[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)遺傳算法的多模態(tài)數(shù)據(jù)分析方法、系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210834494.8
• 申請(qǐng)日: 2022-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115203631A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐怡;張杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/15
• 分類號(hào): G06F17/15;G06K9/62;G06N3/12
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34144
• 代理人: 潘飛

1.一種基于改進(jìn)遺傳算法的多模態(tài)數(shù)據(jù)分析方法，其用于在一個(gè)根據(jù)多模態(tài)數(shù)據(jù)生成的劃分序乘積空間中對(duì)問(wèn)題求解層進(jìn)行優(yōu)選，得到最佳的目標(biāo)問(wèn)題求解層；并最終實(shí)現(xiàn)根據(jù)目標(biāo)問(wèn)題求解層確定最佳的解決方案的目的；其特征在于，所述多模態(tài)數(shù)據(jù)分析方法包括如下步驟：

S1：構(gòu)建一個(gè)基于經(jīng)典遺傳算法改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法；所述自適應(yīng)遺傳算法的構(gòu)建過(guò)程如下：

S11：根據(jù)問(wèn)題求解層的分類精度和粒度的指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)一種用于平衡兩項(xiàng)指標(biāo)的自定義的適應(yīng)度函數(shù)；

S12：將經(jīng)典遺傳算法的選擇算子改進(jìn)為一種隨迭代進(jìn)程變更的混合選擇算子；所述混合選擇算子在進(jìn)化前期同時(shí)采取精英保留算子和“雙個(gè)體不放回”的錦標(biāo)賽選擇算子，在進(jìn)化后期僅采用經(jīng)典錦標(biāo)賽選擇算子；

S13：將經(jīng)典遺傳算法的交叉算子改進(jìn)為一種交叉概率隨迭代進(jìn)程動(dòng)態(tài)調(diào)整的自適應(yīng)交叉算子；以使得種群中個(gè)體在進(jìn)化前期的交叉概率大于進(jìn)化后期，且個(gè)體的適應(yīng)度值與交叉概率負(fù)相關(guān)；所述自適應(yīng)交叉算子的交叉方式為雙點(diǎn)交叉；

S14：將經(jīng)典遺傳算法的變異算子改進(jìn)為一種變異概率隨迭代進(jìn)程動(dòng)態(tài)調(diào)整的自適應(yīng)變異算子；自適應(yīng)變異算子的變異方式為多次變異，并使得只有當(dāng)個(gè)體變異前后的相似度小于給定閾值且變異后個(gè)體適應(yīng)度值比變異前個(gè)體的適應(yīng)度值大時(shí)，才保留變異后個(gè)體，否則繼續(xù)變異，直到達(dá)到最大變異次數(shù)；

S2：使用劃分序乘積空間模型對(duì)多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述：將問(wèn)題求解層通過(guò)實(shí)數(shù)編碼的方式轉(zhuǎn)換成規(guī)定長(zhǎng)度的染色體，并隨機(jī)生成一個(gè)包含多條染色體的初始化種群；

S3：設(shè)定最大迭代輪次，利用所述自適應(yīng)遺傳算法對(duì)所述初始化種群進(jìn)行迭代更新，并在迭代更新結(jié)束后得到所需的目標(biāo)問(wèn)題求解層；詳細(xì)過(guò)程如下：

S31：計(jì)算當(dāng)前種群中每個(gè)染色體個(gè)體的適應(yīng)度值；

S32：獲取當(dāng)前迭代輪次并計(jì)算迭代進(jìn)程的階段類型；所述階段類型分為進(jìn)化前期和進(jìn)化后期；

S33：根據(jù)當(dāng)前迭代輪次的階段類型執(zhí)行不同的操作策略，進(jìn)而通過(guò)選擇操作、交叉操作和變異操作對(duì)當(dāng)前輪次的種群進(jìn)行更新；

S34：判斷當(dāng)前迭代輪次是否達(dá)到最大迭代輪次：是則計(jì)算當(dāng)前種群中每個(gè)染色體個(gè)體的適應(yīng)度值，并將適應(yīng)度值最大個(gè)體作為所需的目標(biāo)問(wèn)題求解層；否則循環(huán)步驟S31-S33的處理過(guò)程。

2.如權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)遺傳算法的多模態(tài)數(shù)據(jù)分析方法，其特征在于：步驟S11中，所述適應(yīng)度函數(shù)f的公式如下：

上式中，l^j表示一個(gè)問(wèn)題求解層，D為決策系統(tǒng)的決策屬性集，γ^β(l^j,D)表示問(wèn)題求解層l^j關(guān)于D的分類精度；d(l^j)表示問(wèn)題求解層l^j的粒度；w₁和w₂分別是分類精度和粒度的權(quán)重，且滿足0≤w₁≤1，0≤w₂≤1；γ是給定的目標(biāo)分類精度；d(lⁿ)為最細(xì)問(wèn)題求解層lⁿ的粒度。