局部敏感哈希(LSH)学习算法在MATLAB中的实现与解析
局部敏感哈希(Locality-Sensitive Hashing,简称LSH)是一种经典的无监督哈希方法,广泛应用于大规模近似最近邻搜索任务。其核心优势在于实现极其简单、无需复杂优化,却能提供理论上的碰撞概率保证:原始空间中距离较近的点,在哈希后的汉明空间中以较高概率映射到相同的桶中。
本文详细解析一个MATLAB实现的LSH训练函数,深入讲解其工作原理与代码细节。该实现遵循最经典的随机超平面投影方式,通过生成高斯随机矩阵作为投影方向,快速为训练数据生成二进制哈希码,同时保存模型供后续编码使用。
算法原理概述
LSH基于随机超平面的符号函数哈希:对于每个哈希比特,随机生成一个服从标准正态分布的法向量w(维度与数据相同),样本x的该比特值由sign(x·w)决定,即内积大于0为1,否则为0。
多个独立的w组成投影矩阵U后,即可一次性计算所有比特。这种随机投影确保了局部敏感性:在欧氏空间中,距离越近的点,其内积符号一致的概率越高,从而碰撞概率更高。
该方法无需任何迭代训练,属于真正的“零参数”学习,训练过程仅为随机矩阵生成与一次矩阵乘法。
函数接口
[model,B,<