常用概率分布回顧之(2)連續(xù)概率分布

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[a,b],因此所有取值的概率值為\frac{1}{b-a}
期望:
E[X]=\frac{1}{2}(b-a)

方差
var[X]=\frac{1}{12}(b-a)^2

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x\in{\{-\infty, +\infty\}}.有兩個參數(shù)\mu\sigma^2\mu為均值崇棠,決定了高斯分布的峰值位置咽袜,\sigma^2為方差,決定了分布的寬度枕稀。
其定義為:
Pr(x)=Norm_x[\mu,\sigma^2]=\frac{1}{\sqrt{2\pi\sigma^2}}\exp[-0.5\frac{(x-\mu)^2}{\sigma^2}]

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\boldsymbol{\mu}和協(xié)方差\boldsymbol{\Sigma}凹联。協(xié)方差\boldsymbol{\Sigma}D \times D的正定陣。與一元高斯分布中的方差類似的哆档,\boldsymbol{\mu}決定多元高斯分布中心(峰值)的位置蔽挠,協(xié)方差\boldsymbol{\Sigma}用來描述分布的形狀。
多元高斯分布的概率密度函數(shù)為:
\begin{align} Pr(x) &=Norm_x[\boldsymbol{\mu},\boldsymbol{\Sigma}] \\ &= \frac{1}{(2\pi)^{D/2}|\boldsymbol{\Sigma}|^{1/2}}\exp{[-0.5(\boldsymbol{x}-\boldsymbol{\mu})^T\boldsymbol{\Sigma}^{-1}(\boldsymbol{x}-\boldsymbol{\mu})]} \end{align}

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:
\boldsymbol{\Sigma}_{spher}=\Big \lbrack \begin{array}{lcr} \sigma^2 & 0 \\ 0 & \sigma^2 \end{array} \Big \rbrack \quad \boldsymbol{\Sigma}_{diag}=\Big \lbrack \begin{array}{lcr} \sigma^2_1 & 0 \\ 0 & \sigma^2_2 \end{array} \Big \rbrack \quad \boldsymbol{\Sigma}_{full} =\Big \lbrack \begin{array}{lcr} \sigma^2_{11} & \sigma^2_{12} \\ \sigma^2_{21} & \sigma^2_{22} \end{array} \Big \rbrack

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\boldsymbol{\mu}的值控制中心位置兄一,\boldsymbol{\Sigma}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(0, 0)出革,改變\boldsymbol{\Sigma}造壮,分別為球形,對角和全協(xié)方差的情況:

二元高斯分布不同協(xié)方差矩陣下等概率曲線

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。


二元高斯分布概率密度分布圖

寫文章不易旨枯,點個喜歡,關(guān)注一下再走唄~

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末混驰,一起剝皮案震驚了整個濱河市攀隔,隨后出現(xiàn)的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌栖榨,老刑警劉巖昆汹,帶你破解...
    沈念sama閱讀 216,544評論 6 501
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件,死亡現(xiàn)場離奇詭異婴栽,居然都是意外死亡满粗,警方通過查閱死者的電腦和手機,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 92,430評論 3 392
  • 文/潘曉璐 我一進店門愚争,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來映皆,“玉大人,你說我怎么就攤上這事轰枝⊥背梗” “怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 162,764評論 0 353
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵鞍陨,是天一觀的道長沟饥。 經(jīng)常有香客問我,道長湾戳,這世上最難降的妖魔是什么贤旷? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 58,193評論 1 292
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮砾脑,結(jié)果婚禮上幼驶,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己韧衣,他們只是感情好盅藻,可當我...
    茶點故事閱讀 67,216評論 6 388
  • 文/花漫 我一把揭開白布购桑。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般氏淑。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪勃蜘。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上,一...
    開封第一講書人閱讀 51,182評論 1 299
  • 那天假残,我揣著相機與錄音缭贡,去河邊找鬼。 笑死辉懒,一個胖子當著我的面吹牛阳惹,可吹牛的內(nèi)容都是我干的。 我是一名探鬼主播眶俩,決...
    沈念sama閱讀 40,063評論 3 418
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼莹汤,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼!你這毒婦竟也來了颠印?” 一聲冷哼從身側(cè)響起纲岭,我...
    開封第一講書人閱讀 38,917評論 0 274
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎线罕,沒想到半個月后荒勇,有當?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 45,329評論 1 310
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡闻坚,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 37,543評論 2 332
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時候發(fā)現(xiàn)自己被綠了兢孝。 大學(xué)時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片窿凤。...
    茶點故事閱讀 39,722評論 1 348
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡,死狀恐怖跨蟹,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出雳殊,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤窗轩,帶...
    沈念sama閱讀 35,425評論 5 343
  • 正文 年R本政府宣布夯秃,位于F島的核電站,受9級特大地震影響痢艺,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏仓洼。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環(huán)境...
    茶點故事閱讀 41,019評論 3 326
  • 文/蒙蒙 一堤舒、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望色建。 院中可真熱鬧,春花似錦舌缤、人聲如沸箕戳。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 31,671評論 0 22
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽陵吸。三九已至玻墅,卻和暖如春,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間壮虫,已是汗流浹背澳厢。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 32,825評論 1 269
  • 我被黑心中介騙來泰國打工, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留旨指,地道東北人赏酥。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 47,729評論 2 368
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長得像谆构,于是被迫代替她去往敵國和親裸扶。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 44,614評論 2 353

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容

  • 多元高斯分布與一元高斯分布的關(guān)系 首先一維標準正態(tài)分布: 二維標準正態(tài)分布搬素,就是兩個獨立的一維標準正態(tài)分布隨機變量...
    十曰立閱讀 10,113評論 2 7
  • 二元變量 伯努利分布 似然函數(shù)為 對數(shù)似然函數(shù)為 如果我們令關(guān)于u的導(dǎo)數(shù)等于零呵晨,我們就得到了最大似然的估計值 現(xiàn)在...
    初七123閱讀 1,554評論 0 4
  • 聽著十年,回憶十年熬尺,痛徹心扉; 聽著十年摸屠,再等十年,念念不忘; 聽著十年粱哼,又過十年季二,我心不死。
    d11c17ed2c11閱讀 132評論 0 1
  • 喂 你聽說了嗎 高脂肪堅果也能減肥了揭措!專家告訴你講過怎么吃才能夠減肥胯舷,輕松讓你成為明星一樣窈窕的瘦美人。 真的假的...
    c3d1478cbb40閱讀 242評論 0 0
  • 魔鬼往往以善良天使的樣子出現(xiàn)绊含,讓你深信不疑 愛情就像蘋果桑嘶,不能光看外表鮮艷光亮,只有要一口還能知道里面是好是壞 今...
    5f785ca19694閱讀 172評論 0 0