Principal Component Analysis (PCA) minimizes the reconstruction error given a class of linear models of fixed component dimensionality. Probabilistic PCA adds a probabilistic structure by learning the probability distribution of the PCA latent space weights, thus creating a generative model. Autoencoders (AE) minimize the reconstruction error in a class of nonlinear models of fixed latent space dimensionality and outperform PCA at fixed dimensionality. Here, we introduce the Probabilistic Autoencoder (PAE) that learns the probability distribution of the AE latent space weights using a normalizing flow (NF). The PAE is fast and easy to train and achieves small reconstruction errors, high sample quality, and good performance in downstream tasks. We compare the PAE to Variational AE (VAE), showing that the PAE trains faster, reaches a lower reconstruction error, and produces good sample quality without requiring special tuning parameters or training procedures. We further demonstrate that the PAE is a powerful model for performing the downstream tasks of probabilistic image reconstruction in the context of Bayesian inference of inverse problems for inpainting and denoising applications. Finally, we identify latent space density from NF as a promising outlier detection metric.


翻译:主要元件分析( PAA) 最小化重建错误, 给出了一组固定元件维度线性模型。 概率五氯苯甲醚通过学习五氯苯甲醚潜在空间重量的概率分布, 从而创建基因模型, 将重建错误最小化。 自动编码器( AE) 将非线性模型( 固定潜在空间维度和超光化的五氯苯甲醚) 的重建错误最小化。 在这里, 我们引入了概率自动编码器( PAE), 了解AE 潜在空间重量利用正常化流( NF) 的概率分布。 PAE 能够快速和容易地培训和实现小型重建错误、 高样本质量和下游任务的良好性能。 我们将PAE 与 VAE ( VAE) 进行对比, 表明PAE 列列车速度更快、 更低的重建误差, 并产生良好的样本质量, 不需要特殊的调整参数或培训程序。 我们进一步证明, PAEE( PAEE) 是一个强大的模型, 在Bayesian 的背景下, 进行下游图像重建的下游任务的概率性任务分配, 确定未来密度应用为最终的深层空间探测, 度, 和 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度测量度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度 度

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在统计中,主成分分析(PCA)是一种通过最大化每个维度的方差来将较高维度空间中的数据投影到较低维度空间中的方法。给定二维,三维或更高维空间中的点集合,可以将“最佳拟合”线定义为最小化从点到线的平均平方距离的线。可以从垂直于第一条直线的方向类似地选择下一条最佳拟合线。重复此过程会产生一个正交的基础,其中数据的不同单个维度是不相关的。 这些基向量称为主成分。
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