×

流形上并行传输的阶梯格式的数值精度。 (英语) Zbl 1496.53019号

摘要:平行输运是对黎曼流形进行统计的基本工具。由于闭式公式一般不存在,实践者往往不得不求助于数值格式。梯子方法是一类流行的算法,它依赖于测地线平行四边形的迭代构造。然而,文献缺乏对其收敛性能的明确分析。在这项工作中,我们给出了Schild阶梯和极点阶梯的初等结构关于基本空间黎曼曲率的Taylor近似。然后我们证明,即使用数值格式逼近测地线,这些方法也可以迭代以二次速度收敛。我们还提供了Schild阶梯和Fanning方案之间的新联系,这解释了为什么后者自然只线性收敛。因此,梯形方法的额外计算成本很容易通过大幅减少实现所需精度所需的步骤数量来补偿。对2-球面、对称正定矩阵空间和特殊欧几里德群的图解表明,我们建立的理论误差在实践中具有很高的精度。具有各向异性左变度量的特殊欧几里德群特别令人感兴趣,因为它是一般非对称空间的一个可处理示例,在特定情况下可简化为黎曼对称空间。作为次要贡献,我们计算了这个空间中曲率的协变导数。

MSC公司:

53号B12 统计流形和信息几何的微分几何方面
53对21 局部黎曼几何方法
65天30分 数值积分

软件:

地理统计局
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 伯克斯,B。;埃夫兰,A。;Rumpf,M.,图像空间中的时间离散测地线路径,SIAM J.成像科学(SIIMS),8,3,1457-1488(2015)·Zbl 1325.65031号 ·数字对象标识代码:10.1137/140970719
[2] D.Brooks,O.Schwander,F.Barbaresco,J.Y.Schneider,M.Cord,SPD神经网络的黎曼批量归一化。摘自:H.Wallach、H.Larochelle、A.Beygelzimer、F.d'AlchéBuc、E.Fox、R.Garnett(编辑)《神经信息处理系统进展》32,第15489-15500页。Curran Associates Inc.(2019年)
[3] C.Cury,M.Lorenzi,D.Cash等人,检测神经退行性疾病早期变化的横截面数据的时空形状分析。收录于:SeSAMI 2016——第一届国际医学成像光谱和形状分析研讨会,LNCS,第10126卷,第63-75页。斯普林格(2016)。数字对象标识代码:10.1007/978-3-319-51237-26
[4] 迪迪厄,JP;Nowicki,D.,黎曼子流形上指数映射和牛顿迭代逼近的辛方法,复杂性杂志,21,4,487-501(2005)·Zbl 1090.90203号 ·doi:10.1016/j.jco.2004.09.010
[5] J.Ehlers,F.A.E.Pirani,A.Schild,《自由落体几何与光传播》。收录于:L.O'Raifortaigh(编辑)《广义相对论:纪念J.L.Synge的论文》,第63-84页。牛津:克拉伦登出版社(1972)·Zbl 0267.53036号
[6] O.Freifeld,S.Hauberg,M.J.Black,《模型传输:在流形上实现可扩展传输学习》。摘自:IEEE计算机视觉和模式识别会议论文集,第1378-1385页(2014)
[7] Gallier,J。;Quaintance,J.,《微分几何与李群:计算视角》,《几何与计算》。施普林格国际出版公司(2020)·Zbl 1453.53001号 ·doi:10.1007/978-3-030-46040-2
[8] Gavrilov,AV,协变导数的代数性质和指数映射的组成,西伯利亚高等数学。,16, 3, 54-70 (2006) ·兹比尔1249.53013
[9] Gavrilov,AV,《双指数映射与协变求导》,Sib Math J,48,1,56-61(2007)·Zbl 1164.53315号 ·doi:10.1007/s11202-007-0006-4
[10] Gavrilov,AV,法坐标中的仿射连接,Sib。高级数学。,23, 1, 1-19 (2013) ·Zbl 1340.53022号 ·doi:10.3103/S105513441301001X
[11] N.Guigui,S.Jia,M.Sermesant,X.Pennec,《不同形态形状分析的对称算法组件》。In:程序。GSI 2019第四届信息几何科学会议,LNCS,第11712卷,第759-768页。斯普林格(2019)。doi:10.1007/978-3-030-26980-7_79·Zbl 1458.94033号
[12] N.Guigui,E.Maimenter,A.Trouvé,X.Pennec,《Kendall形状空间上的平行运输》(2021年)。ArXiv公司:2103.04611
[13] N.Guigui,X.Pennec,具有左变度量的李群上的简化并行传输方程(2021)。ArXiv公司:2103.01585·Zbl 1490.53072号
[14] E.Hairer,G.Wanner,C.Lubich,《哈密顿系统的辛积分》,第167-208页。计算数学中的斯普林格级数。施普林格,柏林,海德堡(2002)。doi:10.1007/978-3-662-05018-7_6·Zbl 0994.65135号
[15] Hauberg,S。;Lauze,F。;Pedersen,KS,黎曼流形上的无中心卡尔曼滤波,J.Math Imaging Vis,46,1,103-120(2013)·Zbl 1316.94028号 ·doi:10.1007/s10851-012-0372-9
[16] 凯菲茨,A。;密勒,华盛顿州;牛顿,GA,Schild’s ladder parallel transport procedure for a任意连接,《理论物理国际期刊》,39,12,2891-2898(2000)·Zbl 0979.83008号 ·doi:10.1023/A:1026473418439
[17] Kim,KR;伊利诺伊州德莱顿;Le,H。;Severn,KE,黎曼流形上的光滑样条,及其在三维形状空间中的应用,英国皇家统计学会杂志:B系列(统计方法论),83,108-132(2020)·Zbl 07555258号 ·doi:10.1111/rssb.12402
[18] B.Kolev,李群与力学:导论。《非线性数学物理杂志》11(4),480-498(2004)。doi:10.2991/jnmp.2004.11.4.5。ArXiv:math-ph/0402052·Zbl 1069.35070号
[19] M.Lorenzi,N.Ayache,X.Pennec,Schild关于图像时间序列中变形平行传输的阶梯。收录于:G.Székely,H.K.Hahn(编辑)《医学成像中的信息处理》,LNCS,第6801卷,第463-474页。施普林格,柏林,海德堡(2011)。doi:10.1007/978-3642-22092-0_38
[20] 洛伦齐,M。;Pennec,X.,《图像时间序列中变形的高效并行传输:从Schild到极点阶梯》,《数学成像视觉杂志》,50,1,5-17(2014)·Zbl 1312.68227号 ·doi:10.1007/s10851-013-0470-3
[21] M.Louis,黎曼几何环境中轨迹分析的计算和统计方法。索邦大学博士论文(2019年)
[22] 路易斯,M。;B.查理尔。;Jusselin,P。;Pal,S。;Durrleman,S.,黎曼流形上沿测地线平行传输的扇形方案,SIAM数值分析杂志,56,4,2563-2584(2018)·Zbl 1396.53065号 ·doi:10.1137/17M1130617
[23] Milnor,J.,李群上左不变度量的曲率,数学进展,21,3,293-329(1976)·兹伯利0341.53030 ·doi:10.1016/S0001-8708(76)80002-3
[24] Miolane,N。;Guigui,N。;Brigant,AL,Geomstats:机器学习中黎曼几何的Python包,机器学习研究杂志,21,223,1-9(2020)
[25] C.W.Misner,K.S.Thorne,J.A.Wheeler,《引力》。普林斯顿大学出版社(1973)·Zbl 1375.83002号
[26] Munthe-Kaas,H。;Verdier,O.,《齐次空间上的积分器:各向同性选择和连接》,《发现计算数学》,16,4,899-939(2016)·Zbl 1351.22011年 ·doi:10.1007/s10208-015-9267-7
[27] H.Munthe-Kaas,A.Zanna,齐次流形上微分方程的数值积分。摘自:F.Cucker,M.Shub(编辑)《计算数学基础》,第305-315页。施普林格,柏林,海德堡(1997)。doi:10.1007/978-3-642-60539-0_24·Zbl 0869.65048号
[28] X.Pennec,带极阶梯的并行传输:仿射连接空间中的一个三阶格式,它在仿射对称空间中是精确的(2018)。阿希夫:1805.11436
[29] X.Pennec,曲率对黎曼流形和仿射流形经验平均值的影响:小样本状态下的非渐近高浓度扩展(2019)。ArXiv公司:1906.07418
[30] X.Pennec,SPD矩阵的流形值图像处理。收录于:X.Pennec,S.Sommer,T.Fletcher(编辑)医学图像分析中的黎曼几何统计,第75-134页。学术出版社(2020)。doi:10.1016/B978-0-12-814725-2.0010-8·Zbl 1453.62560号
[31] X.Pennec,S.Sommer,T.Fletcher(编辑),医学图像分析中的黎曼几何统计,Elsevier和MICCAI学会丛书,第3卷。Elsevier(2020)。doi:10.1016/C2017-0-01561-6·Zbl 1428.92004年
[32] Schiratti,JB;Allassonnière,S。;科利奥特,O。;Durrleman,S.,从重复的多值观测中学习变化轨迹的贝叶斯混合效应模型,J.机器学习研究(JMLR),18,133,33(2017)·Zbl 1442.62116号
[33] Yair,O。;Ben-Chen,M。;Talmon,R.,用于域自适应的SPD矩阵锥流形上的并行传输,IEEE信号处理汇刊,671797-1811(2019)·Zbl 1458.65051号 ·doi:10.1109/TSP.2019.2894801
[34] Younes,L.,Jacobi场在微分同态和应用群中的应用,《应用数学季刊》,65,1,113-134(2007)·兹比尔1128.53040 ·doi:10.1090/S0033-569X-07-01027-5
[35] 泽弗兰,M。;库马尔,V。;Croke,C.,关于平滑三维刚体运动的生成,IEEE机器人与自动化汇刊,14,4,576-589(1998)·数字对象标识代码:10.1109/70.704225
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。