HMM(隐马尔科夫模型)基本原理及其实现


HMM基本原理

Markov链:如果一个过程的“将来”仅依赖“现在”而不依赖“过去”,则此过程具有马尔可夫性,或称此过程为马尔可夫过程。马尔可夫链是时间和状态参数都离散的马尔可夫过程。HMM是在Markov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,观察到的时间并不是与状态一一对应的,而是通过一组概率分布相联系,这样的模型称为HMM。HMM是双重随机过程:其中之一是Markov链,这是基本随机过程,它描述状态的转移,是隐含的。另一个随机过程描述状态和观察值之间的统计对应关系,是可被观测的。

HMM的定义:

HMM实际上是分为两个部分的,一是马尔可夫链,由参数,A描述,它利用一组与概率分布相联系的状态转移的统计对应关系,来描述每个短时平稳段是如何转变到下一个短时平稳段的,这个过程产生的输出为状态序列;二是一个随机过程,描述状态与观察值之间的统计关系,用观察到的序列来描述隐含的状态,由B描述,其产生的输出为观察值序列。

HMM根据其结构的不同可以分为多种类型。根据状态转移概率矩阵的不同,HMM可分为各态遍历模型、从左到右模型、并行路径从左到右模型和无跳转从左到右模型等。根据观察值概率不同,HMM可分为离散HMM、半连续HMM、连续HMM等。

下图是一个典型的HMM:

HMM有三个典型的问题:

  • 已知模型参数,计算某一特定输出序列的概率,通常使用forward算法解决。
  • 已知模型参数,寻找最可能的能产生某一特定输出序列的隐含状态的序列,通常使用Viterbi算法解决。
  • 已知输出序列,寻找最可能的状态转移以及输出概率,通常使用Baum-Welch算法以及Reversed Viterbi算法解决。

HMM的实现

C语言版:

  1、 HTK(Hidden Markov Model Toolkit)

  HTK是英国剑桥大学开发的一套基于C语言的隐马尔科夫模型工具箱,主要应用于语音识别、语音合成的研究,也被用在其他领域,如字符识别和DNA排序等。HTK是重量级的HMM版本。

  HTK主页:http://htk.eng.cam.ac.uk/

  2、 GHMM Library

  The General Hidden Markov Model library (GHMM) is a freely available LGPL-ed C library implementing efficient data structures and algorithms for basic and extended HMMs.

  GHMM主页:http://www.ghmm.org/

  3、 UMDHMM(Hidden Markov Model Toolkit)

  Hidden Markov Model (HMM) Software: Implementation of Forward-Backward, Viterbi, and Baum-Welch algorithms.

  这款属于轻量级的C语言HMM版本。

  UMDHMM主页:http://www.kanungo.com/software/software.html

C++版:

  1、http://www.cs.ualberta.ca/~lindek/hmm.htm

  2、http://www.shokhirev.com/nikolai/abc/alg/hmm/hmm.html

  以上两个是C++版本的,但是实现的是离散型的HMM。

Java版:

  Jahmm Java Library (general-purpose Java library):

  Jahmm (pronounced “jam”), is a Java implementation of Hidden Markov Model (HMM) related algorithms. It’s been designed to be easy to use (e.g. simple things are simple to program) and general purpose.

  Jahmm主页:http://code.google.com/p/jahmm/

Python版:

  http://www.biocomp.unibo.it/piero/PHMM/

Malab版:

  Hidden Markov Model (HMM) Toolbox for Matlab:This toolbox supports inference and learning for HMMs with discrete outputs (dhmm’s),

Gaussian outputs (ghmm’s), or mixtures of Gaussians output (mhmm’s).

  Matlab-HMM主页:http://www.cs.ubc.ca/~murphyk/Software/HMM/hmm.html

Common Lisp版:

  CL-HMM Library (HMM Library for Common Lisp):

  Simple Hidden Markov Model library for ANSI Common Lisp. Main structures and basic algorithms implemented. Performance speed comparable to C code. It’s licensed under LGPL.

  CL-HMM主页:http://www.ashrentum.net/jmcejuela/programs/cl-hmm/

Haskell版:

  The hmm package (A Haskell library for working with Hidden Markov Models):A simple library for working with Hidden Markov Models. Should be usable even by people who are not familiar with HMMs. Includes implementations of Viterbi’s algorithm and the forward algorithm.

  Haskell-HMM主页:http://hackage.haskell.org/cgi-bin/hackage-scripts/package/hmm

CDHMM C++版:

  连续HMM的C++实现:CHMM.rar

HMM基本原理及其实现(隐马尔科夫模型)的更多相关文章

  1. 基于隐马尔科夫模型(HMM)的地图匹配(Map-Matching)算法

    文章目录 1. 1. 摘要 2. 2. Map-Matching(MM)问题 3. 3. 隐马尔科夫模型(HMM) 3.1. 3.1. HMM简述 3.2. 3.2. 基于HMM的Map-Matchi ...

  2. 隐马尔科夫模型HMM学习最佳范例

    谷歌路过这个专门介绍HMM及其相关算法的主页:http://rrurl.cn/vAgKhh 里面图文并茂动感十足,写得通俗易懂,可以说是介绍HMM很好的范例了.一个名为52nlp的博主(google ...

  3. HMM 自学教程(四)隐马尔科夫模型

    本系列文章摘自 52nlp(我爱自然语言处理: http://www.52nlp.cn/),原文链接在 HMM 学习最佳范例,这是针对 国外网站上一个 HMM 教程 的翻译,作者功底很深,翻译得很精彩 ...

  4. HMM隐马尔科夫模型

    这是一个非常重要的模型,凡是学统计学.机器学习.数据挖掘的人都应该彻底搞懂. python包: hmmlearn 0.2.0 https://github.com/hmmlearn/hmmlearn ...

  5. 隐马尔科夫模型(HMM)的概念

    定义隐马尔科夫模型可以用一个三元组(π,A,B)来定义:π 表示初始状态概率的向量A =(aij)(隐藏状态的)转移矩阵 P(Xit|Xj(t-1)) t-1时刻是j而t时刻是i的概率B =(bij) ...

  6. 猪猪的机器学习笔记(十七)隐马尔科夫模型HMM

    隐马尔科夫模型HMM 作者:樱花猪 摘要: 本文为七月算法(julyedu.com)12月机器学习第十七次课在线笔记.隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM)是统计模型,它用来 ...

  7. 隐马尔科夫模型HMM(二)前向后向算法评估观察序列概率

    隐马尔科夫模型HMM(一)HMM模型 隐马尔科夫模型HMM(二)前向后向算法评估观察序列概率 隐马尔科夫模型HMM(三)鲍姆-韦尔奇算法求解HMM参数(TODO) 隐马尔科夫模型HMM(四)维特比算法 ...

  8. 隐马尔科夫模型HMM(一)HMM模型

    隐马尔科夫模型HMM(一)HMM模型基础 隐马尔科夫模型HMM(二)前向后向算法评估观察序列概率 隐马尔科夫模型HMM(三)鲍姆-韦尔奇算法求解HMM参数(TODO) 隐马尔科夫模型HMM(四)维特比 ...

  9. 隐马尔科夫模型HMM(三)鲍姆-韦尔奇算法求解HMM参数

    隐马尔科夫模型HMM(一)HMM模型 隐马尔科夫模型HMM(二)前向后向算法评估观察序列概率 隐马尔科夫模型HMM(三)鲍姆-韦尔奇算法求解HMM参数(TODO) 隐马尔科夫模型HMM(四)维特比算法 ...

随机推荐

  1. apache-shiro入门<一>

    Apache Shiro是一个强大而灵活的开源安全框架(本来想传到网盘供大家下载,但是鉴于国内网盘动不动就要关闭清楚用户数据:所以我提供了另一个shiro的中文文档下载链接:http://downlo ...

  2. web方式修改svn密码

    原帖:http://www.iusesvn.com/bbs/viewthread.php?tid=20 之前的Apache22Passwd版本有个小bug,用现在的浏览器会显示空白页.这个版本Apac ...

  3. 原创 C++应用程序在Windows下的编译、链接(四)动态链接

    4动态链接 4.1概述 在静态链接阶段,链接器为PE文件生成了导入表,导出表,符号表,并调整了Call指令后面的操作数,在程序调用的时候,能够直接地或者间接地定位到IAT中的某个位置,在PE文件中,该 ...

  4. 不重新编译php安装配置eAccelerator

    eAccelerator属于一个免费的开源php加速.优化.编译和动态缓存项目,原理和apc类似,都是通过缓存php编译后的opcode代码来提高php脚本的执行性能,而且eAccelerator本身 ...

  5. Scala访问修饰符(四)

    Scala 访问修饰符基本和Java的一样,分别有:private,protected,public. 如果没有指定访问修饰符符,默认情况下,Scala对象的访问级别都是 public. Scala ...

  6. linux系统如何管理文件

    硬盘中的静态文件和inode(i节点) (1)文件平时都在存放在硬盘中的,硬盘中存储的文件以一种固定的形式存放的,我们叫静态文件. (2)一块硬盘中可以分为两大区域:一个是硬盘内容管理表项,另一个是真 ...

  7. 关于JS的prototype

    在接触JS的过程中,随着理解的深入会逐渐的理解一些比较深奥的理论或者知识,那么今天我们来介绍一下比较难理解的prototype和constructor. 初步理解: 在说prototype和const ...

  8. github如何删除一个(repository)仓库

    GitHub 是一个面向开源及私有软件项目的托管平台,因为只支持 Git 作为唯一的版本库格式进行托管,故名 GitHub.作为开源代码库以及版本控制系统,Github拥有140多万开发者用户.随着越 ...

  9. [LeetCode] Meeting Rooms 会议室

    Given an array of meeting time intervals consisting of start and end times [[s1,e1],[s2,e2],...] (si ...

  10. go interface

    //所有的结构体 都实现了空接口 //接口类型转换 结构体变量 = 接口名(实现接口的结构体变量) 只能高级转为低级 就是转前的接口中方法在转后接口中都有实现 package main import ...