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马特恩协方差函数

指数 马特恩协方差函数

特恩协方差函数(Matérn covariance function)是统计学中的一个协方差函数,其名称源于瑞典林业统计学家马特恩(Bertil Matérn)。该函数在空间统计学、地质统计学、机器学习、图像分析以及其他度量空间上的多变量统计分析中都有着广泛的应用。它常被用于定义两点测量值之间的协方差。由于该协方差只取决于两点间的距离,因而是平稳的。如使用欧几里得距离来定义距离,此时的马特恩协方差函数是各向同性的。.

目录

  1. 12 关系: 协方差函数各向同性平稳过程度量空间径向基函数空间统计学统计学高斯过程贝塞尔函数Γ函数欧几里得距离机器学习

  2. 协方差与相关性
  3. 地理统计
  4. 空间数据分析

协方差函数

在概率论和统计学中, 协方差 是一种两个变量如何相关变化的度量,而协方差函数, or 核函数, 描述一个随机过程或随机场中的空间上的协方差。 对于一个随机场或 随机过程 Z(x) 在定义域 D, 一个协方差函数C(x, y) 给出在两个点x 和 y 的值的协方差: C(x, y) 在两种情况下称为 自协方差 函数: 在时间序列 (概念一致,除了x和y 指时间点而不是空间点), 以及在多变量随机场 (指变量自己的协方差,而不是互协方差).

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各向同性

各向同性(isotropy),是指物体的物理、化学性质不因方向而有所变化的特性,即在不同方向所测得的性能数值是相同的。如所有的气体、液体以及非晶体都显示各向同性,多晶体(如一块金属)表现的各向同性称为“准各向同性”。各向同性的物体称为均质体。 各向同性与各向异性相反。确切的定义,取决于其使用的领域。各向同性的辐射在各向上有等同的强度,并且一个各向同性的场对测试粒子有同样的作用,无论其初始方向。以波动的传播为例,波源于此种介质中,发出的振动,于各个方向,速度一致。也即,波的传播速度与方向无关。于此种介质中,波面与波线正交。.

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平稳过程

在数学中,平稳过程(Stationary process),又稱严格平稳过程(Strict(ly) stationary process)或強平穩過程()是一種特殊的隨機過程,在其中任取一段期間或空間(t.

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度量空间

在数学中,度量空间是个具有距離函數的集合,該距離函數定義集合內所有元素間之距離。此一距離函數被稱為集合上的度量。 度量空间中最符合人们对于现实直观理解的為三维欧几里得空间。事实上,“度量”的概念即是欧几里得距离四个周知的性质之推广。欧几里得度量定义了两点间之距离为连接這兩點的直线段之长度。此外,亦存在其他的度量空間,如橢圓幾何與雙曲幾何,而在球體上以角度量測之距離亦為一度量。狭义相對論使用雙曲幾何的雙曲面模型,作為速度之度量空間。 度量空间还能導出开集與闭集之類的拓扑性质,这导致了对更抽象的拓扑空间之研究。.

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径向基函数

径向基函数(radial basis function,缩写为RBF)是一个取值仅依赖于到原点距离的,即\phi(\mathbf).

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空间统计学

#重定向 空间分析.

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统计学

统计学是在資料分析的基础上,研究测定、收集、整理、归纳和分析反映數據資料,以便给出正确訊息的科學。這一门学科自17世纪中叶产生并逐步发展起来,它廣泛地應用在各門學科,從自然科学、社會科學到人文學科,甚至被用於工商業及政府的情報決策。隨著大数据(Big Data)時代來臨,統計的面貌也逐漸改變,與資訊、計算等領域密切結合,是資料科學(Data Science)中的重要主軸之一。 譬如自一組數據中,可以摘要並且描述這份數據的集中和離散情形,這個用法稱作為描述統計學。另外,觀察者以數據的形態,建立出一個用以解釋其隨機性和不確定性的數學模型,以之來推論研究中的步驟及母體,這種用法被稱做推論統計學。這兩種用法都可以被稱作為應用統計學。數理統計學则是討論背後的理論基礎的學科。.

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高斯过程

在概率论和统计学中,高斯过程(Gaussian process)是观测值出现在一个连续域(例如时间或空间)的统计模型。在高斯过程中,连续输入空间中每个点都是与一个正态分布的随机变量相关联。此外,这些随机变量的每个有限集合都有一个多元正态分布。高斯过程的分布是所有那些(無限多个)随机变量的联合分布,正因如此,它是连续域(例如时间或空间)的分布。 高斯過程被認為是一種機器學習算法,是以方式,利用點與點之間同質性的度量作為,以從輸入的訓練數據預測未知點的值。其預測結果不僅包含該點的值,而同時包含不確定性的資料-它的一維高斯分佈(即該點的邊際分佈)。 對於某些核函數,可以使用矩陣代數(見條目)來計算預測值。若核函數有代數參數,則通常使用軟體以擬合高斯過程的模型。 由於高斯過程是基於高斯分佈(正態分佈)的概念,故其以卡爾·弗里德里希·高斯為名。可以把高斯過程看成多元正態分佈的無限維廣義延伸。 高斯過程常用於統計建模中,而使用高斯過程的模型可以得到高斯過程的屬性。例如,一隨機過程以高斯過程建模,則各種導出量(包括隨機過程在一定範圍次數內的平均值,及使用小範圍採樣次數及採樣值進行平均值預測的誤差)的分佈即能輕易得出。.

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贝塞尔函数

貝索函数(Bessel functions),是数学上的一类特殊函数的总称。通常单说的貝索函数指第一类貝索函数(Bessel function of the first kind)。一般貝索函数是下列常微分方程(一般称为貝索方程)的标准解函数y(x): 这类方程的解是无法用初等函数系统地表示。 由於貝索微分方程是二階常微分方程,需要由兩個獨立的函數來表示其标准解函数。典型的是使用第一类貝索函数和第二类貝索函数來表示标准解函数: 注意,由於 Y_\alpha(x) 在 x.

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Γ函数

\Gamma \,函数,也叫做伽瑪函數(Gamma函数),是階乘函數在實數與複數上的擴展。對於實數部份為正的複數z,伽瑪函數定義為: 此定義可以用解析開拓原理拓展到整個複數域上,非正整數外。 如果z為正整數,則伽瑪函數定義為: 這顯示了它與階乘函數的聯繫。可見,伽瑪函數將n!拓展到了實數與複數域上。 在概率論中常見此函數,在組合數學中也常見。.

查看 马特恩协方差函数和Γ函数

欧几里得距离

在数学中,欧几里得距离或欧几里得度量是欧几里得空间中两点间“普通”(即直线)距离。使用这个距离,欧氏空间成为度量空间。相关联的范数称为欧几里得范数。较早的文献称之为毕达哥拉斯度量。.

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机器学习

机器学习是人工智能的一个分支。人工智能的研究历史有着一条从以“推理”为重点,到以“知识”为重点,再到以“学习”为重点的自然、清晰的脉络。显然,机器学习是实现人工智能的一个途径,即以机器学习为手段解决人工智能中的问题。机器学习在近30多年已发展为一门多领域交叉学科,涉及概率论、统计学、逼近论、、计算复杂性理论等多门学科。机器学习理论主要是设计和分析一些让计算机可以自动“学习”的算法。机器学习算法是一类从数据中自动分析获得规律,并利用规律对未知数据进行预测的算法。因为学习算法中涉及了大量的统计学理论,机器学习与推断统计学联系尤为密切,也被称为统计学习理论。算法设计方面,机器学习理论关注可以实现的,行之有效的学习算法。很多推论问题属于无程序可循难度,所以部分的机器学习研究是开发容易处理的近似算法。 机器学习已广泛应用于数据挖掘、计算机视觉、自然语言处理、生物特征识别、搜索引擎、医学诊断、检测信用卡欺诈、证券市场分析、DNA序列测序、语音和手写识别、战略游戏和机器人等领域。.

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另见

协方差与相关性

地理统计

空间数据分析