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SVM 的核函数选择和调参

IT职场 作者:joytoy 时间:2021-09-09 09:40:56 0 删除 编辑

本文结构:

  1. 什么是核函数

  2. 都有哪些 & 如何选择

  3. 调参


1. 什么是核函数

核函数形式 K(x, y) = ,
其中 x, y  为 n 维,f 为 n 维到 m 维的映射, 表示内积。

在用SVM处理问题时,如果数据线性不可分,希望通过 将输入空间内线性不可分的数据 映射到 一个高维的特征空间内,使数据在特征空间内是线性可分的,这个映射记作 ϕ(x),

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之后优化问题中就会有内积 ϕi⋅ϕj,
这个内积的计算维度会非常大,因此引入了核函数,
kernel 可以帮我们很快地做一些计算, 否则将需要在高维空间中进行计算。


2. 都有哪些 & 如何选择

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下表列出了 9 种核函数以及它们的用处和公式,常用的为其中的前四个:linear,Polynomial,RBF,Sigmoid

核函数 用处 公式
linear kernel 线性可分时,特征数量多时,样本数量多再补充一些特征时,linear kernel可以是RBF kernel的特殊情况

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Polynomial kernel image processing,参数比RBF多,取值范围是(0,inf)

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Gaussian radial basis function (RBF) 通用,线性不可分时,特征维数少 样本数量正常时,在没有先验知识时用,取值在[0,1]

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Sigmoid kernel 生成神经网络,在某些参数下和RBF很像,可能在某些参数下是无效的

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Gaussian kernel 通用,在没有先验知识时用

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Laplace RBF kernel 通用,在没有先验知识时用

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Hyperbolic tangent kernel neural networks中用

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Bessel function of the first kind Kernel 可消除函数中的交叉项

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ANOVA radial basis kernel 回归问题

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Linear splines kernel in one-dimension text categorization,回归问题,处理大型稀疏向量

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其中 linear kernel  和 RBF kernel 在线性可分和不可分的对比可视化例子如下:


linear kernel RBF kernel
线性可分

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线性不可分

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3. 调参

在 sklearn 中可以用 grid search 找到合适的 kernel,以及它们的 gamma,C 等参数,那么来看看各 kernel 主要调节的参数是哪些:

核函数 公式 调参
linear kernel

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Polynomial kernel

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-d:多项式核函数的最高次项次数,-g:gamma参数,-r:核函数中的coef0
Gaussian radial basis function (RBF)

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-g:gamma参数,默认值是1/k
Sigmoid kernel

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-g:gamma参数,-r:核函数中的coef0

其中有两个重要的参数,即 C(惩罚系数) 和 gamma,
gamma 越大,支持向量越少,gamma 越小,支持向量越多。
而支持向量的个数影响训练和预测的速度。
C 越高,容易过拟合。C 越小,容易欠拟合。


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