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多元高斯分布

时间:2019-08-23 22:05:19      阅读:90      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:图形   技术   建模   rod   sum   向量   hat   lin   bar   

让我们回到小球检测的栗子,在一元高斯分布下,我们只使用了色相值这一个性质。然而,颜色其实是用多个维度来定义的。比如,在HSV模型下,除了色相值还有饱和度(Saturation)和亮度(Value)。而我们通常使用的三原色光模式(RGB模型)将颜色表示成红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的叠加。如果我们用RGB值来表示一个颜色,怎样表示我们栗子中的小球呢?我们将图片中所有像素点的RGB值用散点图的形式画出来可以得到下面的图:

技术图片

那我们怎样对这种图形进行建模呢?如这一节的题目所说,我们将一元高斯分布扩展到多元高斯分布并对RGB值进行建模。
让我们首先来介绍多元高斯分布的数学形式吧:

技术图片

多元高斯分布和一元高斯分布是十分相似的,我们用加粗的技术图片来表示变量(一个向量),技术图片表示维度(元的数目),加粗的技术图片表示平均向量,大写的技术图片表示协方差矩阵(Covariance Matrix,是一个方阵),技术图片表示技术图片的行列式值,技术图片表示矩阵技术图片的转置。

值得一提的是协方差矩阵,它由两部分组成,方差(Variance)和相关性(Correlation),对角线上的值表示方差,非对角线上的值表示维度之间的相关性。拿一个二维协方差矩阵作栗子:

 

技术图片

其中,对角线上的技术图片技术图片分别表示变量技术图片技术图片的独立方差,非对角线上的技术图片表示两个变量之间的相关性(注意技术图片技术图片是相等的)。

 

回到小球检测的栗子,我们考虑用RGB来对“红色”小球进行多元高斯分布的建模,那么各个参数就如下图所示了:

 

技术图片我们来看一下标准二元高斯分布图:

 

 

技术图片

2、求解多元高斯分布:最大似然估计

和求解一元高斯分布类似,我们将问题描述为:给定观测值技术图片,求技术图片技术图片,使得似然函数最大:

技术图片

同样,假设观测值两两相互独立,根据独立概率公式,我们有:

技术图片

同样(1)取对数,(2)将多元高斯分布的形式带入,我们有:

技术图片

我们给目标函数做个记号,令

技术图片

我们仍然分别对技术图片技术图片求偏导来计算技术图片技术图片。(这里需要矩阵求导的知识,可以参考Matrix Calculus Manual

技术图片技术图片

求得,

技术图片

技术图片

多元高斯分布

标签:图形   技术   建模   rod   sum   向量   hat   lin   bar   

原文地址:https://www.cnblogs.com/long5683/p/11402825.html

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