空间域和谱域中的图卷积有什么区别?

人工智能 比较 卷积 几何深度学习 图神经网络
2021-11-01 21:14:55

我一直在阅读有关图卷积的不同论文,似乎它们有两种风格:空间和光谱。据我所知,这两种方法的主要区别在于,对于空间,您直接将邻接矩阵与信号相乘,而对于频谱版本,您使用的是拉普拉斯矩阵。

我是否遗漏了什么,或者还有其他我不知道的差异?

2个回答

谱卷积 在谱图卷积中,我们对图的拉普拉斯矩阵进行特征分解。这种特征分解有助于我们理解图的底层结构,我们可以使用它来识别该图的集群/子组。这是在傅立叶空间中完成的。一个类比是 PCA,我们通过执行特征矩阵的特征分解来了解数据的传播。这两种方法之间的唯一区别在于特征值。较小的特征值在频谱卷积中可以更好地解释数据的结构,而在 PCA 中则相反。ChebNet、GCN 是一些常用的使用光谱卷积的深度学习架构

空间卷积 空间卷积作用于节点的局部邻域,并根据节点的 k 个局部邻居来理解节点的属性。与需要大量时间来计算的频谱卷积不同,空间卷积很简单,并且在图分类任务上产生了最先进的结果。GraphSage 是空间卷积的一个很好的例子。

其他参考资料:https ://towardsdatascience.com/tutorial-on-graph-neural-networks-for-computer-vision-and-beyond-part-2-be6d71d70f49

https://towardsdatascience.com/graph-convolutional-networks-for-geometric-deep-learning-1faf17dee008

在阅读了来自不同来源的多种解释后,我想我发现了这两种方法之间的主要区别。在实现方面,唯一的区别是您将信号与(拉普拉斯/邻接矩阵)相乘的矩阵。但是通过使用拉普拉斯算子,您可以对图形结构(每个节点的进出度)进行编码,它决定了信号应该如何在网络中“扩散”。