R语言数据集的技术 (3)

R语言数据集的技术

那么奇异值和特征值是怎么对应起来的呢?首先,我们将一个矩阵A的转置 * A,将会得到一个方阵,我们用这个方阵求特征值可以得到:

R语言数据集的技术

这里得到的v,就是我们上面的右奇异向量。此外我们还可以得到:

R语言数据集的技术

这里的σ就是上面说的奇异值,u就是上面说的左奇异向量。奇异值σ跟特征值类似,在矩阵Σ中也是从大到小排列,而且σ的减少特别的快,在很多情况下,前10%甚至1%的奇异值的和就占了全部的奇异值之和的99%以上了。也就是说,我们也可以用前r大的奇异值来近似描述矩阵,这里定义一下部分奇异值分解:

R语言数据集的技术

r是一个远小于m、n的数,这样矩阵的乘法看起来像是下面的样子:

右边的三个矩阵相乘的结果将会是一个接近于A的矩阵,在这儿,r越接近于n,则相乘的结果越接近于A。而这三个矩阵的面积之和(在存储观点来说,矩阵面积越小,存储量就越小)要远远小于原始的矩阵A,我们如果想要压缩空间来表示原矩阵A,我们存下这里的三个矩阵:U、Σ、V就好了。

5.特征值分解和奇异值分解的区别:

A(T)=所有的矩阵都可以进行奇异值分解,而只有方阵才可以进行特征值分解。当所给的矩阵是对A,二者的结果是相同的。也就是说对称矩阵的特征值分解是所有奇异值分解的一个特例。但是二者还是存在一些小的差异,奇异值分解需要对奇异值从大到小的排序,而且全部是大于等于零。

对于特征值分解   [v,d] = eig( A )   , 即  A = v*d*inv(v)

对于奇异值分解,其分解的基本形式为 [u,s,v] = svd(C),   C = u*s*v\'.   若C阵为对称的方阵, 则有 u = v; 所以有 C = v*s*v\';

对于特征值分解   [v,d] = eig( A )   , 即  A = v*d*inv(v)

对于奇异值分解,其分解的基本形式为 [u,s,v] = svd(C),   C = u*s*v\'.   若C阵为对称的方阵, 则有 u = v; 所以有 C = v*s*v\';

6.特征值分解及奇异值分解在数字图像中的应用

目前,随着科学技术的高速发展,现实生活中有大量的信息用数字进行存储,处理和传送。而传输宽带,速度和存储器容量等往往有限制,因此数据压缩就显得十分必要,数据压缩技术已经是多媒体发展的关键和核心技术,图像文件的容量一般都比较大,所以它的存储,处理和传送会受到较大限制,图像压缩就显得及其重要。当前对图像压缩的算法有很多,特点各异,类似JPEG等许多标准都已经得到了广泛的应用,简单阐述了矩阵特征值的数值求解理论之后,介绍了几种常用的求解矩阵特征值的方法,并最终将特征值计算应用到图像压缩中。以及奇异值分解。奇异值分解是一种基于特征向量的矩阵变换方法,在信号处理,模式识别,数字水印技术等方法都得到了应用。由于图像具有矩阵结构,有文献提出将奇异值分解应用于图像压缩,并取得了成功,被视为一种有效的图像压缩方法。

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