如何为SVM One-Versus-All绘制超平面？

Question

当进行SVM-OVA时，我尝试绘制超平面，步骤如下：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from sklearn.svm import SVC
x = np.array([[1,1.1],[1,2],[2,1]])
y = np.array([0,100,250])
classifier = OneVsRestClassifier(SVC(kernel='linear'))

根据这个问题的答案 使用Python绘制线性SVM超平面, 我编写了以下代码:

fig, ax = plt.subplots()
# create a mesh to plot in
x_min, x_max = x[:, 0].min() - 1, x[:, 0].max() + 1
y_min, y_max = x[:, 1].min() - 1, x[:, 1].max() + 1
xx2, yy2 = np.meshgrid(np.arange(x_min, x_max, .2),np.arange(y_min, y_max, .2))
Z = classifier.predict(np.c_[xx2.ravel(), yy2.ravel()])
Z = Z.reshape(xx2.shape)
ax.contourf(xx2, yy2, Z, cmap=plt.cm.winter, alpha=0.3)
ax.scatter(x[:, 0], x[:, 1], c=y, cmap=plt.cm.winter, s=25)

# First line: class1 vs (class2 U class3)
w = classifier.coef_[0]
a = -w[0] / w[1]
xx = np.linspace(-5, 5)
yy = a * xx - (classifier.intercept_[0]) / w[1]
ax.plot(xx,yy)

# Second line: class2 vs (class1 U class3)
w = classifier.coef_[1]
a = -w[0] / w[1]
xx = np.linspace(-5, 5)
yy = a * xx - (classifier.intercept_[1]) / w[1]
ax.plot(xx,yy)

# Third line: class 3 vs (class2 U class1)
w = classifier.coef_[2]
a = -w[0] / w[1]
xx = np.linspace(-5, 5)
yy = a * xx - (classifier.intercept_[2]) / w[1]
ax.plot(xx,yy)

然而，这就是我所获得的：

这些线条明显是错误的：实际上，角系数似乎是正确的，但截距不正确。特别地，如果向下平移0.5，则橙色线条将是正确的，如果向左平移0.5，则绿色线条将是正确的，如果向上平移1.5，则蓝色线条将是正确的。

我画这些线条是错的吗？还是分类器由于训练点太少而无法正常工作？

- Alessandro

Answer 1

问题在于SVC的C参数太小（默认为1.0）。根据这篇帖子，

相反，一个非常小的C值将导致优化器寻找具有更大间隔分离超平面，即使该超平面错分更多点。

因此，解决方案是使用一个更大的C值，例如1e5。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from sklearn.svm import SVC
from sklearn.multiclass import OneVsRestClassifier


x = np.array([[1,1.1],[1,2],[2,1]])
y = np.array([0,100,250])
classifier = OneVsRestClassifier(SVC(C=1e5,kernel='linear'))
classifier.fit(x,y)

fig, ax = plt.subplots()
# create a mesh to plot in
x_min, x_max = x[:, 0].min() - 1, x[:, 0].max() + 1
y_min, y_max = x[:, 1].min() - 1, x[:, 1].max() + 1
xx2, yy2 = np.meshgrid(np.arange(x_min, x_max, .2),np.arange(y_min, y_max, .2))
Z = classifier.predict(np.c_[xx2.ravel(), yy2.ravel()])
Z = Z.reshape(xx2.shape)
ax.contourf(xx2, yy2, Z, cmap=plt.cm.winter, alpha=0.3)
ax.scatter(x[:, 0], x[:, 1], c=y, cmap=plt.cm.winter, s=25)

def reconstruct(w,b):

    k = - w[0] / w[1]
    b = - b[0] / w[1]

    if k >= 0:
        x0 = max((y_min-b)/k,x_min)
        x1 = min((y_max-b)/k,x_max)
    else:
        x0 = max((y_max-b)/k,x_min)
        x1 = min((y_min-b)/k,x_max)
    if np.abs(x0) == np.inf: x0 = x_min
    if np.abs(x1) == np.inf: x1 = x_max
    
    xx = np.linspace(x0,x1)
    yy = k*xx+b

    return xx,yy

xx,yy = reconstruct(classifier.coef_[0],classifier.intercept_[0])
ax.plot(xx,yy,'r')
xx,yy = reconstruct(classifier.coef_[1],classifier.intercept_[1])
ax.plot(xx,yy,'g')
xx,yy = reconstruct(classifier.coef_[2],classifier.intercept_[2])
ax.plot(xx,yy,'b')

这次采用了更大的 C，结果看起来更好了。

- meTchaikovsky