最小錯誤貝葉斯決策規則

2021-09-14 04:12:48 字數 1578 閱讀 4327

設c個類$\omega_,...,\omega_$分別具有類先驗概率$p(\omega_),...p(\omega_)$。如果除了已知這些類概率分布以外,其他資訊不得而知,則使分類錯誤率最小的決策規則是,若物件的

$$p\left( w_\right) > p\left( w_\right),k=1,...,c; k\neq j$$

則將該物件歸屬於$w_$類。這種分類決策按照最大先驗概率把所有物件進行分類,而對那些具有同等先驗概率的樣本,隨機的歸入這些類中的任何乙個。

對於觀察向量或測量向量$\vec x$,希望將其歸入c類的某一類。

如果向量$\vec x$ 關於$w_$類的概率,即$p(w_|\vec x)$,比關於其它所有類$w_,...,w_$的概率都大,則基於概率的決策規則將$\vec x$歸於$w_$類。也就是說,如果:

$$p\left( w_|\vec x\right) >p\left( w_|\vec x\right),k=1,...,c; k\neq j$$

則將$\vec x$歸入$w_$類。這種決策規則將測量空間劃分成c個區域$\omega_,...,\omega_$(區域$\omega_$可能是不聯通的),如果$\vec x\in\omega_$,則$\vec x$屬於$w_$類。

利用貝葉斯定理,可以獲得先驗概率$p(w_)$和類條件概率密度函式$p(\vec x|w_)$表示的後驗概率$p(w_|\vec x)$:

$$p(w_|\vec x)=\frac\right)p\left( w_\right) }$$

由此,決策規則寫成:若

$$p(\vec x|w_)p(w_)>p(\vec x|w_), k=1,...,c;k\neq j$$

則將$\vec x$歸入$w_$類這就是最小錯誤貝葉斯決策規則

對於兩類問題,決策規則可以寫成:若

$$l_(\vec x)=\frac)})}>\frac)})},則\vec x\in w_類$$

函式$l_(\vec x)$稱為似然比。

分類錯誤概率p(error)可以表示為

$$p(error)=\sum ^_p(error|w_)p(w_)$$

其中,$p(error|w_)$是來自$w_$類的樣本的錯分概率,可以通過對$[\omega_]$的補集上的類條件概率密度函式的積分獲得

$$p\left( error|w_\right) = \int _p\left( x|w_\right) dx$$

其中,$c[\omega_]$指除$\omega_$以外的測量空間(c為補集運算元),即$\sum ^_\omega_$。因此,樣本的錯分概率寫成:

$$p(error) = \sum ^_\int _] }p(\vec x|w_) dx$$ $$ \qquad\qquad\qquad\qquad = \sum ^_p\left( w_\right) (1-\int _p\left(\vec x|w_\right) dx$$ $$ \qquad\qquad\qquad\quad =1- \sum ^_p(w_)\int _}p(\vec x|w_) dx$$

可以看出,最小化錯分概率等價於最大化正分概率

$$\sum ^_p(w_)\int _}p(\vec x|w_) dx$$

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