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层次贝叶斯水平集反演。 (英语) Zbl 1384.62084号

摘要:自20世纪90年代系统化发展以来,水平集方法在界面反问题研究中取得了广泛的成功。最近,它被用于贝叶斯反演,允许在界面重建中量化不确定性。然而,贝叶斯方法对先验概率模型中的长度和幅度尺度非常敏感。本文演示了如何通过使用单个标量参数的分层方法来规避尺度敏感性。随着层次参数的变化,再加上对编码概率测度等价物的算法的开发进行了仔细考虑,这导致了通过交替Metropolis-Hastings更新水平集函数和层次参数来发现定义明确的基于Gibbs的MCMC方法。这些方法明显优于非分层贝叶斯水平集方法。

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2015年1月62日 贝叶斯推断
65二氧化碳 蒙特卡罗方法
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参考文献:

[1] Adler,A.,Lionheart,W.R.B.:EIDORS的使用和滥用:EIT的可扩展软件基础。生理学。测量。27(5),S25-S42(2006)·doi:10.1088/0967-3334/27/5/S03
[2] Agapiou,S.、Bardsley,J.M.、Papaspiliopoulos,O.、Stuart,A.M.:吉布斯采样器在层次逆问题中的分析。J.不确定性。数量。2, 511-544 (2014) ·Zbl 1308.62097号 ·doi:10.1137/130944229
[3] 阿加皮欧,S.,巴兹利,J.M.,帕帕斯皮利奥普洛斯,O.,斯图亚特。,A.M.:层次逆问题吉布斯采样器分析。SIAM/ASA J.不确定性。数量。2(1), 511-544 (2014) ·Zbl 1308.62097号 ·doi:10.1137/130944229
[4] Alvarez,L.,Morel,J.M.:图像分析的形式化和计算方面。实际数字。3, 1-59 (1994) ·Zbl 0933.68143号 ·doi:10.1017/S0962492900002415
[5] Arbogast,T.,Wheeler,M.F.,Yotov,I.:张量系数为以单元为中心的有限差分的椭圆问题的混合有限元。SIAM J.数字。分析。34, 828-852 (1997) ·Zbl 0880.65084号 ·doi:10.1137/S0036142994262585
[6] Bear,J.:多孔介质中流体的动力学。多佛出版公司,纽约(1972年)·Zbl 1191.76001号
[7] Beskos,A.,Roberts,G.O.,Stuart,A.M.,Voss,J.:扩散桥的MCMC方法。斯托克。动态。8, 319-350 (2008) ·Zbl 1159.65007号 ·doi:10.1142/S0219493708002378
[8] Bishop,C.M.:模式识别和机器学习。施普林格,纽约(2006)·Zbl 1107.68072号
[9] Bolin,D.,Lindgren,F.:潜在高斯模型的漂移和轮廓不确定性区域。J.R.统计社会服务。B 77(1),85-106(2015)·Zbl 1414.62332号 ·doi:10.1111/rssb.12055
[10] Borcea,L.:电阻抗断层成像。反向探测。18,R99-R136(2002)·Zbl 1031.35147号 ·doi:10.1088/0266-5611/18/6/201
[11] Burger,M.:反问题的水平集方法。反向探测。17(5), 1327-1355 (2001) ·Zbl 0985.35106号 ·doi:10.1088/0266-5611/17/5/307
[12] Calvetti,D.,Somersalo,E.:恢复块状物体的高斯超模型。反向探测。23(2), 733-754 (2007) ·Zbl 1112.62018年 ·doi:10.1088/0266-5611/23/2/016
[13] Calvetti,D.,Somersalo,E.:贝叶斯成像框架中的超模型。逆问题。24(3), 34013 (2008) ·Zbl 1137.62062号 ·doi:10.1088/0266-5611/24/3/034013
[14] Carrera,J.,Neuman,S.P.:瞬态和稳态条件下含水层参数的估算:3。应用于合成数据和现场数据。水资源。第22(2)号决议,228-242(1986)·doi:10.1029/WR022i002p00228
[15] Chung,E.T.,Chan,T.F.,Tai,X.C.:使用水平集表示和总变分正则化的电阻抗断层成像。J.计算。物理学。205(1), 357-372 (2005) ·Zbl 1072.65143号 ·doi:10.1016/j.jcp.2004.11.022
[16] Cotter,S.L.,Roberts,G.O.,Stuart,A.M.,White,D.:函数的MCMC方法,修改旧算法使其更快。统计科学。28(3), 424-446 (2013) ·Zbl 1331.62132号 ·doi:10.1214/13-STS421
[17] Da Prato,G.,Zabczyk,J.:希尔伯特空间中的二阶偏微分方程,第293卷。剑桥大学出版社,剑桥(2002)·Zbl 1012.35001号 ·doi:10.1017/CBO9780511543210
[18] Dashti,M。;斯图尔特,AM;Ghanem,R.(编辑);Higdon,D.(编辑);Owhadi,H.(编辑),反问题的贝叶斯方法(2016),海德堡
[19] Dorn,O.,Lesselier,D.:逆散射的水平集方法。逆问题。22(4),R67-R131(2006)·Zbl 1191.35272号 ·doi:10.1088/0266-5611/22/4/R01
[20] Dunlop,M.M.,Stuart,A.M.:EIT的贝叶斯公式:分析和算法。arXiv:1508.04106(2015)·Zbl 1348.62104号
[21] Filippone,M.,Girolma,M.:高斯过程的伪边缘贝叶斯推断。IEEE传输。模式分析。机器。智力。36(11), 2214-2226 (2014) ·doi:10.1109/TPAMI.2014.2316530
[22] Franklin,J.N.:不适定线性问题的适定随机扩展。数学杂志。分析。申请。31(3), 682-716 (1970) ·Zbl 0198.20601号 ·doi:10.1016/0022-247X(70)90017-X
[23] Fuglstad,G-A.,Simpson,D.,Lindgren,F.,Rue,H.:高斯随机场超参数的可解释先验。arXiv:1503.00256(2015)·Zbl 0198.20601号
[24] 奥斯汀·盖尔森。P、 Hrafnkelsson,B.,Simpson,D.,Siguroarson H.:MCMC分裂取样器:潜在高斯模型的块吉布斯采样方案。arXiv:1506.06285(2015)
[25] Girolma,M.,Calderhead,B.:黎曼流形Langevin和Hamilton Monte Carlo方法。J.R.统计社会服务。B 73(2),123-214(2011)·Zbl 1411.62071号 ·文件编号:10.1111/j.1467-9868.2010.00765.x
[26] Hairer,M.,Stuart,A.M.,Vollmer,S.J.:无限维Metropolis-Hastings算法的谱间隙。附录申请。探针。24, 2455-2490 (2014) ·Zbl 1307.65002号 ·doi:10.1214/13-AAP982
[27] Hanke,M.:正则化Levenberg-Marquardt方案,应用于地下水反滤问题。反向探测。13, 79-95 (1997) ·Zbl 0873.65057号 ·doi:10.1088/0266-5611/13/007
[28] Iglesias,M.A.:PDE约束反问题的正则化迭代集合Kalman方法。反向探测。32(2), 025002 (2016) ·Zbl 1334.65110号
[29] Iglesias,M.A.,Dawson,C.:单相Darcy流状态和参数估计的代表方法。计算。方法应用。机械。工程196(1),4577-4596(2007)·Zbl 1173.76408号 ·doi:10.1016/j.cma.2007.05.024
[30] Iglesias,M.A.,Law,K.J.H.,Stuart,A.M.:反问题的集合卡尔曼滤波器。反向探测。29(4),045001(2013)·Zbl 1311.65064号 ·doi:10.1088/0266-5611/29/4/045001
[31] Iglesias,M.A.,Lu,Y.,Stuart,A.M.:几何反问题的贝叶斯水平集方法。接口和自由边界问题,(2016年)(待发布)·Zbl 1353.65050号
[32] Kaipio,J.P.,Somersalo,E.:统计和计算逆问题。施普林格,纽约(2005)·Zbl 1068.65022号
[33] Lasanen,S.:非高斯统计逆问题。第一部分:后验分布。反向探测。意象。6(2), 215-266 (2012) ·Zbl 1263.62041号 ·doi:10.3934/ipi.2012.6.215
[34] Lasanen,S.:非高斯统计逆问题。第二部分:近似未知数的后验收敛。反向探测。图像。6(2), 215-266 (2012) ·Zbl 1263.62041号 ·doi:10.3934/ipi.2012.6.215
[35] Lasanen,S.、Huttunen,J.M.J.、Roininen,L.:Whittle-Matérn贝叶斯统计反演的先验知识及其在电阻抗断层成像中的应用。反向探测。图像。8(2), 561-586 (2014) ·Zbl 1302.65245号 ·doi:10.3934/ipi.2014.8.561
[36] Lehtinen,M.S.,Paivarinta,L.,Somersalo,E.:广义随机变量的线性反问题。反向探测。5(4), 599-612 (1999) ·Zbl 0681.60015号 ·doi:10.1088/0266-5611/5/4/011
[37] Lindgren,F.,Rue,H.:使用R-INLA的贝叶斯空间建模。J.统计软件。63(19), 63-76 (2015) ·doi:10.18637/jss.v063.i19
[38] Lorentzen,R.J.、Flornes,K.M.、Naevdal,G.:使用集合卡尔曼滤波器匹配渠化水库的历史。Soc宠物。《工程杂志》17(1),122-136(2012)
[39] Lorentzen,R.J.,Nvdal,G.,Shafieirad,A.:使用集合卡尔曼滤波器和距离函数估算相场,适用于浅海环境。Soc.宠物。Eng.J.3146-158(2012年)
[40] Mandelbaum,A.:希尔伯特空间上的线性估计和可测线性变换。Zeitschrift für Wahrscheinlichkeits theorye und Verwandte Gebiete《Zeitschribt für-Wahrscheinscheinlichkiits理论与韦尔旺德·盖比特》65(3),385-397(1984)·兹比尔0506.60004 ·doi:10.1007/BF05033743
[41] Matérn,B.:《空间变化》,第36卷。施普林格科技与商业媒体,柏林(2013)·Zbl 0608.62122号
[42] Marshall,R.J.,Mardia,K.V.:空间回归中残差协方差模型的最大似然估计。生物特征71(1),135-146(1984)·Zbl 0542.62079号 ·doi:10.1093/biomet/71.1.135
[43] Osher,S.,Sethian,J.A.:以曲率相关速度传播的正面:基于哈密尔顿-雅可比公式的算法。J.计算。物理学。79, 12-49 (1988) ·Zbl 0659.65132号 ·doi:10.1016/0021-9991(88)90002-2
[44] Ping,J.,Zhang,D.:基于向量的水平集参数化的河道化油藏历史拟合。Soc宠物。《工程师杂志》19,514-529(2014)
[45] Rasmussen,C.E.,Williams,C.K.I.:机器学习的高斯过程。麻省理工学院出版社,剑桥(2006)·Zbl 1177.68165号
[46] Robert,C.,Casella,G.:蒙特卡洛统计方法。施普林格科技与商业媒体,柏林(2013)·Zbl 1096.62003年
[47] Santosa,F.:涉及障碍物的反问题的水平集方法。ESAIM 1(1),17-33(1996)·Zbl 0870.49016号 ·doi:10.1051/cocv:1996101
[48] Sapiro,G.:几何偏微分方程和图像分析。剑桥大学出版社,剑桥(2006)·Zbl 1141.35002号
[49] Srinivasa Varadhan,S.R.:概率论。课程讲稿。纽约科朗数学科学研究所(2001年)·Zbl 0980.60002号
[50] Somersalo,E.,Cheney,M.,Isaacson,D.:电流CT电极模型的存在性和唯一性。SIAM J.应用。数学。52(4), 1023-1040 (1992) ·Zbl 0759.35055号 ·doi:10.137/0152060
[51] Stein,M.L.:空间数据插值:克里金的一些理论。施普林格科技与商业媒体,柏林(2012)
[52] Stuart,A.M.:反问题:贝叶斯视角。实际数字。19, 451-559 (2010) ·Zbl 1242.65142号 ·doi:10.1017/S0962492910000061
[53] Tai,X.-C.,Chan,T.F.:关于多级集方法及其在识别分段常数函数中的应用的综述。国际期刊数字。分析。模型。1(1), 25-48 (2004) ·Zbl 1076.49020号
[54] Tierney,L.:关于一般状态空间的Metropolis-Hastings核的注记。附录申请。探针。8(1), 1-9 (1998) ·Zbl 0935.60053号 ·doi:10.1214/aoap/1027961031
[55] van der Vaart,A.W.,van Zanten,J.H.:使用具有逆gamma带宽的高斯随机场的自适应贝叶斯估计。Ann.Stat.37,2655-2675(2009年)·Zbl 1173.62021号 ·doi:10.1214/08-AOS678
[56] Xie,J.,Efendiev,Y.,Datta-Gupta,A.:使用马尔可夫链水平集方法对河道化储层的历史拟合进行不确定性量化。Soc.宠物。工程1,49-76(2011)
[57] Zhang,H.:基于模型的地质统计学中的不一致估计和渐近相等插值。《美国统计协会期刊》99(465),250-261(2004)·Zbl 1089.62538号 ·doi:10.1198/016214500000241
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