通俗理解隐马尔科夫模型

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马尔科夫模型有两个假设:

  1. 系统在时刻t的状态只与时刻t-1处的状态相关;(也称为无后效性)
  2. 状态转移概率与时间无关;(也称为齐次性或时齐性)

 

  • 第一条具体可以用如下公式表示:

P(qt=Sj|qt-1=Si,qt-2=Sk,…)= P(qt=Sj|qt-1=Si)

其中,t为大于1的任意数值,Sk为任意状态

  • 第二个假设则可以用如下公式表示:

P(qt=Sj|qt-1=Si)= P(qk=Sj|qk-1=Si)

其中,k为任意时刻。

 

下图是一个马尔科夫过程的样例图:

可以把状态转移概率用矩阵A表示,矩阵的行列长度均为状态数目,aij表示P(Si|Si-1)。

隐马尔科夫过程
与马尔科夫相比,隐马尔科夫模型则是双重随机过程,不仅状态转移之间是个随机事件,状态和输出之间也是一个随机过程,如下图所示:

通俗理解隐马尔科夫模型_第1张图片
此图是从别处找来的,可能符号与我之前描述马尔科夫时不同,相信大家也能理解。

该图分为上下两行,上面那行就是一个马尔科夫转移过程,下面这一行则是输出,即我们可以观察到的值,现在,我们将上面那行的马尔科夫转移过程中的状态称为隐藏状态,下面的观察到的值称为观察状态,观察状态的集合表示为 O={O1,O2,O3,…OM}。

相应的,隐马尔科夫也比马尔科夫多了一个假设,即输出仅与当前状态有关,可以用如下公式表示:

P(O1,O2,…,Ot|S1,S2,…,St)=P(O1|S1)*P(O2|S2)*...*P(Ot|St)

其中,O1,O2,…,Ot为从时刻1到时刻t的观测状态序列,S1,S2,…,St则为隐藏状态序列。

另外,该假设又称为输出独立性假设。

 

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