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Fisher算法在多类情况下的MATLAB实现
Fisher算法(也称为线性判别分析,LDA)是一种经典的线性分类方法,广泛应用于模式识别和机器学习任务中。其核心思想是通过寻找最优投影方向,使得类间离散度最大化,同时类内离散度最小化。
在多类分类问题中,Fisher算法的目标不再局限于寻找一个最优投影方向,而是通过降维将数据映射到低维空间,同时最大化类别间的可分性。MATLAB提供了方便的实现方式,用户只需调用`multiclassfisher`函数即可完成多类情况下的Fisher判别分析。
实现思路: 计算每个类别的均值向量,以及整体数据的全局均值向量。 计算类内离散度矩阵(within-class scatter matrix)和类间离散度矩阵(between-class scatter matrix)。 通过广义特征值分解求解投影矩阵,该矩阵能够使得类间离散度相对于类内离散度的比值最大化。 利用投影矩阵对原始数据进行降维,得到低维表示,便于后续的线性分类器(如最近邻分类器)进行分类。
在MATLAB的实现中,`multiclassfisher`函数封装了上述步骤,用户只需传入训练数据和对应的类别标签,即可得到训练好的投影模型。将该模型应用于测试数据,即可实现分类预测。
扩展思考: Fisher算法虽然简单有效,但在处理非线性可分数据时可能表现不佳。此时可以考虑结合核方法(Kernel LDA),或者使用更复杂的深度学习模型提升分类性能。此外,在类别样本不均衡的情况下,可能需要采用加权Fisher判别分析以平衡不同类别的影响。