选择哪个pdf作为角度的先验?

机器算法验证 贝叶斯 密度函数 事先的
2022-03-28 07:12:48

我有一个系统,其中一个不确定变量是二维方向。如果我想为此定义先验,是否有一种优雅的方式来反映该变量的参数空间维度是圆形的事实(即 359.9 度和 0.0 度之间的距离小于 359.9 度和 300.00 度)?

我可以想到一些带有编码的 janky 解决方案(将 0 和 360 范围之外的值反射回另一端),但是有没有一个空间可以让这个解决方案更优雅?如果我想反映例如对某个方向的准高斯偏好,我应该使用哪个先验?

3个回答

您可能需要考虑von Mises 分布,也称为 Tikhonov 分布,其作用类似于一维统计中的正态分布:

p(θ;α,θ0)=eαcos(θθ0)2πI0(α)

对于,它是均匀的,对于,分布在α=0α>>1θ0

参照 StasK 的这个答案

这里最明显的做法是用极坐标表示变量,并对角度和位移施加先验。也就是说,您将点表示为向量,其中:(x,y)(θ,r)

x=rcosθ,y=rsinθ.

然后,您可以对施加先验,这将在向量上创建一个隐式分布。在没有关于角度的信息的情况下,您可以使用非信息性统一先验作为角度,然后为位移选择适当的先验。0θ<2πr0(x,y)θU(0,2π)r

如果你有角度的先验,我会用它作为参考。例如,我将旋转所有数据,以便先验为并测量刻度上的所有角度。180[0,360)

我认为没有优雅的解决方案来测量两个角度之间的距离,我会计算差异并取绝对值较小的那个。ϕψ(ϕψ)(((ϕ+180)mod360)((ψ+180)mod360))

关于要使用的分布,如果方差足够小,我认为没有理由不使用高斯分布。如果尾部的小概率打扰您,您可以尝试beta 分布(适当缩放,使其覆盖您的角度范围),使用对于,你会得到均匀分布。但是,如果您的方差很大,因此生成角度的过程可以以不可忽略的概率您可以包装高斯分布,使其支持为,但它的 PDF 不太方便(具有无限和α=β1α=β=1>360<0[0,360)cosh' 作为一个术语,如果我正确地做我的代数)。该曲线类似于一个凸起的高斯曲线:

包裹高斯

但在数学上它是不同的。