开源自然语言处理工具包hanlp中CRF分词实现详解

CRF简介

CRF是序列标注场景中常用的模型，比HMM能利用更多的特征，比MEMM更能抵抗标记偏置的问题。

[gerative-discriminative.png] 

CRF训练

这类耗时的任务，还是交给了用C++实现的CRF++。关于CRF++输出的CRF模型，请参考《CRF++模型格式说明》。 

CRF解码

解码采用维特比算法实现。并且稍有改进，用中文伪码与白话描述如下：

首先任何字的标签不仅取决于它自己的参数，还取决于前一个字的标签。但是第一个字前面并没有字，何来标签？所以第一个字的处理稍有不同，假设第0个字的标签为X，遍历X计算第一个字的标签，取分数最大的那一个。

如何计算一个字的某个标签的分数呢？某个字根据CRF模型提供的模板生成了一系列特征函数，这些函数的输出值乘以该函数的权值最后求和得出了一个分数。该分数只是“点函数”的得分，还需加上“边函数”的得分。边函数在本分词模型中简化为f(s’,s)，其中s’为前一个字的标签，s为当前字的标签。于是该边函数就可以用一个4*4的矩阵描述，相当于HMM中的转移概率。

实现了评分函数后，从第二字开始即可运用维特比后向解码，为所有字打上BEMS标签。 

实例

还是取经典的“商品和服务”为例，首先HanLP的CRFSegment分词器将其拆分为一张表：

null表示分词器还没有对该字标注。

代码

上面说了这么多，其实我的实现非常简练：

标注结果

标注后将table打印出来：

最终处理

将BEMS该合并的合并，得到：

[商品/null, 和/null, 服务/null]

然后将词语送到词典中查询一下，没查到的暂时当作nx，并记下位置（因为这是个新词，为了表示它的特殊性，最后词性设为null），再次使用维特比标注词性：

[商品/n, 和/cc, 服务/vn]

新词识别

CRF对新词有很好的识别能力，比如：

CRFSegment segment = new CRFSegment();

segment.enablePartOfSpeechTagging(true);

System.out.println(segment.seg("你看过穆赫兰道吗"));

输出：

CRF标注结果

你   S   

看   S   

过   S   

穆   B   

赫   M   

兰   M   

道   E   

吗   S   

[你/rr, 看/v, 过/uguo, 穆赫兰道/null, 吗/y]

null表示新词。