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题 目 神经元的形态分类和识别
* U# y- F( R: e2 P: P( D3 |0 s摘 要:
0 U5 q4 j+ a8 e本文主要利用支持向量机(SVM)理论、聚类分析理论、主成分分析与典型相# [6 u, I K5 z/ ^. U m
关分析等有关知识,分析和解决了基于神经元空间几何形态特征的特征提取、样, |* G5 O" ~( _ v4 f* g4 O
本分类、类间和类内样本形态特征的显著性分析,并根据分类的结果,给出了基
, j8 H" Z9 `; o于神经元形态特征的命名方案;最后建立了以神经元的几何拓扑空间结构为隐变& r/ l" n% p* ~
量的隐马尔科夫模型(HMM),从而预测神经元形态随时间的生长变化规律,给
( a% u e! v) H5 u; K% i6 M3 @出了预测模型的实时性和有效性,得到了比较好的仿真结果。$ N. m! b6 F q% ~% U/ F: S7 e
问题一首先提取神经元的 43 种几何形态特征,然后采用主成分分析法,在
6 @5 {& V# ?% j. J7 w! t2 p这些形态特征中提取6 种对神经元形态特征有较强解释力的几何特征,最后以此
! Z% B9 r& G$ a+ i" ?! [* W) K特征建立支持向量机分类器模型。
6 w, b( Q2 K, X8 V+ \问题二首先主观标记附录 B 中神经元的类型;然后利用问题一中所建立的
" J3 |- g6 K& X! uSVM 分类器模型对其进行分类,并进行主客观的交叉验证,达到90%的准确率。
4 q+ Y1 [2 w5 O* G- A- F* E验证了所建立模型在解决非线性及高维模式识别中表现出极大优势。最后根据对
" Q, H. K5 S3 m, H分类结果中误分的神经元的几何特征的研究,建议引入新的神经元名称。
- \ G" ?, I9 R/ |+ F问题三考虑到待分类神经元的类别数未知,用层次聚类方法进行神经元的未2 O- f8 i/ \3 `4 u$ ~# E' I
知类型数目的聚类,得到谱系聚类图;然后根据R2 统计量的方法确定待分类神- g0 h! p! d7 a( w* |0 b
经元样本分为8 类最合适;最后在已经确定类别数目的情况下,针对层次聚类算# E |/ g' o2 j4 r
法的时间复杂度较高、容易陷入局部最优解等问题,采用k 均值聚类算法确定每' w; @; k0 \+ p. d( k! N
一类神经元具体样本,并给出了一种新的神经元命名方案。3 _7 E: L; D! k6 C: C
问题四从分类的逆向思维出发,基于样本间的分离度准则,建立了一种不同* i2 Y3 {& S* F5 [. b( x
物种神经元的区分方法,同时给出了不同物种同一神经元差异较大的形态特征,2 z5 m* ]& d3 G: d
并利用统计中的典型相关分析给出了改进的模型。9 l/ i$ r; B8 Q; v
问题五针对神经元的实际形态是随时间的流逝不断发生变化的问题,建立了2 y% K3 C8 T, _
以神经元的几何拓扑空间结构为隐变量的HMM,其显状态为神经元的几何特征;
$ o A) Z0 P) L" v利用已有的数据预测出神经元显式的状态,并预测神经元形态的生长变化规律。
: {! X% _$ A3 Q& ]/ F( S关键词 神经元几何特征 支持向量机 主成分分析 k 均值隐马尔科夫模型
6 W) A8 v" S6 T0 ?参赛队号 10701001
* R' D8 e2 U; R5 A4 E队员姓名 何立火 朱明敏 侯伟龙
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10701001C.rar
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