6.9. Модуль оценки качества и эффективности устройства формирования

Оценка качества и эффективности устройства формирования, как это следует из самих понятий “качество” и “эффективность”, представляется необходимым элементом модели устройства формирования в целом, позволяющим ответить на вопрос, каково качество или созданной системы, или системы после ее очередных доработок (изменений алфавита классов и словаря признаков распознавания), осуществляемых в процессе оптимизации.

В том случае, когда решение устройства формирования зависит от многих факторов, имеющих случайный характер, показателями, характеризующими оптимальность, являются вероятности правильных и ошибочных решений. Отсюда целесообразным для конструкции модели оценки качества и эффективности должен быть субмодуль оценки вероятностей решений устройства формирования.

К основным данным для формализации такого субмодуля относятся исходы модельных испытаний. Они представляют собой решения о принадлежности при известной принадлежности классифицируемого объекта в каждом испытании.

Поэтому работа алгоритма субмодуля в рассматриваемой части заключается в фиксации решений и истиной принадлежности объекта в некоторой матрице решений:

где n_ij _k – число отнесений объекта j-го класса (известного при организации моделирования) к классу i.

Число таких матриц после испытаний устройства формирования для каждого вектора отбора _k равно числу таких векторов, удовлетворяющих ограничениям средств на создание или использование систем измерений признаков измерения. Если же производится оценка конкретной структуры устройства формирования, то естественно используют всего одну матрицу для заданного конкретного набора признаков измерения.

В любом случае эти матрицы легко преобразуются в матрицы вероятностей соответствующих решений (точнее, частот, сходящихся к вероятности с заданной точностью при специально выбранном количестве модельных испытаний). Тогда для алфавита классов A_r имеем

Эта простота конечной оценки показателей функционирования устройства формирования как раз и является характерной особенностью метода статистических испытаний (метода Монте-Карло).

Отсюда может быть получена вероятность правильных системных решений в целом (то есть, отнесений ко всем классам алфавита):

На этом при оценке качества и эффективности устройства формирования с конкретной детерминированной структурой моделирование завершается и рассмотренным субмодулем ограничивается структура модуля оценки качества и эффективности.

Если же существует необходимость оптимизации, то возникает необходимость дополнения модели оценки качества и эффективности субмодулем выбора оптимального набора признаков распознавания. Его алгоритм очевиден:

То есть, g-й вектор отбора ( _g) обеспечивает максимальную вероятность правильных системных решений в алфавите A_r.

Теперь матрица вероятностей соответствует любым системным решениям для найденного оптимального набора признаков распознавания. В результате появляется возможность определить в данном алфавите класс , объекты которого классифицируются в максимальной степени ошибочно.

Соответствующую вероятность находим как максимальную вероятность ошибки:

откуда номер упомянутого класса имеет вид

Если же задаться порогом вероятности P()_зад, то появляется возможность при P(_r) > P()_зад принять решение о необходимости исключения из алфавита A_r класса с номером , эффективность отнесения к которому ниже требуемой (заданной).

Отсюда все операции, связанные с определение такого класса (номера его через вероятность ошибочного отнесения), могут быть объединены в отдельном субмодуле поиска класса, снижающего качество и эффективность распознавания.

Наконец, та же матрица

позволяет выделить такой класс, отнесение к которому объектов найденного низкоэффективного класса наиболее целесообразно для повышения эффективности системных решений. Номер такого класса соответствует максимальной вероятности отнесения к нему указанного низкоэффективного класса. То есть:

Эти операции можно поручить отдельному субмодулю, выходом которого должны быть номера классов  и  , которые следует объединить в алфавите A_r, чтобы повысить эффективность устройства формирования в целом. Он может быть назван субмодулем определения номеров объединяемых классов.

В рассматриваемом составе (рис. 6.7) модуль оценки качества и эффективности удовлетворяет потребностям как оценки качества устройства формирования, так и потребностям управления оптимизацией устройства формирования в условиях ограничений средств на создание измерителей. Сами функции управления моделью устройства формирования необходимо объединить в отдельном модуле.

№ распознанного класса