目標跟蹤KCF學習筆記-公式推導

1. 脊迴歸
設訓練樣本集爲這裏寫圖片描述,樣本xi爲列向量,其線性迴歸函數這裏寫圖片描述這裏寫圖片描述是列向量表示權重係數,可通過最小二乘法求解:


這裏寫圖片描述

其中這裏寫圖片描述爲正則化參數,防止發生過擬合,寫成矩陣形式:

這裏寫圖片描述

其中這裏寫圖片描述的每一行代表一個樣本,這裏寫圖片描述爲列向量,每一個元素對應一個樣本的標籤,可求得線性迴歸的最小二乘方法解爲:

這裏寫圖片描述

接下來爲公式的推導過程:

這裏寫圖片描述

在傅立葉域中有,這裏寫圖片描述,進一步得到:

這裏寫圖片描述

2. 循環位移&循環矩陣
KCF中所有的訓練樣本都是通過對目標樣本進行循環移動獲得,向量的循環可有排列矩陣得到,比如

這裏寫圖片描述
這裏寫圖片描述
這裏寫圖片描述

這樣就使x在垂直方向上偏移了一個元素,這裏寫圖片描述,偏移量爲u,u爲負表明向反方向偏移,所以由一個向量這裏寫圖片描述可以通過不斷的乘上排列矩陣得到n個循環移位向量,將這n個向量依序排列到一個矩陣中,就形成了x生成的循環矩陣,表示成C(x):

這裏寫圖片描述

循環矩陣X能被傅立葉矩陣對角化:

這裏寫圖片描述

其中X爲原向量x生成的循環矩陣,F爲離散傅立葉矩陣,可以用一個複數這裏寫圖片描述表示,其中N爲方陣F的尺寸

這裏寫圖片描述

其中這裏寫圖片描述表示離散傅立葉變換的結果,進一步的推導,線性迴歸係數 W 可以通過離散傅里葉變換得到點乘運算,免去了求逆計算,大大提高速度。將這裏寫圖片描述代回脊迴歸公式中:

這裏寫圖片描述

根據對角矩陣的性質:

這裏寫圖片描述

則進一步化簡爲:

這裏寫圖片描述

綜上,線性迴歸係數W可以通過向量的離散傅立葉變換和對位乘法計算得到,點積運算取代矩陣運算,同時避開拉矩陣求逆,大大加快了運算速度。
3. 非線性迴歸
將線性轉化爲非線性,這裏寫圖片描述把特徵映射到高維空間。這裏寫圖片描述結果存於核矩陣K中,K是所有訓練樣本的核相關矩陣:

這裏寫圖片描述

進一步推導:

這裏寫圖片描述

其中矩陣K爲循環矩陣,在這裏就不證明,將K的第一行記爲這裏寫圖片描述,那麼K就可以記爲這裏寫圖片描述,接下來的推導跟前面的線性迴歸類似:

這裏寫圖片描述

左右兩邊同時進行離散傅立葉變換:

這裏寫圖片描述
這裏寫圖片描述

4. 快速檢測
在檢測部分,我們針對測試圖像 z 的所有(循環移位)樣本這裏寫圖片描述進行分類,於是有這裏寫圖片描述
令:這裏寫圖片描述
那麼就有:
這裏寫圖片描述
進一步得到:

這裏寫圖片描述
其中這裏寫圖片描述是對稱向量

最後得到:

這裏寫圖片描述

公式推導到此結束!!!!

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