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正交投影的正则化算子

2021-06-27胡慧徳程艳梅

科技经济导刊 2021年17期

胡慧徳,程艳梅

(1.成都理工大学 数理学院,四川 成都 610059; 2.兰州理工大学计算机与通信学院,甘肃 兰州730050)

1.研究背景

形如Ax=b的离散不适定问题,由于矩阵A是不满秩的,即它的逆不存在,加之向量b被噪声污染,所以并不能直接求x得的解。正则化项的引入就是为了求解这类不适定问题:

等式(2)中,N(M)表示矩阵M的零空间。

固定优超最小化方法[1,2,3]可以将最小值问题转化为:

2.标准形的最小化问题

本节用正交投影[4]的方法将一般形式的最小化问题转化为相应的标准形[5]。引入正则化算子:

引入矩阵:

引入向量:

3.SA方法

本节提出一种改进的Arnoldi算法,简写为SA。SA方法用Arnoldi过程[6]求解转化为标准形的最小值问题(9)。

Arnoldi过程本身就存在一种分解:

其中且Vm+1的2-范数等于1。是一个上Hessenberg矩阵。让所以问题(10)变形为:

可以转化为下面的形式:

本文主要考虑下面的最小值问题:

4.数值实例

本节给出一个数值实例来验证算法1的效果。测试问题foxgood来自正则化工具箱[7],foxgood是一个严重病态的不适定问题,它的小奇异值不满足Picard条件。

在图1中,x-true表示真实的数据,x-SA是由算法1计算的近似值。从图一中可以看出,x-SA与x-true基本重合。其中q取0.5,噪声水平为0.001,矩阵

图1 效果对比图

5.结论


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