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LPP算法简介与应用

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:LPP的目的是寻找一个最优变换矩阵A,使得yi=AT-xi,yi∈Rl,ld,i=1,2,…式中,Wij定义为或者,当xi属于xj的ε邻域时,简单地令Wij=1,否则为0。W=[Wij]n×n称为相似性矩阵,Wij=Wji,提供了局部保持约束,当邻近的xi、xj被映射得很远时,Wij就是一个很大的惩罚因子。式(4-1)与如下问题同解。

LPP算法简介与应用

设M是嵌套在高维空间Rd中的流形,零均值数据点集x1,x2,…,xn∈M,数据矩阵X=[x1,x2,…,xn]。LPP的目的是寻找一个最优变换矩阵A,使得yi=AT-xi,yi∈Rl,l≪d,i=1,2,…,n,其中A要有局部保持能力,即如果xi、xj变换前是邻近的,则变换后yi、yj也是邻近的,并且是可区分的。A的最优局部保持能力是通过解如下最小化问题得到的。

式中,Wij定义为

或者,当xi属于xj的ε邻域时,简单地令Wij=1,否则为0。ε>0定义了局部邻域的半径。t为常数,可视具体应用而定。W=[Wijn×n称为相似性矩阵,Wij=Wji,提供了局部保持约束,当邻近的xi、xj被映射得很远时,Wij就是一个很大的惩罚因子。式(4-1)与如下问题同解。

式中,D为对角阵,Dii=∑iWij为W的列和。L=D-W为拉普拉斯矩阵。由于XLXT为对称半正定矩阵,故为避免平凡解,加入约束:(www.xing528.com)

则式(4-1)转化为

因此,由拉格朗日乘子法,变换向量a是如下广义特征值问题的最小特征值解向量。

设前l个最小广义特征值对应的特征向量为a1,a2,…,al,则变换矩阵A=[a1,a2,…,al]是一个d×l矩阵,

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