LM算法详解
1. 高斯牛顿法
残差函数f(x)为非线性函数,对其一阶泰勒近似有:

这里的J是残差函数f的雅可比矩阵,带入损失函数的:


令其一阶导等于0,得:

这就是论文里常看到的normal equation。
2.LM
LM是对高斯牛顿法进行了改进,在求解过程中引入了阻尼因子:

2.1 阻尼因子的作用:

2.2 阻尼因子的初始值选取:
一个简单的策略就是: 

2.3 阻尼因子的更新策略



3.核心代码讲解
3.1 构建H矩阵
void Problem::MakeHessian() {
TicToc t_h;
// 直接构造大的 H 矩阵
ulong size = ordering_generic_;
MatXX H(MatXX::Zero(size, size));
VecX b(VecX::Zero(size));
// TODO:: accelate, accelate, accelate
//#ifdef USE_OPENMP
//#pragma omp parallel for
//#endif
// 遍历每个残差,并计算他们的雅克比,得到最后的 H = J^T * J
for (auto &edge: edges_) {
edge.second->ComputeResidual();
edge.second->ComputeJacobians();
auto jacobians = edge.second->Jacobians();
auto verticies = edge.second->Verticies();
assert(jacobians.size() == verticies.size());
for (size_t i = 0; i < verticies.size(); ++i) {
auto v_i = verticies[i];
if (v_i->IsFixed()) continue; // Hessian 里不需要添加它的信息,也就是它的雅克比为 0
auto jacobian_i = jacobians[i];
ulong index_i = v_i->OrderingId();
ulong dim_i = v_i->LocalDimension();
MatXX JtW = jacobian_i.transpose() * edge.second->Information();
for (size_t j = i; j < verticies.size(); ++j) {
auto v_j = verticies[j];
if (v_j->IsFixed()) continue;
auto jacobian_j = jacobians[j];
ulong index_j = v_j->OrderingId();
ulong dim_j = v_j->LocalDimension();
assert(v_j->OrderingId() != -1);
MatXX hessian = JtW * jacobian_j;
// 所有的信息矩阵叠加起来
H.block(index_i, index_j, dim_i, dim_j).noalias() += hessian;
if (j != i) {
// 对称的下三角
H.block(index_j, index_i, dim_j, dim_i).noalias() += hessian.transpose();
}
}
b.segment(index_i, dim_i).noalias() -= JtW * edge.second->Residual();
}
}
Hessian_ = H;
b_ = b;
t_hessian_cost_ += t_h.toc();
delta_x_ = VecX::Zero(size); // initial delta_x = 0_n;
}
3.2 将构建好的H矩阵加上阻尼因子
void Problem::AddLambdatoHessianLM() {
ulong size = Hessian_.cols();
assert(Hessian_.rows() == Hessian_.cols() && "Hessian is not square");
for (ulong i = 0; i < size; ++i) {
Hessian_(i, i) += currentLambda_;
}
}
3.3 进行求解后,验证该步的解是否合适,代码对应阻尼因子的更新策略
bool Problem::IsGoodStepInLM() {
double scale = 0;
scale = delta_x_.transpose() * (currentLambda_ * delta_x_ + b_);
scale += 1e-3; // make sure it's non-zero :)
// recompute residuals after update state
// 统计所有的残差
double tempChi = 0.0;
for (auto edge: edges_) {
edge.second->ComputeResidual();
tempChi += edge.second->Chi2();
}
double rho = (currentChi_ - tempChi) / scale;
if (rho > 0 && isfinite(tempChi)) // last step was good, 误差在下降
{
double alpha = 1. - pow((2 * rho - 1), 3);
alpha = std::min(alpha, 2. / 3.);
double scaleFactor = (std::max)(1. / 3., alpha);
currentLambda_ *= scaleFactor;
ni_ = 2;
currentChi_ = tempChi;
return true;
} else {
currentLambda_ *= ni_;
ni_ *= 2;
return false;
}
}
LM算法详解的更多相关文章
- BM算法 Boyer-Moore高质量实现代码详解与算法详解
Boyer-Moore高质量实现代码详解与算法详解 鉴于我见到对算法本身分析非常透彻的文章以及实现的非常精巧的文章,所以就转载了,本文的贡献在于将两者结合起来,方便大家了解代码实现! 算法详解转自:h ...
- kmp算法详解
转自:http://blog.csdn.net/ddupd/article/details/19899263 KMP算法详解 KMP算法简介: KMP算法是一种高效的字符串匹配算法,关于字符串匹配最简 ...
- 机器学习经典算法详解及Python实现--基于SMO的SVM分类器
原文:http://blog.csdn.net/suipingsp/article/details/41645779 支持向量机基本上是最好的有监督学习算法,因其英文名为support vector ...
- [转] KMP算法详解
转载自:http://www.matrix67.com/blog/archives/115 KMP算法详解 如果机房马上要关门了,或者你急着要和MM约会,请直接跳到第六个自然段. 我们这里说的K ...
- 【转】AC算法详解
原文转自:http://blog.csdn.net/joylnwang/article/details/6793192 AC算法是Alfred V.Aho(<编译原理>(龙书)的作者),和 ...
- KMP算法详解(转自中学生OI写的。。ORZ!)
KMP算法详解 如果机房马上要关门了,或者你急着要和MM约会,请直接跳到第六个自然段. 我们这里说的KMP不是拿来放电影的(虽然我很喜欢这个软件),而是一种算法.KMP算法是拿来处理字符串匹配的.换句 ...
- EM算法详解
EM算法详解 1 极大似然估计 假设有如图1的X所示的抽取的n个学生某门课程的成绩,又知学生的成绩符合高斯分布f(x|μ,σ2),求学生的成绩最符合哪种高斯分布,即μ和σ2最优值是什么? 图1 学生成 ...
- Tarjan算法详解
Tarjan算法详解 今天偶然发现了这个算法,看了好久,终于明白了一些表层的知识....在这里和大家分享一下... Tarjan算法是一个求解极大强联通子图的算法,相信这些东西大家都在网络上百度过了, ...
- 安全体系(二)——RSA算法详解
本文主要讲述RSA算法使用的基本数学知识.秘钥的计算过程以及加密和解密的过程. 安全体系(零)—— 加解密算法.消息摘要.消息认证技术.数字签名与公钥证书 安全体系(一)—— DES算法详解 1.概述 ...
- 安全体系(三)——SHA1算法详解
本文主要讲述使用SHA1算法计算信息摘要的过程. 安全体系(零)—— 加解密算法.消息摘要.消息认证技术.数字签名与公钥证书 安全体系(一)—— DES算法详解 安全体系(二)——RSA算法详解 为保 ...
随机推荐
- centos7 uwsgi 加入系统服务
生产环境中采用nginx + uwsgi + django 来部署web服务,这里需要实现uwsgi的启动和停止,简单的处理方式可以直接在命令行中启动和kill掉uwsgi服务,但为了更安全.方便的管 ...
- Scala- Cannot run program "powershell.exe": CreateProcess error=5, 拒绝访问
安装scala后,按照官网的helloworld教程学习执行 sbt new scala/hello-world.g8 的时候,出现下图错误. 解决方案:关闭360
- vs2019中使用Git,新建项目时总提示部分项目位于解决方案文件夹外
最终还是用Git工具传上去的. 小伙子,用Git Bush或者Git CMD 和Git GUI传吧 我是用Git GUI. Git GUI汉化.感谢大佬 https://blog.csdn.net/u ...
- 群晖NAS搭建外网可访问的calibre
一.在群晖docker上安装calibre-web 1. 下载相关的镜像文件 打开Docker后点击左侧注册表,在上方搜索栏搜索calibre 然后我们选择使用 technosoft2000/cali ...
- Java网络编程:Socket 通信
client----发送数据(输出流)------------(输入)-[管道流处理数据]-(输出)------接收数据(输入流)------server URL:协议+IP+端口+资源位置 客户端: ...
- 实践案例:平安健康的 Dubbo3 迁移历程总结
本篇是 Apache Dubbo 的实践案例.感兴趣的朋友可以访问官网了解更多详情,或搜索关注官方微信公众号 Apache Dubbo 跟进最新动态. 1 背景 我们公司从15年开始就使⽤dubbo作 ...
- MSTN CE和MSTN SDK安装经验及技巧
MSTN CE和MSTN SDK安装经验及技巧 本文介绍了MSTN CE及MSTN CE SDK安装的流程以及在安装时可能会遇到的问题 一.MSTN CE安装 1.MSTN CE即Microstati ...
- 大角度非迭代的空间坐标旋转C#实现
1. 绪论 在前面文章中提到空间直角坐标系相互转换,测绘坐标转换时,一般涉及到的情况是:两个直角坐标系的小角度转换.这个就是我们经常在测绘数据处理中,WGS-84坐标系.54北京坐标系.80西安坐标系 ...
- 计算存储分离在京东云消息中间件JCQ上的应用
作者:田寄远 JCQ 全名 JD Cloud Message Queue,是京东云自研.具有 CloudNative 特性的分布式消息中间件. JCQ 设计初衷即为适应云特性的消息中间件:具有高可用. ...
- 【c#】从外部复制文本、图片到我的软件中的解决方案(支持ppt,qq等)
原文地址 https://www.cnblogs.com/younShieh/p/17010572.html 如果本文对你有所帮助,不妨点个关注和推荐呀,这是对笔者最大的支持~ 我们先考虑 ...