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稀疏恢复和秩最小化的截断模型。 (英语) Zbl 1397.94021号

摘要:我们研究了\(l_1\)和\(l_2\)范数的截断差,作为从线性测量中恢复稀疏向量和低秩矩阵的非凸度量。该度量表示为截断的(l_{1-2}),通过丢弃惩罚中的大幅度项/奇异值,实现了向量稀疏性/矩阵秩的近似无偏逼近。在限制等距性质(RIP)框架下,我们建立了截断(l{1-2})极小化的精确稳定恢复条件。在计算上,我们应用凸函数差分算法(DCA)有效地解决了保证收敛的截断(l_1-2})极小问题。我们的方法在稀疏向量恢复、矩阵补全和磁共振成像(MRI)重建上得到了验证,其性能与最新技术相当。特别是对于MRI重建,它仅从7条径向线就成功地重建了256倍256倍的Shepp-Logan体模图像。

MSC公司:

94甲12 信号理论(表征、重建、滤波等)
15A83号 矩阵完成问题
65K10码 数值优化和变分技术
90C26型 非凸规划,全局优化
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] A.Beck和M.Teboulle,{线性反问题的快速迭代收缩阈值算法},SIAM J.Imag。科学。,2(2009),第183-202页·Zbl 1175.94009号
[2] D.P.Bertsekas、A.Nedicí和A.E.Ozdaglar,{凸分析与优化},Athena Scientific,马萨诸塞州贝尔蒙特,2003年·Zbl 1140.90001号
[3] R.Bhatia,{矩阵的压缩、修剪、截断和平均},Amer。数学。《月刊》,107(2000),第602-608页·兹伯利0984.15024
[4] S.Boyd、N.Parikh、E.Chu、B.Peleato和J.Eckstein,《通过交替方向乘数法进行分布式优化和统计学习》,Found。趋势马赫数。《学习》,3(2011),第1-122页·Zbl 1229.90122号
[5] 蔡振峰,坎迪斯,沈振中,矩阵补全的奇异值阈值算法,SIAM J.Optim。,20(2010),第1956-1982页·Zbl 1201.90155号
[6] 蔡先生和张先生,{稀疏信号和低阶矩阵恢复的Sharp RIP界},应用。计算。哈蒙。分析。,35(2013),第74-93页·Zbl 1310.94021号
[7] E.J.Candès,{受限等距特性及其对压缩感知的影响},Comptes Rendus Math。,346(2008),第589-592页·Zbl 1153.94002号
[8] E.J.Candès和Y.Plan,{从最少数量的噪声随机测量中恢复低秩矩阵的紧预言不等式},IEEE Trans。通知。《理论》,57(2011),第2342-2359页·Zbl 1366.90160号
[9] E.J.Candès、J.Romberg和T.Tao,《稳健不确定性原理:从高度不完整的频率信息精确重建信号》,IEEE Trans。通知。《理论》,52(2006),第489-509页·Zbl 1231.94017号
[10] E.J.Candès、J.K.Romberg和T.Tao,从不完整和不准确的测量中恢复稳定信号,Commun。纯应用程序。数学。,59(2006),第1207-1223页·邮编1098.94009
[11] E.J.CandeÉs和T.Tao,《通过线性编程进行解码》,IEEE Trans。通知。《理论》,51(2005),第4203-4215页·Zbl 1264.94121号
[12] E.J.Candès和T.Tao,{凸松弛的力量:近最优矩阵完成},IEEE Trans。通知。《理论》,56(2010),第2053-2080页·Zbl 1366.15021号
[13] E.J.Candès、M.B.Wakin和s.P.Boyd,《通过重加权(l_1)最小化增强稀疏性》,J.Fourier Ana。应用。,14(2008),第877-905页·Zbl 1176.94014号
[14] R.Chartrand,{通过非凸最小化精确重建稀疏信号},IEEE信号处理。莱特。,14(2007),第707-710页。
[15] S.S.Chen、D.L.Donoho和M.A.Saunders,《基团追踪的原子分解》,SIAM Rev.,43(2001),第129-159页·Zbl 0979.94010号
[16] X.Chen,F.Xu,Y.Ye,{(l_2-l_p)极小解中非零项的下界理论},SIAM J.Sci。计算。,32(2010年),第2832-2852页·Zbl 1242.90174号
[17] I.Daubechies、R.Devore、M.Fornasier和C.S.Gu¨ntu¨rk,{稀疏恢复的迭代加权最小二乘最小化},Commun。纯应用程序。数学。,63(2010),第1-38页·兹比尔1202.65046
[18] D.L.Donoho,{压缩传感},IEEE Trans。通知。《理论》,52(2006),第1289-1306页·Zbl 1288.94016号
[19] E.Esser,Y.Lou,and J.Xin,{非负最小二乘问题结构稀疏解的一种求法及其应用},SIAM J.Imag。科学。,6(2013),第2010-2046页·Zbl 1282.90239号
[20] J.Fan和R.Li,通过非洞穴惩罚似然的变量选择及其预言性质,J.Amer。统计师。协会,96(2001),第1348-1360页·Zbl 1073.62547号
[21] A.Fannijiang和W.Liao,{相干模式引导的未解析网格压缩传感},SIAM J.Imag。科学。,5(2012年),第179-202页·Zbl 1250.65035号
[22] M.Fazel、H.Hindi和S.P.Boyd,{秩最小化启发式与最小阶系统近似的应用},《美国控制会议论文集》,弗吉尼亚州阿灵顿,2001年,第4734-4739页。
[23] D.Gabay和B.Mercier,{通过有限元近似解非线性变分问题的对偶算法},计算。数学。应用。,2(1976年),第17-40页·Zbl 0352.65034号
[24] R.Glowinski和A.Marrocco,《{\it Sur l’approximation par ele®me®nts finis d'ordre un》,et la re®solution par pe®nalisation-qualite®d'une classe de proble®mes de Dirichlet online®aires},Rev.Francaise dAut。Inf.Rech.公司。操作。,9(1975年),第41-76页·Zbl 0368.65053号
[25] T.Goldstein和S.Osher,《L1正则化问题的分裂Bregman算法》,SIAM J.Imag。科学。,2(2009年),第323-343页·Zbl 1177.65088号
[26] 郭文华,尹文华,{压缩成像的边缘引导重建},SIAM J.Imag。科学。,5(2012年),第809-834页·Zbl 1259.65102号
[27] E.T.Hale,W.Yin,and Y.Zhang,{(l_1)-最小化的定点延拓:方法论与收敛},SIAM J.Optim。,19(2008),第1107-1130页·兹比尔1180.65076
[28] B.He和X.Yuan,{关于Douglas-Rachford交替方向法的(O(1/n))收敛速度},SIAM J.Numer。分析。,50(2012年),第700-709页·Zbl 1245.90084号
[29] J.-B.Hiriart-Urruti,《非光滑分析与优化杂集》,载《不可微优化:动机与应用》,《经济学讲义》第255卷。和数学。《系统》,施普林格出版社,柏林,1985年,第8-24页·Zbl 0587.49015号
[30] R.A.Horn和C.R.Johnson,《矩阵分析的主题》,剑桥大学出版社,1991年·Zbl 0729.15001号
[31] 胡永华,张德良,叶杰,李晓霞,何晓霞,{通过截断核范数正则化快速准确地完成矩阵},IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,35(2013),第2117-2130页。
[32] 季振英,黄振中,赵晓乐,马振华,刘国庆,{利用全变差和低秩矩阵因式分解的张量补全},信息科学。,326(2016),第243-257页·Zbl 1387.94038号
[33] Z.-F.Jin,Z.Wan,Y.Jiao,X.Lu,{非凸低秩极小化问题的交替方向延拓法},科学学报。计算。,66(2016),第849-869页·Zbl 1342.65144号
[34] M.-J.Lai、Y.Xu和W.Yin,{\it为无约束平滑\(l_q\)最小化改进迭代重加权最小二乘法},SIAM J.Numer。分析。,51(2013年),第927-957页·Zbl 1268.49038号
[35] N.Linial,E.London和Y.Rabinovich,《图的几何及其算法应用》,《组合数学》,15(1995),第215-245页·Zbl 0827.05021号
[36] Z.Liu和L.Vandenberghe,核范数近似的内点法及其在系统辨识中的应用,SIAM J.矩阵分析。应用。,31(2009),第1235-1256页·Zbl 1201.90151号
[37] Lou,P.Yin,Q.He,J.Xin,{it基于(l_1)和(l_2)之差计算高相干字典中的稀疏表示,J.Sci。计算。,64(2015),第178-196页·Zbl 1327.65111号
[38] Y.Lou,P.Yin和J.Xin,{基于非凸(L_1)方法的点源超分辨},科学杂志。计算。,68(2016),第1082-1100页·Zbl 1354.65125号
[39] Y.Lou,T.Zeng,S.Osher,and J.Xin,{图像处理各向异性和各向同性总变分模型的加权差分},SIAM J.Imag。科学。,8(2015),第1798-1823页·Zbl 1322.94019号
[40] 鲁中,李晓霞,{部分正则化稀疏恢复:模型、理论与算法},印前,2015·Zbl 07179912号
[41] 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》,Magn。Reson公司。《医学》,58(2007),第1182-1195页。
[42] S.Ma,D.Goldfarb,and L.Chen,{矩阵秩最小化的不动点和Bregman迭代方法},数学。程序。,128(2011),第321-353页·兹比尔1221.65146
[43] 马天华,黄天忠,赵晓乐,{利用三维动画和纹理先验进行基于组的图像分解},Inform。科学。,328(2016),第510-527页。
[44] K.Mohan和M.Fazel,{噪声低阶恢复的新限制等距结果},IEEE信息理论会议论文集国际研讨会,2010年,第1573-1577页。
[45] K.Mohan和M.Fazel,{矩阵秩最小化的迭代重加权算法},J.Mach。学习。研究,13(2012),第3441-3473页·Zbl 1436.65055号
[46] T.-H.Oh,Y.-W.Tai,J.-C.Bazin,H.Kim和I.S.Kweon,{稳健PCA中奇异值的部分和最小化:算法和应用},IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,38(2016),第744-758页。
[47] T.Pham Dinh和H.A.Le Thi,《DC编程的凸分析方法:理论、算法和应用》,《数学学报》。越南。,22(1997),第289-355页·Zbl 0895.90152号
[48] T.Pham Dinh和H.A.Le Thi,{\it求解信任区域子问题的D.C.优化算法},SIAM J.Optim。,8(1998),第476-505页·Zbl 0913.65054号
[49] B.Recht、M.Fazel和P.A.Parrilo,{通过核范数最小化保证线性矩阵方程的最小秩解},SIAM Rev.,52(2010),第471-501页·Zbl 1198.90321号
[50] J.D.M.Rennie和N.Srebro,《协作预测的快速最大裕度矩阵分解》,载于《第22届国际机器学习大会论文集》,2005年,第713-719页。
[51] R.T.Rockafellar和R.J.-B.Wets,{变分分析},格兰德伦数学。威斯。317,柏林斯普林格·弗拉格,1998年·兹比尔0888.49001
[52] L.Rudin、S.Osher和E.Fatemi,{基于非线性总变分的噪声去除算法},Phys。D、 60(1992年),第259-268页·Zbl 0780.49028号
[53] P.Sprechmann、A.M.Bronstein和G.Sapiro,{\it学习高效稀疏和低秩模型},IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,37(2015),第1821-1833页。
[54] R.Tibshirani,{通过拉索回归收缩和选择},J.Roy。统计师。Soc.序列号。B、 58(1996),第267-288页·Zbl 0850.62538号
[55] K.-C.Toh和S.Yun,{核范数正则线性最小二乘问题的加速近似梯度算法},太平洋J.Optim。,6(2010年),第615-640页·Zbl 1205.90218号
[56] Y.Wang和W.Yin,{通过迭代支持检测重建稀疏信号},SIAM J.Imag。科学。,3(2010年),第462-491页·Zbl 1206.68340号
[57] G.A.Watson,{矩阵范数次微分的刻画},线性代数应用。,170(1992年),第33-45页·Zbl 0751.15011号
[58] Z.Wen,W.Yin,and Y.Zhang,{用非线性逐次过松弛算法求解矩阵补全的低阶因式分解模型},Math。程序。计算。,4(2012年),第333-361页·Zbl 1271.65083号
[59] Z.Xu,X.Chang,F.Xu,and H.Zhang,{it\({L_{1/2}})正则化:阈值表示理论和快速求解器,IEEE Trans。神经网络。学习。系统。,23(2012),第1013-1027页。
[60] J.Yang、Y.Zhang和W.Yin,{\it从部分傅立叶数据重建TVL1-L2信号的快速交替方向方法},IEEE J.Sel。主题信号处理。,4(2010年),第288-297页。
[61] 尹佩林,娄玉祥,何庆新,压缩感知的(l_{1-2})最小化,SIAM J.Sci。计算。,37(2015),第A536-A563页·Zbl 1316.90037号
[62] P.Yin和J.Xin,{it PhaseLiftOff:一种基于迹差和Frobenius范数}的准确稳定的相位恢复方法,Commun。数学。科学。,13(2015),第1033-1049页·Zbl 1342.94052号
[63] 张春华,{极小极大凹罚下的几乎无偏变量选择},安统计学家。,38(2010),第894-942页·Zbl 1183.62120号
[64] 张涛,{稀疏正则化的多级凸松弛分析},J.Mach。学习。第11号决议(2010年),第1081-1107页·Zbl 1242.68262号
[65] X.-L.Zhao,F.Wang,T.-Z.Huang,M.K.Ng和R.J.Plemmons,{高光谱图像的去模糊和稀疏分解},IEEE Trans。Geosci公司。《遥感》,51(2013),第4045-4058页。
[66] {\lang1033X.-L.Zhao、F.Wang和M.K.Ng,{\lang1033\it一种用于乘性噪声和模糊去除的新的凸优化模型},SIAM J.Imag。科学。,7(2014),第456-475页·Zbl 1296.65093号
[67] X.-L.Zhao,W.Wang,T.-Y.Zeng,T.-Z.Huang,M.K.Ng,{图像恢复的全变分结构全最小二乘法},SIAM J.Sci。计算。,35(2013),第B1304-B1320页·兹比尔1287.65014
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