sift高斯差分函式泰勒展開的理解(矩陣求導)

2021-09-11 17:57:29 字數 2484 閱讀 4593

函式泰勒展開:f(x)=f(x0)+f『(x0)*(x-x0)+1/2*f『』(x0)*(x-x0)^2

求導後,令f'(x)=f'(x0)+1/2*f''(x0)*2*x=0

所以x=一f『(x0)/f''(x0);

以上是一元的,當x是三元的,sift高斯差分函式就是三元的,

怎麼理解1/2*x的轉置*h(x)*x對x求導後=h(x)*x?

令△x=x-x0,△y=y-y0,△z=z-z0;h(x)=f''xx   f''xy  f''xz;    x  =x-x0;x的轉置=(x-x0   y-y0   z-z0)

f''yx   f''yy  f''yz           y-y0

f''zx    f''zy  f''zz           z-z0

則x的轉置*h(x)*x=△x(△x*f''xx +△y* f''xy +△z* f''xz)+

△y(△x* f''yx +△y* f''yy +△z*f''yz )+

△z(△x*f''zx  +△y*  f''zy  +△z*f''zz ).

那麼d(x,y,z)=d(x0,y0,z0)+△x*f'x+△y*f'y+△z*f'z+1/2*x的轉置*h(x)*x,

以上就是高斯差分函式泰勒展開,f『x,f'y,f『z;f''xx   f''xy  f''xz是一階和二階偏導,

然後d'x=0+f'x+△x*f''xx +△y* f''xy +△z* f''xz=0;同理

d'y=0+f'y+△x* f''yx +△y* f''yy +△z*f''yz=0;

d』z=0+f』z+△x*f''zx  +△y*  f''zy  +△z*f''zz=0;整理後

h(x)*x+f'x=0,所以1/2*x的轉置*h(x)*x對x求導後=h(x)*x

+f'y=0

+f'z=0

故有d"xx*x+d'x=0列向量,x=一d'x/d"xx,對比一元,得解。

我的郵箱[email protected];[email protected]

更正和補充(20200712):

一元泰勒級數展開取二階,即f(x)在x0處的近似

f(x)=f(x0)+f'(x0)*(x-x0)+1/2*f''(x0)*

二元泰勒級數展開取二階,即f(x,y)在(x0,y0)處的近似(假定有:f''xy=f''yx)

f(x,y)=f(x0,y0)+f'x(x0,y0)*(x-x0)+f'y(x0,y0)*(y-y0)

+1/2*f''xx(x0,y0)*+1/2*f''yy(x0,y0)*

+1/2*f''xy(x0,y0)*(x-x0)*(y-y0)+1/2*f''yx(x0,y0)*(x-x0)*(y-y0)

我們簡寫為:f(x,y)=f+f'x*(x-x0)+f'y*(y-y0)+1/2*f''xx*+1/2*f''yy*+1/2*f''xy*(x-x0)*(y-y0)

再簡化,令△x=x-x0,△y=y-y0

f(x,y)=f+f'x*△x+f'y*△y+1/2*f''xx*

我們對等式兩邊△y求導,即對y-y0求導,也即y求導

令f'△y(x,y)=0=f'y+△y*f''yy+f''xy*△x

同理,我們對等式兩邊△x求導,即對x-x0求導,也即x求導

令f'△x(x,y)=0=f'x+△x*f''xx+f''xy*△y

令h(x)=f''xx   f''xy  ;    x  =△x;  d'x =f'x;

f''yx   f''yy              △y             f'y

那麼有     h(x)*x+d'x=0,即x=-d'x/ h(x) .   

f(x,y)=f+f'x*△x+f'y*△y+1/2*f''xx*

就等於=f+△x*f'x+△y*f'y+1/2*

=f+這其實就是泰勒二元二階展開矩陣形式,

而最初的推導是泰勒三元二階展開矩陣形式

f(x,y)對x求導,則

x=-d'x/h(x)

///順便對比一下協方差矩陣:

協方差矩陣定義:c=

c21  c22                  ρ*σ1*σ2         σ2^2 

矩陣a=  σ2^2           -ρ*σ1*σ2       ,

-ρ*σ1*σ2      σ1^2

c逆=a*1/[σ1^2*σ2^2(1-ρ*ρ)];c逆=協方差矩陣的逆

令x-u= x1-u1;

x2-u2

令r=馬氏距離,則r*r=

*(-1/2)=-[(x1-u1)^2/σ1^2-2*ρ*(x1-u1)(x2-u2)/(σ1*σ2)+(x2-u2)^2/σ2^2]*1/[2*(1-ρ*ρ)]

這是什麼?他是二元正態分佈密度函式的指數

φ(x1,x2)=1/[2*pi*σ1*σ2*sqrt(1-ρ*ρ)]*exp(-1/2.0*r*r)

那麼x-u針對1/2*求導是什麼?

關鍵點:

矩陣的求導,矩陣的運算,用的多了就好了,熟能生巧!

多元函式泰勒級數展開 一元及多元函式的泰勒展開式

一.函式極限方法 等價代換,洛必達法則,泰勒公式,導數定義,拉格朗日中值定理 注 x rightarrow 0時,x sin x sim frac x x arcsin x sim frac x x tan x sim frac x x arctan x sim frac x x ln 1 x si...

在OpenCV裡實現高斯差分(DoG)變換

difference of gaussian dog 是高斯函式的差分。它是可以通過將影象與高斯函式進行卷積得到一幅影象的低通濾波結果,即去噪過程,這裡的gaussian和高斯低通濾波器的高斯一樣,是乙個函式,即為正態分佈函式。同時,它對高斯拉普拉斯log的近似,在某一尺度上的特徵檢測可以通過對兩個...

基於泰勒展開式的高精三角函式實現,方法三

對sin 的高精演算法又進一步改進,分享一下,歡迎吧友們指正。還是針對sin 函式的泰勒展開式進行計算 用到改進公式 sinx x x x 2 4 5 6 7 8 9 x 2 6 7 8 9 x 2 8 9 x 2 9 此公式為本人原創,適合泰勒展開式中一部分公式加速運算,缺點是需要預先根據精度估算...