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题 目 神经元的形态分类和识别, v6 e! c o. L, D+ Y7 w; [/ V: m# D
摘 要:
1 b% ]# I; n# g _% Y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
% i% w$ u" O8 O" n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
/ n) _3 _1 B$ t! @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
. i# G# Y/ d( f: t; v) P2 Z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* V! i% T* z7 B* M8 y
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7 k9 T: K X' E% X7 h$ Z
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。- ?, P) k! ]! Y/ M+ P- \' B
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
0 m) ]- g8 G5 Z. @# [' K2 ]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
& L/ v% ?3 x$ S: D4 S" p, X; ]! W特征建立支持向量机分类器模型。
5 S3 I5 ?0 l5 v0 e Z( u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( h8 b6 a) E W2 f$ _8 A: ?6 s
SVM 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。
2 m; W$ q, P9 b6 y h7 {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
! C* H# k: b* h0 o& P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。
+ n. N D3 I" {+ X4 A8 o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
' r* o+ [& R# q: x9 `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
, }% O# S6 h8 o s3 |5 D' N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3 \# L' I9 T& j. C3 n
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
* I* ]' J c5 G# c( ?一类神经元具体样本,并给出了一种新的神经元命名方案。
b# [: f8 P: m. N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
+ {& ^* G! w+ l0 {" p5 d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,3 O+ j7 n5 b, E; T1 I" W
并利用统计中的典型相关分析给出了改进的模型。1 _! [7 K# t' C# x& c
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
; K" \ e" N, ^% r7 D3 P3 K+ F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;
: V8 ?1 U6 i7 j$ x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。
1 s5 }6 Z" a' E" R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, x. Y, T* A9 Y. p& C2 ?5 N9 l
参赛队号 10701001
+ F6 Q9 q! @3 z3 B队员姓名 何立火 朱明敏 侯伟龙
7 X6 a8 Y% u" i& a( I' h* S
10701001C.rar
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zan
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