Tikhonov正则化选取的方法

最小二乘矩阵求解与正则化,最小二乘是最常用的线性参数估计方法,早在高斯的年代,就用开对平面上的点拟合线,对高维空间的点拟合超平面。


作为最小二乘代价函数的改进


式中 ℷ >0  则称为正则化参数 (regularization parameters)

代价函数关于变元 x 的共轭梯度


得到

使得替代协方差矩阵的直接求逆的方法常称为Tikhonov 正则化

在信号处理和图像处理中有时也称为松弛法(relaxation method)

Tikhonov 正则化的本质是通过对非满秩的矩阵A的协方差矩阵的每一个对角元素加入一个很小的扰动\lambda

使得奇异的协方差矩阵求逆变为非奇异矩阵的求逆,从而大大改善求解非满秩矩阵

 的数值稳定性 也就是降低cond条件数的大小。

增加的项对其施加一个惩罚,其得到的解比仅优化更切合实际


如果矩阵A是满秩矩阵,但存在误差或者噪声是,需要采用与上面相反的做法,就是对上面的协方差矩阵

加上以恶搞很小的扰动矩阵-\lambda H去干扰,类似于上面的公式


使分离噪声。

其实这两个公式可以合并,\lambda本身就带有符号属性,当取得正值的时候是对矩阵的约束,迫使原来的对角协方差元素减少,

取得负值的时候就是分离残差.取0的时候就是普通最小二乘。

参数\lambda是使得原始目标函数值尽可能小的同时保证\sum A A^H不能太大,在二者取得一个很好的平衡

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