本文描述了一种改进的模糊格推理(FLR)分类器进行模式分类基于积极的估值函数。模糊格推理(FLR)最近被描述为一个点阵数据域扩展的模糊ARTMAP神经分类器基于晶格包含测量功能。在这项工作中,我们提高FLR分类器的性能通过定义一个新的非线性积极估值函数。因此,修改后的算法实现了更好的分类结果。修改的有效性FLR通过实例演示了几个著名的模式识别基准。
1。介绍
关注最近支付晶格理论的应用程序(<一个href="#B1">1一个>)在不同的领域包括神经网络(<一个href="#B2">2一个>]。人工神经网络的计算是基于晶格代数已经成为被称为形态神经网络(<一个href="#B3">3一个>,<一个href="#B4">4一个>]。格很受欢迎在数学形态学包括图像处理应用程序<一个href="#B5">5一个>,<一个href="#B6">6一个>]。此外,代数格已被用于建模联想记忆(<一个href="#B7">7一个>]。在[<一个href="#B8">8一个>),在联想记忆存储能力限制的问题<一个href="#B9">9一个>,<一个href="#B10">10一个>)已经被提出了单向和双向晶格联想记忆。此外,晶格中隐式地使用等神经网络模糊艺术和min-max [<一个href="#B11">11一个>,<一个href="#B12">12一个>)的解释(<一个href="#B2">2一个>,<一个href="#B13">13一个>]。实际利用晶格理论是模型不确定性信息的能力和不同类型的格序数据(<一个href="#B14">14一个>]。的模糊格南达在1989年的基础上,提出模糊偏序关系的概念(<一个href="#B15">15一个>]。一些作者使用“模糊概念格”在数学强调晶格的代数性质的理想(<一个href="#B16">16一个>,<一个href="#B17">17一个>]。此外,研究了模糊概念格的概念在<一个href="#B18">18一个>- - - - - -<一个href="#B20">20.一个>]。Sussner和Esmi<一个href="#B21">21一个>]介绍了形态感知器的融合模糊竞争学习的晶格。模糊格也被用于聚类和分类算法。更具体地说,独立于形态神经网络的发展,Petridis和Kaburlasos<一个href="#B13">13一个>晶格理论中找到了灵感和版本的艺术模式,设计了另一个成功lattice-based计算智能方法。因此,他们提出了一个全新的和固有的层次化的方法在神经元计算名叫模糊晶格neurocomputing (FLN) [<一个href="#B14">14一个>]。此外,模糊格推理(FLR)分类器被宣布为诱导描述性的,决策知识(规则)的数学数据域包括空间<年代vg height="13.525" id="M1" style="vertical-align:-0.0pt;width:22.612499px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.612499 13.525" width="22.612499" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,它已经成功地应用于各种各样的问题,如环境臭氧估计(<一个href="#B22">22一个>)以及空气质量评估(<一个href="#B23">23一个>]。FLR决策是基于一个包含测量功能;此外,包括测量的定义是建立在积极的估值函数。
原FLR模型采用线性积极估值函数定义一个包含措施。刘等人。<一个href="#B24">24一个>)提出了一个非线性估值函数(反正切)计算包含测量功能和成功应用这几个数据集标准。
在这项工作中,我们FLR算法适用于解决模式分类问题没有特征提取和基于新的非线性积极改善其性能评估函数。因此,修改后的算法实现了更好的分类结果。修改的有效性FLR通过实例演示了几个著名的基准。
这篇文章的布局如下。节<一个href="#sec2">2一个>,模糊了晶格的数学背景。部分<一个href="#sec3">3一个>解释修改模糊格推理分类器模型。部分<一个href="#sec4">4一个>提供了实验结果,证明修改FLR的性能。最后,部分<一个href="#sec5">5一个>总结了这项工作的结果。
2。数学背景
一个格子<年代vg height="13.45" id="M2" style="vertical-align:-2.21957pt;width:43.162498px;" version="1.1" viewbox="0 0 43.162498 13.45" width="43.162498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
,
≤
)
是一个部分有序的集合(或者简单,偏序集),两个的元素吗<年代vg height="12.7625" id="M3" style="vertical-align:-1.76814pt;width:52.287498px;" version="1.1" viewbox="0 0 52.287498 12.7625" width="52.287498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
∈
有最大下界吗<年代vg height="13.625" id="M4" style="vertical-align:-2.26974pt;width:112.1875px;" version="1.1" viewbox="0 0 112.1875 13.625" width="112.1875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∧
=
我
n
f
{
,
}
和一个最小上界<年代vg height="14.1375" id="M5" style="vertical-align:-2.72118pt;width:114.9625px;" version="1.1" viewbox="0 0 114.9625 14.1375" width="114.9625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∨
=
年代
u
p
{
,
}
。晶格的操作<年代vg height="8.9499998" id="M6" style="vertical-align:-0.36366pt;width:9.8125px;" version="1.1" viewbox="0 0 9.8125 8.9499998" width="9.8125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∧
和<年代vg height="8.9499998" id="M7" style="vertical-align:-0.36366pt;width:9.8125px;" version="1.1" viewbox="0 0 9.8125 8.9499998" width="9.8125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∨
分别也叫做满足并加入。一个格子<年代vg height="13.45" id="M8" style="vertical-align:-2.21957pt;width:43.162498px;" version="1.1" viewbox="0 0 43.162498 13.45" width="43.162498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
,
≤
)
被称为完全在它的每个子集最大最小上界和下界吗<年代vg height="10.325" id="M9" style="vertical-align:-0.0pt;width:11.1875px;" version="1.1" viewbox="0 0 11.1875 10.325" width="11.1875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(<一个href="#B1">1一个>]。一个非空完整晶格有最小元素和最大的元素用<年代vg height="10.75" id="M10" style="vertical-align:-0.13794pt;width:11.875px;" version="1.1" viewbox="0 0 11.875 10.75" width="11.875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
和<年代vg height="10.325" id="M11" style="vertical-align:-0.0pt;width:9.0375004px;" version="1.1" viewbox="0 0 9.0375004 10.325" width="9.0375004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,分别。逆<年代vg height="11.25" id="M12" style="vertical-align:-1.29163pt;width:15.175px;" version="1.1" viewbox="0 0 15.175 11.25" width="15.175" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
≥
订单的关系<年代vg height="11.25" id="M13" style="vertical-align:-1.29163pt;width:15.175px;" version="1.1" viewbox="0 0 15.175 11.25" width="15.175" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
≤
本身就是一个订单的关系。订单<年代vg height="11.25" id="M14" style="vertical-align:-1.29163pt;width:15.175px;" version="1.1" viewbox="0 0 15.175 11.25" width="15.175" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
≥
被称为<我>双我>的顺序<年代vg height="11.25" id="M15" style="vertical-align:-1.29163pt;width:15.175px;" version="1.1" viewbox="0 0 15.175 11.25" width="15.175" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
≤
象征性地<年代vg height="15.3" id="M16" style="vertical-align:-1.29163pt;width:21.387501px;" version="1.1" viewbox="0 0 21.387501 15.3" width="21.387501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
≤
。一个格子<年代vg height="13.45" id="M17" style="vertical-align:-2.21957pt;width:43.162498px;" version="1.1" viewbox="0 0 43.162498 13.45" width="43.162498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
,
≤
)
可以的笛卡儿积<年代vg height="10.325" id="M18" style="vertical-align:-0.0pt;width:14.8375px;" version="1.1" viewbox="0 0 14.8375 10.325" width="14.8375" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
组成点阵<年代vg height="14.2375" id="M19" style="vertical-align:-3.13504pt;width:70.525002px;" version="1.1" viewbox="0 0 70.525002 14.2375" width="70.525002" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
1
,
…
,
,也就是说,<年代vg height="14.2375" id="M20" style="vertical-align:-3.13504pt;width:123.3px;" version="1.1" viewbox="0 0 123.3 14.2375" width="123.3" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
1
×
⋯
×
。产品晶格的晶格操作满足并加入定义如下:<年代p一个nclass="equation" id="EEq1">
估值脆晶格<年代vg height="10.325" id="M22" style="vertical-align:-0.0pt;width:11.1875px;" version="1.1" viewbox="0 0 11.1875 10.325" width="11.1875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
是一个实值函数<年代vg height="10.5375" id="M23" style="vertical-align:-0.16302pt;width:75.699997px;" version="1.1" viewbox="0 0 75.699997 10.5375" width="75.699997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∶
→
满足<年代vg height="13.45" id="M24" style="vertical-align:-2.21957pt;width:270.8125px;" version="1.1" viewbox="0 0 270.8125 13.45" width="270.8125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
+
(
)
=
(
∨
)
−
(
∧
)
,
,
∈
。估值叫做单调当且仅当<年代vg height="12.175" id="M25" style="vertical-align:-1.29163pt;width:34.700001px;" version="1.1" viewbox="0 0 34.700001 12.175" width="34.700001" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
≤
在<年代vg height="10.325" id="M26" style="vertical-align:-0.0pt;width:11.1875px;" version="1.1" viewbox="0 0 11.1875 10.325" width="11.1875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
意味着<年代vg height="13.45" id="M27" style="vertical-align:-2.21957pt;width:71.337502px;" version="1.1" viewbox="0 0 71.337502 13.45" width="71.337502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
≤
(
)
和积极的当且仅当<年代vg height="10.9375" id="M28" style="vertical-align:-0.30096pt;width:34.700001px;" version="1.1" viewbox="0 0 34.700001 10.9375" width="34.700001" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
<
意味着<年代vg height="13.45" id="M29" style="vertical-align:-2.21957pt;width:71.337502px;" version="1.1" viewbox="0 0 71.337502 13.45" width="71.337502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
<
(
)
。我们的话,积极评价的目标函数<年代vg height="7.4250002" id="M30" style="vertical-align:-0.11285pt;width:8.0375004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.0375004 7.4250002" width="8.0375004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
是处理格子元素。选择一个合适的估价函数依赖的问题。由FLR决策是基于一个包含测量功能;因此,一个适当的积极估值函数可能会提高性能。
定义1。我>一个包含测量<年代vg height="6.9875002" id="M31" style="vertical-align:-0.13794pt;width:9.3000002px;" version="1.1" viewbox="0 0 9.3000002 6.9875002" width="9.3000002" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
用最少的元素<年代vg height="10.75" id="M32" style="vertical-align:-0.13794pt;width:11.875px;" version="1.1" viewbox="0 0 11.875 10.75" width="11.875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
和伟大的元素<年代vg height="10.325" id="M33" style="vertical-align:-0.0pt;width:9.0375004px;" version="1.1" viewbox="0 0 9.0375004 10.325" width="9.0375004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
在一个完整的点阵<年代vg height="10.325" id="M34" style="vertical-align:-0.0pt;width:11.1875px;" version="1.1" viewbox="0 0 11.1875 10.325" width="11.1875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
是一个映射<年代vg height="13.125" id="M35" style="vertical-align:-1.95624pt;width:125.9625px;" version="1.1" viewbox="0 0 125.9625 13.125" width="125.9625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∶
×
→
(
0
,
1
]
这样,它满足下列条件<一个href="#B2">2一个>]:<年代p一个nclass="list">(我)年代p一个n>
,年代p一个n>(2)年代p一个n>
对所有<年代vg height="10.75" id="M38" style="vertical-align:-0.33858pt;width:38.424999px;" version="1.1" viewbox="0 0 38.424999 10.75" width="38.424999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∈
,年代p一个n>(3)年代p一个n>
,尽管<年代vg height="12.7625" id="M40" style="vertical-align:-1.76814pt;width:65.275002px;" version="1.1" viewbox="0 0 65.275002 12.7625" width="65.275002" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
,
∈
(一致性属性)。年代p一个n>
它显示一个包含测量表明,在很大程度上,一个模糊集是包含在另一个。
定理2。年代p一个n>一个积极的评价函数<年代vg height="10.5375" id="M41" style="vertical-align:-0.16302pt;width:75.699997px;" version="1.1" viewbox="0 0 75.699997 10.5375" width="75.699997" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∶
→
在一个格子<年代vg height="13.45" id="M42" style="vertical-align:-2.21957pt;width:43.162498px;" version="1.1" viewbox="0 0 43.162498 13.45" width="43.162498" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
,
≤
)
与<年代vg height="13.45" id="M43" style="vertical-align:-2.21957pt;width:57.087502px;" version="1.1" viewbox="0 0 57.087502 13.45" width="57.087502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
=
0
是两个包含措施的充分条件(<一个href="#B2">2一个>]:我>
在我们的实验中,在点阵数据规范化<年代vg height="15.9625" id="M45" style="vertical-align:-1.95624pt;width:74.050003px;" version="1.1" viewbox="0 0 74.050003 15.9625" width="74.050003" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
(
0
,
1
]
,即单位<年代vg height="10.325" id="M46" style="vertical-align:-0.0pt;width:14.8375px;" version="1.1" viewbox="0 0 14.8375 10.325" width="14.8375" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
维超立方体,<年代vg height="10.325" id="M47" style="vertical-align:-0.0pt;width:14.8375px;" version="1.1" viewbox="0 0 14.8375 10.325" width="14.8375" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
输入数据的维数。此外,我们提出以下非线性积极估值函数:<年代p一个nclass="equation" id="EEq5">
在哪里<年代vg height="9.9375" id="M49" style="vertical-align:-2.34499pt;width:8.0625px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.0625 9.9375" width="8.0625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
被称为位置参数。不失一般性,我们<年代vg height="14.6" id="M50" style="vertical-align:-3.13504pt;width:221.21249px;" version="1.1" viewbox="0 0 221.21249 14.6" width="221.21249" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
(
1
,
…
,
)
≥
=
(
1
,
…
,
)
,也就是说,<年代vg height="14.7125" id="M51" style="vertical-align:-3.2316pt;width:129.89999px;" version="1.1" viewbox="0 0 129.89999 14.7125" width="129.89999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
≥
,
=
1
,
…
,
:<年代p一个nclass="equation" id="eq4">
此外,该估值函数是一个严格递增函数,因此对于任何<年代vg height="16.2875" id="M53" style="vertical-align:-2.21957pt;width:257.32501px;" version="1.1" viewbox="0 0 257.32501 16.2875" width="257.32501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,
∈
(
(
0
,
1
]
,
≤
)
,
<
⇒
(
)
<
(
)
。最后,上述函数(<一个href="#EEq5">3一个>)地图格子的最小元素<年代vg height="16.2875" id="M54" style="vertical-align:-2.21957pt;width:75.5625px;" version="1.1" viewbox="0 0 75.5625 16.2875" width="75.5625" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
(
0
,
1
]
,
≤
)
为零。另一方面,<年代vg height="19.799999" id="M55" style="vertical-align:-3.80836pt;width:198.89999px;" version="1.1" viewbox="0 0 198.89999 19.799999" width="198.89999" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
∑
(
)
=
=
1
0
×
l
n
(
0
+
)
=
0
。
上述估值函数在一个更灵活的方式与其他估值相比在文献中提出。首先,FLR的性能可以通过选择不同的位置参数值进行了优化。第二,如果第一个变量<年代vg height="7.1624999" id="M56" style="vertical-align:-0.11285pt;width:8.7250004px;" version="1.1" viewbox="0 0 8.7250004 7.1624999" width="8.7250004" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
被假定为常数,那么它将被转换成吗<年代vg height="13.725" id="M57" style="vertical-align:-2.34499pt;width:108.3875px;" version="1.1" viewbox="0 0 108.3875 13.725" width="108.3875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
=
l
n
(
+
)
在空间<年代vg height="10.325" id="M58" style="vertical-align:-0.0pt;width:11.6875px;" version="1.1" viewbox="0 0 11.6875 10.325" width="11.6875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
,在一些特殊的应用程序,它可能是一个合适的估值函数。人可能会说它不满足条件<年代vg height="13.45" id="M59" style="vertical-align:-2.21957pt;width:57.087502px;" version="1.1" viewbox="0 0 57.087502 13.45" width="57.087502" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
=
0
在这种情况下,它可以定义如下<一个href="#B14">14一个>]:<年代p一个nclass="equation" id="EEq6">
图<一个href="//www.newsama.com/journals/afs/2012/206121/fig1/" target="_blank">1(一)一个>情节的估值函数<年代vg height="13.725" id="M61" style="vertical-align:-2.34499pt;width:108.3875px;" version="1.1" viewbox="0 0 108.3875 13.725" width="108.3875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
=
l
n
(
+
)
,而图<一个href="//www.newsama.com/journals/afs/2012/206121/fig1/" target="_blank">1 (b)一个>情节<年代vg height="13.725" id="M62" style="vertical-align:-2.34499pt;width:119.5875px;" version="1.1" viewbox="0 0 119.5875 13.725" width="119.5875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
(
)
=
l
n
(
+
)
为<年代vg height="13.6125" id="M63" style="vertical-align:-2.34499pt;width:35.262501px;" version="1.1" viewbox="0 0 35.262501 13.6125" width="35.262501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
=
1
。