Given a planar curve, imagine rolling a sphere along that curve without slipping or twisting, and by this means tracing out a curve on the sphere. It is well known that such a rolling operation induces a local isometry between the sphere and the plane so that the two curves uniquely determine each other, and moreover, the operation extends to a general class of manifolds in any dimension. We use rolling to construct an analogue of a Gaussian process on a manifold starting from a Euclidean Gaussian process with mean $m$ and covariance $K$, and refer to it as a rolled Gaussian process parameterized by $m$ and $K$. The resulting model is generative, and is amenable to statistical inference given data as curves on a manifold. We identify conditions on the manifold under which the rolling of $m$ equals the Fréchet mean of the rolled Gaussian process, propose computationally simple estimators of $m$ and $K$, and derive their rates of convergence. We illustrate with examples on the unit sphere, symmetric positive-definite matrices, and with a robotics application involving 3D orientations.


翻译:给定一条平面曲线,想象一个球体沿着该曲线无滑动或扭曲地滚动,并由此在球面上描绘出一条曲线。众所周知,这样的滚动操作在球面与平面之间诱导出一个局部等距映射,使得两条曲线能够唯一地相互确定,而且该操作可以推广到任意维度的一类广义流形上。我们利用滚动操作,从一个具有均值 $m$ 和协方差 $K$ 的欧几里得高斯过程出发,构造流形上的一个类比模型,并将其称为由 $m$ 和 $K$ 参数化的滚动高斯过程。所得模型是生成式的,并且适用于处理流形上曲线数据的统计推断。我们识别了流形上使得 $m$ 的滚动等于滚动高斯过程的 Fréchet 均值的条件,提出了计算简便的 $m$ 和 $K$ 估计量,并推导了它们的收敛速率。我们通过单位球面、对称正定矩阵上的例子,以及一个涉及三维方向的机器人学应用进行说明。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2023新书】光滑流形上的优化引论,368页pdf
专知会员服务
56+阅读 · 2023年8月7日
124页哈佛数学系本科论文,带你了解流形学习的数学基础
专知会员服务
45+阅读 · 2020年12月23日
最新《高斯过程回归简明教程》,19页pdf
专知会员服务
73+阅读 · 2020年9月30日
一文读懂线性回归、岭回归和Lasso回归
CSDN
34+阅读 · 2019年10月13日
综述:基于GAN的图像翻译模型盘点
GAN生成式对抗网络
21+阅读 · 2019年9月2日
解读 | 得见的高斯过程
机器学习算法与Python学习
14+阅读 · 2019年2月13日
这一次,彻底解决滚动穿透
IMWeb前端社区
35+阅读 · 2019年1月4日
用PyTorch实现各种GANs(附论文和代码地址)
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2月4日
VIP会员
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员