第六章特征选择 966 模式识别的三大核心问题： 特征数据采集与预处理 分类识别 特征选择与提取 分类识别的正确率取决于对象的表示、训练学 习和分类识别算法，我们在前面各章的介绍中详细 讨论了第二方面的内容。本章介绍的特征提取与选 择问题则是对象表示的一个关键问题
模式识别的三大核心问题: •特征数据采集与预处理 •分类识别 •特征选择与提取 分类识别的正确率取决于对象的表示、训练学 习和分类识别算法，我们在前面各章的介绍中详细 讨论了第二方面的内容。本章介绍的特征提取与选 择问题则是对象表示的一个关键问题。 第六章 特征选择
第六章特征选择 J966 通常在得到实际对象的若干具体特征之后， 再由这些原始特征产生出对分类识别最有效、数 目最少的特征，这就是特征提取与选择的任务。 从本质上讲，我们的目的是使在最小维数特 征空间中异类模式点相距较远（类间距离较大) 而同类模式点相距较近（类内距离较小）
通常在得到实际对象的若干具体特征之后， 再由这些原始特征产生出对分类识别最有效、数 目最少的特征，这就是特征提取与选择的任务。 从本质上讲，我们的目的是使在最小维数特 征空间中异类模式点相距较远（类间距离较大） ，而同类模式点相距较近（类内距离较小）。 第六章 特征选择
966 特征选择与提取的任务： 选出最有代表性的特征，实现特征空间维数 的压缩，用最少的特征达到所要求的分类识别 正确率。 存在两个困难： ·获得的特征测量值不多。实现方法及经济上 的限制等提供的分类信息是否足够，是否能获得较 好的分类效果 ·获得的测量值太多。特征维数灾难
特征选择与提取的任务： 存在两个困难： 选出最有代表性的特征，实现特征空间维数 的压缩，用最少的特征达到所要求的分类识别 正确率。 •获得的特征测量值不多。实现方法及经济上 的限制等提供的分类信息是否足够，是否能获得较 好的分类效果 •获得的测量值太多。特征维数灾难
/96 错误的认识： 认为特征越多越好。当分类器不满足要求时， 想通过增加新的特征，来改善分类器性能。但实标 发现，特征数目达某限度后，不但不能改善分类器 性能，反而工作恶化一“特征维数灾难
错误的认识： 认为特征越多越好。当分类器不满足要求时， 想通过增加新的特征，来改善分类器性能。但实际 发现，特征数目达某限度后，不但不能改善分类器 性能，反而工作恶化——“特征维数灾难”
问题： /966 如何去掉冗余特征，如何保证分类识别精度的 前提下，减少特征维数，提高分类器运算效率和准 确度。 实际上，特征存在很多无用信息，即使有用， 有的也不能反映客体类别本质，'.要通过变换才 能得到更有意义的量。 例如：图像灰值分布中，提取反映纹理和几何形 状等性质的量，有利于分类器达最优性能。 '.需研究特征选择和提取方法→维数压缩
问题： 实际上，特征存在很多无用信息，即使有用， 有的也不能反映客体类别本质，∴要通过变换才 能得到更有意义的量。 例如：图像灰值分布中，提取反映纹理和几何形 状等性质的量，有利于分类器达最优性能。 ∴需研究特征选择和提取方法维数压缩 如何去掉冗余特征,如何保证分类识别精度的 前提下，减少特征维数，提高分类器运算效率和准 确度
特征选择与提取的两个基本途径 966 (1)直接选择法：当实际用于分类识别的特征数目 确定后，直接从已获得的n个原始特征中选出d 个特征x1,x2,…,x使可分性判据J的值满足下 式： (x,x,,xa)=maJ,x2,…,xa】 式中x1,x2,…,Xa是n个原始特征中的任意d个特 征，上式表示直接寻找n维特征空间中的d维子空间 主要方法有：统计检验法、分枝定界法、遗传算 法等方法
特征选择与提取的两个基本途径 （1）直接选择法：当实际用于分类识别的特征数目d 确定后，直接从已获得的n 个原始特征中选出d 个特征 ，使可分性判据J 的值满足下 式： d x , x , , x 1 2 Jx1, x2 ,, xd max Jxi1, xi2 ,, xid 式中 是n 个原始特征中的任意d 个特 征，上式表示直接寻找n 维特征空间中的d 维子空间。 i i id x , x , , x 1 2 主要方法有：统计检验法、分枝定界法、遗传算 法等方法
特征选择与提取的两个基本途径 /96 (2)变换法，在使判据J取最大的目标下，对n 个原始特征进行变换降维，即对原n维特征空 间进行坐标变换，然后再取子空间。 主要方法有：基于可分性判据的特征选择、基于 误判概率的特征选择、离散K-L变换法(DKLT)、 基于决策界的特征选择等方法
（2）变换法，在使判据J 取最大的目标下，对n 个原始特征进行变换降维，即对原n 维特征空 间进行坐标变换，然后再取子空间。 主要方法有：基于可分性判据的特征选择、基于 误判概率的特征选择、离散K-L变换法(DKLT)、 基于决策界的特征选择等方法。 特征选择与提取的两个基本途径
预处理 /96 数据归一化 口各维特征存在度量单位等方面的差异 口常用方法是限制到0,1川或者[-1,1川 剔除离群值(outlier) 口与随机变量的平均值距离很远的点，通常是检测 或者测量手段导致的误差 缺失数据处理 口检测或者采样过程中的不完全数据 口补0，平均值
预处理 数据归一化 各维特征存在度量单位等方面的差异 常用方法是限制到[0,1]或者[-1,1] 剔除离群值(outlier) 与随机变量的平均值距离很远的点，通常是检测 或者测量手段导致的误差 缺失数据处理 检测或者采样过程中的不完全数据 补0，平均值…
类别可分性判据 J966 为确立特征提取和选择的准则：引入类别可分性 判据，来刻划特征对分类的贡献。为此希望所构造 的可分性判据满足下列要求： (1)与误判概率（或误分概率的上界、下界）有单调关系。 (2)当特征相互独立时，判据有可加性，即： J(x1,x2,…,xa)=∑J,() k=1 式中，x1,x2,…,x是对不同种类特征的测量值，J（) 表示使用括号中特征时第类与第类可分性判据函数
类别可分性判据 为确立特征提取和选择的准则：引入类别可分性 判据，来刻划特征对分类的贡献。为此希望所构造 的可分性判据满足下列要求： (1) 与误判概率(或误分概率的上界、下界)有单调关系。 (2) 当特征相互独立时，判据有可加性，即 ： J x x x J x i j d i j k d k ( , , , ) ( ) 1 2 1 式中，x x x 1 2 d , ,, 是对不同种类特征的测量值，Ji j() 表示使用括号中特征时第i 类与第j类可分性判据函数
类别可分性判据 /96 (3) 判据具有“距离”的某些特性，即： J>0,当i≠j时； J=0,当i=j时； Ju=Jn (4) 对特征数目是单调不减，即加入新的特征后， 判据值不减。 Ji（x1,X2,,Xa）≤Ji（X1,X2,…,xaxa+）
(3) 判据具有“距离”的某些特性，即 ： Ji j 0 ，当 i j 时； Ji j 0 ，当 i j 时； J J i j j i (4) 对特征数目是单调不减，即加入新的特征后， 判据值不减。 J x x x J x x x x i j d i j d d ( , , , ) ( , , , , ) 1 2 1 2 +1 类别可分性判据
