Кіріспе
Бағытты статистикада фон Мизес-Фишер үлестірімі (Ричард фон Мизес пен Рональд Фишердің есімімен аталған) - егер үлестірімі шеңбердегі фон Мизес үлестіріміне дейін қысқарса, сферадағы ықтималдық үлестірімі.
the distribution reduces to the von Mises distribution on the circle.
Күтілетін құны
Фон Мизес-Фишер үлестіріміне күтілетін мән гиперсфера бірлігінде емес, оның орнына бірден аз ұзындығы бар. Бұл ұзындығы жоғарыда көрсетілгендей беріледі. Орташа бағыты мен шоғырлануы бар Вон Мизес-Фишер үлестірімі үшін күтілетін мән: , үшін күтілетін мән бастапқыда болады. Шекті үшін , күтілетін мәннің ұзындығы нөл мен бір арасындағы қатаң және монотонды өсу функциясы болып табылады. Бірлік гиперсферадағы нүктелер жиынтығының эмпирикалық орташасы (арифметикалық орташа) ұқсас әрекет етеді, кең таралған деректер үшін шығу тегіне жақын және шоғырланған деректер үшін сфераға жақын. Шынында да, Фон Мизес-Фишер үлестірімі үшін нүктелер жиынтығына негізделген ең жоғары ықтималдық бағалаудың күтілетін мәні осы нүктелердің эмпирикалық ортасына тең.
For , the expected value is at the origin. For finite , the length of the expected value is strictly between zero and one and is a monotonic rising function of
The empirical mean (arithmetic average) of a collection of points on the unit hypersphere behaves in a similar manner, being close to the origin for widely spread data and close to the sphere for concentrated data. Indeed, for the Von Mises–Fisher distribution, the expected value of the maximum likelihood estimate based on a collection of points is equal to the empirical mean of those points.
Түрлендіру
Фон Мизес Фишер (VMF) үлестірулері ортогональды сызықтық түрлендірулер астында жабылады. a x ортогональды матрицасын алайық. Ауыстырылатын сызықтық түрлендіргішті алайық және қолданайық: Кері түрлендіргіш , өйткені ортогональды матрицаның керісі оның транспозы: Трансформаның Якобиандысы , оның детерминантының абсолютті мәні 1 , сонымен қатар ортогональдықтың арқасында. Осы фактілер мен ВМФ тығыздығының нысанын пайдаланып, мынаны анықтауға болады: & quot; & quot; және & quot; бірлік векторлары болғандықтан, ортогональдыққа қарай & quot; & quot; және & quot; & quot; де бірлік векторлары екендігін тексеруге болады.
One may verify that since and are unit vectors, then by the orthogonality, so are and .
Гиперсфераның біркелкі таралуы
Егер , Фон Мизес Фишер үлестірімі , біркелкі үлестіріміне қарапайымдаса , онда тығыздық мәні тұрақты болады. Псевдо-суицидті үлгілерді стандартты көпвариантты қалыпты үлестірімінен үлгілер шығара отырып, бірлік нормаға қалыптылау арқылы жасауға болады.
Біркелкі таралудың шекті компоненті
For үшін шекті үлестірілімнің кез келген компоненті болсын, оның тығыздығы: beta функциясы. Бұл үлестіру бета-таралумен байланысын атап көрсету арқылы жақсырақ түсінілуі мүмкін: мұнда Лежендрдің қайталау формуласы жоғарыда көрсетілген әртүрлі тығыздықтардың нормализациялық константалары арасындағы қатынастарды түсіну үшін пайдалы. Байқаңыз, компоненттер тәуелсіз емес, сондықтан біркелкі тығыздық шекті тығыздықтардың көбейтіндісі емес; және компоненттердің тәуелсіз үлгі алуымен құрастырыла алмайды.
where is the beta function. This distribution may be better understood by highlighting its relation to the beta distribution:
where the Legendre duplication formula is useful to understand the relationships between the normalization constants of the various densities above. Note that the components of are not independent, so that the uniform density is not the product of the marginal densities; and cannot be assembled by independent sampling of the components.
Нүктелі өнімдерді тарату
Машиналық оқытуда, әсіресе бейнелерді жіктеуде, жіктелетін кіріс (мысалы, бейнелер) жиі косинус ұқсастығын пайдалана отырып салыстырылады, бұл бірлік векторлары түріндегі аралық бейнелеулер арасындағы нүктелік өнім (көктелген деп аталады). Өлшемі, әдетте, жоғары, кем дегенде бірнеше жүздеген. Классификация үшін кіріктірулерді шығаратын терең нейрондық желілер сыныптарды мүмкіндігінше бір-бірінен алыс тарата білуі керек және бұл біркелкі үлестірілген сыныптарды беруі керек. Бірыңғай үлестірілімнен тәуелсіз үлгіделген бірлік векторлары болсын. Анықтама: нүктелі көбейтінді қайда және оның түрлендірілген нұсқалары қайда. Онда for үлестірімі жоғарыда берілген шекті компоненттік үлестірімімен бірдей;) тығыздығы ортонрмальды p фреймдердің Stiefel көптікінде қолданады, мұнда кездейсоқ нақты матрица.
where is the dot product and are transformed versions of it. Then the distribution for is the same as the marginal component distribution given above;) has the density
supported on the Stiefel manifold of orthonormal p frames , where is an arbitrary real matrix.
Бұрандаларды бөлу
Ульрих VMF үлестіруінен үлгі алу алгоритмін жобалауда Джон Г. Саудың есімімен аталған және зерттелген үлестірулер отбасын пайдаланады. Сау үлестірімі - бұл сферадағы , модальдық векторы мен концентрациясы бар , және тығыздық функциясы мынадай формада: мұнда теріс емес, өсу функциясы; және мұнда нормализация тұрақтысы. Жоғарыда аталған радиалдық тангенциалдық ыдырау Saw отбасына жалпыланады және радиалдық компоненттің тығыздығы: бета функциясы қайда. Сонымен қатар, радиалды тығыздықтың сол жақ коэффициенті - бұл VMF үлестірімін қалпына келтіретін параметрдің бетінің ауданы.
where is a non negative, increasing function; and where is the normalization constant. The above mentioned radial tangential decomposition generalizes to the Saw family and the radial compoment, has the density:
where is the beta function. Also notice that the left hand factor of the radial density is the surface area of
By setting , one recovers the VMF distribution.