Cиний фон

Обзор программного обеспечения для распознавания образов по байесовскому методу

Перейти к приложению
Flowers floating in water

Сегодня доступно огромное количество методов распознавания образов для проведения диагностики тех или иных объектов. Однако наиболее точным и прогрессивным считается Байесовский подход, сейчас он получил широкую популярность и применяется в различных сферах.

Базируется он на теореме или формуле Томаса Байеса – английского математика, который проживал в XVIII веке. Его работы стали основополагающими, а после некоторых дополнений стали особенно актуальны. Теперь методы активно применяются в распознавании образов, что облегчает обработку огромного количества чисел, появляющихся при регистрации и измерении признаков исследуемых объектов. Все они составляют вектор наблюдений, который является основой формулы.

Задачи и методы распознавания, формула Байеса

Для того чтобы решить какую-либо задачу с минимальным количеством ошибок применяют системы распознавания образов, основанный на формуле Байеса. Обладая конечным списком, где указаны исторические данные об исследуемом объекте, сделать это намного проще. Такой метод является фундаментальным в результатах теории машинного обучения.

Формула относится к статистическим методам. Также, чтобы понять точнее, как именно работает принцип, нужно разобраться в основных понятиях вероятности. Притом если объем данных позволяет использовать именно данный метод, то он считается самым надежным и эффективным.

Основа заключается в том, что во время обработки данных при наличии априорных вероятностей, появление различных образов является случайным процессом. Притом описание события происходит следующим образом:

  • с помощью закона распределения некоего количества вероятностей;
  • используются многомерные величины, которые подаются в различной форме;
  • задав элементы выборки обучения, восстанавливаются характеристики изучаемой сферы.

Также стоит заметить, что формула может использоваться для задач распознавания образов даже в случаях, когда некоторое число признаков обладает дискретным и непрерывным распределением.

Все вычисления производятся через формулу Байеса, имеющую следующий вид:

P_r(w|x)=P_r(x|w)*P_r(w)/P_r(x)

Чтобы привести задачу к такому виду, используется определение условной вероятности:

P_r(w|x)=P_r(x,w)/P_r(x)

Из чего можно сделать вывод:

P_r(x,w)=P_r(x|w)*P_r(w)

Таким образом, применив соответствующие математические методы, получается нужная формула.

В ходе распознавания объектов применяется байесовский классификатор, который в качестве основы использует наблюдаемые признаки, и во время математической реализации, относит объекты к определенному классу, используя наибольшую вероятность.

Стоит также заметить, что нейросеть предполагает эффективную постройку нелинейных зависимостей. Наборы данных куда более точно описываются в результате обработки.

Существуют также другие теории распознавания образов, однако на данный момент метод Байеса является наиболее оптимальным.

Сервис для определения признаков в обучающей выборке

Мы предоставили простую возможность вычислить нужные данные с помощью данного сервиса. Использовать программы распознавания образов достаточно легко. Пользователи фактически получают доступ к нейронной сети для нужных вычислений, а также могут применять данный метод для ее обучения.

Задействуются функции правдоподобия для каждого используемого класса. В результате, объект при процедуре классификации относится к тому типу, где вероятность максимальна.

Кроме того, используется специальная формула, которая минимизирует потери от ошибок. Данная функция возвращает нужное число для полученных ошибок. Притом сервис позволяет увидеть, сколько мы теряем в среднем на основе условного и байесовского риска, для чего также используются отдельные формулы.

Такие алгоритмы распознавания применяются к задачам различной сферы. Например:

  • распознавание лиц, снятых на камеру;
  • распознавание отдельных изображений;
  • распознавание штрих-кодов, номеров машин, символов;
  • распознавание речи;
  • классификация документов и т.д.

Помимо этого, используется диагностическая матрица байесовского метода. В зависимости от заурядности признаков, в таблице появляются соответствующие столбцы на «да-нет». Выделение сегментации происходит согласно априорным диагнозам вероятностей. Именно в составлении данной таблицы, заключается процесс обучения мобильным роботом и формирование нейронов.

Само распознавание происходит благодаря принципу правдоподобия, который учитывает статистические свойства заданного вектора. Данное отношение используется также в других методах, например, Неймана-Пирсона, который применяется в случае, если априорная информация отсутствует. Однако именно способ Байеса получил свою популярность, благодаря тому, что в большинстве задач все же получается установить вероятности и потери.

С помощью сервиса пользователи смогут:

  1. Быстро решить задачу, используя обозначенный подход.
  2. Достаточно точно выполнить преобразования, даже если требуется распознавать довольно редкие диагнозы. Но в случае необходимости можно провести метод последовательного анализа, чтобы принятие решения было с определенной степенью риска.

В любом случае, обучение роботам необходимо, чтобы гипотезы, проведенные над исходными данными, получили доказательство.

Примеры использования полученной информации

Чтобы пользователям было понятнее, как выглядит сервис, предлагаем ознакомиться с примером работы.

Для начала потребуется загрузить файл в нужном формате:

Screenshot of first step - file loading

После чего выбирается, какой столбец будет названием класса для последующей выборки.

Далее необходимо создать экзаменационную выборку, указав нужное число для исследования.

Creation of testing sample

Классификация ОВ позволяет определить точность распознавания в процентном соотношении. Притом, как отдельных признаков, так и общее число классификации.

Classification results for training sample

Классификация ЭВ действует по аналогичному принципу, пользователи также видят определение точности данных в процентном соотношении.

Classification results for examination sample

В конце оператору нужно будет загрузить тестируемую выборку, также в нужном формате файла.

Loading testing sample

После чего можно перейти к результатам работы.