Graphical models and factor analysis are well-established tools in multivariate statistics. While these models can be both linked to structures exhibited by covariance and precision matrices, they are generally not jointly leveraged within graph learning processes. This paper therefore addresses this issue by proposing a flexible algorithmic framework for graph learning under low-rank structural constraints on the covariance matrix. The problem is expressed as penalized maximum likelihood estimation of an elliptical distribution (a generalization of Gaussian graphical models to possibly heavy-tailed distributions), where the covariance matrix is optionally constrained to be structured as low-rank plus diagonal (low-rank factor model). The resolution of this class of problems is then tackled with Riemannian optimization, where we leverage geometries of positive definite matrices and positive semi-definite matrices of fixed rank that are well suited to elliptical models. Numerical experiments on real-world data sets illustrate the effectiveness of the proposed approach.


翻译:图形模型和要素分析是多变量统计中公认的工具。虽然这些模型可以与以共变和精确矩阵显示的结构联系起来,但通常不是在图形学习过程中共同利用的。因此,本文件通过提出在低层次结构制约下在共变矩阵结构限制下进行图形学习的灵活算法框架来解决这一问题。问题表现为对椭圆分布的最大可能性估计(高斯图形模型的概括性,可能达到重尾分布),在这种结构中,共变矩阵被选择性地限制为低层加对角矩阵(低位要素模型)的结构。然后,通过里曼式优化解决这类问题,我们利用正态定式矩阵和正态半非定式固定级矩阵的地理比例,非常适合椭圆模型。实际世界数据集的数值实验显示了拟议方法的有效性。

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