隐马尔可夫模型

定义: 关于时序的概率模型,描述由一个隐藏得马尔可夫链随机生成不可观测的状态随机序列,再由各个状态生成一个观测而产生的观测随机序列的过程。

状态序列: 隐藏的马尔可夫链随机生成的状态的序列
观测序列: 每一个状态生成一个观测,而由此产生的观测的随机序列
序列的每一个位置又可以看做是一个时刻
隐马尔可夫模型由初始概率分布、状态转移概率分布以及观测概率分布确定。形式定义如下:
所有可能的状态的集合:Q={q1,q2,q3,q4...qN}
所有可能的观测的集合:V={v1,v2,v3,v4...vN}
长度为T的状态序列:I=(i1,i2,i3,i4,...iT)
对于的长度为T的观测序列:O=(o1,o2,o3,o4...oT)
状态转移概率矩阵:A = [aij]NxN,其中
aij = P(it+1=qj|it=qi), i=1,2,...,N; j=1,2,...,N, 是在时刻t处于状态qi的条件下在时刻t+1转移到qj的概率。
观测概率矩阵:B=[bj(k)]NxM, 其中bj(k)=P(ot=vk|it=qj), k=1,2,...,M; j=1,2,...,N 是指时刻t处于状态qj的条件下生成观测vk的概率。
PP 代表初始状态概率向量: PP = (ppi); 其中ppi=P(i1=qi) , i = 1,2,...,N 指时刻t=1处于状态qi的概率。

简述的bug无法插入数学公式,好坑爹

隐马尔可夫由初始状态概率向量PP、状态转移概率矩阵A和观测概率矩阵B决定。PP和A决定状态序列,B决定观测序列。因此隐马尔可夫模型lambda可以用用三元符号表示,即 lambda = (A, B, PP), A、B、PP称为隐马尔可夫模型的三要素。


隐马尔可夫模型的两个基本假设:

(1) 齐次马尔可夫性假设,即假设隐藏得马尔可夫链再任意时刻t的状态只依赖于其前一时刻的状态,与其他时刻的状态及观测无关,也与时刻t无关。
P(it|it-1, ot-1,it-2, ot-2,...i1, o1) = P(it|it-1)
(2)观测独立性假设,即假设任意时刻的观测只依赖于该时刻的马尔可夫链的状态,与其他观测及状态无关。
P(ot|iT, oT, iT-1, oT-1,...,it+1, ot+1, it, it-1, ot-1,...,i1,o1) = P(ot|it)

隐马尔可夫模型可以用于标注,这是状态对应这标记。标注问题是给定观测的序列预测其对应标记序列。可以假设标注问题的数据是由隐马尔可夫模型生成的。

观测序列的生成过程

算法(观测序列的生成)
输入:隐马尔可夫模型 lambda = (A, B, PP), 观测序列长度T
输出:观测序列 O = (o1,o2,o3,o4,...,oT)
(1) 按照初始状态分布PP产生状态i1
(2)令t=1
(3)安装状态it的观测概率分布bi1(k)生成ot
(4)安装状态it的状态转移概率分布{aitit+1}产生状态it+1; it+1 = 1, 2, 3,...,N
(5)令t=t+1;如果t< T, 转(3);否则,终止

隐马尔可夫模型的3个基本问题

(1)概率计算问题:给定模型lambda = (A, B, PP)和观测序列O = (o1,o2,o3,o4,...,oT),计算再模型lambda下观测序列O出现的概率P(O|lambda).
(2)学习问题:已知观测序列O = (o1,o2,o3,o4,...,oT),估计模型lambda参数,使得在该模型下观测序列概率P(O|lambda)最大。即用最大似然估计的方法估计参数。
(3)预测问题:也称为解码问题,已知模型lambda = (A, B, PP)和观测序列O = (o1,o2,o3,o4,...,oT),求对给定观测序列条件概率P(I|O)最大的状态序列I=(i1, i2,i3,..,iT)。即给定观测序列,求最有可能的对应的状态序列。

Reference:

《统计学习方法》李航

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 158,560评论 4 361
  • 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 67,104评论 1 291
  • 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 108,297评论 0 243
  • 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 43,869评论 0 204
  • 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 52,275评论 3 287
  • 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 40,563评论 1 216
  • 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 31,833评论 2 312
  • 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 30,543评论 0 197
  • 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 34,245评论 1 241
  • 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 30,512评论 2 244
  • 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 32,011评论 1 258
  • 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 28,359评论 2 253
  • 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 33,006评论 3 235
  • 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 26,062评论 0 8
  • 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 26,825评论 0 194
  • 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 35,590评论 2 273
  • 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 35,501评论 2 268

推荐阅读更多精彩内容