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分类预测|基于CNN提取特征使用支持向量机作为分类器进行分类预测CNN-SVM(SVM自动寻优c,g超参数)CNN和CNN-SVM

2024/12/23 10:04:00 来源:https://blog.csdn.net/2401_86241083/article/details/141782083  浏览:    关键词:分类预测|基于CNN提取特征使用支持向量机作为分类器进行分类预测CNN-SVM(SVM自动寻优c,g超参数)CNN和CNN-SVM

分类预测|基于CNN提取特征使用支持向量机作为分类器进行分类预测CNN-SVM(SVM自动寻优c,g超参数)CNN和CNN-SVM

文章目录

  • 一、基本原理
      • 1. 卷积神经网络(CNN)简介
        • CNN的基本结构
      • 2. 支持向量机(SVM)简介
        • SVM的基本原理
      • 3. CNN-SVM分类预测的结合
        • 步骤1:数据准备
        • 步骤2:特征提取
        • 步骤3:训练SVM分类器
        • 步骤4:分类预测
      • 4. CNN-SVM分类预测的优势
  • 二、实验结果
  • 三、核心代码
  • 四、代码获取
  • 五、总结

分类预测|基于CNN提取特征使用支持向量机作为分类器进行分类预测CNN-SVM(SVM自动寻优c,g超参数)CNN和CNN-SVM

一、基本原理

CNN-SVM分类预测结合了卷积神经网络(CNN)和支持向量机(SVM)的优势,其中CNN用于特征提取,SVM用于分类。以下是详细的原理和流程:

1. 卷积神经网络(CNN)简介

卷积神经网络(CNN)是一类深度学习模型,特别适用于图像处理。它通过卷积层提取图像特征,然后通过池化层进行降维,并最终通过全连接层进行分类或回归任务。

CNN的基本结构
  • 卷积层:通过卷积操作提取输入数据的局部特征。卷积核(过滤器)在输入数据上滑动,生成特征图。
  • 激活函数:通常使用ReLU(Rectified Linear Unit)等非线性激活函数增加网络的非线性表示能力。
  • 池化层:通过池化操作(如最大池化或平均池化)降低特征图的空间维度,减少计算复杂度。
  • 全连接层:将高维的特征图展平成一维向量,进行分类或回归任务。

2. 支持向量机(SVM)简介

支持向量机(SVM)是一种监督学习算法,用于分类和回归任务。SVM通过构造一个最佳的超平面将不同类别的数据点分开。

SVM的基本原理
  • 最大化间隔:SVM的目标是找到一个超平面,使得各类别数据点到该超平面的距离(间隔)最大化。
  • 核函数:为了处理非线性问题,SVM可以使用核函数将数据映射到更高维空间,在这个空间中寻找一个线性超平面。常用的核函数包括线性核、径向基核(RBF)和多项式核。
  • 优化:通过求解一个凸优化问题来确定最优的超平面参数。

3. CNN-SVM分类预测的结合

CNN-SVM模型结合了CNN在特征提取上的优势和SVM在分类上的优势。具体流程如下:

步骤1:数据准备
  1. 数据收集:收集并准备好训练数据和测试数据。数据通常是图像数据,但也可以是其他类型的高维数据。
步骤2:特征提取
  1. 构建CNN模型

    • 设计并训练CNN模型。CNN模型的具体结构取决于数据集和任务,一般包括若干卷积层、池化层以及全连接层。
    • 训练CNN:使用训练数据对CNN进行训练,通过优化算法(如Adam或SGD)调整网络权重,以最小化分类误差或回归误差。
  2. 提取特征

    • 获取特征图:将训练和测试数据通过训练好的CNN模型,提取中间层(通常是倒数第二层全连接层)的特征图。这些特征图作为SVM的输入特征。
步骤3:训练SVM分类器
  1. 准备特征数据

    • 将CNN提取的特征图展平,形成特征向量,用于训练SVM分类器。
  2. 训练SVM

    • 使用CNN提取的特征向量作为输入数据,标签作为输出,训练SVM分类器。选择合适的核函数(如RBF核)和参数(如C和gamma)来优化分类性能。
步骤4:分类预测
  1. 预测

    • 对新的测试数据进行特征提取,使用训练好的CNN提取特征。
    • 将提取的特征输入到训练好的SVM分类器中,进行分类预测。
  2. 评估

    • 使用测试数据评估CNN-SVM模型的性能。常用的评估指标包括准确率、精确率、召回率、F1分数等。

4. CNN-SVM分类预测的优势

  • 高效特征提取:CNN在处理高维数据(如图像)时能有效提取有用的特征。
  • 强分类能力:SVM能够利用这些特征进行准确的分类,尤其在数据量较小的情况下表现良好。
  • 适应性强:CNN-SVM结合可以适应各种类型的分类任务,包括图像分类、文本分类等。

二、实验结果

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三、核心代码

%%  导入数据
res = xlsread('数据集.xlsx');%%  分析数据
num_class = length(unique(res(:, end)));  % 类别数(Excel最后一列放类别)
num_res = size(res, 1);                   % 样本数(每一行,是一个样本)
num_size = 0.7;                           % 训练集占数据集的比例
res = res(randperm(num_res), :);          % 打乱数据集(不打乱数据时,注释该行)%%  设置变量存储数据
P_train = []; P_test = [];
T_train = []; T_test = [];%%  划分数据集
for i = 1 : num_classmid_res = res((res(:, end) == i), :);                         % 循环取出不同类别的样本mid_size = size(mid_res, 1);                                  % 得到不同类别样本个数mid_tiran = round(num_size * mid_size);                       % 得到该类别的训练样本个数P_train = [P_train; mid_res(1: mid_tiran, 1: end - 1)];       % 训练集输入T_train = [T_train; mid_res(1: mid_tiran, end)];              % 训练集输出P_test  = [P_test; mid_res(mid_tiran + 1: end, 1: end - 1)];  % 测试集输入T_test  = [T_test; mid_res(mid_tiran + 1: end, end)];         % 测试集输出
end%%  数据转置
P_train = P_train'; P_test = P_test';
T_train = T_train'; T_test = T_test';%%  得到训练集和测试样本个数  
M = size(P_train, 2);
N = size(P_test , 2);%%  数据归一化
[p_train, ps_input] = mapminmax(P_train, 0, 1);
p_test  = mapminmax('apply', P_test, ps_input);
t_train = T_train;
t_test  = T_test ;

四、代码获取

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五、总结

包括但不限于
优化BP神经网络,深度神经网络DNN,极限学习机ELM,鲁棒极限学习机RELM,核极限学习机KELM,混合核极限学习机HKELM,支持向量机SVR,相关向量机RVM,最小二乘回归PLS,最小二乘支持向量机LSSVM,LightGBM,Xgboost,RBF径向基神经网络,概率神经网络PNN,GRNN,Elman,随机森林RF,卷积神经网络CNN,长短期记忆网络LSTM,BiLSTM,GRU,BiGRU,TCN,BiTCN,CNN-LSTM,TCN-LSTM,BiTCN-BiGRU,LSTM–Attention,VMD–LSTM,PCA–BP等等

用于数据的分类,时序,回归预测。
多特征输入,单输出,多输出

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