Gradient Descent for SE(2) Transformation Matrix Estimation

% Initialisation
clear all;
%close all;

num_iterations = 50;
sigma = 0.01;
alpha = 0.00001; 
L = sigma^2*diag(ones(3,1));
% P = (L+L')/2;
N_values = 100;
Nr = 10;
E = [0, -1; 1, 0];
T_estim_history = zeros(3, 3, num_iterations);

% Fonction pour calculer l'opérateur vee
function a = vee_operator(wedge)
    a = wedge(2, 1);
end

% Génération d'une matrice de transformation aléatoire dans SE(2)
function T = rand_transformation_matrix()
    theta = 2 * pi * rand();
    R = [cos(theta), -sin(theta); sin(theta), cos(theta)];
    t = rand(2, 1);
    T = [R, t; 0, 0, 1];
end

% Fonction V(θ) pour SE(2)
function V = V_operator(theta)
    if abs(theta) < 1e-12
        V = eye(2);
    else
        V = (sin(theta) / theta) * eye(2) + ((1 - cos(theta)) / theta) * [0, -1; 1, 0];
    end
end

% Fonction exponentielle pour les matrices de transformation SE(2)
function exp_W = exp_operator_se2(tau)
    theta = tau(3);
    R = [cos(theta), -sin(theta); sin(theta), cos(theta)];
    rho = tau(1:2);
    t = V_operator(theta) * rho;
    exp_W = [R, t; 0, 0, 1];
end


% Fonction pour calculer la pseudo-inverse d'une matrice
function inv_A = robust_inv(A)
    [U, S, V] = svd(A);
    tol = max(size(A)) * eps(norm(S));
    S_inv = diag(1 ./ diag(S));
    S_inv(S < tol) = 0;  
    inv_A = V * S_inv * U';
end

% Fonction pour calculer le logarithme pour SE(2)
function log_tau = log_operator_se2(M)
    R = M(1:2, 1:2);
    t = M(1:2, 3);
    theta = vee_operator(logm(R));
    V_inv = robust_inv(V_operator(theta)); 
    rho = V_inv * t;
    log_tau = [rho; theta];
end


for n = 1:numel(N_values)
    N = N_values(n);
    mse_history = zeros(Nr, 1);

    for nr = 1:Nr
        errors_history = zeros(num_iterations, 1);

        T = rand_transformation_matrix();

        Z = zeros(3, 3, N);
        for i = 1:N
            a = sigma * randn(3, 1);
            Zi = T * exp_operator_se2(a);
            Z(:, :, i) = Zi;
        end

        T_est = T; 
        e = log_operator_se2(inv(T) * T_est);
        errors_history(1) = norm(e);
      
        for iter = 2:num_iterations
              grad = zeros(3,1);
            % Calcul de l'erreur et du gradient
            errors = [];
            J_l_sum = zeros(3); 
            for l = 1:size(Z, 3)
                Zi = Z(:, :, l);
                error = log_operator_se2(T_est^-1 * Zi);
                J_l = Jl(T_est(1:2, 1:2), T_est(1:2, 3), Zi, E);
              
                J_l_sum = J_l_sum + J_l;
                errors = [errors, error];
                grad = grad - 2 * inv(L) * error;

            end 
            
            % Mise à jour de T_est selon la descente de gradient sur le groupe de Lie
            delta_T = -alpha * grad;
            T_est = T_est * exp_operator_se2(delta_T);

            % Calcul de l'erreur
            e = log_operator_se2(inv(T) * T_est);
            errors_history(iter) = norm(e);
            T_estim_history(:, :, iter) = T_est;
        end
        
        mse_history(nr) = errors_history(end)^2;
    end
end

% Tracer l'évolution de l'erreur pour chaque itération
figure;
plot(1:num_iterations, errors_history);
xlabel('Iteration');
ylabel('Erreur');
title(['Evolution de l''erreur pour N = ', num2str(N)]);

My algorithm diverges. What can I do? I have tried modifying the number of iterations, the step size, and the learning rate (
????
α), but the issue persists. Here are some additional steps you can take to address the problem:

Check for Correct Gradient Calculation: Ensure that the gradient is computed correctly. Errors in the gradient calculation can lead to divergence.

Decrease the Learning Rate: Sometimes, a smaller learning rate (
????
α) can stabilize the algorithm. If
????
α is too large, the updates may overshoot the minimum, causing divergence.

Normalize the Data: Ensure that the input data is normalized. Large values can cause instability in the algorithm.

Initialize Parameters Carefully: Use a good initialization strategy for your transformation matrices. Poor initialization can lead to divergence.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật