬於對應組分的概率最大
predict () 預測是哪個組分的,
用上面的例子,得到的結果就是: [2 3 3 ...] 因為是4分類,0123
常用的也就這些了,sklearn的框架要比自己寫的好用很多,雖然能夠推導出公式,但是代碼不一定寫的出來。。。
最后分享一個關於協方差類型的官網例子: GMM covariances
以此為模板,我們只需要把數據的輸入形式搞對應了,就可以做很多事情。
值得一提的是,gmm需要初始化,我們上一篇學習的kmeans就可以拿來做gmm的初始化,他的 k個 質心坐標,可以用來作為gmm k個組分的初始均值。這個在我們下一篇實戰中細說。