A = randn(300,1000); 生成 1个1000-长向量z,里面只有5%的元素不为0 生成y = Az + 0.01*randn(100,1); 用ADMM最小化:min || Ax-y||^2 + 0.1* ||x||_1

时间: 2024-01-14 13:21:23 浏览: 65
要使用ADMM(Alternating Direction Method of Multipliers)来最小化目标函数,可以按照以下步骤进行: 1. 初始化变量: - 设置参数:rho(ADMM参数),lambda(L1正则化参数) - 更新x:使用公式 x = inv(A'*A + rho/2*I) * (A'*y + rho*(z-u)) - 更新z:使用公式 z = shrinkage(x + u, lambda/rho) - 更新u:使用公式 u = u + x - z 3. 判断终止条件: - 当满足终止条件时停止迭代,例如:迭代次数达到上限,或者目标函数的变化小于某个阈值。 其中,shrinkage函数用于实现L1正则化,可以使用以下代码实现: ```matlab function z = shrinkage(x, kappa) z = max(0, x - kappa) - max(0, -x - kappa); end ``` 完整的MATLAB代码如下: ```matlab % 初始化变量 rho = 1; lambda = 0.1; x = zeros(size(A, 2), 1); z = zeros(size(A, 2), 1); u = zeros(size(A, 2), 1); % 迭代更新 for iter = 1:100 % 更新x x = inv(A'*A + rho/2*eye(size(A, 2))) * (A'*y + rho*(z-u)); % 更新z z = shrinkage(x + u, lambda/rho); % 更新u u = u + x - z; end % 输出结果 disp(x); function z = shrinkage(x, kappa) z = max(0, x - kappa) - max(0, -x - kappa); end ``` 请注意,上述代码仅提供了ADMM算法的基本实现,可能需要根据具体情况进行调整和优化。另外,还需要根据实际问题设置合适的参数值。
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def extract_boundary_with_integral_invariant(pcd, radius=0.1, k=2.0, min_neighbors=5): """ 使用积分不变量算法提取点云边界 参数: pcd (o3d.geometry.PointCloud): 输入点云 radius (float): 邻域搜索半径 k (float): 阈值系数 (T = μ - k*σ) min_neighbors (int): 后处理中保留边界点所需的最小邻域边界点数量 返回: boundary_mask (np.array): 边界点布尔掩码 """ # ---------------------- 1. 预处理 ---------------------- # 统计滤波去噪 cl, _ = pcd.remove_statistical_outlier(nb_neighbors=10, std_ratio=5.0) # ---------------------- 2. 法线估计 ---------------------- cl.estimate_normals(search_param=o3d.geometry.KDTreeSearchParamHybrid(radius=radius * 2, max_nn=30)) cl.orient_normals_consistent_tangent_plane(k=15) # 统一法线方向 # ---------------------- 3. 构建KD-tree加速搜索 ---------------------- points = np.asarray(cl.points) normals = np.asarray(cl.normals) tree = KDTree(points) # ---------------------- 4. 计算积分不变量 ---------------------- integral_values = [] for i in range(len(points)): # 查询球形邻域 neighbors = tree.query_ball_point(points[i], radius) if len(neighbors) < 3: integral_values.append(0) continue # 获取邻域点相对坐标 neighbor_points = points[neighbors] - points[i] # 构建局部坐标系 (z轴为法线方向) z_axis = normals[i] x_axis = np.random.randn(3) # 随机初始向量 x_axis -= x_axis.dot(z_axis) * z_axis x_axis /= np.linalg.norm(x_axis) y_axis = np.cross(z_axis, x_axis) # 投影到切平面 (忽略法线方向) proj_coords = np.array([neighbor_points.dot(x_axis), neighbor_points.dot(y_axis)]).T # 统计有效投影点数量作为积分值 integral_values.append(len(proj_coords)) # ---------------------- 5. 阈值处理 ---------------------- integrals = np.array(integral_values) mean = integrals.mean() std = integrals.std() threshold = mean - k * std boundary_mask = (integrals < threshold) # ---------------------- 6. 后处理:去除孤立边界点 ---------------------- boundary_indices = np.where(boundary_mask)[0] boundary_tree = KDTree(points[boundary_mask]) valid_boundary = np.zeros(len(points), dtype=bool) for idx in boundary_indices: # 检查周围radius内是否有足够多的边界点 count = boundary_tree.query_ball_point(points[idx], radius).__len__() if count >= min_neighbors: valid_boundary[idx] = True return valid_boundary # ====================== 使用示例 ====================== if __name__ == "__main__": # 1. 读取点云 (替换为你的PCD文件路径) pcd = o3d.io.read_point_cloud("model.pcd") # 检查点云是否为空 if len(pcd.points) == 0: print("读取的点云文件为空,请检查文件路径和内容。") else: print("成功读取点云,点数:", len(pcd.points)) # 2. 提取边界 boundary_mask = extract_boundary_with_integral_invariant(pcd, radius=2.0, k=1.5, min_neighbors=3) # 检查是否有边界点 if np.any(boundary_mask): # 3. 可视化结果 boundary_pcd = pcd.select_by_index(np.where(boundary_mask)[0]) boundary_pcd.paint_uniform_color([1, 0, 0]) # 红色为边界 o3d.visualization.draw_geometries([pcd, boundary_pcd]) else: print("未找到边界点,请调整参数重新尝试。")能否将其中的边界点提取出来并且生成线轮廓

解释以下代码每一句的作用和最终结果% 定义模拟参数 dt = 0.01; % 时间步长 T = 100; % 模拟总时间 N = T/dt; % 时间步数 Vx = zeros(1,N); % 初始化 x 方向速度 Vy = zeros(1,N); % 初始化 y 方向速度 Px = 1; % x 方向阻尼系数 Py = 1; % y 方向阻尼系数 Sx = 0.1; % x 方向随机扰动系数 Sy = 0.1; % y 方向随机扰动系数 W1 = randn(1,N); % 服从正态分布的随机数 W2 = randn(1,N); % 模拟细胞迁移过程 for n = 1:N-1 Vx(n+1) = Vx(n) - dt/Px*Vx(n) + dt*Sx/sqrt(Px)*W1(n); Vy(n+1) = Vy(n) - dt/Py*Vy(n) + dt*Sy/sqrt(Py)*W2(n); end % 绘制细胞运动轨迹 figure; plot(cumsum(Vx)*dt, cumsum(Vy)*dt, 'LineWidth', 2); xlabel('x 方向位移'); ylabel('y 方向位移'); title('细胞迁移轨迹'); % 假设细胞轨迹数据保存在一个数组r中,每行为一个时间点的坐标(x,y,z) % 假设取样时间间隔Delta_t为1,n为时间间隔的倍数,即n * Delta_t为时间间隔 % 计算每个时间步长的位移的平方和 dx = cumsum(Vx*dt + Sx/sqrt(Px)*sqrt(dt)*W1).^2; dy = cumsum(Vy*dt + Sy/sqrt(Py)*sqrt(dt)*W2).^2; % 计算平均的位移平方和 msd_avg = mean(dx + dy); % 计算起始点的坐标的平方 init_pos_sq = Px+Py; % 计算MSD均方位移% msd_percent = msd_avg/init_pos_sq * 100; % 将dx和dy合并成一个矩阵 pos = [dx; dy]; d = pos(:, 2:end) - pos(:, 1:end-1); % 根据位移向量的定义,d(i,j) 表示 j+1 时刻 i 方向上的位移 msd = sum(d.^2, 1); time_interval = 1; % 假设每个时间间隔为1 t = (0:length(msd)-1) * time_interval; msd_avg = zeros(size(msd)); for i = 1:length(msd) msd_avg(i) = mean(msd(i:end)); end % 绘制 MSD 曲线 plot(t, msd_avg); xlabel('Time interval'); ylabel('Mean squared displacement'); % 绘制MSD曲线和拟合直线 t = 1:length(msd_avg); % 时间间隔数组,单位为1 coefficients = polyfit(t, msd_avg, 1); % 对MSD曲线进行线性拟合 slope = coefficients(1); % 提取拟合直线的斜率 plot(t, msd_avg, 'b'); hold on; plot(t, coefficients(1) * t + coefficients(2), 'r'); xlabel('Time interval (\Delta t)'); ylabel('Mean-Square Displacement (MSD)'); legend('MSD', 'Linear fit');

翻译这段程序并自行赋值调用:import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np import sklearn import sklearn.datasets import sklearn.linear_model def plot_decision_boundary(model, X, y): # Set min and max values and give it some padding x_min, x_max = X[0, :].min() - 1, X[0, :].max() + 1 y_min, y_max = X[1, :].min() - 1, X[1, :].max() + 1 h = 0.01 # Generate a grid of points with distance h between them xx, yy = np.meshgrid(np.arange(x_min, x_max, h), np.arange(y_min, y_max, h)) # Predict the function value for the whole grid Z = model(np.c_[xx.ravel(), yy.ravel()]) Z = Z.reshape(xx.shape) # Plot the contour and training examples plt.contourf(xx, yy, Z, cmap=plt.cm.Spectral) plt.ylabel('x2') plt.xlabel('x1') plt.scatter(X[0, :], X[1, :], c=y, cmap=plt.cm.Spectral) def sigmoid(x): s = 1/(1+np.exp(-x)) return s def load_planar_dataset(): np.random.seed(1) m = 400 # number of examples N = int(m/2) # number of points per class print(np.random.randn(N)) D = 2 # dimensionality X = np.zeros((m,D)) # data matrix where each row is a single example Y = np.zeros((m,1), dtype='uint8') # labels vector (0 for red, 1 for blue) a = 4 # maximum ray of the flower for j in range(2): ix = range(Nj,N(j+1)) t = np.linspace(j3.12,(j+1)3.12,N) + np.random.randn(N)0.2 # theta r = anp.sin(4t) + np.random.randn(N)0.2 # radius X[ix] = np.c_[rnp.sin(t), rnp.cos(t)] Y[ix] = j X = X.T Y = Y.T return X, Y def load_extra_datasets(): N = 200 noisy_circles = sklearn.datasets.make_circles(n_samples=N, factor=.5, noise=.3) noisy_moons = sklearn.datasets.make_moons(n_samples=N, noise=.2) blobs = sklearn.datasets.make_blobs(n_samples=N, random_state=5, n_features=2, centers=6) gaussian_quantiles = sklearn.datasets.make_gaussian_quantiles(mean=None, cov=0.5, n_samples=N, n_features=2, n_classes=2, shuffle=True, random_state=None) no_structure = np.random.rand(N, 2), np.random.rand(N, 2) return noisy_circles, noisy_moons, blobs, gaussian_quantiles, no_structure

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