理论教育 隐马尔可夫模型的原理及其应用

隐马尔可夫模型的原理及其应用

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:图5-10 情绪状态刺激转移过程基本模型框图相对于情绪状态自发转移过程,情绪状态刺激转移过程则显得更加重要。隐马尔可夫链是在马尔可夫链的基础上发展起来的。由于实际问题比Markov链模型所描述的更为复杂,观察到的事件并不是与状态一一对应,而是通过一组概率分布相联系,这样的模型就称为HMM。因而称之为“隐”Markov模型,即HMM。一个HMM可以由下面的五个参数描述:N:模型中Markov链状态的数目。图5-11 HMM结构示意图

隐马尔可夫模型的原理及其应用

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图5-10 情绪状态刺激转移过程基本模型框图

相对于情绪状态自发转移过程,情绪状态刺激转移过程则显得更加重要。根据心理学理论,在有外界情感信息刺激的情况下,情感状态主要体现在情绪的变化,而情绪的变化又受到多方面的影响,概括地说,主要由外界情感信息的刺激(类型、强度)、当前心情状态以及情感性格三个因素共同作用而发生影响,其基本的模型框架如图5-10所示。

隐马尔可夫链(Hidden Markov Model,HMM)是在马尔可夫链的基础上发展起来的。由于实际问题比Markov链模型所描述的更为复杂,观察到的事件并不是与状态一一对应,而是通过一组概率分布相联系,这样的模型就称为HMM。它是一个双重随机过程,其中之一是Markov链,这是基本随机过程,它描述状态的转移。另一个随机过程描述状态和观察值,不像Markov链模型中的观察值和状态一一对应,因此不能直接看到状态,而是通过一个随机过程去感知状态的存在及特性。因而称之为“隐”Markov模型,即HMM。

一个HMM可以由下面的五个参数描述:

N:模型中Markov链状态的数目。记N个状态为θ1,…,θN,记t时刻Markov链所处状态为qt,显然qt属于(θ1θ2,…,θN)。

M:每个状态对应可能的观察值的数目,记M个观察值为V1,…,VM,记t时刻观察到的观察值为Ot,其中Ot属于(V1,…,VM)。

π:初始位置概率矢量

π=(π1,…,πN) (5-6)式中 πi=Pqt=θi) 1≤iN

A:状态转移概率矩阵

A=(aijN×N (5-7)式中 aij=Pqt+1=θj|qt=θi) 1≤ijN(www.daowen.com)

B:观察值概率矩阵

B=(bjkN×M (5-8)式中 bjk=POi=Vk|qt=θj)1≤jN,1≤kM

由此,可以记一个HMM为

λ=(NM,π,A,B) (5-9)

或简写为

λ=(π,A,B) (5-10)

更形象地说,HMM可以分为两个部分,一个是Markov链,由π、A描述,产生输出状态序列;另一个是随机过程,由B描述,产生的输出为观察值序列,如图5-11所示,T为观察值时间长度

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图5-11 HMM结构示意图

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