Beschreibungen  LVQ-Programm 

Optionen

 

1.0 Test und Trainingsdaten


Wird die Checkbox "Trennung von Test und Trainingsdaten" aktiviert , so werden die Eingabevektoren in Testdaten und Trainingsdaten geteilt. Mit dem Scrollbar kann das Verhältnis zwischen Testdaten und Trainingsdaten verstellt werden. Ist die Checkbox deaktiviert so werden die Quelldaten für das Taining sowie für's Testen verwendet.
!Bei der Trennung der Daten sollten die Quelldaten in zufälliger Reihenfolge in der Quelldatei stehen.

Wird die Checkbox "Gewissensmechanismus" eingeschaltet, so wird das Gewinnerneuron anders bestimmt. Bei der Ermittlung des Gewinnerneurons werden alle Neuronen mit dem Eingabevektor verglichen. Dazu wird der euklidische Abstand zum Eingabevektor ermittelt. Dieser Abstand wird nun mit dem Gewissen multipliziert. Das Neuron dessen Produkt am kleinsten ist, wird Gewinnerneuron. Neuronen die Häufig Gewinner sind, werden somit seltener Gewinner. Auf diese Weise entstehen keine "Dead Neurons".
Der Faktor "Gewissen" kann mit Y verstellt werden. Der maximale Betrag aller Eingabevektoren entspricht Y = 100%.
Mit der Checkbox Zufall wird der Faktor Gewissen bei jeder Multiplikation mit den Abständen in zufälliger Größe bestimmt. Der Zufallswert wird mit random(Y) bestimmt.
Die Dauer vom Gewissensmechanismus kann mit dem Scrollbar eingestellt werden. Die Dauer vom Gewissensmechanismus bezieht sich auf die Anzahl der Epochen.

2.0 Eta's Lernschrittweite

Beim Training des LVQ's werden während einer Iteration alle Neuronen mit einem Eingabevektor
verglichen. Das Neuron mit dem geringsten euklidischen Abstand zum Eingabevektor ist das Gewinnerneuron. Ist die festgelegte Klasse des Neurons identisch mit der Klasse des Eingabevektors dann wird das Neuron zum Eingabevektor "hingezogen", andernfalls wird das Neuron vom Eingabevektor "weggestoßen". Mit der Checkbox "Anziehen und Abstoßen" kann dieser Effekt unterbunden werden. Wird die Checkbox deaktiviert, dann werden die Neuronen immer zum Eingabevektor "hingezogen". Mit dem Scrollbar kann die Dauer dieses Effektes gesteuert werden. Die Dauer "Nur Anziehen" und "mit Abstoßen" beziehen sich auf die Anzahl der Epochen.

LVQ1, LVQ2, OLVQ sind verschiedene Funktionen für die Reduzierung der Lernschrittweite, mit dem Faktor X kann die Funktion nochmals beeinflust werden. Den Verlauf der Funktionen für die Lernschrittweite kann man bei der Trainingsgrafik verfolgen.

3.0 Anfangsbedingungen


Der Anfangswert (Initialisierungswert der Gewichte) hat auf den LVQ- Algorithmus einen sehr starken Einfluß. Mit dem Radiobutton kann man als Startwert den Median, den Mittelwert oder eine Zufallszahl in die Gewichte eintragen lassen. Der Median bzw. der Mittelwert wird aus den gesamten Eingabevektoren ermittelt. Sollte die Checkbox "Klassenbezogen" eingeschaltet sein, so werden die Initialisierungswerte für jede Klasse extra errechnet und in die dazugehörigen Gewichte (Neuronen) eingetragen. Mit der Normierung und der Toleranz können die Initialisierungswerte der Gewichtsmatrix ein wenig variiert werden. Ist die Checkbox "AutoInitialisieren" eingeschaltet, dann werden zum Trainingsbeginn die Gewichte (Neuronen) automatisch mit den gewählten Einstellungen initialisiert.
Der Button "Initialisieren" ist dafür gedacht, daß Initialisierungseinstellungen getestet werden können. Falls "AutoInitialisieren" ausgeschaltet ist, können  die Anfangswerte der Gewichte nur mit dem Button "Initialisieren" gesetzt werden.

4.0 Einstellungen der Bildauswertung

 
Die Abbildung rechts zeigt eine Darstellung der Bildauswertung mit eingeblendeten Quellpixeln (2D-Eingabevektoren) und Neuronen (2D-Gewichten).

4.1 Die Bildqualität
Alle Einstellungen haben einen Einfluß auf die Bildauswertung. Mit der Bildqualität wird die Qualität der Bitmap bestimmt, die auf dem Bildschirm erscheint. Wählen kann man zwischen hoch, mittel und niedrig. Bei der Qualität "hoch" werden alle Pixelpunkte (200x200 Werte) durch die Gewichtsmatrix berechnet (klassifiziert). Das kann sehr lange dauern, wenn die Gewichtsmatrix aus vielen Neuronen besteht. Mit der "niedrigen" Auflösung werden nur 50x50 Pixelpunkte berechnet. Je nach leistungsfähigkeit des Rechners kann man sich die Entwicklung eines Klassifikationsbildes während des Trainings ansehen.

4.2 Zeige Quellpixel
(Quellpixel sind Eingabevektoren mit zwei ganzahligen Merkmalen im Wertebereich 0..199.)
Hier kann ich die Eingabevektoren der Quelldatei in die Bildauswertung einblenden lassen. Die Eingabevektoren können mit verschiedenen Funktionen eingeblendet (verknüpft) werden (And,Or,Xor). Ist an der Position x,y ein Eingabevektor definiert (aus der Quelldatei), dann wird das berechnete Klassifikationsbild mit dem Wert "Farbe" verknüpft. Die Größe eines "Eingabevektor-Pixels" kann auch angegeben werden. Dies ist sehr nützlich, wenn nur wenige Eingabevektoren im Merkmalsraum definiert sind.

4.3 Zeige Neuronen als Pixel
Hier kann ich die Neuronen (Gewichtsvektoren) als Pixel in die Bildauswertung einblenden lassen. Die Neouronen-Pixel können mit verschiedenen Funktionen eingeblendet (verknüpft) werden (And,Or,Xor). Ist an der Position x,y ein Neuron definiert (aus der Gewichtsmatrix), dann wird das berechnete Bild mit dem Wert "Farbe" verknüpft. Die Größe eines Neuronen-Pixels kann auch angegeben werden. Dies ist sehr nützlich, da meist wenige Neuronen definiert sind.
 

4.4 Animation
Mit der Animation ist es Möglich die Entwicklung eines Bildes zu verfolgen. Außerdem kann eine bestimmte Anzahl von Bildern als 8bit Bitmap gespeichert werden. Falls die Timer für SomGrafik bzw. Bildauswertung eingeschaltet sind, wird die eingestellte Zeit als Pause zwischen den Darstellungen verwendet.

5.0 Einstellungen des Programms


Hier können diverse Sachen für das Programm eingestellt werden. Ist die Checkbox "Automatisch Speichern" eingeschaltet, dann wird die gesamte Programmumgebung beim beenden des Programms gesichert (LVQxProg.ini, LVQxProg.dat). Wird die Checkbox ausgeschaltet, dann muß die Pogrammumgebung mit "Umgebung Speichern" gesichert werden.
Hier kann das "Dezimal Trennzeichen" eingestellt werden. Falls die Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt getrennt sind, kann das hier verstellt werden. Die Reaktion des Programms kann hier verstellt werden. Wenn das Programm schnell auf Eingaben während des Rechnens reagieren soll, dann muß die "Reaktion hoch" einstellt werden.

6.0 Einstellungen der Timer


Während des Trainings können die im Bild aufgelisteten Formulare (Traingsgrafik, Auswertung,..) aktualisiert werden. Die Zeiten können mit dem Scrollbar verstellt werden. Wird ein Formular nicht angezeigt, dann sind auch die Timer dieses Formulars nicht aktiv, das spart Rechenzeit. 
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