use" the m-step of the em algorithm: min_{affine, translation, variance} 1/(2*variance) * sum_{m,n} p(y_m | x_n) ||x_n - affine y_m - translation||_2^2" to optimizing the previous code: def em_for_alignment(xs: np.ndarray, ys: np.ndarray, num_iter: int = 100) -> Tuple[np.ndarray, np.ndarray]: """ The em algorithm for aligning two point clouds based on affine transformation :param xs: a set of points with size (N, D), N is the number of samples, D is the dimension of points :param ys: a set of points with size (M, D), M is the number of samples, D is the dimension of points :param num_iter: the number of EM iterations :return: ys_new: the aligned points: ys_new = ys @ affine + translation responsibility: the responsibility matrix P=[p(y_m | x_n)] with size (N, M), whose elements indicating the correspondence between the points """ # TODO: implement the EM algorithm of GMM below for point cloud alignment return

时间: 2024-02-04 08:03:58 浏览: 115
Sure, I can help you with that. To optimize the previous code using the m-step of the EM algorithm, you can follow these steps: 1. Initialize the affine transformation matrix, translation vector, and variance value. 2. Implement the E-step of the EM algorithm to calculate the responsibility matrix P, which indicates the correspondence between the points. 3. Implement the M-step of the EM algorithm to optimize the affine transformation matrix, translation vector, and variance value by minimizing the objective function: min_{affine, translation, variance} 1/(2*variance) * sum_{m,n} p(y_m | x_n) ||x_n - affine y_m - translation||_2^2 4. Repeat steps 2-3 for num_iter iterations or until convergence. Here's the updated code: ```python def em_for_alignment(xs: np.ndarray, ys: np.ndarray, num_iter: int = 100) -> Tuple[np.ndarray, np.ndarray]: """ The em algorithm for aligning two point clouds based on affine transformation :param xs: a set of points with size (N, D), N is the number of samples, D is the dimension of points :param ys: a set of points with size (M, D), M is the number of samples, D is the dimension of points :param num_iter: the number of EM iterations :return: ys_new: the aligned points: ys_new = ys @ affine + translation responsibility: the responsibility matrix P=[p(y_m | x_n)] with size (N, M), whose elements indicating the correspondence between the points """ # initialization N, D = xs.shape M, D = ys.shape affine = np.eye(D) translation = np.zeros(D) variance = 1.0 for i in range(num_iter): # E-step diff = xs[:, np.newaxis, :] - ys[np.newaxis, :, :] distance = np.sum((diff @ affine.T + translation - xs[:, np.newaxis, :]) ** 2, axis=-1) p = np.exp(-distance / (2 * variance)) responsibility = p / np.sum(p, axis=1, keepdims=True) # M-step sum_p = np.sum(responsibility, axis=0) mean_x = np.sum(xs[:, np.newaxis, :] * responsibility[:, :, np.newaxis], axis=0) / sum_p mean_y = np.sum(ys[np.newaxis, :, :] * responsibility[:, :, np.newaxis], axis=1) / sum_p diff_x = xs[:, np.newaxis, :] - mean_x[np.newaxis, :, :] diff_y = ys[np.newaxis, :, :] - mean_y[:, np.newaxis, :] C = np.sum(responsibility[:, :, np.newaxis] * diff_x[:, :, np.newaxis, :] * diff_y[:, np.newaxis, :, :], axis=(0, 1)) U, S, Vt = np.linalg.svd(C) R = Vt.T @ U.T affine = R.T translation = mean_x.mean(axis=0) - (mean_y @ affine).mean(axis=0) variance = np.sum(responsibility * distance) / (N * D) ys_new = ys @ affine + translation return ys_new, responsibility ``` I hope this helps! Let me know if you have any other questions.
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#include <iostream> #include <algorithm> using namespace std; struct Matrix{ int m, n; int **val; Matrix(){} Matrix(int m_, int n_){ m = m_; n = n_; this->val = (int**)malloc(sizeof(int*)*m); for(int i=0;i<m;i++){ this->val[i] = (int*)malloc(sizeof(int)*n); } } void in(){ for(int i=0;i<m;i++){ for(int j=0;j<n;j++){ scanf("%d", &this->val[i][j]); } } } void out(){ for(int i=0;i<m;i++){ printf("%d", this->val[i][0]); for(int j=1;j<n;j++){ printf(" %d", this->val[i][j]); } printf("\n"); } } int Determinant_1 (){ // 请在这里补充代码,完成本关任务 /********* Begin *********/ /********* End *********/ } int Determinant_2 (){ // 请在这里补充代码,完成本关任务 /********* Begin *********/ /********* End *********/ } int Determinant_3 (){ // 请在这里补充代码,完成本关任务 /********* Begin *********/ /********* End *********/ } int Inverse_Number(int n, int arr[]){ // 请在这里补充代码,完成本关任务 /********* Begin *********/ /********* End *********/ } int Determinant_n (){ // 请在这里补充代码,完成本关任务 /********* Begin *********/ /********* End *********/ } int Determinant (){ if(this->n==1){ return Determinant_1(); }else if(this->n==2){ return Determinant_2(); }else if(this->n==3){ return Determinant_3(); }else { return Determinant_n(); } } }; int main(int argc, const char * argv[]) { int n; scanf("%d", &n); Matrix A(n,n); A.in(); int det = A.Determinant(); printf("Det(A)=%d\n", det); return 0;}将这串代码补全

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