非线性优化整理-3.Levenberg-Marquardt法(LM法)

非线性优化整理-3.Levenberg-Marquardt法(LM法)LM 法 Levenberg Marquardt 法 结合了高斯牛顿法和梯度下降法的优点 通过阻尼因子 调节算法特性

基础

先来回顾一下高斯牛顿法的几个关键点(可参照非线性优化整理-2.高斯-牛顿法)

高斯牛顿法的迭代公式为

xn+1=xn[JTfJf]1JTff(xn) x n + 1 = x n − [ J f T J f ] − 1 J f T f ( x n )

这是根据目标函数 F(x) F ( x ) 按以下二阶近似所得到的:
F(x+h)F(x)+F(x)h+12hTHFhF(x)+JTffh+12hTJTfJfh F ( x + h ) ≈ F ( x ) + ∇ F ( x ) h + 1 2 h T H F h ≈ F ( x ) + J f T f h + 1 2 h T J f T J f h

我们可以定义以该种方式近似 F(x+h) F ( x + h ) 的结果为 L(h) L ( h )
L(h)F(x)+JTffh+12hTJTfJfh L ( h ) ≡ F ( x ) + J f T f h + 1 2 h T J f T J f h

LM法

高斯牛顿法具有收敛快速但对初始点位置敏感的特点,梯度下降法则相反。
而LM法,也称作阻尼最小二乘法(Damped Least-squares),则结合了二者的特点,引入了阻尼因子 μ μ 来调节算法的特性。
原始版LM法的迭代公式为

xn+1=xn[JTfJf+μI]1JTff(xn)
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编程小号
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