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通过投影梯度下降进行光谱压缩传感。 (英语) Zbl 1447.94008号

小结:设(x\in\mathbb C^n)是一个频谱稀疏信号,由带或不带阻尼的复正弦组成。我们考虑光谱压缩感知问题,该问题涉及从其部分显示的条目重建(x)。通过利用对应于(x)的Hankel矩阵的低秩结构,我们为该问题开发了一个计算效率高的算法。该算法首先通过一步硬阈值和投影计算出初始猜测,然后将投影梯度下降迭代应用于非凸泛函。基于替换采样模型,我们证明了观测项(O(r^2\log(n))足以使我们的算法成功恢复频谱稀疏信号。此外,大量的经验性能比较表明,我们的算法在相变和总计算时间方面与其他最先进的频谱压缩感知算法具有竞争力。

MSC公司:

94甲12 信号理论(表征、重建、滤波等)
15A29号 线性代数中的反问题
15A83号 矩阵完成问题
41A29号 带约束的近似
65层22 数值线性代数中的不适定性和正则化问题
90C26型 非凸规划,全局优化
93立方厘米 信息不完整的控制/观测系统
47B35型 Toeplitz算子、Hankel算子、Wiener-Hopf算子
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参考文献:

[1] S.Bhojanapalli、B.Neyshabur和N.Srebro,低秩矩阵恢复局部搜索的全局最优性,预印本,2016年。
[2] J.Blanchard、J.Tanner和K.Wei,CGIHT:用于压缩感知和矩阵完成的共轭梯度迭代硬阈值,Inf.推理,4(2015),第289–327页·Zbl 1380.94045号
[3] J.Blanchard、J.Tanner和K.Wei,共轭梯度迭代硬阈值:压缩感知的观测噪声稳定性,IEEE传输。信号处理。,63(2015年),第528–537页·Zbl 1394.94083号
[4] T.Blumensath和M.E.Davies,压缩感知的迭代硬阈值法,申请。计算。哈蒙。分析。,27(2009),第265-274页·Zbl 1174.94008号
[5] T.Blumensath和M.E.Davies,标准化迭代硬阈值:保证稳定性和性能IEEE J.选择。顶部。信号处理。,4(2010年),第298-309页。
[6] J.-F Cai、S.Liu和W.Xu,超分辨率谱稀疏信号重构的快速算法,《小波与稀疏十六》,Proc。SPIE选项。工程应用。9597,华盛顿州贝灵汉光电仪器工程师学会,2015年,95970A。
[7] 蔡建富、曲小新、徐文斌、叶国斌,利用低秩Hankel矩阵重构从随机高斯投影中稳健恢复复指数信号,申请。计算。哈蒙。分析。,41(2016),第470-490页·Zbl 1360.94063号
[8] 蔡建富、王涛和魏凯,基于低秩Hankel矩阵补全的频谱稀疏信号重构快速可证明算法,申请。计算。哈蒙。分析。(2017), .
[9] 蔡建富、王涛和魏凯,“投影梯度下降光谱压缩传感”补充材料, 2017.
[10] E.J.Candès、X.Li和M.Soltanolkotabi,基于Wirtier流的相位恢复:理论和算法,IEEE传输。通知。《理论》,61(2015),第1985-2007页·Zbl 1359.94069号
[11] E.J.Candès和B.Recht,基于凸优化的精确矩阵补全,找到。计算。数学。,9(2009),第717–772页·Zbl 1219.90124号
[12] E.J.Candès、J.Romberg和T.Tao,鲁棒不确定性原理:从高度不完整的频率信息中精确重构信号,IEEE传输。通知。《理论》,52(2006),第489-509页·Zbl 1231.94017号
[13] S.S.Chen、D.L.Donoho和M.A.Saunders,基追踪原子分解SIAM Rev.,43(2001),第129-159页·Zbl 0979.94010号
[14] Y.Chen和E.J.Cande,求解随机二次方程组几乎与求解线性系统一样容易、Comm.Pure Appl.公司。数学。,70(2017年),第822-883页·Zbl 1379.90024号
[15] Y.Chen和Y.Chi,基于结构矩阵补全的稳健频谱压缩传感,IEEE传输。通知。《理论》,60(2014),第6576-6601页·Zbl 1360.94064号
[16] Y.Chen和M.J.Wainwright,投影梯度下降法快速低秩估计:一般统计和算法保证,预印本,2015年。
[17] Y.Chi、L.L.Scharf、A.Pezeshki和A.R.Calderbank,压缩传感中对基失配的灵敏度,IEEE传输。信号处理。,59(2011),第2182–2195页·Zbl 1392.94144号
[18] W.Dai和O.Milenkovic,压缩传感信号重构的子空间追踪,IEEE传输。通知。《理论》,55(2009),第2230-2249页·Zbl 1367.94082号
[19] D.L.Donoho,压缩传感,IEEE传输。通知。《理论》,52(2006),第1289-1306页·Zbl 1288.94016号
[20] M.Fazel、T.K.Pong、D.Sun和P.Tseng,Hankel矩阵秩最小化及其在系统辨识和实现中的应用,SIAM J.矩阵分析。申请。,34(2013),第946–977页·Zbl 1302.90127号
[21] U.Feige和E.Ofek,稀疏随机图的谱技术《随机结构算法》,27(2005),第251-275页·Zbl 1076.05073号
[22] S.Foucart,硬阈值追踪:一种压缩传感算法,SIAM J.数字。分析。,49(2011),第2543–2563页·Zbl 1242.65060号
[23] 葛瑞军、黄福锋、金丙军和袁勇军,逃离鞍点——张量分解的在线随机梯度,预印本,2015年。
[24] R.Ge、C.Jin和Y.Zhang,非凸低秩问题中无伪局部极小值的统一几何分析,预印本,2017年。
[25] R.Ge、J.D.Lee和T.Ma,矩阵完成没有虚假的局部最小值,高级神经信息处理。系统。29,Curran Associates,纽约州Red Hook,2016年,第2973–2981页。
[26] M.Grant和S.Boyd,CVX:Matlab软件,用于规则凸编程,版本ŭshape2.1,(2014年3月)。
[27] M.Herman和T.Strohmer,一般偏差:压缩传感中扰动的分析IEEE J.选择。顶部。信号处理。《压缩传感》特刊,4(2010),第342-349页。
[28] R.H.Keshavan、A.Montanari和S.Oh,从几个条目完成矩阵,IEEE传输。通知。《理论》,56(2010),第2980-2998页·Zbl 1366.62111号
[29] R.Larsen,PROPACK-用于大型和稀疏SVD计算的软件,版本ŭshape2.1,(2005年4月)。
[30] X.Li、S.Ling、T.Strohmer和K.Wei,基于非凸优化的快速、鲁棒、可靠盲反褶积,预印本,2016年。
[31] 廖西、范江,单快照谱估计的MUSIC:稳定性和超分辨率,申请。计算。哈蒙。分析。,40(2016年),第33-67页·Zbl 1416.94028号
[32] M.Lustig、D.Donoho和J.M.Pauly,稀疏MRI:压缩传感在快速MR成像中的应用《磁共振医学》,58(2007),第1182-1195页。
[33] L.Mirsky,约翰·冯·诺依曼的一个迹不等式莫纳什。数学。,79(1975),第303–306页·Zbl 0316.15009号
[34] D.Needell和J.Tropp,CoSaMP:从不完整和不准确样本中迭代恢复信号,申请。计算。哈蒙。分析。,26(2009),第301-321页·Zbl 1163.94003号
[35] D.Park、A.Kyrillidis、C.Caramanis和S.Sanghavi,基于Burer-Monteiro方法的无伪局部极小值的非方矩阵传感,预印本,2016年。
[36] L.C.Potter、E.Ertin、J.T.Parker和M.Cetin,雷达成像中的稀疏性和压缩感知,程序。IEEE,98(2010),第1006–1020页。
[37] X.Qu、M.Mayzel、J.F.Cai、Z.Chen和V.Orekhov,低阶重建加速核磁共振波谱,安圭。Chemie(国际编辑),54(2015),第852–854页。
[38] L.Schermelleh、R.Heintzmann和H.Leonhardt,超分辨荧光显微镜指南《细胞生物学杂志》。,190(2010年),第165-175页。
[39] J.Sun、Q.Qu和J.Wright,球面ŭ形状I上的完整字典恢复:概述和几何图形,IEEE传输。通知。《理论》,63(2017),第853-884页·Zbl 1364.94164号
[40] J.Sun、Q.Qu和J.Wright,相位恢复的几何分析,找到。计算。数学。,出现。
[41] G.Tang、B.N.Bhaskar、P.Shah和B.Recht,压缩传感脱离电网,IEEE传输。通知。《理论》,59(2013),第7465–7490页·Zbl 1364.94168号
[42] J.A.Tropp,随机矩阵和的用户友好尾界,找到。计算。数学。,12(2012),第389–434页·Zbl 1259.60008号
[43] J.A.Tropp、J.N.Laska、M.F.Duarte、J.K.Romberg和R.G.Baraniuk,超越奈奎斯特:稀疏带限信号的高效采样,IEEE传输。通知。理论,56(2010),第520–544页·Zbl 1366.94222号
[44] S.Tu、R.Boczar、M.Simchowitz、M.Soltanolkotabi和B.Recht,基于Procrustes流的线性矩阵方程的低秩解,预印本,2015年。
[45] K.Wei、J.F.Cai、T.F.Chan和S.Leung,低秩矩阵完备化的黎曼优化保证,预印本,2016年·Zbl 1347.65109号
[46] K.Wei、J.F.Cai、T.F.Chan和S.Leung,低秩矩阵恢复的黎曼优化保证,SIAM J.矩阵分析。申请。,37(2016),第1198–1222页·Zbl 1347.65109号
[47] X.Yi、D.Park、Y.Chen和C.Caramanis,基于梯度下降的鲁棒PCA快速算法,预印本,2016年。
[48] J.Ying、H.Lu、Q.Wei、J.F.Cai、D.Guo、J.Wu、Z.Chen和X.Qu,n维指数信号的Hankel矩阵核范数正则化张量完备,IEEE传输。信号处理。,65(2017年),第3702–3717页·Zbl 1414.94713号
[49] Q.Zheng和J.Lafferty,随机线性测量中秩最小化和半定规划的收敛梯度下降算法,预印本,2015年。
[50] Q.Zheng和J.Lafferty,基于Burer-Monteiro分解和梯度下降的矩形矩阵完备化的收敛性分析,预印本,2016年。
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