支持向量机 邓乃扬
这本书是中科院的邓乃扬、田英杰老师所写，想要深入学习SVM相关理论和算法的同学可以看看这本书，我个人这本书非常好。数据挖掘源于数据库技术引发的海量数据和人们利用这些数据的愿望.用数据管理系统存储数据,用机器学习约方法分析数据、挖掘海量数据背片的知识,便促成了数据挖掘( data mining的产生.慨括地讲,数据挖掘的任务是从大型数据库或数据仓库中提取人们感兴趣的、事先知的、有用的或潜在有用的信息支持向量机( suppoort vector machine.SVM是数据挖握中的项新技术,是借助于最优化方法解决机器学习问题的新工具它最初于20世纪90年代由 Vapnik提出,近年来在其理论研究和算法实方宙都取得∫突破性进,开始成为克服维数灾难”和“过学习”等传统困难的有力手段虽然它还处于飞速发展的阶段,但是它的理论基础和实现途径的基本框架已经形成。白200年开始,国外已续有几本专蓍出版.据我们所知,本是国内第一本专门对它进行全面完整介绍和论述的书籍本书王要以分类问题(模式识别,判别分析)和回归问题为背景,系统阐述支持量机和相应的最优化方法.各章的主要内容如下:第1章介纲最优化问题及其基本理论.第2章对分类闻题和回归问题直观地导出最基本的支持向量机.第3章介绍核的理论,这是推广基本的支持向量机的关键,也是通过线性问题求解非线性问题的基础.第4章介绍统计学习理论,讨论支浡向量机的统计学理论基狲第5章和第6章分别详细研究支持向量分类机和支持向量回U机.第7章介绍实现支持向量机的最优化算法.第8章讨论支持向量机的应用,包括解决实际问题时的一些处理方法和一些应用实例本书包括了我们自己的研究工作例如,在做为支持向量机基础的原始问题和对偶间题解的关系上,我们发现,当前文献的论述存在着逻辑上的缺陷本书第次在完严密的逻辑基础上完善了各种支持向量机中的最优化问题的理论体系此外,作为求解支持向量机中优化问题的方法,本书介绍了我们自已的研究成果如处理大型问题的 Newton-PCG型算法.另外还立说明,本书还包含了我们讨论班成员的若干研究工作本书所设定的读者包括关心理论与应用两方面的人土,对于支持向量机的理论,4有系统而严谨的论述;作为使用支持向量机的入「,有直观的谎明.实际上我们特别强调该书的叮读性,强调崑观对理解问题实质的重要作用.我们通常总是首先用图像等直观手段引进各种概含、方法和结论,并特别注意对它们的本质给予形象的解释和说明,最后给出其严格证明.仅仅关心实际应用的读者,略去这些证明以及若于理论结论,仍可以对所介绍的方法的本质有一个概括的理解本书对有关领域具有高等数学知识的实际下作者是一本实用读物.我们希望本书的出版,能普及和推广支持向量机在多种宴际领域中的应用,也能促进我对支捋向量机的深入研究,特别是促进优化界朋友们的关心与参与本书得以出版,我们要感谢中国科学院科学出版基金和华夏英才基金的资助,冋时乜要感谢十国农业大学各级領导的支持利重点课程建设的资助.本书已被选为中国衣业大学研究生系列教材,我们还要感谢国家自然科学甚金多年来对我们研究工作的资助.本书作者曾致力于最优化方法的饼究多年,儿年前片始组线和领导讨沦班,学与研究数据挖掘利支持向螳柷.除本书位作耆外,讨论班的成以还有上来生教投、薛毅教授、钟萍剴教授、经玲舭教授、张春华、杨志民、刘广利、苏时光等多入,狂这里我们要将别感谢钏萍副教授和张春华.比外,我们还要媵谢刘宝光和张建中两位教授以及梁玉梅、张梅梅两位同学,他们都对本书提供了帮助臼于作者水平所限,书中难免有不要之处,欢迎读者批评指正符号表R实数集合R绁欧氏字间LEi, g洲冻点T={(x1,w)…,(x,y)}训练集洲练点个数输入空间输出空阊x洲练点所仁空间(X×y)练集所在竿间输入向量(输人广模式问量x的第个分量Hilbert空间中的向量x向量x的第个分量输出指标(输出)与的内积?内积空间, Hilbert空间={:1,…,xt输入空间中的个点组成的集合2={xHilber空间中的l个点组成的集合d输人空间到 Silbert空间的映射权向量权向量u的第分量Hi]bert空间中的权向量权向量w的第个分量b网值Co凸壳sang符号函效k(I核函数核矩阵〔Gram矩阵Fp-范数2-范数hv维惩罚参数收缩壳的参数白蚣对数pe底为2的对数将号表松弛变量松弛变量的第x个分量间隔对偶变量, Lagrange乘子寸偶变量的第i个分量通常获示概率分布概率百录序言符号表第1章最优化问题及其基本理论…l■1口■■會■■■■血PPP中11最优化问题1,1,1最优化问题实例1.12最优化问题1.1.3凸最优化12最优生条件1512上无约束问题的最优性条件122约束问题的最优性彖件181.3对偶理论∴131最大最小对偶132 Lagrange对偶■■q381,4注记参考文献…4了第2章求解分类问题和回归问题的宜观途径21分类问题的提出19211例子(心脏病诊断〕4921.2分类问题和分类学习机22线性分类学习机53221线性可分问题的线性分划222近似线性可分闻题的线性分划2.3支持向量分类机…231从性分划到二次分划23.2二次分划算法的简化74233非缓性分划的基本途径24线性回归学习机n+“dk+■啬啬■■■■■F番24.1回归问题242线性回归问题与硬E-带超平面243硬E-芾超平面的构造244硬s-#超平面的推36245线性支持向量回止机25支持向量归机26注记9参考文献第3章核31带述相似性的工具—内积963⊥.1直观的相似程度与内积312支持向量分类机中的相似与内积,983.1.核函数的选取9832考项式空间和多听式核32.1有序单项式空间32.2元序单项式空间1323 FIlbert空间与多项式核函教10433 Mercer核·…··105331半正定矩阵的特征展开15332 Mercer定理与 Mercer核10g34正定核1123.41正定核的必要条件·…·113342正定核的充分条件113343正定核的特征344再生核lber空间11634.5正定核与 MMercer核的关系…73.5核的构造…··11了3.51核的构造原则,·117352落用的几种核函数j2036注记…··:122参考文献123第4章推广能力的理论估计41失函数和期望风险1254.11概率分布125412损失函數413期胡凤险……13242求解分类问题的一种途径和-个算法模型136421分类问题的一个自然的数学提法1:f422求解分类问题的途径141423-个学习算法4.3VC雏44学」算法在概率意义下的近似正确性14G45一致性概念和关键定理日录16结构风险最小化,,,,1524了甚于问隔的推广估计15448注记∵■■■参考文献(2第5章分类问题…51最大间隔原则51.1绒性叮分问题的最大河隔原则52扰动意义下的几何解释■■152找性可分支持向量分类机6i6521线性可分问题的规范超平面522原始最优化问题…523对偶问题及其与原始问题的关系69524线性可分支持向量分类机及其理论基础I7353线性支持向量分类机l7生531原始问题17生532对偶问题及其与原始问题的关系179533线性支持向量分关机及其理论基础l83534支持向量1854支持向量分类机186541可分支持向量分类机…16542支持向量分米机55-支持向量分类机(-SVC)5【-线性支持向量分类机的原始最优化间题552v线性支持向量分类机的对偶问题及其与原始向题的关系553-支持向量分类机然挖554-支持向量分类机的性质指56-支持向量分类机(v-sV)和-支持向量分类机(C-SVC)的关系206561主要结论2郑6562丰要结论的证明57多类分类问题21457.1类对余类215572成对分类2]7573纠错输出编码方法2]8574确定名类目标函数方法218个何子59注记221目录参考文献P「q「第6章回归佔计61回归问题■■■224611可归叵题的难点61.2回归间题的数学提法■1L■…….2266上3不敏感掘失函数22562E-支持向量回归机…….…::,·226.2硬∈带支持向量回机228622从线性6-支持向最回归机到E·支持向量回归机2:363·支持向量回归机··24563L原始最优化问题……·245632对個问题及其与原始问题的关系…,·2486.33-支持向量国归机252634-支持向量回归机的性质25生64E-支持向量回归机(esVR)与p支持向量回妇机{u-SvR的关系641主要结论啁E562主要结论的证明…,2565其他形式的支持向量回归机259G1支持向最回归机的线性规划形式65.2E-带为任意形状的支持向量回归机26266其他形式的损失函数26467一些例子26867l维回归问趣672二维回归间题27068注记■■■司司■卩4■272参考文献血·“·第7章算法71元约束问题解法…2747⊥1无约束问鹎提法记74712基本无约束问题算法…·277713牛顿条件颓优共把梯度法( Newton-PCG算法)29472内点算法21线性规划的原仿射尺度法722线性规划的原-对偶算法723凸二次规划的仿射灵度法724凸二次规划的原-对偶算法P
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小草手把手教你LabVIEW仪器控制
小草手把手教你LabVIEW仪器控制LabVIEW 串口通信 的讲解 很详细小草手把手教你 Labview串凵仪器控制,开篇词(1),关于LabⅤEW我大概接触 LabView才两年,这两年,也只是一个业余爱好,也写过很多代码。以数据采集跟仪器控制居多,虽然没做过太大的项日,不过平时在QQ群里或者GSD论坛跟ihome论坛看过别人的问题,都会自己思考一遍,然后看解答或者给别人解答。本科时候大四学过LabⅤEW的倮程,结果那时侯,却忙着考研,没怎么听课,然后有上机考试,老师总会说,要自己动于做一做,不然自己肯定不会做的。然后自己也不太懂,只管考研。后来期末考试,还是不会做。成绩只是及格硏一时候,由于教学需要,自己买了本《我和 LabvIew》,NI公司的人都很推荐这本书,也是他们公司的大牛写的。然后我自己看了下,然后又去图书馆借了很多书,结果都大同小异。《我和 Labview》确实很好,很多经验之谈,自凵都经常翻一番,而且自u也经常会写写笔记,或者看看 LabvIew自带的范例。两年过去了。LabⅤlW的应用,如果专业知识要求不是特别晑,我都会业余去了解,最常见的就是数据釆集,还有串口通讯,还有图像处理,还有数学运算等等,还有 GSDzone, net上面的代码库的很多小程序两年内,看到Q群里,问的最多的就是串口通信问题。原因是很多做嵌入式单片机之类的,学校毕业设计需要,或者自己项目需要,人概都是山于有需要才学这个语言。现在网上的教程很多,但是很多人,还是有各种各样的问题所以,QQ群里经常有人重复的问VSA串口通信的问题,几乎每天都有,而且特别是毕业设计或者期末课程设计的时候。而且这个时候,网上的代做毕业设计的,貌似也很火我比较反感那些只为了完成某种任务(毕业设计或者课程设计)而到论坛或者加很多Q群来求资源的。我没有给人代做过毕业设计,只是从开始到现在,帮助过很多完成课程设计或者毕业设计。我觉得,生活中很多东西,你都应该端正自己的态度和培养自己的思维。而不是只为求个功利性的结果。要做一个自己有自己独立思考和学习能力的人。一个人的能力是慢慢的学习出来的。所以,很多吋候,Q群里很多人的问题根本不是编程问题,而是自己思维的问题由于使用串凵通信的人很多,网上看了看,虽然资料很多,但是很杂,也没谈到什么经验问题。所以,自凵建议Q样群主木风创办了《那些年,我们一起 Labview》这个论坛,为了帮大家总结常见的问题,避免不停地重复地把某个问题问着。比如今天有人在群里问某个问题,给解答了,第二天,又有人问同样的问题。如果在论坛回复,可以自己搜搜以往回答。关于 Labview的论坛网上很多,主要推荐N官网 GSDzone. net跟 ihome。自己如果对LabⅤEW很感兴趣,并且想多学习,可以经常到上面去看看,里面还有很多资源,可以自己搜搜旦然论坛很多,但是,回帖的效很低,或者没人去好好整理,所以,我们创办了自己的论坛有兴趣可以访问我们的论坛:htp:/www.mufenglv.com或者百度“那些年,我们一起 Labview”。也欢迎大家到上面提问交流、那些年,我们一起LabⅤIEW,无论那些年过去多久,记得自己曾经用过LabⅤIEW,记得我们的论坛。那些年,为你自己 LabviewLIEWsaRMergunethttp://www.mufengly.comEmail:happyarrow@qq.com小草手把手教你 Labview串凵仪器控制(2),关于仪器控制很多人到群里或者论坛问LabⅤIEW编写串口程序的问题。为什么这么多人用 Labview编写串口呢?因为它方便。编写上位机,只需要几个步骤,就完成了。LabvIew在仪器控制方面,还是很有优势的,把你仪器给你,读懂指令,然后估计半小时就可以编写好一个完整的仪器控制系统。从仪器配置到薮据发送,数据接收,到数据生成报表。如果使用其他语言,例如VB.VC之类的,写过仪器控制的同学来说,这个问题,写个界面,就要写半天,还得什么进制转换啊,各种操作,麻烦多了。但是,如果你采用LabⅤEW,这些问题,都是小儿科了。所以,你想做仪器控制,选择 Labview吧,这样,你将节省很多很多时间。到现在为止,我写过好多个仪器控制的,比如 keithley20002400万用表, Ruska7250压力计等等,还有很多利用 MODBUS总线通讯的仪器常见的仪器通讯协议人概就SCPI, MODBUS等等,当然还有自定义的,搞过单片机和上位机的,应该都比较熟悉,可以自己定义协议,然后发命令给单片机,单片机回送数据。归结起来,都是使用的VSA,使用 Labview的VSA驱动来编程还是很方便的。对VISA不明白的同学,可以百度下VSA,它是一种虚拟架构,让你不用关心底层,直接调用就好,而且不用管接∏是什么类型的,它通吃。比如,你是232接∏,用VSA吧,485接口,用ⅥSA吧,是GPIB接口(GPIB实际上不属于串口,所以,本篇不讲GPIB方面的内容,但是使用方式也是VSA,不过自己要安装好GPB卡跟它的驱动)?一样的用VSA吧用过VB、VC的,可能用 WINAPI习惯了。用 MSComm控件啊,用其他的DLL什么的,当然也可以,那样,可以在生成 SETUP文件时候,少打包进VSA,这个看自己需求了。其实既然有VISA,而且也方便使用,我建议大家还是使用ⅤISA吧。LabⅤIEW的推岀,本来就是为了让编程简单化,模块化,你如果用其他的DLL之类的,要涉及到底层的些知识,要配置很多参数什么什么的(3)一些建议本文章,旦然是手把手教你串∏仪器控制,但是由于本人能力有限,并不能面面俱到而且篇幅也有限。由于自己临近毕业,所以很多精力也有限建议读本篇文章时候,读者需要自己对 Labview有一定的了解跟认识,会基本的程序结构。一般建议看LabⅤlW相关的书籍的前儿章。看基础部分就差不多了。我所说的前几章,一般指数据类型,基本程序结构,错误调试。这几个自己一定要弄清楚。这个是最基本的对于串口通信来说,最麻烦的就是数据转换,最常见的,就是16进制转10进制,浮点数转16进制,10进制转16进制。还有正常显示的16进制到IEX显示的字符串转换的。所以,自己好好看数据类型对于仪器,看说明书:物理连接方式(232或485)、通信指令(协议)必须有。本篇文章,可能话语比较啰嗦,由于自己非专业写手,只能用自己方式米描述问题不过建议如果对串口不太了解的人,还是从头看起,因为篇幅不长谢谢大家的阅读本帖网址:htt:/www.mufenglv.net/forum.php?mod=viewthread&tid-17&exta=page%3D1IEWwkaMeMgis.nethttp:/www.mufenglv.comEmail:happyarrow@qq.com小草手把手教你 Labview串凵仪器控制二,VSA驱动下载安装篇:上一篇,我已经讲了。仪器控制,核心在于VSA函数.。有些仪器可能不需要ISA,有自凵的DLL什么的,我就管不着正常情况下,大家安装的LabⅤIEW,都是不带ⅤISA驱动的。但是, Lab view即使不安装VSA驱动,也是有VSA函数的啦!注意:有些人以为有VSA函数就是装了驱动,我无法理解现在人的思维跨度真的是很大,所以,学习知识,不要一贯自己想当然,一步一步的踏实地走。VISA函数的位置见下图。问数据阳力工且包享变量用户局可变量①山: Lan T L51t队列操作七串口SHLP3配置〓口1电可儿选板当然,还有一个位置。其实都差不多的啦。自己可以研究下。见下图所伙器IMWBs卜数据信仪器LU时于控制设计与仿真+88下T」v工≤A收藏月户库产丽心高AJI IvVIk咋设备淸零A读职rBⅥA触发打开ⅥS关闪s:奇共资源SA设置超时vsA属性节点总线/接口配置更改可见选江5读取文.ⅥA读取识事处理ⅥIs解寄存器访问LIEWsrwmfeNgivnethttp://www.mufengly.comEmail:happyarrow@qg.com小草手把手教你 Labview串凵仪器控制首先得了解函数在哪里,以后才方便编程串口YL凡PR园讧SA配置串口5戟写S帖卖取Vs关团ⅥA串口字.Ⅵ串口中断Ⅵ3设置工/.ⅥA清空工般用的比较多的函数,就是上面4个啦,其他的,最开始都可以不用管。这4个会用就行啦。基本的串口通信程序,都差不多是上面几和。不信的话,多看一看LabⅤIEW自带的范例。你会发现,结构都差不多吧。这一篇主要讲驱动下载安装。前面只是引言。安装是很重要的步骤哦。是串口通信的前提。安装好了 LabvieW之后,再安装VSAVISA驱动下载地址可以到Wwsn.com官网去搜索,以下我给出了连接地址http://www.ni.com/nisearch/app/main/p/bot/no/ap/tech/lang/zhs/pg/1/sn/catnav:du,n8:3.25.123.1640 shaw:ndr/版本有很多,自己看着办,最好去看下ⅤSA的 support文件说明,看攴持什么版本的LV。正常情况下,高版木的ⅤISA都是支持低版木的 LabVIew,可是如果你的 Labview比较占老,可能会有意外,所以,保险情况,你看下 Support说明。给大家看下支持性文件的链接位置。如下图所示可用下载下乖选项1. NI Downloader: vE a512tull downloader cxc (5/4.9/NB)N推荇使用N下载器提供更稳定文忄下戟意外中断时,可自行缝续文件下载文件下戟斯间,时C上运行提供暂停和驻续功能?标酲下截:近51川Pe7497MRh使用标生下载直接下载至PC连接问题可能会引意外中断,以文件下不稳定n不提供暂停知踡续功能readme. html(33 KB tepatents. tct(17 KByilelicense. r.(103KB le安装很容易,就不停的下步,到完成记住:安装的时候,记得退出杀毒软件,360之类的,这样安装会顺利也防止出意外IEWwhmfeNgnethttp://www.mufenglv.com!Email:happyarrow@qq.com小草手把手教你 Labview串凵仪器控制等待安装结束,会提示重启安装完毕后重启一下电脑。然后到MAX( measurement& Automation Explorer)里找,看设备有接口下,有没有 Serial& Parallcl,有的话,就说明你串口安装成功了安装NI其他硬件驱动,也是同理,看MAX有木有只体操作,点击桌面上Max图标或者找到这个MAX路径运行,按下图位置进行查看。捷方我的系统- measurenent蟲 Hut ion Exp1arer区文件〔)编辑但)查看)工具①)帮助c?显示帮助中□数据邻居即设备和接口网络设备National Instruments+-E NI-IMAAdxr DevicesMeasurement了 Serial 8 Par21eAutomation Explorery CoM1Measurement automationCOM2Explorer(M|A用于访问N『品y CoMCOMe使用指南y COMe管理设备和接口罗LPT管理已经安装的N软件4换算管理设备的虚拟道道和任务软件远程系统凵创建虚拟仪器的换算圍配置N器驱动程序?帮助到现在为止,ⅥSA驭动就安装成功啦很简单的吧。欢迎大家继续关注本论坛。我们将循疗渐进带领大家一步一步的学习 Labview本帖论坛地址:htp:/www.mufenglv.net/forum.php!mod=viewthread&td-46&extra=page%3D1三,安装使用仪器现有驱动声明:很多仪器是没有驱动的。所以,具体问题具体分析。另外声明:所谓的驱动,也就是封装好的底层的串口通信程序,也是程序而己,只不L IEWengu.nethttp://www.mufenglv.com/Email:happyarrow@qq.com小草手把手教你 Labview串凵仪器控制过别人帮你做成了子ⅥI,让自己容易用。所以:不要弄混淆了概念。国外的很多仪器,都是有现成的Lv程序驱动的,这个时候,我们到网上搜搜就行了。如果你要做仪器驱动,你最好先到网上搜搜,看有木有现成的有现成的,开发速度就好多啦如果手边的仪器搜不到现成的驱动,那就只能自己写了下面讲解怎么安装现成的驱动。①,网站下载篇,前面这个贴子讲了。http://www.mufenglv.net/forum.php?mod=viewthread&tid=59&extra=page03d1有兴趣可以看看下面是通过 LabVIew软件下载我下面手把手教下在LV软件里下载安装。首先在LV的帮助菜单里,找到查找仪器驱动E未命名1程序框图章文件￠)编)查署①)项目)操作@)工具)窗口)帮助□今间留别w可12应用程序字体昱示新时帮助锁定印时帮助在帮期.,色解程错吳c木帮迎)查找范列〔查找仪据亚动网络资源0l 1bWAOdx WI RF五R激活LaE粗件激活附加软件检查面新信管息关于L工E"追A造查内邹错误〔然后就会弹出一个仪器査找界面。如果你己经连接好了仪器的使件,且仪器支持DN?这个SCP指令的话可以使用扫描仪器按钮,扫描·下你的仪器。因为使用那个指令,如果仪器连接好没错误,会返回一个仪器本身的仪器类型和版本的。这个时候,LV就知道是什么仪器8EanwUfeNdismethttp:/www.mufengly.comEmail:happyarrow@qq.com小草手把手教你 Labview串凵仪器控制迕接到了。这个需要查仪器说明书指令。E器动程序查找器一配置搜索s KeitHley 2H器驱动查找工具可帮助您方快速地查找和安装abIE即插即用有些仪器,发送IDM?指今会返回点击扫描仪器,1EW会自动象网(m的仪器驱动,刚和江m,可仪锅动仪器的名称跟版本。串口发送命令,看是有返可来判断连接的器类型刃换用户扫措伙器制造高择一个附加关键词□仅认译的驱动程序仕→生[搜索>匚关闭[帮助如果仪器木有连接好,或者没扌描出米(没扫描出米原因太多了。没装ⅤSA驱动,电缆没连接好,仪器参数不对等。)自凵想下载驱动。就自凵选型号了,见卜图。选型号,然后点击搜索我们下面搜索 Keithley2400.好了,点击搜索。H仅驱动厅查找器一配置搜索ID SuieiLLiLiU主已连接的仪器安法的像马动v ReithFKiasu折即月俊器驱动。 Kin.elie Syslems程序Laser preciPrmh戶T附加关键词□所认证的动程序榨牛用千干动设定枵索。壮步_索>□关帮助一LIEWGnrmufengnethttpwww.mufenglv.com/Email:happyarrow@qq.com小草手把手教你 Labview串凵仪器控制然后会搜出来。注意看右边的驱动信息。开发环境,版本,还有支持的接口等。J仪死动程序查找器一搜索结果驱动程序认正cckePl必需的软件支持最低版本亚动程序作订版刮造商支持的号挑口IEEE 0本该言息用于定适合仪和开发环境的马动程序壮步装〉□关二〖鞦助一从上图可以看出,这个仪器支持串∏和GPIB∏。还有支持的型号,有2400,2410等扫肛璽动程序查找器搜索结果动程序m证-3.4★大★大六3等包司k2400 Instrument Driver要动程斥开发环墁:LabVIEW最低版半一.2仪器驱动安装t-style)成功。驱动程序位于以下目录中D: Frorra FilesNtional Instrument:LabYIEY 20111 ib Keithley24置安禁其它程序开始德用该动程序才支持的型号:信息用于确定适合位喜和开发环境的驱动程序。上=步□安装10einethttp://www.mufenglv.com/Email:happyarrow(@qq.com
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