Kernel PCA and De-Noisingin Feature Spaces

Kernel PCA and De-Noisingin Feature Spaces

kernel PCA通过(k(x,y))隐式地将样本由输入空间映射到高维空间(F),那么问题来了,如何回来呢,即已知(Phi(x) in F),如何找到其原像(x)呢?可是呢:

  1. 这个问题不一定有解,因为从低维空间往高维空间映射往往不是满射;
  2. 即便有解,这个也不一定唯一。

但是这个方面的应用还是蛮多的啊,PCA可以通过抛去一些方向(方差小的部分)来去噪声(虽然效果似乎不是很好),kernel PCA如果也要这么做的话,就会产生上面的问题。这篇文章就是提出了一种可行的方法来解决这个问题。

通过最小化下式:

[min limits_z quad ho (z)= |Phi(z) - mathrm{P}_n Phi(x)|^2 ]

其中(mathrm{P}_n(cdot))是投影算子——将向量投影至由前n个特征向量构成的子空间之中。

主要内容

在化简上式之前,需要先进行一些必要的符号说明:

[V^k = sum limits_{i=1}^l alpha_i^k Phi(x_i) ]

为第k个特征向量(F空间中的),其中(l)为样本个数(沿用了论文的符号)。
定义:

[eta_k = (V^kcdot Phi(x))=sum limits_{i=1}^l alpha_i^k k(x, x_i) ]

那么:

[mathrm{P}_n Phi(x) = sum_{i=1}^n eta_k V^k ]

现在,我们可以展开( ho(z)):
在这里插入图片描述
其中(Omega)为与(z)无关的项,通过梯度下降可以获得(z)

如果我们假设(k(x,y)=k(|x-y|^2)),即(k(x,x))为常数,则:
在这里插入图片描述
其中(Omega')为与(z)无关的项,(gamma_i = sum_{k=1}^n eta_k alpha_i^k)

容易计算其梯度为(差个常数2):

[ abla_z ho(z) = sum limits_{i=1}^l gamma_i k'(|z-x_i|)(z-x_i) ]

令其为0,得到一个必要条件:

[z = frac{sum limits_{i=1}^l delta_i x_i}{sum limits_{i=1}^l delta_i} ]

其中(delta_i = gamma_i k'(|z-x_i|^2)

一个例子就是高斯核,这时:
在这里插入图片描述

选取一个合适的起始点(分母不为0),可以通过下式来迭代:
在这里插入图片描述
这么来想,一般的迭代方法是:

[z_{t+1} = z_t - eta abla ho(z_t) ]

(eta=1 / sum_{i=1}^l delta_i)即可得(10),我不知道这么做是否有别的深意。

原文地址:https://www.cnblogs.com/MTandHJ/p/10833085.html