SVM系列第三讲--函数间隔和几何间隔

上一节我们讲到,我们要像线性分类器一样找到一个超平面,不仅能够对数据点进行一个准确的分隔,同时我们希望所有的点尽量都能够远离我们的超平面,即所有点的f(x)值都是很大的正数或者是很小的负数。
但这里就会有一个疑问了,为什么f(x)值能够代表数据点远离超平面的程度呢?接下来,我们将讨论点到超平面的距离问题。

1、函数间隔

我们的函数间隔定义为:


函数间隔

可以看到,函数间隔其实就是类别标签乘上了f(x)的值,可以看到,该值永远是大于等于0的,正好符合了距离的概念,距离总不能是负的吧。那么为什么该值可以表示数据点到超平面的距离呢?我们不妨这样想,假设y=1,f(x)=1,其实就是将原来的分类超平面f(x) 向右平移了1个单位,而y=1,f(x)=2是将原来的分类超平面f(x) 向右平移了2个单位,所以f(x)值越大的点到分类超平面的距离当然越远,这就解释了我们之前提出的问题。

但是函数间隔存在一定的问题,上述定义的函数间隔虽然可以表示分类预测的正确性和确信度,但在选择分类 超平面时,只有函数间隔还远远不够,因为如果成比例的改变 w 和 b,如将他们改变为 2w 和 2b,虽然此时超 平面没有改变,但函数间隔的值 yf (x) 却变成了原来的 4 倍。

所以在实际中,我们定义点到超平面的距离时,采用的是几何间隔。

2、几何间隔

在介绍几何间隔之前,我们先来看一下下图:


几何间隔

对应的为 x0,由于 w 是垂直于超平面的一个向量,r 为样本 x 到分类间隔的距离,我们有:



要理解这个式子,我们首先需要知道为什么w是垂直于超平面的向量,其实举个例子就很容易明白,假设超平面的公式为 x1+x2-1 = 0
w=(1,1)T(表示转置):

另一方面,要想使r表示距离,我们必须对w进行标准化,所以需要除以它的二范数。
又由于 x0 是超平面上的点,满足 f(x0) = 0,代入超平面的方程即可算出:



这个式子是如何推导的呢,看下面的过程:
推导过程

字写的比较烂,希望大家不要介意。
不过这里的 γ 是带符号的,我们需要的只是它的绝对值,因此类似地,也乘上对应的类别 y 即可,因此实际上我们定义几何间隔为:
几何间隔

可以看到,此时系数的成倍的变化,不会带来几何间隔的改变。数学功底比较深厚的童鞋可能发现了,这里的几何间隔其实就是我们本科高等数学中学到的点到直线的距离公式,这里我们顺手就将其推倒出来了,是不是很有成就感!


点到直线的距离公式
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 202,905评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,140评论 2 379
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 149,791评论 0 335
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,483评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,476评论 5 364
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,516评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,905评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,560评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,778评论 1 296
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,557评论 2 319
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,635评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,338评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,925评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,898评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,142评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,818评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,347评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容

  • 【概述】 SVM训练分类器的方法是寻找到超平面,使正负样本在超平面的两侧(分类正确性即“分得开”),且样本到超平面...
    sealaes阅读 10,974评论 0 7
  • 注:题中所指的『机器学习』不包括『深度学习』。本篇文章以理论推导为主,不涉及代码实现。 前些日子定下了未来三年左右...
    我偏笑_NSNirvana阅读 39,898评论 12 145
  • SVM是数据挖掘算法中比较复杂难懂的,反复观看斯坦福机器学习的视频, 以及网上零散学习各种数学和SVM相关资料, ...
    wujustin阅读 22,343评论 0 20
  • 【干货】支持向量机SVM算法推演 来源:海阔心 尽管早就听说SVM比较复杂,当真正下笔推导时其复杂程度还是出乎意料...
    Major术业阅读 2,645评论 0 9
  • 2011年7月18日,是我工作的日子。今天我已经工作了四年零四天。 在四年时间,我的工作内容有一大部分叫公文写作。...
    爱笑的Cc阅读 232评论 0 1