GMM基礎(chǔ)

一、單成分單變量高斯模型

圖1.1 單成分單變量高斯模型1

圖1.2 單成分單變量高斯模型2

圖1.3 單成分單變量高斯模型3

二幽歼、單成分多變量高斯模型

圖2.1 單成分多變量高斯模型1

若協(xié)方差矩陣為對角矩陣且對角線上值相等朵锣,兩變量高斯分布的等值線為圓形。

圖2.2 單成分多變量高斯模型2

若協(xié)方差矩陣為對角矩陣且對角線上值不等甸私,兩變量高斯分布的等值線為橢圓形诚些。長軸平行于取較大值的變量所在的軸,短軸平行于取較小值的變量所在的軸皇型。

圖2.3 單成分多變量高斯模型3

若協(xié)方差矩陣為非對角矩陣诬烹,表明變量之間存在相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)取-1到1之間的非0值弃鸦。

圖2.4 單成分多變量高斯模型4

上圖中兩變量高斯分布的等值線長軸平行于x_1=-0.5x_2這條直線绞吁。

圖2.5 單成分多變量高斯模型5

三、多成分多變量高斯混合模型

基于先驗(yàn)概率P(m)選擇成分后唬格,基于P(X|m)生成數(shù)據(jù)家破。

圖3.1 多成分多變量高斯混合模型1

為減少參數(shù)數(shù)目颜说,常假設(shè)協(xié)方差矩陣為對角矩陣且對角線取值相等。

圖3.2 多成分多變量高斯混合模型2

圖3.3 多成分多變量高斯混合模型3

如果哪個(gè)成分生成哪個(gè)數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系已知员舵,即強(qiáng)制對齊脑沿,這時(shí)使用MLE進(jìn)行參數(shù)估計(jì)

圖3.4 多成分多變量高斯混合模型4

通常情況下,這種生成數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系是未知的马僻,即存在隱變量,這時(shí)使用EM替代MLE進(jìn)行參數(shù)估計(jì)注服。

圖3.5 多成分多變量高斯混合模型5

E步其實(shí)計(jì)算的是P(m|X)韭邓,即軟分配。
強(qiáng)制對齊下溶弟,將X分配給其中的一個(gè)成分女淑;
軟分配下,將X以一定的概率值分配給每個(gè)成分辜御。

圖3.6 多成分多變量高斯混合模型6

用GMM對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合比用單個(gè)Gaussian擬合數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確鸭你。

圖3.7 多成分多變量高斯混合模型7

圖3.8 多成分多變量高斯混合模型8

圖3.9 多成分多變量高斯混合模型9
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