张量的低秩逼近-Minru-Baippt
【张量分析ppt课件】张量分析课件第二章2 矢量函数PPT共47页
【张量分析ppt课件】张量分析课件第 二章2 矢量函数
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事, 只想现 在的事 。现在 有成就 ,以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人,心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前,莽撞的 人只能 引为烧 身,只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
谢谢你的阅路,那么,任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远,吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应,言行相称。——韩非
低秩张量近似定义
低秩张量近似定义一、低秩张量近似的基本概念1. 张量的概念(以人教版数学知识为基础的简单理解拓展)- 在数学中,张量是一种多线性关系的数学对象。
简单来说,如果我们把向量看作是有方向的量(在一维空间中的一种特殊数学对象),矩阵可以看作是二维的数组,那么张量就是更高维的数组。
例如,一个二阶张量可以表示为矩阵的形式,它在物理等很多领域有广泛应用,像应力张量等。
- 设一个张量T∈R^I_1× I_2×·s× I_N,这里I_n表示在第n个维度上的大小。
2. 秩的概念在张量中的延伸- 在矩阵中,秩表示矩阵中线性无关的行(列)向量的最大个数。
对于张量来说,秩的概念变得更加复杂。
张量秩有不同的定义方式,其中一种常见的定义是基于张量分解的概念。
- 例如,对于一个二阶张量(矩阵)A,如果它可以分解为A = UV^T,其中U 是m× r矩阵,V是n× r矩阵,r就是矩阵A的秩(这里r≤min(m,n))。
对于高阶张量,也有类似基于分解形式来定义秩的方式。
3. 低秩张量近似的定义- 低秩张量近似就是找到一个秩相对较低的张量T̂来近似原始的张量T。
- 从数学上来说,给定一个张量T∈R^I_1× I_2×·s× I_N,我们希望找到一个低秩张量T̂,使得某种距离度量d(T,T̂)尽可能小。
常见的距离度量有Frobenius范数,即d(T,T̂)=<=ftlVert T - T̂rightrVert_F=√(∑_{i_1 = 1)^I_1∑_{i_2 = 1}^I_2·s ∑_{i_N = 1}^I_N(T_{i_1i_2·s i_N}-T̂_{i_1i_2·s i_N})^2}。
- 低秩张量近似的意义在于,在很多实际应用中,原始张量可能非常复杂且数据量巨大。
通过找到低秩近似,可以在保持一定精度的情况下,大大降低数据的存储量和计算复杂度。
张量分解学习PPT课件
.
26
CP分解
张量的低秩近似
◦ 然而在低秩近似方面,高阶张量的性质比矩阵SVD差
Kolda给出了一个例子,一个立方张量的最佳秩-1近似并不 包括在其最佳秩-2近似中,这说明张量的秩-k近似无法渐进 地得到
下面的例子说明,张量的“最佳”秩-k近似甚至不一定存在
X a1ob 1oc2a1ob2oc1a2ob 1oc1
纤维:x i j :
.
6
基本概念及记号
切片(slice)
水平切片:X i : :
侧面切片:X : j :
正面切片:X ::k ( X k )
.
7
基本概念及记号
内积和范数
◦ 设 X,Y¡I1× I2× L× IN
内积:
I1 I2
IN
X,Y
L x y i1i2LiN i1i2LiN
i11i21 iN1
R
X§A,B,C¨arobrocr r1
X
c1 b 1
c2 b2
L
cR b R
a1
a2
aR
三阶张量的CP分解
.
20
CP分解
CP分解的矩阵形式
◦ 因子矩阵:秩一张量中对应的向量组成的矩阵,如
A a 1 a2 LaR
◦ 利用因子矩阵,一个三阶张量的CP分解可以写成展开形式
X (1) A C e B T X (2) B C e A T X (3) C B e A T
◦ 对于高阶张量,有
X ┈ λ ;A (1 ),A (2 ),L ,A (N ) Rra ( r 1 )o a ( r 2 )o L o a ( r N ) r 1
其展开形式为
X ( n ) A ( n ) d i a g ( λ ) A ( N ) e L e A ( n 1 ) e A ( n 1 ) e L e A ( 1 )T
【张量分析ppt课件】张量分析课件第三章 张量代数
按§2.5节三中(g)式面积矢量记法有:
dH 0 r u(r ) (r )dV
试证明物体 Ω 对o点的动量矩为:
H0 J ω
Ω
式中 称为物体 Ω 对o点的二阶惯性矩张量(注:J 不是四阶单位张量。但 J表达式中的 I是二阶单位张量)。 u (r ) ω r 证: H (r u) dV r (ω r ) dV (r r )ω (r ω)r ) dV
I u (ii ii ) (u j i j ) u j iiij ui ii u
设存在另一二阶张量 I ,且满足 u I I u 。则: u I u I o ; uo ∵ I I O ; I I (唯一性) ∴ 3.
A : J ( Amn imin ) : (ii i j ii i j ) Amnmi jn ii i j Amn imin A
二阶张量与二阶张量的(一)点乘:
A B (Aij ii i j) ( Bmn imin) (Aij Bmn )ii (i j im )in Aij Bjn ii in
二阶张量与二阶张量的(双)点乘:
A : B ( Aij ii i j ) : ( Bmn imin ) ( Aij Bmn )(ii im )(i j in ) Aij Bij
A P2 A P2
A0 P2 Φ0 P4
Φ0 P4
(3.1-11)
A : Φ0 A
0 0
的 n ; A ; A ; ; 分别称为一阶单位张量、二阶单位张量和四 阶单位张量。 上式定义的一阶、二阶和四阶单位张量具有性质: u u V n 1. u A0 A0 ii ii ij ii i j (3.1-12) 2. I 为单位二阶张量。 ii i j 且记 A ; A 为 I 。即 I ii ii ij。并称
数学张量分析PPT课件
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右散度表示为: diva a
diva a
ei i a je j
ij
a j xi
ai xi
iai
a1 a2 a3 x1 x2 x3
显然 diva diva
今后对于矢量场的左散度和右散度不加区别
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张量的散度
关于二阶张量场 T T的P左散度定义为:
间点的位置。两者由下列坐标变换联系起来:
xi xi xi' i, i ' 1,2,3
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若 xi'是的线性函数,则 x i' 也是一个斜角坐标,而且坐标变换为:
xi
Ai i'
x i'
x i
x i'
xi'
这里
Ai i'
为变换系数,它是常数。
若 x i不是 xi' 的线性函数,则 xi' 称为曲线坐标。
标量的梯度:
标量函数:
f f (r)
则梯度为:
f gradf eii f
展开后有:
原式 1 f e1 2 f e2 3 f e3
f i f j f k x y z
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矢量的梯度: 左梯度
grad a a (i ei )(a j ej ) (eii )(a j e j )
a ai gi ai gi
由 eijk 的定义可知,下列混合积等式成立:
gig jgk gi g j gk gig jgk eijk gig jgk gi g j gk gig jgk eijk
这两个量定义为爱丁顿(Eddington)张量并分别记为 和ijk 。ijk 由此定义可知
《张量的低秩逼近》课件
这是关于《张量的低秩逼近》的PPT课件,旨在向大家分享张量低秩逼近的概 念、方法和应用。
引言
张量是什么?如何表示张量?这一节将介绍张量的基本概念和表示方式。
张量低秩逼近的概念
什么是张量低秩逼近?为什么要进行低秩逼近?这一节将解释张量低秩逼近的定义和意义。
基于SVD的张量低秩逼近
SVD是什么?如何利用SVD进行张量低秩逼近?这一节将介绍基于SVD的方法, 并通过数字模拟实例进行演示。
基于张量分解的低秩逼近
张量分解是什么?如何利用张量分解进行低秩逼近?这一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ将介绍基于张量 分解的方法,并通过数字模拟实例进行演示。
张量低秩逼近的应用
张量低秩逼近有哪些实际应用?本节将探讨在图像压缩、视频压缩和数据降维等领域中的应用。
总结与展望
现有方法的局限性和挑战性是什么?张量低秩逼近的未来方向及应用前景如何?本节将对此进行总结和展望。
参考文献
Q&A
结束语
张量的低秩逼近
n1n2 ] R iN
nN
1. 张量的基本概念
张量的秩
秩1张量:
X a(1) a(2) a( N ) , 其中 xi1i2iN ai(11) ai(22) ai(NN )
秩1矩阵:A=a bT = (aibj)
张量的秩: 1927年 Hitchcock
rank ( X ) min{R | X ai (1) ai (2)
[Cui, Dai, Nie 2014]
2. 张量特征值的计算
对称张量的US-特征值的计算:
1. Geometric measure of entanglement and U-eigenvalues of tensors, SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications, [Ni,Qi,Bai 2014] 2. Complex Shifted Symmetric higher-order power method [Ni, Bai 2014]
3. 张量的秩1逼近和低秩逼近
张量的低秩逼近
•最佳秩R逼近的计算方法: 交替最小平方法(ALS)
•最佳Tucker逼近的计算方法: 高阶奇异值(HOSVD),TUCKALS3,t-SVD
4. 张量计算软件
• Matlab, Mathematica, Maple都支持张量计算
• Matlab仅支持简单运算,而对于更一般的运算以及稀疏和
i 1 Rk rankn ( X ) (rank ( X (1) ), , rank ( X ( N ) )) 可计算 其中
X ( k ) 表示 张量X的mode-k mode
1. 张量的基本概念
【张量分析ppt课件】张量分析课件第四章 张量函数和张量分析PPT文档68页
11、获得的成功越大,就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因, 节制使 人枯萎 。 12、不问收获,只问耕耘。如同种树 ,先有 根茎, 再有枝 叶,尔 后花实 ,好好 劳动, 不要想 太多, 那样只 会使人 胆孝懒 惰,因 为不实 践,甚 至不接 触社会 ,难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕,不悔(虽然只有四个字,但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己, 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体, 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米,如 果他不 曾希望 它长成 种籽; 单身汉 不会娶 妻,如 果他不 曾希望 有小孩 ;商人 或手艺 人不会 工作, 如果他 不曾希 望因此 而有收11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人,越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智,自知者明。胜人者有力,自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
基于低秩高阶张量逼近的图像视频恢复
基于低秩高阶张量逼近的图像视频恢复
王智豪;刘彦
【期刊名称】《人工智能与机器人研究》
【年(卷),期】2022(11)2
【摘要】图像视频恢复是计算机视觉中一项基本但关键的任务,近年来得到了广泛的研究。
然而,现有的方法存在着不可避免的缺点:有些需要预定义秩,有些则无法处理高阶数据。
为了克服这些缺点,本文利用图像视频数据通常具有的低秩性,采用低秩高阶张量逼近方法实现在混合噪音的环境下的彩色视频恢复。
首先,本文建立了一个高阶张量代数框架。
基于该框架,通过设计近端算子,提出了一种新的低秩高阶张量逼近(LRHA)方法,旨在从被高度污染的阶张量数据中恢复出潜在的低秩部分,从而完成图像视频恢复任务。
设计了相应的算法,并且针对多项图像视频恢复任务的实验结果表明,LRHA方法在处理相应问题方面具有优越性。
【总页数】11页(P73-83)
【作者】王智豪;刘彦
【作者单位】西南大学;重庆市市场监督管理档案信息中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于低秩张量补全的多声道音频信号恢复方法
2.基于低秩张量恢复的视频块效应处理
3.基于块和低秩张量恢复的视频去噪方法
4.基于张量秩校正的图像恢复方法∗
5.基于鲁棒低秩张量恢复的高光谱图像去噪
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【张量分析ppt课件】张量分析课件第一章 线性空间-50页精选文档
(2)∵ x y z ( x 1 y 1 ) z 1 , , ( x n y n ) z n
( x 1 y 1 z 1 , ,x n y n z n )
x ( y z ) ( x 1 ( y 1 z 1 ) , , ( x n ( y n z n ))
( x 1 y 1 z 1 , ,x n y n z n )
∴ x + (y + z )= ( x + y )+ z = x + y + z (4)∵ o(0, ,0)V0 x o (x 1 0 , x n 0 )(x1, ,xn)
∴ xox
(5)∵ ()x ()(x 1 , ,xn) (()x 1 , ,()xn)
∴
(x 1 , ,xn) (x 1 ), ,)xn)
第一章 线性空间
若记实数集合为F,F中的元素记为a、b、c、…。
则加法法则将F中的任意两个元素 a, bF ; c F
+ (a, b)c
abc
乘法法则将F中的任意两个元素 a, bF ; c F
× (a, b)c
abc
显然具有加法法则和乘法则所确定的实数集中元
素间确定关系使得实数集构成一个空间。并记为:
所有以x点为起点的矢量按:
u x yu x z(y 1 x 1 , ,y n x n ) (z 1 x 1 , ,z n x n )
(y 1 ( x 1 ) (z 1 x 1 ) ,,(y n x n ) (z n x n ))
u xy (y1x1, ,ynxn) ((y1x1) ,,(ynxn)) F
a, b,xF
(6) (a b ) x a x b x
a, b,xF
第3章张量分析(清华大学张量分析你值得拥有)精品PPT课件
※矢量的矢量函数 F (v) 的有限微分
F(v; u) lim F (v hu) F (v)
h0
h
F (v hu) F (v) hF (v; u) O(h2 )
dF hF(v; u) hF(v) u F (v) dv F(v) dF
dv
※张量的张量函数的有限微分(协变微分意义下)
张量函数 T ( A),其中, A Aij gi g j,C Cij gi gj
T(A;C) lim T (A hC) T (A)
h0
h
T(A;C) T(A;Cij gi gj ) T(A; gi gj )Cij
T (A hC) T (A) T(A;C)h O(h2)
T( A) : Ch O(h2)
T(A) : C
dT T ( A) : dA T ( A) dT dA
注意:至此,都只是给出定义!
➢ 张量函数导数的链规则
★类似于经典的复合函数求导
经典复合函数 (g(x)) 的导数
d d dg d dg dx d d dg
dg
dห้องสมุดไป่ตู้ dx
dx dg dx
张量的张量复合函数 H H(F (T)) 的导数(二阶张量)
H f (N ) H k0G k1N k2 N 2
ki
ki
(
J1N
,
J
N 2
,
J
N 3
)
例:应力应变关系
1、各向同性材料
σ k0G k1ε k2ε2 ,
ki
ki (J1
,
J
2
,
J
3
)
2、线性各向同性材料
k2 0 k1 2 k0 J1
张量ppt
示多重求和。
例如:
33
aij xi xj
aij xi x j
i1 j1
★ 若要对在同项内出现两次以上的指标进行遍历求和,
一般应加求和号。如:
3
a 1b1c1 a 2b2c2 a 3b3c3 aibici i 1
24
张量基本概念
★ 一般说不能由等式
aibi aici
bi ci
两边消去ai导得
3. 换标符号,具有换标作用。例如:
d s2 ij d xi d xj d xi d xi d xj d xj
即:如果符号 的两个指标中,有一个和同项中其它
因子的指标相重,则可以把该因子的那个重指标换成
的另一个指标,而 自动消失。
29
符号ij 与erst
类似地有
ij a jk aik ; ij aik a jk ij akj aki ; ij aki akj ij jk ik ; ij jk kl il
符号ij 与erst
➢ 常用实例
1. 三个相互正交的单位基矢量构成正交标准化基。 它具有如下重要性质:
✓ 每个基矢量的模为1,即 ei e j 1 (当i=j时) ✓ 不同基矢量互相正交,即 ei e j 0 (当i≠j时)
上述两个性质可以用ij 表示统一形式:
2. 两个矢量 a 和 b 的分量的点积(或称数量积)为:
3
a b= a1b1 a2b2 a3b3 aibi i1
Appendix A.1
张量基本概念
➢求和约定
如果在表达式的某项中,某指标重复地出现两次, 则表示要把该项在该指标的取值范围内遍历求和。 该重复的指标称为哑指标,简称哑标。
3
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【张量分析ppt课件】张量分析课件第二章2 矢量函数共46页PPT资料
o
解:v ()vc o si1 vs ini2 (0 .5 c o s 0 .2 5 c o s 2)i1
(0 .5 s in 0 .2 5 s inc o s)i2 ; 0 /2 0 :v 0 .2 5 m / s ; 1 5 :v 0 .2 5 9 m / s
3 0 :v 0 .2 8 3 m / s ; 4 5 :v 0 .3 2 3 m / s
,b]区间的不同取值x (t)位置矢量平面描绘一条曲线。
对矢量函数: x x (t1 ,t2 ) x 1 (t1 ,t2 )i1 x 2 (t1 ,t2 )i2
t2
x2
当t = b 时: 2 2
x x (t1 ,b 2 ) x 1 (t1 ,b 2 )i1 x 2 (t1 ,b 2 )i2
a2
更一般地有:对矢量函数 x(t)的终点所描绘的曲线称为矢
端曲线或称为 x(t)的图形。而(2.3-1)式称为矢量方程。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ例12:
x2
已知小球在四分之一圆弧轨道中运动。圆弧
轨道半径R=50cm,小球运动速度的大小 v φ
0.51cos(m。/s)试求小球速度矢量方程;并在图
4
中画出小球速度的矢端曲线。
程。参数方程在 {o;i1,i2,i3} 中描绘的曲线称为矢端曲 线(面)。
具有一个参数的矢量函数矢端曲线(二维映射分析):
设x = x (t) , b≤t≤a。在平面坐标系{o;i1,i2}中,矢量x
随t的变化,且: xx1(t)i1x2(t)i2
x2
x完全由x1(t), x2(t)的变化确定。
t*
xx(t1, ,tn)
(2.3-3)
x x 1 ( t 1 ,, t n ) i 1 x 2 ( t 1 ,, t n ) i 2 x 3 ( t 1 ,, t n ) i 3 x i ( t 1 ,, t n ) i i
低秩矩阵分解与逼近
机器学习10.低秩矩阵分解主要内容低秩矩阵分解问题L2VS L1主要问题:缺失+噪音 CWMMoG主要内容低秩矩阵分解问题L2VS L1主要问题:缺失+噪音 CWMMoG已知数据:计算两个低秩矩阵目标:使低秩矩阵乘积尽可能重目标使低秩矩阵乘积尽可能重建原矩阵大量应用:运动中的结构检测社交网络/推荐系统(E.g.,Eriksson and Hengel ,2010)人脸建模信息提取(E.g.,Cheng et al., 2012)(E.g., Candes et al.,2012)(E.g. Deerwester et al. 1990)关键问题:☐如何度量原数据与重建数据偏差?性能?最常见误差函数选择:最常见误差函数选择主要内容低秩矩阵分解问题 L2VS L1主要问题:缺失+噪音 CWMMoG各自优劣?L2模型的解为?加正交约束有无影响?L2范数模型L1 范数模型 SVDY oung diagram (CVPR, 2008)T orre&Black (ICCV , 2001) R1PCA (ICML, 2006) L2 Wiberg (IJCV , 2007)LM_S/LM_M (IJCV , 2008)SALS (CVIU, 2010)LRSDP (NIPS, 2010)PCAL1 (PAMI, 2008) ALP/AQP (CVPR, 2005) L1Wiberg (CVPR, 2010, best paper award) RegL1ALM (CVPR, 2012) Damped Wiberg (ICCV , 2011)Weighted SVD (T echnometrics, 1979) WLRA (ICML, 2003)Damped Newton (CVPR, 2005) CWM (AAAI, 2013)Reg-ALM-L1 (CVPR, 2013)L2范数模型L1 范数模型SVDY oung diagram (CVPR, 2008) T orre&Black (ICCV , 2001) R1PCA (ICML, 2006) L2 Wiberg (IJCV , 2007) LM_S/LM_M (IJCV , 2008) SALS (CVIU, 2010) LRSDP (NIPS, 2010)PCAL1 (PAMI, 2008) ALP/AQP (CVPR, 2005)L1Wiberg (CVPR, 2010, best paper award) RegL1ALM (CVPR, 2012)Damped Wiberg (ICCV , 2011)Weighted SVD (T echnometrics, 1979) WLRA (ICML, 2003)Damped Newton (CVPR, 2005) CWM (AAAI, 2013)Reg-ALM-L1 (CVPR, 2013)L2范数模型L1 范数模型优点: 光滑模型优点: 对极端异常点表现稳健算法速度快在无缺失前提下有全局极优缺点: 对异常点与强噪音点表现不稳缺点: 非光滑模型算法速度慢健在高斯噪音下表现不佳R b t P bl 为什么?!Robust Problem为什么对于大误差点的惩罚Mean vs Median 误差分布假设主要内容低秩矩阵分解问题 L2VS L1主要问题:缺失+噪音 CWM MoG数据缺失强噪音{01}⨯d n ,{0,1},∈∈ij W R w 为Hardamard 乘积算子L1低秩矩阵分解模型对异常点与强噪音表现稳健!✓Ke and Kanade, CVPR, 2005✓Eriksson and van den Hengel, CVPR, 2010✓Kwak TPAMI 2008Kwak, TPAMI, 2008✓Wright et al., NIPS, 2009✓Zheng et al., CVPR, 2012✓…L1 Low-Ranki i iMatrix Factorization典型方法:✓ALP: Ke and Kanade, CVPR. 2005Wib L1E ik d d H l CVPR2010✓WibergL1: Eriksson and van den Hengel, CVPR. 2010.✓PCAL1: Kwak, TPAMI. 2008.✓Robust PCA: Wright et al., NIPS. 2009.✓RegL1ALM: Zheng et al., CVPR. 2012✓…优点✓对异常点表现稳健缺点✓非光滑非凸模型✓算法速度慢主要内容低秩矩阵分解问题 L2VS L1主要问题:缺失+噪音 CWM MoGCWMCoordinate D t动机在很多其它机器学习问题中坐标下降算法Descent : 在很多其它机器学习问题中,坐标下降算法已经成为非常有效的计算方法之一LassoRidge RegressionElastic Net. (Friedman et al., 2007; 2010)坐标下降:将原问题分解为针对每个变量元素优化的子问题,然后顺序求解,对L1 LRMF 问题而言:每个子问题均是凸的每个子问题均可通过加权均值滤子快速准确求解算法复杂度与数据大小与维度呈近似线性增长Cyclic Weighted MedianW X UVT()L1难点?CWML1 LRMF 模型可按如下两种方式进行分解11()()-=-∑TTj j j L L W X UV W X u v 11()()=-=-∑Ti i i i j ji L L jW E u v w e u ij v 11()()-=-∑Ti j ji L L W X UV we v ij u jT i j j j i E X u v ≠=-∑, j w 与 j w分别为W 的第j 列和行, i j e 与i j e 分别为i E 的第j 列和行,ij u 与ij v 分别为i u 与i v 的第j 个元素.Cyclic Weighted Median-TW X UV 1()L VSVS.1()-i j ji L w e u ij v 1-i j jj i L w e w u ijv ()-i j ji w e v ij u -i j jj i w e w v ij u 1L 1LCyclic Weighted MedianL1 LRMF 关于U,V的子关于每个变量元素的子问题问题Cyclic Weighted Median每个子问题转换为一个标准的加权均值问题!Cyclic Weighted MedianL1 LRMF 目标函数在迭代过程中单调递减!Cyclic Weighted Median计算复杂度:稠密数据:O(d logd)稀疏数据:O(s logs)稠密数据:O(n logn)稀疏数据:O(s logs)s 为数据矩阵每列/行的本质稀疏度当数据矩阵高度稀疏时, CWM 计算复杂度仅为O((n+d)s), 少于现有最快的算法复杂度O(dn).O((+d)) O(d)Cyclic Weighted Median人工: 100个矩阵,每个大小为7×12,秩为3.Cyclic Weighted Median人脸数据人脸数据:Yale B dataset✓Facedata1 & Facedata2:每组包含64张脸,每个脸大小包含一定程度的缺失与24×21,包含定程度的缺失与椒盐噪声点。
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For A,B ∈ H, define the inner product and norm as
inner product norm
A rank-one tensor
unitary eigenvalue (U-eigenvalue) of T
Denote by Sym(d, n) all symmetric d-order n-dimensional tensors Let x ∈ Cn. Simply denote the rank-one tensor Define
2.张量特征值的计算
对称非负张量的最大H-特征值的计算: Perron-Frobenius 理论
1. 2. 3. 4. Ng, Qi, Zhou 2009, Chang, Pearson, Zhang 2011, L. Zhang, L. Qi 2012, Qi, Q. Yang, Y. Yang 2013
1. 张量的基本概念
张量的完备化
min rank(X ) s.t. X M
低秩张量M部分元素 M 被观察到,其中 是被观 察到的元数的指标集. 张量完备化是指:从所观察到的 部分元素来恢复逼近低秩张量M
1. 张量的基本概念
张量的特征值 H-特征值 Z(E)-特征值
m 1 m ' 1 Ax Bx m' n Bx 1 , C , x C
value, (,u) is a Z-eigenpair. [Qi 2011, Friedland2013, Zhang et al 2012]
[8] S. Friedland, Best rank one approximation of real symmetric tensors can be chosen symmetric, Frontiers of Mathematics in China, 8(2013), pp. 19-40. [9] X. Zhang, C. Ling and L. Qi, The best rank-1 approximation of a symmetric tensor and related spherical optimization problems, SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications 33(2012), pp. 806-821.
[Cui, Dai, Nie 2014]
2. 张量特征值的计算
对称张量的US-特征值的计算:
1. Geometric measure of entanglement and U-eigenvalues of tensors, SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications, [Ni,Qi,Bai 2014] 2. Complex Shifted Symmetric higher-order power method [Ni, Bai 2014]
is to minimizes the least-squares cost function
is said to be the best real rank-one approximation to tensor T. If T is a symmetric real tensor, is said to be
1. 张量的基本概念
张量的低秩逼近:用一个低秩的张量X近似表示张量A 最佳秩R逼近
min || A i ai (1) ai (2) ai ( N ) ||
i 1 R
最佳秩1逼近:R=1
min (1)
(1) (2) (N ) || A S X X X || 1 2 3 N (N)
3. 张量的秩1逼近和低秩逼近
张量的秩1逼近 •最佳实秩1逼近的计算方法: 交替方向法(ADM)、截断高阶奇异值分解(T-HOSVD)、 高阶幂法(HOPM) 和拟牛顿方法 等。----局部解,或稳定点 Nie, Wang[2013] :半正定松弛方法 ----全局最优解 •最佳复秩1逼近的计算方法: Ni, Qi,Bai[2014] :代数方程方法 ----全局最优解
结构张量,需要添加软件包(如:N-wayToolbox, CuBatch, PLS Toolbox, Tensor Toolbox)才能支持,其 中除PLS Toolbox外,都是免费软件。Tensor Toolbox是 支持稀疏张量。
• C++语言软件:HUJI Tensor Library (HTL),FTensor,
Boost Multidimensional Array Library (Boost.MultiArray)
• FORTAN语言软件:The Multilinear Engine
5. 复张量的最佳秩1逼近和特征值
[A] Guyan Ni, Liqun Qi and Minru Bai, Geometric measure of entanglement and U-eigenvalues of tensors, SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications 2014, 35(1): 73-87
[B] Guyan Ni, Minru Bai, Shifted Power Method for computing symmetric complex tensor US-eigenpairs, 2014, submitted.
Basic Definitions 1. A tensor S is called symmetric as its entries s_{i1· · · id } are invariant under any permutation of their indices. 2. A Z-eigenpair (, u) to a real symmetric tensor S is defined by
[10] G. Ni, L. Qi and M. Bai, Geometric measure of entanglement and U-eigenvalues of tensors, to appear in SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications
对称张量的最大Z-特征值的计算:
1. The sequential SDPs method [Hu, Huang, Qi 2013]
2. Sequential subspace projection method[Hao, Cui, Dai. 2014]
3. Shifted symmetric higher-order power method [Kolda,Mayo 2011] 4. Jacobian semidefinite relaxations 计算对称张量所有实的B-特征值
Axm1 x[ m1] .
2005, Qi
Axm x[ m1]
B-特征值 US-特征值
2014,Cui, Dai, Nie
S * x m1 x* *m1 x Sx x*T x 1, C, x C n
2014,Ni, Qi, Bai
Tucker逼近
S,X
,, X
s.t. S R R1 R2 RN , X (i ) R ni Ri , X (i )T X (i ) I Ri , i 1, , N
(2) (N ) ( xi1i2 iN gr1r2 rN ai(1) a a iN rN ) 1r 1 i2 r2 r1 1 r2 1 rN 1 R1 R2 RN
4. The best rank-one tensor approximation problems Assume that T a d-order real tensor. Denote a rank-one tensor
.
Then the rank-one approximation problem
The rank-one tensor
the best real symmetric rank-one approximation.
Basic results
• Friedland [2013] and Zhang et al [2012] showed that the best real rank one approximation to a real symmetric tensor,
1阶张量:向量 2阶张量:矩阵 A=(aij) 3阶张量:长方体 A=(aijk)
1. 张量的基本概念
张量的秩
秩1张量:
X a(1) a(2) a( N ) , 其中 xi1i2iN ai(11) ai(22) ai(NN )
秩1矩阵:A=a bT = (aibj)
张量的秩: 1927年 Hitchcock
We call a number ∈ C a unitary symmetric eigenvalue (USeigenvalue) of S if and a nonzero vector
张量的低秩逼近
白敏茹
湖南大学数学与计量经济学院
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2014-11-15
目 录
1. 张量的基本概念
2. 张量特征值的计算
3. 张量秩1逼近和低秩逼近
4. 张量计算软件
5. 复张量的最佳秩1逼近和特征值
1. 张量的基本概念
张量:多维数组 X [ xi i i ] Rn n n
1 2 12 N N
2005, Qi
uTu
3. An eigenpair (, u) to a real symmetric tensor S is defined by