matlab练习程序（三阶张量T-QR分解）

转自：http://www.cnblogs.com/tiandsp/archive/2012/10/31/2747971.html

这里所谓的张量和黎曼那里的张量是不一样的，那个张量更多的用在物理上，这个张量就是矩阵的扩展。比如零阶张量就是数，一阶张量就是向量，二阶张量就是矩阵，三阶四阶就是更高维的数的集合。这个领域现在在数学上还都是很新的东西，矩阵的秩我们都知道怎么求，但是三维的张量或更高维的张量的秩现在在数学上也没有结果。至于张量的奇异值分解也只是也只是用很早的如用HOSVD来处理，我感觉这并不完全合适，新的分解算法就连老美也都没研究出来，从二维到多维的确有很多基础的理论都不适用了，像两个张量相乘这样基础的算法，现在虽然有，但我感觉也不是通用的，还要继续改进。

　　下面就是我看的一篇论文的张量相乘和分解方法，她的理论也可能不正确，不过这种新领域，大家都是在探索。

　　论文在这里：http://www.cs.tufts.edu/tech_reports/reports/2010-5/report.pdf，他主要介绍的是T-svd，T-svd分解后合成的只是原张量的一个近似结果，而T-QR就能得到一个准确的结果，所以我这里用了T-QR。以Matlab角度来看T-SVD和T-QR的代码其实是很类似的。

首先是两个函数的代码，放在.m文件中，文件名就是默认文件名（函数名）

1   mul.m

function c=mul(a,b)

    [a_n1 a_n2 a_n3]=size(a);
    [b_n1 b_n2 b_n3]=size(b);
    c=zeros(a_n1,b_n2,a_n3);
    A=cell(a_n3,1);
    B=cell(b_n3,1);

    for i=1:a_n3
        A{i}=a(:,:,i);
        B{i}=b(:,:,i);
    end

    index_up=zeros(1,a_n3);
    index_down=zeros(1,a_n3);
    for i=1:a_n3
        index_up(i)=a_n3-i+1;
        index_down(i)=i;
    end

    s=cell(a_n3,a_n3);
    for i=1:a_n3
        for j=1:a_n3
            if i==j
                s{i,j}=A{1};
            end
            if j>i
                s{i,j}=A{index_up(j-i)};
            end
            if j<i
                s{i,j}=A{index_down(i-j+1)};
            end
        end
    end

    re=cell(a_n3,1);
    for i=1:a_n3
        re{i}=zeros(a_n1,b_n2);
    end

    for i=1:a_n3
        for j=1:a_n3
            for k=1:1
                re{i,k}=re{i,k}+s{i,j}*B{j,k};
            end
        end
    end

    for i=1:a_n3
        c(:,:,i)=re{i};
    end

end

2  transpos.m

function a=transpos(b)
    [n1 n2 n3]=size(b);
    a=zeros(n2,n1,n3);
    for i=1:n3
        a(:,:,i)=b(:,:,i)';
    end
end

最后是在matlab命令行中的代码：

clear all;
close all;
clc;
n1=3;
n2=3;
n3=3;

A(:,:,1)=[10 23 34;43 55 63;72 85 96];
A(:,:,2)=[24 17 35;52 36 55;81 94 75];
A(:,:,3)=[65 16 52;21 47 78;92 33 43];
%A=imread('s.jpg');

D=fft(A,[],3);

for i=1:n3
    [q r]=qr(D(:,:,i));
    %[u s v]=svd(D(:,:,i));
    Q(:,:,i)=q;
    R(:,:,i)=r;
    %S(:,:,i)=s;
end
Q=ifft(Q,[],3);
R=ifft(R,[],3);
%S=ifft(S,[],3);

B(:,:,1)=eye(n1,n2);
B(:,:,2)=zeros(n1,n2);
B(:,:,3)=zeros(n1,n2);

%c=mul(mul(U,S),transpos(V));
c=mul(Q,R);
c