mirror of
https://gitlab.com/libeigen/eigen.git
synced 2025-07-13 08:31:48 +08:00
Add tests for dense and sparse levenberg-Marquardt
This commit is contained in:
parent
2aba6645f4
commit
cc0fef9807
@ -220,6 +220,10 @@ ei_add_test(conjugate_gradient)
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ei_add_test(bicgstab)
|
ei_add_test(bicgstab)
|
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ei_add_test(sparselu)
|
ei_add_test(sparselu)
|
||||||
|
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||||||
|
ei_add_test(levenberg_marquardt)
|
||||||
|
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||||||
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# ei_add_test(denseLM)
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||||||
if(UMFPACK_FOUND)
|
if(UMFPACK_FOUND)
|
||||||
ei_add_test(umfpack_support "" "${UMFPACK_ALL_LIBS}")
|
ei_add_test(umfpack_support "" "${UMFPACK_ALL_LIBS}")
|
||||||
endif()
|
endif()
|
||||||
@ -244,6 +248,10 @@ if(SPQR_FOUND AND CHOLMOD_FOUND)
|
|||||||
ei_add_test(spqr_support "" "${SPQR_ALL_LIBS}")
|
ei_add_test(spqr_support "" "${SPQR_ALL_LIBS}")
|
||||||
endif()
|
endif()
|
||||||
|
|
||||||
|
# if(SPQR_FOUND AND CHOLMOD_FOUND)
|
||||||
|
# ei_add_test(sparseLM "" "${SPQR_ALL_LIBS}")
|
||||||
|
# endif()
|
||||||
|
|
||||||
string(TOLOWER "${CMAKE_CXX_COMPILER}" cmake_cxx_compiler_tolower)
|
string(TOLOWER "${CMAKE_CXX_COMPILER}" cmake_cxx_compiler_tolower)
|
||||||
if(cmake_cxx_compiler_tolower MATCHES "qcc")
|
if(cmake_cxx_compiler_tolower MATCHES "qcc")
|
||||||
set(CXX_IS_QCC "ON")
|
set(CXX_IS_QCC "ON")
|
||||||
|
190
test/denseLM.cpp
Normal file
190
test/denseLM.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,190 @@
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// This file is part of Eigen, a lightweight C++ template library
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// for linear algebra.
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//
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// Copyright (C) 2012 Desire Nuentsa <desire.nuentsa_wakam@inria.fr>
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// Copyright (C) 2012 Gael Guennebaud <gael.guennebaud@inria.fr>
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//
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// This Source Code Form is subject to the terms of the Mozilla
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// Public License v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed
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// with this file, You can obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/.
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#include <iostream>
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#include <fstream>
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#include <iomanip>
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#include "main.h"
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#include <Eigen/LevenbergMarquardt>
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using namespace std;
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using namespace Eigen;
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template<typename Scalar>
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struct DenseLM : DenseFunctor<Scalar>
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{
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typedef DenseFunctor<Scalar> Base;
|
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|
typedef typename Base::JacobianType JacobianType;
|
||||||
|
typedef Matrix<Scalar,Dynamic,1> VectorType;
|
||||||
|
|
||||||
|
DenseLM(int n, int m) : DenseFunctor<Scalar>(n,m)
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|
{ }
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|
VectorType model(const VectorType& uv, VectorType& x)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
VectorType y; // Should change to use expression template
|
||||||
|
int m = Base::values();
|
||||||
|
int n = Base::inputs();
|
||||||
|
eigen_assert(uv.size()%2 == 0);
|
||||||
|
eigen_assert(uv.size() == n);
|
||||||
|
eigen_assert(x.size() == m);
|
||||||
|
y.setZero(m);
|
||||||
|
int half = n/2;
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> u(uv, 0, half);
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> v(uv, half, half);
|
||||||
|
for (int j = 0; j < m; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (int i = 0; i < half; i++)
|
||||||
|
y(j) += u(i)*std::exp(-(x(j)-i)*(x(j)-i)/(v(i)*v(i)));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return y;
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
void initPoints(VectorType& uv_ref, VectorType& x)
|
||||||
|
{
|
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|
m_x = x;
|
||||||
|
m_y = this->model(uv_ref, x);
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
int operator()(const VectorType& uv, VectorType& fvec)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
||||||
|
int m = Base::values();
|
||||||
|
int n = Base::inputs();
|
||||||
|
eigen_assert(uv.size()%2 == 0);
|
||||||
|
eigen_assert(uv.size() == n);
|
||||||
|
eigen_assert(fvec.size() == m);
|
||||||
|
int half = n/2;
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> u(uv, 0, half);
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> v(uv, half, half);
|
||||||
|
for (int j = 0; j < m; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
fvec(j) = m_y(j);
|
||||||
|
for (int i = 0; i < half; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
fvec(j) -= u(i) *std::exp(-(m_x(j)-i)*(m_x(j)-i)/(v(i)*v(i)));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
int df(const VectorType& uv, JacobianType& fjac)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int m = Base::values();
|
||||||
|
int n = Base::inputs();
|
||||||
|
eigen_assert(n == uv.size());
|
||||||
|
eigen_assert(fjac.rows() == m);
|
||||||
|
eigen_assert(fjac.cols() == n);
|
||||||
|
int half = n/2;
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> u(uv, 0, half);
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> v(uv, half, half);
|
||||||
|
for (int j = 0; j < m; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (int i = 0; i < half; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
fjac.coeffRef(j,i) = -std::exp(-(m_x(j)-i)*(m_x(j)-i)/(v(i)*v(i)));
|
||||||
|
fjac.coeffRef(j,i+half) = -2.*u(i)*(m_x(j)-i)*(m_x(j)-i)/(std::pow(v(i),3)) * std::exp(-(m_x(j)-i)*(m_x(j)-i)/(v(i)*v(i)));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
VectorType m_x, m_y; //Data Points
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename FunctorType, typename VectorType>
|
||||||
|
int test_minimizeLM(FunctorType& functor, VectorType& uv)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
LevenbergMarquardt<FunctorType> lm(functor);
|
||||||
|
LevenbergMarquardtSpace::Status info;
|
||||||
|
|
||||||
|
info = lm.minimize(uv);
|
||||||
|
|
||||||
|
VERIFY_IS_EQUAL(info, 1);
|
||||||
|
//FIXME Check other parameters
|
||||||
|
return info;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename FunctorType, typename VectorType>
|
||||||
|
int test_lmder(FunctorType& functor, VectorType& uv)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
typedef typename VectorType::Scalar Scalar;
|
||||||
|
LevenbergMarquardtSpace::Status info;
|
||||||
|
LevenbergMarquardt<FunctorType> lm(functor);
|
||||||
|
info = lm.lmder1(uv);
|
||||||
|
|
||||||
|
VERIFY_IS_EQUAL(info, 1);
|
||||||
|
//FIXME Check other parameters
|
||||||
|
return info;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename FunctorType, typename VectorType>
|
||||||
|
int test_minimizeSteps(FunctorType& functor, VectorType& uv)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
LevenbergMarquardtSpace::Status info;
|
||||||
|
LevenbergMarquardt<FunctorType> lm(functor);
|
||||||
|
info = lm.minimizeInit(uv);
|
||||||
|
if (info==LevenbergMarquardtSpace::ImproperInputParameters)
|
||||||
|
return info;
|
||||||
|
do
|
||||||
|
{
|
||||||
|
info = lm.minimizeOneStep(uv);
|
||||||
|
} while (info==LevenbergMarquardtSpace::Running);
|
||||||
|
|
||||||
|
VERIFY_IS_EQUAL(info, 1);
|
||||||
|
//FIXME Check other parameters
|
||||||
|
return info;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename T>
|
||||||
|
void test_denseLM_T()
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|
{
|
||||||
|
typedef Matrix<T,Dynamic,1> VectorType;
|
||||||
|
|
||||||
|
int inputs = 10;
|
||||||
|
int values = 1000;
|
||||||
|
DenseLM<T> dense_gaussian(inputs, values);
|
||||||
|
VectorType uv(inputs),uv_ref(inputs);
|
||||||
|
VectorType x(values);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Generate the reference solution
|
||||||
|
uv_ref << -2, 1, 4 ,8, 6, 1.8, 1.2, 1.1, 1.9 , 3;
|
||||||
|
|
||||||
|
//Generate the reference data points
|
||||||
|
x.setRandom();
|
||||||
|
x = 10*x;
|
||||||
|
x.array() += 10;
|
||||||
|
dense_gaussian.initPoints(uv_ref, x);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Generate the initial parameters
|
||||||
|
VectorBlock<VectorType> u(uv, 0, inputs/2);
|
||||||
|
VectorBlock<VectorType> v(uv, inputs/2, inputs/2);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Solve the optimization problem
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||||||
|
|
||||||
|
//Solve in one go
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||||||
|
u.setOnes(); v.setOnes();
|
||||||
|
test_minimizeLM(dense_gaussian, uv);
|
||||||
|
|
||||||
|
//Solve until the machine precision
|
||||||
|
u.setOnes(); v.setOnes();
|
||||||
|
test_lmder(dense_gaussian, uv);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Solve step by step
|
||||||
|
v.setOnes(); u.setOnes();
|
||||||
|
test_minimizeSteps(dense_gaussian, uv);
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void test_denseLM()
|
||||||
|
{
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||||||
|
CALL_SUBTEST_2(test_denseLM_T<double>());
|
||||||
|
|
||||||
|
// CALL_SUBTEST_2(test_sparseLM_T<std::complex<double>());
|
||||||
|
}
|
1447
test/levenberg_marquardt.cpp
Normal file
1447
test/levenberg_marquardt.cpp
Normal file
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
176
test/sparseLM.cpp
Normal file
176
test/sparseLM.cpp
Normal file
@ -0,0 +1,176 @@
|
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|
// This file is part of Eigen, a lightweight C++ template library
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|
// for linear algebra.
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//
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// Copyright (C) 2012 Desire Nuentsa <desire.nuentsa_wakam@inria.fr>
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|
// Copyright (C) 2012 Gael Guennebaud <gael.guennebaud@inria.fr>
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//
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// This Source Code Form is subject to the terms of the Mozilla
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// Public License v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed
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// with this file, You can obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/.
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|
#include <iostream>
|
||||||
|
#include <fstream>
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||||||
|
#include <iomanip>
|
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|
|
||||||
|
#include "main.h"
|
||||||
|
#include <Eigen/LevenbergMarquardt>
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||||||
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||||||
|
using namespace std;
|
||||||
|
using namespace Eigen;
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|
template <typename Scalar>
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||||||
|
struct sparseGaussianTest : SparseFunctor<Scalar, int>
|
||||||
|
{
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||||||
|
typedef Matrix<Scalar,Dynamic,1> VectorType;
|
||||||
|
typedef SparseFunctor<Scalar,int> Base;
|
||||||
|
typedef typename Base::JacobianType JacobianType;
|
||||||
|
sparseGaussianTest(int inputs, int values) : SparseFunctor<Scalar,int>(inputs,values)
|
||||||
|
{ }
|
||||||
|
|
||||||
|
VectorType model(const VectorType& uv, VectorType& x)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
VectorType y; //Change this to use expression template
|
||||||
|
int m = Base::values();
|
||||||
|
int n = Base::inputs();
|
||||||
|
eigen_assert(uv.size()%2 == 0);
|
||||||
|
eigen_assert(uv.size() == n);
|
||||||
|
eigen_assert(x.size() == m);
|
||||||
|
y.setZero(m);
|
||||||
|
int half = n/2;
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> u(uv, 0, half);
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> v(uv, half, half);
|
||||||
|
Scalar coeff;
|
||||||
|
for (int j = 0; j < m; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (int i = 0; i < half; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
coeff = (x(j)-i)/v(i);
|
||||||
|
coeff *= coeff;
|
||||||
|
if (coeff < 1. && coeff > 0.)
|
||||||
|
y(j) += u(i)*std::pow((1-coeff), 2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return y;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
void initPoints(VectorType& uv_ref, VectorType& x)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_x = x;
|
||||||
|
m_y = this->model(uv_ref,x);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
int operator()(const VectorType& uv, VectorType& fvec)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int m = Base::values();
|
||||||
|
int n = Base::inputs();
|
||||||
|
eigen_assert(uv.size()%2 == 0);
|
||||||
|
eigen_assert(uv.size() == n);
|
||||||
|
int half = n/2;
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> u(uv, 0, half);
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> v(uv, half, half);
|
||||||
|
fvec = m_y;
|
||||||
|
Scalar coeff;
|
||||||
|
for (int j = 0; j < m; j++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (int i = 0; i < half; i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
coeff = (m_x(j)-i)/v(i);
|
||||||
|
coeff *= coeff;
|
||||||
|
if (coeff < 1. && coeff > 0.)
|
||||||
|
fvec(j) -= u(i)*std::pow((1-coeff), 2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int df(const VectorType& uv, JacobianType& fjac)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
int m = Base::values();
|
||||||
|
int n = Base::inputs();
|
||||||
|
eigen_assert(n == uv.size());
|
||||||
|
eigen_assert(fjac.rows() == m);
|
||||||
|
eigen_assert(fjac.cols() == n);
|
||||||
|
int half = n/2;
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> u(uv, 0, half);
|
||||||
|
VectorBlock<const VectorType> v(uv, half, half);
|
||||||
|
Scalar coeff;
|
||||||
|
|
||||||
|
//Derivatives with respect to u
|
||||||
|
for (int col = 0; col < half; col++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (int row = 0; row < m; row++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
coeff = (m_x(row)-col)/v(col);
|
||||||
|
coeff = coeff*coeff;
|
||||||
|
if(coeff < 1. && coeff > 0.)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
fjac.coeffRef(row,col) = -(1-coeff)*(1-coeff);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
//Derivatives with respect to v
|
||||||
|
for (int col = 0; col < half; col++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
for (int row = 0; row < m; row++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
coeff = (m_x(row)-col)/v(col);
|
||||||
|
coeff = coeff*coeff;
|
||||||
|
if(coeff < 1. && coeff > 0.)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
fjac.coeffRef(row,col+half) = -4 * (u(col)/v(col))*coeff*(1-coeff);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
VectorType m_x, m_y; //Data points
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename T>
|
||||||
|
void test_sparseLM_T()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
typedef Matrix<T,Dynamic,1> VectorType;
|
||||||
|
|
||||||
|
int inputs = 10;
|
||||||
|
int values = 2000;
|
||||||
|
sparseGaussianTest<T> sparse_gaussian(inputs, values);
|
||||||
|
VectorType uv(inputs),uv_ref(inputs);
|
||||||
|
VectorType x(values);
|
||||||
|
// Generate the reference solution
|
||||||
|
uv_ref << -2, 1, 4 ,8, 6, 1.8, 1.2, 1.1, 1.9 , 3;
|
||||||
|
//Generate the reference data points
|
||||||
|
x.setRandom();
|
||||||
|
x = 10*x;
|
||||||
|
x.array() += 10;
|
||||||
|
sparse_gaussian.initPoints(uv_ref, x);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Generate the initial parameters
|
||||||
|
VectorBlock<VectorType> u(uv, 0, inputs/2);
|
||||||
|
VectorBlock<VectorType> v(uv, inputs/2, inputs/2);
|
||||||
|
v.setOnes();
|
||||||
|
//Generate u or Solve for u from v
|
||||||
|
u.setOnes();
|
||||||
|
|
||||||
|
// Solve the optimization problem
|
||||||
|
LevenbergMarquardt<sparseGaussianTest<T> > lm(sparse_gaussian);
|
||||||
|
int info;
|
||||||
|
// info = lm.minimize(uv);
|
||||||
|
|
||||||
|
VERIFY_IS_EQUAL(info,1);
|
||||||
|
// Do a step by step solution and save the residual
|
||||||
|
int maxiter = 200;
|
||||||
|
int iter = 0;
|
||||||
|
MatrixXd Err(values, maxiter);
|
||||||
|
MatrixXd Mod(values, maxiter);
|
||||||
|
LevenbergMarquardtSpace::Status status;
|
||||||
|
status = lm.minimizeInit(uv);
|
||||||
|
if (status==LevenbergMarquardtSpace::ImproperInputParameters)
|
||||||
|
return ;
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
void test_sparseLM()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
CALL_SUBTEST_1(test_sparseLM_T<double>());
|
||||||
|
|
||||||
|
// CALL_SUBTEST_2(test_sparseLM_T<std::complex<double>());
|
||||||
|
}
|
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