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流形学习:计算测地线距离和子空间坐标

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:ISOMAP算法进行流形学习的第二步是根据邻接图中的路径关系,计算测地线距离,即:在加权无向邻接图G中,顶点xi和xj之间的最短路径上的边的权重之和称为测地线距离,而并非简单的欧氏距离。根据前面章节的描述可知,ISOMAP算法在求取了邻接图G中任意两点之间的测地线距离之后,把测地线距离矩阵,也就是本节中的综合距离矩阵A*,作为MDS算法的输入,计算低维的子空间,该空间就是保留了原始空间几何特性的最优低维子空间。

流形学习:计算测地线距离和子空间坐标

ISOMAP算法进行流形学习的第二步是根据邻接图中的路径关系,计算测地线距离,即:在加权无向邻接图G中,顶点xi和xj之间的最短路径上的边的权重之和称为测地线距离,而并非简单的欧氏距离。

采用同样的方法计算图像和音频、图像和文本以及文本和音频之间的测地线距离,并更新综合距离矩阵。更新后的综合距离矩用A*表示,A*是一个N×N的矩阵,其中N=N1+N2+N3

根据前面章节的描述可知,ISOMAP算法在求取了邻接图G中任意两点之间的测地线距离之后,把测地线距离矩阵,也就是本节中的综合距离矩阵A*,作为MDS算法的输入,计算低维的子空间,该空间就是保留了原始空间几何特性的最优低维子空间。下面将具体介绍子空间是如何计算的。

采用MDS算法计算多媒体样本点在内嵌低维流形Rm中的坐标,首先,定义中心矩阵H为H=IN-eeT/N,其中IN是N阶单位矩阵(称为Identity Matrix),e是元素值全为1的N维向量。(www.xing528.com)

设B=H A*H,对B进行特征分解,如下所示:

式中,Λ是一个包含特征值的对角矩阵,V是一个N×D的矩阵,其中每一列都是矩阵B的特征向量。因为N<D,所以Λ中有D-N个值为零的特征值。于是,将非零的特征值从大到小的顺序排列为λ1≥λ2≥…≥λD≥0。那么,B=VNΛN,其中,VN是一个N×N的矩阵,其中的列对应于矩阵B的前N个特征向量,ΛN的取值如下式所示:

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