java 稀疏贝叶斯算法_稀疏贝叶斯学习(SBL)算法过程推导
【直接复制word中的公式格式会出问题,为了方便,公式部分就以截图形式呈现】首先推导贝叶斯公式:考虑事件A和事件B: 由以上两式,即得贝叶斯公式: 求解的问题模型为: 由贝叶斯公式可得: 要估计ω可由arg p(ω|t)求得 假定ϵ符合均值为0,方差为 的高斯分布,则可得出t符合均值为Φω,方差为 的高斯分布,即假定ω由超参数γ产生,并符合均值为0,方差为 的高斯分布,即由全概率公式可得:...
【直接复制word中的公式格式会出问题,为了方便,公式部分就以截图形式呈现】
首先推导贝叶斯公式:
考虑事件A和事件B:

由以上两式,即得贝叶斯公式:

求解的问题模型为:

由贝叶斯公式可得:

要估计ω可由arg
p(ω|t)求得
假定ϵ符合均值为0,方差为
的高斯分布,则可得出t符合均值为Φω,方差为
的高斯分布,即

假定ω由超参数γ产生,并符合均值为0,方差为
的高斯分布,即

由全概率公式可得:

积分部分相当于两个高斯函数的卷积,仍为高斯函数。将指数部分看作一个整体,令:

L是关于ω的二次项。对于高斯函数有以下性质:

式中A是矩阵,b是向量,C是常数。可将L表达成
的样式,f中不含变量ω 。我们可以将满足Aω+b=0的ω代入其中,即得到f。为求ω,可通过对L求导,求其一阶零点得:

将ω 代入L中,得到,

因此对全概率公式进行积分后得

由此可以看出p(t;γ) 是一个高斯分布,其均值为0,协方差矩阵Σt 满足:

可通过下面矩阵求逆公式得到:

求得:

后验概率推导:
根据贝叶斯公式,有

利用前面的结果,分母部分已求得。分子部分是两个高斯概率密度函数的乘积,其结果仍为高斯分布,再与分母部分相除,最终还是为高斯分布。将前面求得的结果分别代入, 忽略常数部分,可得:

其均值为指数部分对ω的一阶导数零点,协方差矩阵的逆为指数部分对ω的二阶导数。可令:

对ω 求导,得

对ω 求二阶导,得:

令
得,

且

M>>N,Σω M阶,Σt N阶,Σω 的逆的复杂度远远高于Σt 的逆的复杂度,可运用矩阵和求逆公式将
转化为求
,结果如下:

最后通过EM算法更新超参数:

完毕
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