Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ИДЗ_Лебедь.docx
Скачиваний:
3
Добавлен:
04.09.2023
Размер:
225.78 Кб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра биотехнических систем

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

по дисциплине «Технологии и системы принятия решений»

Вариант 9

Студентка гр. 6503

Лебедь Г. Р. М.

Преподаватель

Манило Л. А.

Санкт-Петербург

2021

ЗАДАНИЕ

НА ИДЗ

Студентка Лебедь Г. Р. М.

Группа 6503

Исходные данные:

представляют собой отсчеты спектральной плотности мощности коротких фрагментов ЭКГ сигнала. Длительность каждого фрагмента 2 с, частота дискретизации 360 Гц. Анализируется область низких частот в диапазоне, не превышающем 20 Гц.

Выборка данных включает несколько классов ЭКГ:

1 класс – фибрилляция желудочков ФЖ;

2 класс ­ – желудочковая тахикардия ЖТ;

3 класс – фоновый ритм ФР.

Каждый из трёх классов представлен 30 объектами.

Необходимо:

  1. провести классификацию данных методом k ближайших соседей; первые 15 объектов использовать как обучающую выборку, вторые 15 объектов использовать для тестирования;

  2. построить решающие правила для распознавания трёх классов объектов, используя методы классификации:

    1. по минимуму расстояния (сравнение с эталонами – центрами классов);

    2. по критерию Фишера.

  3. для каждого из методов п. 2 определить направление W (ориентирует положение разделяющей гиперплоскости);

  4. записать уравнения разделяющих гиперплоскостей;

  5. отобразить распределение объектов заданных классов в направлении W;

  6. вычислив для каждого класса среднее и дисперсию проекций объектов на направление W, получить функции плотности вероятности (использовать нормальный закон распределения);

  7. построить ROC кривые;

  8. провести сравнение эффективности алгоритмов классификации;

  9. записать решающие правила и оценить ошибки классификации (точность распознавания).

Для объектов трех классов свести задачу к поэтапному решению двух классовых задач.

Требования к отчету:

Файл Word с титульным листом, заданием, основным текстом, приложением. Основной текст должен содержать основные вычисления и результат, полученный по каждому пункту задания, а также комментарий к ним; необходимо дать собственную оценку возможности распознавания каждого из заданных классов объектов в пространстве спектральных параметров.

Дата выдачи задания: 20.09.2021

Дата сдачи: 12.12.2021

Дата защиты: 16.12.2021

Студентка гр. 6503

Лебедь Г. Р. М.

Преподаватель

Манило Л. А

Содержание

Не описаны процедуры нахождения разделяющих гиперплоскостей. В основном приводятся лишь конечные результаты.

Метод k ближайших соседей

Сначала был протестирован обычный метод k ближайших соседей, при котором наблюдение относится к тому классу, количество объектов которого среди k ближайших соседей наибольшее. Для каждого наблюдения из тестовой выборки были найдены k ближайших соседей среди наблюдений тренировочной выборки и по этим соседям были присвоены соответствующие классы. Результаты приведены в таблицах 1-8.

Таблица 1 – Обычный метод, k = 3, OA = 88.89%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

12

0

3

15

0

1

14

Таблица 2 – Обычный метод, k = 4, OA = 86.67%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

12

0

3

15

0

2

13

Таблица 3 – Обычный метод, k = 5, OA = 88.89%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

11

1

3

15

0

0

15

Таблица 4 – Обычный метод, k = 6, OA = 82.22%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

4

11

0

3

15

0

3

12

Таблица 5 – Обычный метод, k = 7, OA = 88.89%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

4

11

0

3

15

0

0

15

Таблица 6 – Обычный метод, k = 8, OA = 86.67%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

4

11

0

3

15

0

1

14

Таблица 7 – Обычный метод, k = 9, OA = 91.11%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

12

0

3

15

0

0

15

Таблица 8 – Обычный метод, k = 10, OA = 93.33%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

15

0

0

2

15

3

12

0

3

15

0

0

15

Исходя из таблиц, лучший результат получается при k равном 9 (точность 93.33%, чувствительности к НР, ЖТ, ФЖ равны 100%, 80%, 100% соответственно).

Потом был протестирован взвешенный метод, при котором среди k ближайших соседей наблюдение относится к тому классу, сумма весов наблюдений которого наибольшая. В качестве веса была взята величина, обратная евклидовому расстоянию между наблюдением тестовой выборки и соседом. Полученные результаты приведены в таблицах 9-16.

Таблица 9 – Взвешенный метод, k = 3, OA = 88.89%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

12

0

3

15

0

1

14

Таблица 10 – Взвешенный метод, k = 4, OA = 88.89%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

12

0

3

15

0

1

14

Таблица 11 – Взвешенный метод, k = 5, OA = 88.89%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

11

1

3

15

0

0

15

Таблица 12 – Взвешенный метод, k = 6, OA = 91.11%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

12

0

3

15

0

0

15

Таблица 13 – Взвешенный метод, k = 7, OA = 88.89%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

4

11

0

3

15

0

0

15

Таблица 14 – Взвешенный метод, k = 8, OA = 91.11%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

12

0

3

15

0

0

15

Таблица 15 – Взвешенный метод, k = 9, OA = 91.11%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

12

0

3

15

0

0

15

Таблица 16 –Взвешенный метод, k = 10, OA = 91.11%

Истинный класс, i

Число объектов

Результат распознавания (класс), j

1

2

3

1

15

14

1

0

2

15

3

12

0

3

15

0

0

15

Исходя из таблиц, лучшие по точности результаты получаются при k равном 6, 8, 9, 10 (точность 91.11%, чувствительности к НР, ЖТ, ФЖ равны 100%, 80%, 93.33% соответственно).

При сравнении обоих типов методов можно сделать вывод, что обычная версия метода может давать более точный результат, но при большем числе соседей.

Код программы для работы с классификатором k ближайших соседей приведен в приложении А.

Надо было построить график.

Какоми данными я должна воспользоваться для реализации алгоритма?

Соседние файлы в предмете Технологии и системы принятия решений