[發明專利]基于布谷鳥搜索的隱馬爾可夫模型食品安全風險評估方法

在審

• 申請號: 202010034033.3
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111291967A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 韓永明;耿志強;李佳桐;林曉勇
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06K9/62
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 王宇

1.一種基于布谷鳥搜索的隱馬爾可夫模型食品安全風險評估方法，其特征在于，包括：

使用灰色關聯分析方法計算得到的權重和風險指數作為輸入；

使用布谷鳥搜索算法對隱含狀態轉移概率矩陣A和可觀測狀態轉移概率矩陣B進行全局搜索，得到隱含狀態轉移概率矩陣A和可觀測狀態轉移概率矩陣B的初始解，即得到隱馬爾可夫模型最優初始值；

計算解的適應度函數，計算公式如下：

其中，x₀是隱馬爾可夫模型的參數λ＝(π,A,B)，L是觀測序列的長度，P(O^k|λ_i)根據前向后向算法計算獲得，O^k＝{O₁^k,O₂^k,...,O_t^k,...O_T^k}；

當不滿足停止條件時，使用萊維飛行生成新的解x_j，計算公式如下：

其中，表示布谷鳥i的第t代的解，表示點乘，表示步長，Levy(β)表示萊維隨機搜索路徑；

獲得新的可行解，計算公式如下：

其中，u和v服從標準正態分布，β＝1.5；

若新解的適應值優于舊的候選解，使用新解代替候選解；

使用偏好隨機游動產生新解代替丟棄的解，生成新解的計算公式如下：

其中，γ為縮放因子，是在(0,1)區間之內均勻分布的隨機數，和表示第t代的兩個隨機數；

將所得參數作為隱馬爾可夫模型的輸入進行精細化搜索訓練隱馬爾可夫模型；

使用訓練之后的隱馬爾可夫模型評估和預測食品安全風險。

2.根據權利要求1所述的基于布谷鳥搜索的隱馬爾可夫模型食品安全風險評估方法，其特征在于，所述獲得新的可行解的步驟包括：

Levy(β)服從萊維概率分布，計算公式如下：

Levy～u＝t^-β 1＜β≤3 (3)

其中，u和v服從標準正態分布，β＝1.5，φ的計算公式如下：

根據公式(2)和公式(4)獲得新的可行解，計算公式如下：

3.根據權利要求1所述的基于布谷鳥搜索的隱馬爾可夫模型食品安全風險評估方法，其特征在于，還包括：

使用Baum-Welch算法精細化搜索，進行局部修正得到全局最優解；

將訓練之后的最優模型作為Viterbi算法的給定模型，同時可觀測序列作為指定觀測序列進行模型的預測與評估。