详细解释这段代码:function [x ft] = EProjSimplex_new(v, k) % %% Problem % % min 1/2 || x - v||^2 % s.t. x>=0, 1'x=k % if nargin < 2 k = 1; end; ft=1; n = length(v); v0 = v-mean(v) + k/n; %vmax = max(v0); vmin = min(v0); if vmin < 0 f = 1; lambda_m = 0; while abs(f) > 10^-10 v1 = v0 - lambda_m; posidx = v1>0; npos = sum(posidx); g = -npos; f = sum(v1(posidx)) - k; lambda_m = lambda_m - f/g; ft=ft+1; if ft > 100 x = max(v1,0); break; end; end; x = max(v1,0); else x = v0; end;

时间: 2023-11-17 22:05:27 浏览: 49
这段代码实现了求解以下优化问题的算法: $$\begin{aligned} &\min_{x\in \mathbb{R}^n} \frac{1}{2}\|x-v\|^2 \\ &\text{s.t. } x\geq 0,\quad \mathbf{1}^\top x=k \end{aligned}$$ 其中,$v\in \mathbb{R}^n$ 为给定向量,$k\in \mathbb{R}$ 为常数,$\mathbf{1}\in \mathbb{R}^n$ 为全1向量。 具体地,该算法实现了欧几里得投影法来求解上述问题。解析式为: $$x = \mathcal{P}(v) = [\max(v_1-\theta,0),\dots,\max(v_n-\theta,0)]$$ 其中,$\theta = \frac{1}{n}(\sum_{i=1}^n v_i-k)_+$,$(\cdot)_+=\max\{\cdot,0\}$。 该算法的具体实现如下: ```matlab function [x ft] = EProjSimplex_new(v, k) % 求解问题: % min 1/2 || x - v||^2 % s.t. x>=0, 1'x=k if nargin < 2 k = 1; end ft=1; n = length(v); v0 = v-mean(v) + k/n; % 中心化 vmin = min(v0); % 寻找最小值 if vmin < 0 f = 1; lambda_m = 0; while abs(f) > 10^-10 v1 = v0 - lambda_m; posidx = v1>0; npos = sum(posidx); g = -npos; f = sum(v1(posidx)) - k; lambda_m = lambda_m - f/g; ft=ft+1; if ft > 100 x = max(v1,0); break; end end x = max(v1,0); else x = v0; end ``` 具体来说,该函数的输入参数为一个行向量 $v$ 和一个标量 $k$,输出为一个行向量 $x$ 和一个迭代次数 $ft$。其中,$x$ 为上述优化问题的最优解,$ft$ 表示算法需要迭代的次数。 算法的具体实现步骤如下: 1. 对 $v$ 进行中心化,即令 $v_0= v-\frac{1}{n}\sum_{i=1}^n v_i+\frac{k}{n}$; 2. 寻找 $v_0$ 的最小值 $v_{\min}$; 3. 如果 $v_{\min}\geq 0$,则直接返回 $v_0$; 4. 否则,使用欧几里得投影法迭代求解最优解 $x$: - 初始化 $\lambda_m = 0$ 和 $f=1$; - 当 $|f|>10^{-10}$ 且迭代次数 $ft\leq 100$ 时,执行以下操作: 1. 计算 $v_1 = v_0-\lambda_m$; 2. 找到 $v_1$ 中所有大于0的元素,得到下标集合 $posidx$ 和个数 $npos$; 3. 计算 $f = \sum_{i=1}^n (v_{1,i})_{+} - k$ 和 $g = -npos$; 4. 令 $\lambda_m = \lambda_m - f/g$; 5. 执行迭代次数加1; - 如果迭代次数超过100次,直接返回 $x=\max\{v_1,0\}$; - 否则,返回 $x=\max\{v_1,0\}$。 其中,$(\cdot)_{+}=\max\{\cdot,0\}$。

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优化以下代码% 设置参数 t = 0.03; % 时间范围,计算到0.03秒 x = 1; y = 1; % 空间范围,0-1米 m = 320; % 时间t方向分320个格子 n = 32; % 空间x方向分32个格子 k = 32; % 空间y方向分32个格子 ht = t / (m - 1); % 时间步长dt hx = x / (n - 1); % 空间步长dx hy = y / (k - 1); % 空间步长dy hx2 = hx^2; hy2 = hy^2; % 初始化矩阵 u = zeros(m, n, k); % 设置边界 [x, y] = meshgrid(0:hx:1, 0:hy:1); u(1, :, :) = sin(4 * pi * x) + cos(4 * pi * y); % 按照公式进行差分 for ii = 1 : m - 1 u_prev = u(ii, :, :); u_next = u_prev; for kk = 2 : k - 1 u_prev_k = u_prev(:, kk); u_next_k = u_next(:, kk); u_prev_kk_1 = u_prev(:, kk + 1); u_prev_kk_1(1) = u_prev_k(1); u_prev_kk_1(end) = u_prev_k(end); u_prev_kk_2 = u_prev(:, kk - 1); u_prev_kk_2(1) = u_prev_k(1); u_prev_kk_2(end) = u_prev_k(end); A = diag(ones(n - 3, 1), 1) - 2 * diag(ones(n - 2, 1)) + diag(ones(n - 3, 1), -1); B = diag(ones(n - 3, 1), 1) + diag(ones(n - 3, 1), -1) + 2 * diag(ones(n - 2, 1)); C = diag(ones(n - 3, 1), 1) - 2 * diag(ones(n - 2, 1)) + diag(ones(n - 3, 1), -1); D = u_prev_kk_1 / hy2; E = u_prev_kk_2 / hy2; F = u_prev_k / hx2 + 1 / ht; G = u_prev_k / hx2 - 1 / ht; H = u_prev_kk_1 / hy2 + u_prev_kk_2 / hy2 + 1 / ht; I = u_prev_kk_1 / hy2 + u_prev_kk_2 / hy2 - 1 / ht; K = B - ht * F; L = B + ht * G; M = A + ht * D; N = C - ht * E; u_next(:, 2 : end - 1, kk) = thomas(K, M, N, H); u_next(:, 2 : end - 1, kk) = thomas(L, N, M, I); end u(ii + 1, :, :) = u_next; end % 绘制图像 parfor i = 1 : m figure(1); mesh(x, y, reshape(u(i, :, :), [n k])); axis([0 1 0 1 -2 2]); end % Thomas 算法求解三对角线性方程组 function x = thomas(A, B, C, D) n = length(D); for k = 2 : n m = A(k) / B(k - 1); B(k) = B(k) - m * C(k - 1); D(k) = D(k) - m * D(k - 1); end x(n) = D(n) / B(n); for k = n - 1 : -1 : 1 x(k) = (D(k) - C(k) * x(k + 1)) / B(k); end end

把matlab转成opencv c++;代码如下:function X_jian = stmkf_make_video(v,a,length) [m,n,d] = size(double(read(v,1))); pBlurred = zeros(m,n); X_jian = zeros(m,n); Q = 0.026; % Q-参数 K = ones(m,n,d) * 0.5; % 全局变量初始值 P = ones(m,n,d) * 1; % 全局变量初始值 R = ones(m,n,d) * 1; % 全局变量初始值 b = a + length; % 视频的尾 for i = a : b z_k = double(read(v,i)); % 读取某一帧 % 均值滤波 blurred(:,:,1) = blurfilter(z_k(:,:,1),5); % 对R通道做均值滤波 blurred(:,:,2) = blurfilter(z_k(:,:,2),5); % 对G通道做均值滤波 blurred(:,:,3) = blurfilter(z_k(:,:,3),5); % 对B通道做均值滤波 % 双边滤波 I = z_k ./ 255; tempsize = 5; % 5 sigma1 = 5 ; % 5 sigma2 = 0.055; % 0.015 0.055 0.085 bf(:,:,1) = bilateralfilter(I(:,:,1),tempsize,sigma1,sigma2); % 对R通道做双边滤波 bf(:,:,2) = bilateralfilter(I(:,:,2),tempsize,sigma1,sigma2); % 对G通道做双边滤波 bf(:,:,3) = bilateralfilter(I(:,:,3),tempsize,sigma1,sigma2); % 对B通道做双边滤波 %%%%%%% STMKF算法 %%%%%%%% delta = pBlurred - blurred; % 计算好delta后,当前帧要赋值,作为下一帧的输入; pBlurred = blurred; % kalman滤波的循环 R = 1 + R ./ (1 + K); % R_k R_k-1 % R_k-1表示前一帧参数,R_k表示当前帧的参数(自适应过程) X_qian = X_jian; % X_jian是X_k-1,表示前一帧的计算出的数据 P_qian = P + Q .* (delta.^2); % P_qian是, P_k表示协方差矩阵 K = P_qian ./ (P_qian + R); % K是K_k, 表示当前状态下的卡尔曼增益 X = X_qian + K .* (z_k - X_qian); % X是x_k, 表示当前帧经过卡尔曼滤波后的数据 X_jian = (1 - K) .* X + ( K .* bf .* 255 ); % X_jian表示经过BF和KF加权后的输出 P = (1 - K) .* P_qian; % P是P_k,表示计算协方差矩阵,用于下一帧时刻的计算 end end

优化这段代码 function [car, time_end] = Veh_following_IDM(car, time, time_step) time_end = 0; car.a_pre = car.a; car.d(:, :) = 0; %--------------更新速度和位置--------------% for car_n = length(car.v):-1:1 car.x(car_n) = car.v(car_n) * time_step + (car.a(car_n) * time_step^2) / 2 + car.x(car_n); car.v(car_n) = max(car.a(car_n) * time_step + car.v(car_n), 0); % 约束速度项大于等于0 end %--------------计算加速度--------------% sort_x = sort(car.x); car_n_last = length(sort_x); for car_id = length(sort_x):-1:1 car_n = car_id; if car_n ~= car_n_last car_n_front = car_id + 1; % 找出前车 [a_n] = acc_calculate(car, car_n, car_n_front); car.a(car_n) = a_n; if car.f(car_id) ~= 0 % 其他的操作 end else car.a(car_n) = 0; end end if sum(car.v(:,:)) <= 0.001 && time > 0.1 time_end = time; end end %% 车辆加速度计算函数,IDM模型 function [a_n] = acc_calculate(car, car_n, car_n_front) global road_length d_max h_safe car_length v_max a_max d_safe theta kappa_i road_width time_step =0.1; delta_x = car.x(car_n_front) - car.x(car_n) - car_length; delta_y = car.y(car_n_front)- car.y(car_n) ; theta = delta_y / delta_x; if delta_x < 0 delta_x = delta_x + road_length; end v_n_plus = car.v(car_n) * cos(theta); v_n_minus = car.v(car_n) * sin(theta); delta_v = v_n_plus - car.v(car_n_front)* cos(theta); term1 = 1 - (v_n_plus / v_max)^4; term2 = (((d_safe + v_n_plus * kappa_i * h_safe) + (v_n_plus * delta_v) / (2 * sqrt(a_max*d_max))) / (delta_x - car_length))^2; term3 =delta_y / road_width; term4 = (2 * (v_n_minus *time_step+ delta_y)) / (time_step^2); a_n = a_max * (term1 - term2) + term3 *term4; end

function main() % 定义初始速度范围 v0_min = 0; % 最小速度 v0_max = 13.89; % 最大速度 % 定义质量范围 m_min = 54; % 最小质量 m_max = 74.2; % 最大质量 % 定义高度范围 h_min = 280; % 最小高度 h_max = 300; % 最大高度 % 定义其他参数 g = 9.8; % 重力加速度 rho = 1.225; % 空气密度 b = 4.8; % 展弦比 c_max = 2.55; % 最大弦长 F = 950; % 单位面积浮力 W_min = 4; % 最小落地速度 W_max = 7; % 最大落地速度 % 定义非线性规划问题 problem.objective = @objectiveFunc; problem.x0 = [v0_min, m_min]; problem.lb = [v0_min, m_min]; problem.ub = [v0_max, m_max]; problem.nonlcon = @nonlinearConstraints; % 求解非线性规划问题 options = optimoptions('fmincon', 'Display', 'iter'); [x, fval, exitflag, output] = fmincon(problem); % 输出结果 v0_opt = x(1); m_opt = x(2); A_opt = calculateArea(v0_opt, m_opt, g, rho, b, c_max, F); fprintf('最小面积为:%f\n', A_opt); end function obj = objectiveFunc(x) v0 = x(1); m = x(2); g = 9.8; rho = 1.225; b = 4.8; c_max = 2.55; F = 950; obj = calculateArea(v0, m, g, rho, b, c_max, F); end function [c, ceq] = nonlinearConstraints(x) v0 = x(1); m = x(2); g = 9.8; rho = 1.225; h_min = 280; h_max = 300; W_min = 4; W_max = 7; c = [ calculateHeight(v0, m, g, rho, W_min) - h_min; h_max - calculateHeight(v0, m, g, rho, W_max) ]; ceq = []; end function A = calculateArea(v0, m, g, rho, b, c_max, F) W = m * g; L = W; D = 0.5 * rho * v0^2 * c_max * b; A = (L - W) / (F - D); end function h = calculateHeight(v0, m, g, rho, W) D = 0.5 * rho * v0^2 * c_max * b; h = (m * v0^2) / (2 * (F - D)) + W / (2 * g); end 改善代码 根据以下问题 错误使用 fmincon 输入参数太多。 出错 fmincon (第 32 行) [x, fval, exitflag, output] = fmincon(problem);

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