特征库:计算逆

时间:2017-03-10 13:58:41

标签: c++ matrix eigen eigen3 matrix-inverse

在计算小float矩阵的逆时,我在Eigen库中遇到了一些奇怪的行为。我发现在静态和动态矩阵大小上使用相同数据之间存在意外差异。

更令人惊讶的是,与使用double矩阵得到的结果相比,似乎只有动态版本才能提供令人满意的结果。

那我在这里错过了什么?这是否意味着我应该在所有情况下使用动态版本?它只是不对。

以下是使用Visual Studio 2012,Release,x64编译的代码示例。

#include <iostream>
#include <Eigen/Dense>

int main()
{
    //some static size 4x3 matrix
    Eigen::Matrix<float,4,3> m;
    m <<
        -166.863f,  -172.49f,   -172.49f,
        107.422f,   101.71f,    107.422f,
        708.306f,   706.599f,   708.029f,
        1.0f,       1.0f,       1.0f ;

    //same but dynamic size
    Eigen::MatrixXf mx = m;

    //first result
    std::cout << (m.transpose()*m).inverse()  << std::endl << std::endl ;
    /*
        0.00490293 0.000445721 -0.00533875
        0.000445721  0.00502179  -0.0054378
        -0.00533875  -0.0054378   0.0107567
    */

    //second result, completely different from the first one
    std::cout << (mx.transpose()*mx).inverse() << std::endl << std::endl ;
    /*
        0.0328157 0.00291519 -0.0356753
        0.00287851  0.0337197  -0.036493
        -0.0356387 -0.0365297  0.0720099
    */

    //third result, same as the second one, only small differences due to better accuracy
    std::cout << (m.transpose()*m).cast<double>().inverse() << std::endl << std::endl ;
    /*
        0.032961 0.00297425 -0.0358793
        0.00297425  0.0337394 -0.0366082
        -0.0358793 -0.0366082  0.0723284
    */

    //the condition number of the inversed matrix is quite huge if that matters : 175918
    Eigen::JacobiSVD<Eigen::MatrixXf> svdF(m.transpose()*m);
    std::cout << svdF.singularValues()(0) / svdF.singularValues()(svdF.singularValues().size()-1) << std::endl;
}

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

正如Eigen所记录的那样,inverse对小型固定矩阵(最多4x4)使用不同的算法。

对于小型固定矩阵,Eigen使用cofactors方法(Cramers规则)。该方法基于决定因素的计算,其通过减去乘积来计算。对于高条件数和/或低浮点精度,您将获得较高的相对误差。

对于其他矩阵,Eigen使用Partial Pivoting LU分解,它比辅助因子方法更稳定。