一、深度置信网络DBN(代码获取:底部公众号)
深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)是一种基于无监督学习的深度神经网络模型,它由多个受限玻尔兹曼机(Restricted Boltzmann Machine,RBM)组成,层与层之间是逐层逐层训练的。
以下是DBN分类模型的基本步骤:
1. 数据准备:收集和准备用于训练和测试的数据集。确保数据集包含输入特征和相应的目标变量。
2. 逐层贪心训练:DBN的训练是逐层进行的。首先,对于每一层,使用无监督学习算法(如受限玻尔兹曼机)进行训练。这样可以逐步地将数据在网络中进行编码,并且每一层的参数可以通过最大似然估计或其他方法进行优化。
3. 微调:在逐层贪心训练完成后,进行微调以提高整个网络的性能。微调通常使用有监督学习算法,如反向传播(backpropagation)算法。通过将标签信息引入网络,可以进一步优化网络的参数,以实现更好的分类性能。
4. 预测结果:使用训练好的DBN模型对新的输入数据进行预测。通过前向传播算法,将输入数据传递到网络中,最终输出分类结果。
5. 模型评估:使用测试数据集评估DBN模型的性能。常用的评估指标包括准确率、精确率、召回率和F1分数等。
DBN分类模型具有以下优点:
- 能够学习到数据的高层次特征表示,具有较强的表征能力。
- 可以处理高维数据和大规模数据集。
- 具有一定的鲁棒性,对于噪声和缺失数据具有一定的容错性。
- 可以进行无监督预训练和有监督微调,融合了两种学习方式的优势。
二、MATLAB仿真结果
(1)迭代正确率和损失函数曲线
(2)分类结果
(3)混淆矩阵
三、关键代码展示(代码获取:下方公众号)
%% 模型预训练
% -------- 修改这里参数时,应对应修改子函数 getObjValue 的相关参数 ---------------
dbn.sizes = Best_pos(1: 3); % 隐藏层节点
opts.numepochs = 300; % 训练次数
opts.batchsize = M; % 每次训练样本个数 需满足:(M / batchsize = 整数)
opts.momentum = 0; % 学习率的动量
opts.alpha = 0.01; % 学习率
dbn = dbnsetup(dbn, p_train, opts); % 建立模型
dbn = dbntrain(dbn, p_train, opts); % 训练模型
%% 训练权重移植,添加输出层
nn = dbnunfoldtonn(dbn, num_class);
%% 反向调整网络
% -------- 修改这里参数时,应对应修改子函数 getObjValue 的相关参数 ---------------
opts.numepochs = Best_pos(5); % 反向微调次数
opts.batchsize = M; % 每次反向微调样本数 需满足:(M / batchsize = 整数)
nn.activation_function = 'sigm'; % 激活函数
nn.learningRate = Best_pos(4); % 学习率
nn.momentum = 0.5; % 动量参数
nn.scaling_learningRate = 1; % 学习率的比例因子
[nn, loss, accu] = nntrain(nn, p_train, t_train, opts); % 训练