张鹏辉

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minisam(一)非线性最小二乘以及和因子图的关系

说明:本系列博客用来记录本人在学习minisam过程中的理解,方便同大家一起谈论。

1,非线性最小二乘以及和因子图的关系

(1)非线性最小二乘

非线性最小二乘优化可以表示为:

其中,$x^{*} \in \mathcal{M}$ 是需要求解项,$f_{i} \in \mathbb{R}^{n}$ 是误差函数,$\rho_{i}$ 为核函数。

考虑简单的情况,我们可以定义使$h_{i}(x) \doteq R_{i} f_{i}(x)$ 然后上式变为:

我们定义$x_0$点处,$h_i(x)$的雅克比矩阵为:

由泰勒公式展开,可以得到:

由此我们通过使用它并搜索$x_0$附近区域解决最小二乘问题,并以迭代的方法找到线性最小二乘问题的解。

其中,

接下来将公式改写成:

由Cholesky factorization方法来求解:

我们让 ,R是上三角矩阵。则可以分成两部来进行求解:

除了Cholesky factorization方法,还有很多其他方法可以进行求解,例如:QR,SVD等,这里就不介绍了。

(2)因子图与非线性最小二乘问题的联系

因子图是一种概率图模型,表示所有因子的联合概率分布。有:

最大似然估计可以表示为:

如果考虑每个因子符合高斯分布的情况,则:

其中,为协方差。

然后,最大似然估计为:

可以得到,最大似然估计问题可以转化成非线性最小二乘问题,以上述非线性最小二乘问题的求解步骤进行求解。


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