
【计】 Bhattacharyya distance
bar; be close to; cling to; hope earnestly
【化】 bar
【医】 bar
especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex
check; consult; examine; investigate
inner; liner; lining; neighbourhood
【法】 knot; sea mile
inferior; second
【医】 deutero-; deuto-; sub-
be apart from; distance; interval; remove; space
【计】 geodesic distance
【医】 distance; telorism
巴特查里亚距离(Bhattacharyya Distance)是统计学和模式识别领域用于衡量两个概率分布相似性的重要指标。其名称源自印度统计学家安尼尔·库马尔·巴特查里亚(Anil Kumar Bhattacharya),他于1943年首次提出该概念。在汉英词典中,该术语对应英文为"Bhattacharyya Distance",也被称为巴氏距离(Bhattacharyya Coefficient的衍生形式)。
对于两个离散概率分布$P$和$Q$,其巴特查里亚距离定义为: $$ DB(P,Q) = -ln left( sum{i} sqrt{P(i)Q(i)} right) $$ 连续概率分布形式则为: $$ D_B(P,Q) = -ln left( int sqrt{p(x)q(x)} , dx right) $$ 该值越大,表明两个分布的差异越显著。其数学特性包括非负性、对称性,且满足三角不等式。
相较于KL散度(Kullback-Leibler Divergence),巴特查里亚距离具有对称性特点,且对分布重叠区域的敏感度更高。但计算复杂度也相应增加,尤其在处理高维数据时需配合降维技术使用。
参考文献:
巴特查里亚距离(Bhattacharyya Distance)是一种用于衡量两个概率分布相似性的统计指标,尤其适用于高斯分布的比较。以下从定义、公式、应用和对比四个方面详细解释:
定义
巴特查里亚距离由统计学家Anil Kumar Bhattacharyya提出,主要用于量化两个概率分布之间的重叠程度。其值越小,表明分布越相似;反之则差异越大。该距离在模式识别、图像处理等领域有广泛应用,例如区分不同类别的数据分布。
数学公式
对于两个多维高斯分布$P sim N(mu_1, Sigma_1)$和$Q sim N(mu_2, Sigma_2)$,巴特查里亚距离的公式为:
$$
D_B = frac{1}{8}(mu_1 - mu_2)^T Sigma^{-1}(mu_1 - mu_2) + frac{1}{2} lnleft( frac{|Sigma|}{sqrt{|Sigma_1||Sigma_2|}} right)
$$
其中,$mu$为均值向量,$Sigma$为协方差矩阵,$Sigma = frac{Sigma_1 + Sigma_2}{2}$。该公式结合了均值差异和协方差结构的差异。
应用场景
总结来看,巴特查里亚距离通过综合均值和协方差的差异,提供了一种更全面的分布相似性度量方式,尤其在高维数据分析中优势显著。
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