在上一篇文章中,我們回顧了幾種離散概率分布双藕。接下來币励,在本文中,將探討幾種連續(xù)概率分布掸冤。
連續(xù)概率分布
均勻分布(Uniform distribution)
均勻分布描述的是隨機變量所有取值的概率均相同的概率分布厘托。均勻分布需要定義上下界,因此所有取值的概率值為
期望:
方差
高斯分布(Gaussian distribution)
高斯分布稿湿,又稱正態(tài)分布催烘。在視覺領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛,在忽略灰度值的量化時缎罢,常常用高斯分布來建模。真實世界的狀態(tài)也常常用其描述考杉。本文將重點講解策精。
一元高斯分布(Univariate Gaussian Distribution)
一元高斯分布定義域為.有兩個參數(shù)和。為均值崇棠,決定了高斯分布的峰值位置咽袜,為方差,決定了分布的寬度枕稀。
其定義為:
多元高斯分布(Multivariate Gaussian Distribution)
在計算機視覺領(lǐng)域询刹,描述不確定性的的方式用的更多的還是多元高斯分布。類似一元高斯分布萎坷,多元高斯分布同樣有兩個參數(shù):均值和協(xié)方差凹联。協(xié)方差是的正定陣。與一元高斯分布中的方差類似的哆档,決定多元高斯分布中心(峰值)的位置蔽挠,協(xié)方差用來描述分布的形狀。
多元高斯分布的概率密度函數(shù)為:
協(xié)方差矩陣的幾種形式
多元高斯分布的協(xié)方差矩陣通常分為三種形式瓜浸,球形澳淑,對角和全協(xié)方差。每一種可以看做后一種的特殊形式插佛。
球形協(xié)方差矩陣是單位矩陣的整倍數(shù)杠巡,等概率曲面是一個超球面(二元情況即圓)
球形協(xié)方差矩陣在對角線上各有一個正值,在其他地方為0雇寇,等概率曲面是一個以主軸與坐標軸對齊的超橢圓體(二元情況即主軸與坐標軸對齊的橢圓)
全協(xié)方差矩陣為一個正定矩陣氢拥,等概率曲面是不一任何特殊方式對齊的橢圓體蚌铜。
在二元情況下的三種協(xié)方差矩陣分別為:
可視化
下面用代碼可視化二元情況下等概率曲線以及概率密度分布圖。
可以通過的值控制中心位置兄一,控制分布形狀厘线,代碼如下:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.stats import multivariate_normal
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
mu1, mu2 = 0, 0
sigma11, sigma12, sigma21, sigma22 = 1.5, 0.7, 0.7, 0.5
x, y = np.mgrid[-5:5:.01, -5:5:.01]
pos = np.dstack((x, y))
rv = multivariate_normal([mu1, mu2], [[sigma11, sigma12], [sigma21, sigma22]])
fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig)
ax.plot_surface(x, y, rv.pdf(pos), cmap='rainbow')
fig2 = plt.figure()
ax2 = fig2.add_subplot(111)
ax2.contourf(x, y, rv.pdf(pos), cmap='rainbow')
plt.show()
如圖所示為二元高斯分布不同協(xié)方差矩陣下等概率曲線,保持中心位置在出革,改變造壮,分別為球形,對角和全協(xié)方差的情況:
同樣的骂束,可以畫出概率密度分布圖耳璧,運行代碼,可以拖動圖從不同的角度觀察展箱。
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