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【图神经网络】GCN-1(谱图卷积)

三、Model 3.1 Spatial Construction 局部性 加权图G=(Ω,W),其中Ω是大小为m的离散集,W是m×m对称非负矩阵。...利用图的权重定义局部性:例如,在W上定义邻域的一种简单方法是设置一个阈值δ>0,然后取邻域 深度局部连接网络 k代表第k个卷积层, 表示第k层的输入节点数目, 为第k层的聚类类数 , 代表第...这里体现了局部性(只取每个节点前k个邻居)(supp是支撑集,如果x和y节点不是邻域关系, 的值为0) 连接体现在层与层之间的神经元数目是通过聚类得到的,上一层的聚类对应为下一层的神经元 ?...是第K层上所有节点的第i个特征拼接形成的向量, 是滤波器。...286401230) (此处符号略不同,简单对比一下就可以理解了) 最后可得结论:f和g的卷积(时域)等于 f和g的频域乘积 step 2 根据亥姆霍兹方程有 其中 是拉普拉斯算子 根据拉普拉斯的谱分解可得

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【GCN】万字长文带你入门 GCN

Graph Signal Processing 图信号处理(Graph Signal Processing,以下简称 GSP)用来处理那些定义在图上的非规则域的信号,这句话有点拗口,拆开说就是处理图上定义的信号...,但信号所在域是规则的。...事实上,我们可以将非周期函数考虑为周期无穷大的函数,考虑频域中的横坐标: ,当周期 T 无穷大大时,频域图就从离散点变为连续的曲线,如下图: 那么,我们该如何从这个非周期函数中分解出各种信号呢?...对于基函数 ,我们让其与拉普拉斯算子求内积: 以上便证明 是「拉普拉斯算子的特征函数」,同时也证明了「离散傅立叶变换是拉普拉斯谱分析的一个特例」。...写到这我们有以下线索:首先拉普拉斯矩阵(离散拉普拉斯算子)可以应用在图像上,理论上也可以应用到网络上,而傅立叶变换是拉普拉斯的一个小弟,所以小弟也可以应用到图上。

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    【GCN】万字长文带你入门 GCN

    Graph Signal Processing 图信号处理(Graph Signal Processing,以下简称 GSP)用来处理那些定义在图上的非规则域的信号,这句话有点拗口,拆开说就是处理图上定义的信号...,但信号所在域是规则的。...回到正题,考虑非周期函数的傅立叶变换。 事实上,我们可以将非周期函数考虑为周期无穷大的函数,考虑频域中的横坐标: ,当周期 T 无穷大大时,频域图就从离散点变为连续的曲线,如下图: ?...对于基函数 ,我们让其与拉普拉斯算子求内积: 以上便证明 是「拉普拉斯算子的特征函数」,同时也证明了「离散傅立叶变换是拉普拉斯谱分析的一个特例」。...写到这我们有以下线索:首先拉普拉斯矩阵(离散拉普拉斯算子)可以应用在图像上,理论上也可以应用到网络上,而傅立叶变换是拉普拉斯的一个小弟,所以小弟也可以应用到图上。

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    「GNN,简直太烂了」,一位Reddit网友的深度分析火了

    基于这一点,矩阵里面非零的数字就显得格外重要。这就使得问题更加接近离散数学,而不是简单连续、梯度友好的数学。...那我们能像语言模型一样,对图进行上采样吗? 答案是:我们已经在做了。 我们把图的一阶嵌入,称为直接分解图的邻接矩阵或拉普拉斯矩阵(Laplacian Matrix)的方法。...如果使用拉普拉斯特征映射或者取拉普拉斯主分量来嵌入图,则为一阶。 同样,GloVe 方法也是对词共现图的一阶方法。...,直到你打破原始文件的基线 绝对不要在你的搜索结果区域中,将你正在比较的东西网格化 为你的新方法做一个可爱的首字母缩写,把不可能使用的Python2代码放到GitHub上 BTW:我太讨厌Node2Vec...学术规范太糟糕 你花费在 p 和 q 上的 Node2Vec 网格搜索的时间,都可以更好地利用 Deepwalk 本身的网格搜索。 问题是人们不会在Deepwalk中网格搜索,因为实现都很糟糕。

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    学界 | 从泊松方程的解法,聊到泊松图像融合

    先看看其惊人的融合结果(非论文配图,本人实验结果): 这篇文章的实现,无关目前算法领域大火的神经网络,而是基于泊松方程推导得出。 泊松方程是什么? 很多朋友比较熟悉概率论里面的泊松分布。...微分与卷积 连续空间中的微分计算,就是大学里微积分那一套公式。但是在计算机的世界里,数据都是在离散空间中进行表示,对于图像而言,基本的计算单元就是像素点。...至此,不难理解,离散数据(例如图像)上的微分操作完全可以转换为卷积操作。 当数组维度更高,变成二维数组呢?...现在很轻松了,边界条件已知、散度已知,在离散空间中求解泊松方程中的 f,参考上一节的求解过程即可。...下面我们使用 OpenCV 的 Python 接口来动手试试,用到以下两张图以及一段代码: foreground.jpg background.jpg import cv2 import

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    手把手解释实现频谱图卷积

    如果相邻的值没有突然的变化,那扩散就是很平滑的,如下面的动图所示。 图3:基于拉普拉斯图的规则,网格图中某些信号的扩散。...图6:MNIST图像定义了28×28的规则网格特征X(左)、相邻矩阵A(中间)和拉普拉斯算子(右)。...由于是在这样的基础上假设了一个规则的网格, 所以我们不能用它来处理不规则图,这是一个典型的例子。...为了求左下的特征值和特征向量,我使用了一个28×28的正则图,而在右边我按照Bruna等人的实验,在28×28的规则网格上的400个随机位置上采样构造不规则图(详见他们的论文)。...公式(3)实质上与使用傅里叶变换在规则网格上对信号进行频谱卷积基本相同,因此给机器学习带来了一些问题: 可训练权重(滤波器)W频谱的维数取决于图中节点N的数量。

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    基于神经网络的偏微分方程求解器再度取得突破,北大&字节的研究成果入选Nature子刊

    这可以通过将空间和时间域划分为网格来实现。 3. 构建神经网络:构建一个神经网络来逼近离散化后的偏微分方程。神经网络的输入可以是网格点上的初始条件和边界条件,输出可以是下一个时间步长的网格点上的解。...2.基于卷积的三维非稳态偏微分方程模型求解方法 基于卷积的三维非稳态偏微分方程模型求解方法是由华侨大学计算机科学与技术学院的金镇上提出的。...CNN 求解偏微分方程 用于求解不规则域上的参数化稳定状态PDE的物理信息几何自适应卷积神经网络 提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的物理知识神经网络(PINN),用于高效求解不规则域上的参数化偏微分方程...通过引入椭圆坐标映射,实现了不规则物理域和规则参考域之间的坐标转换,从而利用了强大的经典CNN主干网络。...其中动能项涉及对神经网络的拉普拉斯算子的计算,这也是 NNVMC 中耗时最长的计算瓶颈。现有的自动微分框架在计算拉普拉斯算子时,需要先计算黑塞矩阵,再求得拉普拉斯项(即黑塞矩阵的迹)。

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    GNN系列 GCN简述 推导理解 及 DGL 源码解析

    拉普拉斯矩阵(Laplacian matrix) 也叫做导纳矩阵、基尔霍夫矩阵或离散拉普拉斯算子,主要应用在图论中,作为一个图的矩阵表示。...1-hop neighbor)有非0元素,其余之处均为0(3)通过拉普拉斯算子与拉普拉斯矩阵进行类比6.2 拉普拉斯矩阵的谱分解(特征分解)GCN的核心基于拉普拉斯矩阵的谱分解。...比如说在二维空间中的温度传播规律,一般可以用拉普拉斯算子来描述。拉普拉斯矩阵也叫做离散的拉普拉斯算子。...L是拉普拉斯矩阵,V是其特征向量,自然满足下式LV=λV离散积分就是一种内积形式,仿上定义Graph上的傅里叶变换:F(\lambda_l)=\hat f(\lambda_l) = \sum_{i=1}...在处理Graph时,用到的是傅里叶变换的离散形式。由于拉普拉斯矩阵进行谱分解以后,可以得到n个线性无关的特征向量,构成空间中的一组正交基,因此归一化拉普拉斯矩阵算子的特征向量构成了图傅里叶变换的基。

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    从泊松方程的解法,聊到泊松图像融合

    先看看其惊人的融合结果(非论文配图,本人实验结果): 这篇文章的实现,无关目前算法领域大火的神经网络,而是基于泊松方程推导得出。 泊松方程是什么? 很多朋友比较熟悉概率论里面的泊松分布。...但是在计算机的世界里,数据都是在离散空间中进行表示,对于图像而言,基本的计算单元就是像素点。...至此,不难理解,离散数据(例如图像)上的微分操作完全可以转换为卷积操作。 当数组维度更高,变成二维数组呢?...现在很轻松了,边界条件已知、散度已知,在离散空间中求解泊松方程中的 ,参考上一节的求解过程即可。...下面我们使用 OpenCV 的 Python 接口来动手试试,用到以下两张图以及一段代码: import cv2 import numpy as np # Read images : src image

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    【笔记】《Laplacian Surface Editing》的思路

    思路: 将网格坐标编码为拉普拉斯坐标 在拉普拉斯坐标中对网格进行处理 将拉普拉斯坐标解码回网格 PartB 拉普拉斯坐标 这一节是全篇文章的重点 包含了邻近点信息的坐标表示方式已经有很多了,...这被称为差分坐标系, 最常见的应用就是二维上的泊松图像融合....此时我们开始需要考虑一开始提到的问题: 拉普拉斯坐标有平移不变性但是没有旋转和缩放的不变性, 因为求拉普拉斯坐标时本质上是与邻接顶点的绝对坐标差, 这会带来麻烦....顶点变换矩阵记录了每个顶点vi和其领域在原网格转换为新网格过程中发生的缩放和旋转变换, 是一个图形学中的仿射变换矩阵 要求解这个变换矩阵Ti并不容易, 我们首先想到Ti实际上可以求解下面的能量函数来得到...最小化约束就可以还原出绝对坐标也就是重建出网格编辑后的新顶点, 将这些点应用到原网格上就完成了对网格的修改 在实际计算中, 我们会发现构建稀疏矩阵来得到线性方程组的过程运行速度很慢, 如果想要达到文章所说的交互式曲面变形的话我们需要对代码流程进行一些调整

    4.3K91

    这个男人嫁还是不嫁?懂点朴素贝叶斯(Naive Bayes)原理让你更幸福

    拉普拉斯关心的问题是:当存在着大量数据,但数据又可能有各种各样的错误和遗漏的时候,我们如何才能从中找到真实的规律。 拉普拉斯研究了男孩和女孩的生育比例。有人观察到,似乎男孩的出生数量比女孩更高。...至此,我们我们可以从概率模型中构造分类器,朴素贝叶斯分类器包括了这种模型和相应的决策规则。一个普通的规则就是选出最有可能的那个:这就是大家熟知的最大后验概率(MAP)决策准则。...首先我们对数据类别分类,然后计算每个类别中x的均值和方差。令 表示为x在c类上的均值, 表示为 在c类上的方差。在给定类中某个值的概率, ,可以通过将 表示为均值为 方差为 的正态分布计算出来。...首先,将每条评论转换为词向量,这里我们使用python的分词包jieba来进行分词,例如上图中的某条评论:”您好您可以在网贷之家httpshujuwangdaizhijiacomarchives387html...,同样会带来一定准确率上的损失。

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    关于计算流体力学,你知道多少?

    CFD方法是对流场的控制方程用计算数学的方法将其离散到一系列网格节点上求其离散的数值解的一种方法。控制所有流体流动的基本定律是:质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。...然而,这些网格块可能是对接的,连续的,非连续的或者重叠的。网格必须满足最低的网格质量要求,如正交性(尤其是在边界上),相对网格间距(最大值不能超过15%到20%),网格扭曲率等等。...有线体积法 有线体积法又称为控制体积法,是将计算区域划分为网格,并使每个网格点周围有一个互不重复的控制体积,将待解的微分方程对每个控制体积积分,从而得到一组离散方程。其中的未知数是网格节点上的因变量。...有限差分法:直观,理论成熟,精度可选,但是不规则区域处理繁琐,虽然网格生成可以使有限差分法应用于不规则区域,但是对于区域的连续性等要求较严。使用有限差分法的好处在于易于编程,易于并行。...有限体积法:适用于流体计算,可以应用于不规则网格,适用于并行。但是精度基本上只能是二阶。有线单元法在应力应变,高频电磁场方面的特殊优点正在被人重视。

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    快手3面:说说傅里叶变换、拉普拉斯变换为什么要变换,它们之间的联系是什么!

    这里合成的概念是指时域上的叠加的概念,图片来源wikipedia [aa3471a512f54620abe5c8cdc1a4722e?...假定周期性信号周期T逐渐变大,则谱线间间隔将逐渐变小,如果外推周期T无限放大,变成无穷大,则信号或者函数就变成非周期信号或函数了,此时谱线就变成连续的了,而非一根一根离散的谱线!...所以答案是这两者从本质上不是一个概念,傅立叶级数是周期信号的另一种时域的表达方式,也就是正交级数,它是不同的频率的波形的时域叠加。...为分析系统的稳定性、可控性提供了数学工具。 什么是Z变换? Z变换本质上是拉普拉斯变换的离散形式。也称为Fisher-Z变换。...傅立叶变换以及拉普拉斯变换本质上都是连续或有限个第一类间断点函数的积分变换,而傅立叶变换是拉普拉斯变换的特殊形式,而Z变换是拉普拉斯变换的离散形式。

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    傅里叶变换公式整理,意义和定义,概念及推导

    我们解决这一问题的思路是归一化,用一个恒定的标准的公式去拼凑不规则的多样化的信号。于是就有了信号的分解的问题。就像化学定义中把物质分解成具有统一性质的原子分子等等。...对于非周期函数我们可以假设为非周期函数是一个周期函数的某个部分,但这个非周期函数的t范围可以非常的大。...由此可以得到一句经常看到的话,当时域从周期转化为非周期时,频域从离散的转化为连续的。 看来把一个非周期函数看作是一个周期函数的一部分这样就能的出傅里叶变换的结果了莫?...什么是傅里叶变换 为什么要分解为正弦波的叠加 傅里叶变换与信号系统 傅里叶变换与量子力学 傅里叶变换、拉普拉斯、Z变换、离散傅里叶变换的关系 傅里叶变换特殊的原因解释 其他微分算子的特征函数举例 什么是傅里叶变换...傅里叶变换、拉普拉斯、Z变换、离散傅里叶变换的关系 信号处理中经常要对信号做各种变换,其中傅里叶变换、拉普拉斯、Z变换、离散傅里叶变换是最基础的几个变换。

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    离散时间傅里叶变换(DTFT)和离散傅里叶变换(DFT)区别-粒粒分明版

    离散,离散,不如先说什么是离散时间信号。 就是这样的 离散时间信号是指在离散的时间点上取值的信号。与连续时间信号(如模拟信号)不同,离散时间信号只在特定的、等间隔的时间点上有定义。...离散化: 我们可以将连续时间信号想象成一条连续的曲线,而离散时间信号则是这条曲线在某些特定点上的取值。这些点之间的间隔是固定的,称为采样周期。...不知道你有没有发现,其实上面还是变换的是连续的函数,就是说,有衰减因子,离散版本的拉普拉斯转换还没有着落呢!Z变换就是有衰减因子,离散版本的拉普拉斯转换。...我们一般是对偶的看这两个 在周期离散信号的基础上我们才开始走向离散时间傅里叶变换(DTFT) 上面是级数,下面是变换: 上面是一个非周期的信号,但是延拓出了周期信号,两边copy 从周期走向非周期,中间的变化是重点...事实上,离散时间傅里叶变换对也适用于无限长的非周期序列 [] ,但由于分析式是无限项求和,此时需要考虑收敛性问题。

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    bm3d算法matlab,BM3D算法实现图像降噪.doc

    (2)综合采用各种合理的方法,编写程序(C/C++/OpenCV、MATLAB、Python……均可)对Moon.bmp进行图像质量改善,实现以下目标的权衡折中: a.b. 增大对比度; c....因此, 用一阶微分的差值定义一元函数f(x)的二阶微分: 二元图像函数f(x,y)的拉普拉斯变换定义为: 离散方式: X方向: Y方向: 故二维拉普拉斯数字实现由以上两个分量相加: 因此拉普拉斯算子用于图像增强的基本方法如下...: 拉普拉斯算子处理后的图像如下: 图 1(拉普拉斯处理图像对比图。...所以分段函数的表达式为: 图 2(分段线性函数示意图) 4.3 余弦变换(DCT) 离散余弦变换(Discrete Cosine Transform)是与傅里叶变换相关的一种变换,它类似于离散傅里叶变换...离散余弦变换相当于一个长度大概是它两倍的离散傅里叶变换,是对实信号定义的一种变换,变换后在频域中得到的也是一个实信号。相比DFT,DCT可以减少一半以上的计算。

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    图神经网络的“前世今生”

    深度学习通过端到端的训练彻底改变了很多机器学习任务. 但是这些任务的数据都是欧式空间上的规则数据. 而现实中很多数据之间都有着相当复杂的关系, 一般表现为非欧空间之上的图结构....图二:谱域卷积公式图五: 图离散卷积算法 SCNN -- 谱图卷积理论的直接应用 图结构的刻画 : (拉普拉斯矩阵)与特征矩阵 拉普拉斯矩阵用于刻画图的结构信息....易知L是一个非负定矩阵, 对其进行相似对角化处理可得 其中的 对应了图中的离散傅里叶变换(具体推导可以参考傅里叶变换和拉普拉斯算子之间的关系)....图中除了用拉普拉斯矩阵刻画的结构信息之外, 还有每个节点上的信息. 这种节点信息我们一般会用特征向量来对人工选择的特征进行量化....卷积算子的定义: 采样 + 聚合. 用于特征提取 ConvGNN 欧式空间上的卷积可以理解为先对固定数量的邻域进行排序, 然后使用卷积核进行内积. 非欧空间之上图结构的卷积也可以参考这种模式. ?

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