非线性优化 - Ceres Solver

我们考虑这个优化问题: $$ \min_{\mathbf{x}} \quad \frac{1}{2} \sum_{i} \rho_i \left(||f_i (x_{i_1}, … ,x_{i_k})||^2\right) $$ $$ \text{s.t.} \quad l_j \le x_j \le u_j $$ 这个问题又称为非线性最小二乘问题。 具体来说,我们寻找$x$的最小值,并且$x$满足了约束$l_j \le x_j \le u_j$,使得函数$\rho_i \left(||f_i (x_{i_1}, … ,x_{i_k})||^2\right)$的和最小。我们又把$\rho_i \left(||f_i (x_{i_1}, … ,x_{i_k})||^2\right)$称之为残差块(ResidualBlock),$f_i (x_{i_1}, … ,x_{i_k})$成为代价函数(CostFunction),且依赖于$x_i$。$x_i$称为参数块(ParameterBlock)。同时参数块受到了$l_i$和$u_i$的约束。 特别的这里的$\rho_i$称为损失函数(LossFunction),用于减少外值对解的影响。 特别的,当我们的$\rho_i = f(x) = x$且上下界都为无穷大时,我们的问题简化为: $$ \min_{\mathbf{x}} \quad \frac{1}{2} \sum_{i} \left(||f_i (x_{i_1}, … ,x_{i_k})||^2\right) $$ 一个最简单的例子 我们考虑优化一个函数: $$ \frac{1}{2}(10-x)^2 $$ 我们用Ceres Solver来求解这个问题。很显然,这里的代价函数是$f(x) = 10 - x$,$\rho$为 1,且$x$在实数域上没有约束。所以我们定义我们的代价函数 struct CostFunctor { template <typename T> bool operator()(const T* const x, T* residual) const { residual[0] = 10....

December 23, 2023 · Yiwei Gong