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压缩传感问题的无矩阵内点法。 (英文) Zbl 1304.90137号

摘要:我们考虑了压缩感知(CS)领域中出现的一类稀疏信号重建的优化问题。对于这类问题,存在着大量的方法和解决方案,例如GPSR、FPC_AS、SPGL1、NestA、\(\ell_{\mathbf{1}}}\ell_{\mathbf{s}})、PDCO等等。CS应用会导致条件非常好的优化问题,因此可以通过简单的一阶方法轻松解决。内点法(IPM)依赖于牛顿法,因此它们使用二阶信息。它们有许多优点和一个明显的缺点:作为二阶方法,它们需要求解线性方程组,并且这种操作(在一般稠密情况下)具有计算复杂性。人们尝试将IPM专门用于稀疏重建问题,并在\(\ell_{\mathbf{1}}\ell__{\mathbf{s}}\)和PDCO软件中实现了有趣的开发。我们再往前走几步。首先,我们使用无矩阵IPM,这是一种重新设计IPM的方法,以避免显式公式化(和存储)牛顿方程组的需要。其次,我们利用了无矩阵IPM中信号处理矩阵的特殊特性。有两个特别有趣的特性:这些矩阵的良好条件调节和使用它们执行廉价(低复杂性)矩阵-向量乘法的能力。大规模一维信号的计算经验证实了新方法的有效性,并为其他最先进的求解器提供了一个有吸引力的替代方案。

MSC公司:

90C05(二氧化碳) 线性规划
90C06型 数学规划中的大尺度问题
90立方 非线性规划
90C25型 凸面编程
90摄氏51度 内部点方法
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参考文献:

[1] Ahmed,N.,Rao,K.R.:数字信号处理的正交变换。柏林施普林格(1975)·Zbl 0335.94001号
[2] Baraniuk,R.,Davenport,M.,DeVore,R.,Wakin,M.:随机矩阵的受限等距性质的简单证明。施工。约28(3),253-263(2008)·Zbl 1177.15015号 ·文件编号:10.1007/s00365-007-9003-x
[3] Becker,S.、Bobin,J.、CandéS,E.J.:内斯塔:稀疏恢复的快速准确一阶方法。SIAM J.成像科学。4(1), 1–39 (2011) ·兹比尔1209.90265 ·数字对象标识代码:10.1137/090756855
[4] Van Den Berg,E.,Friedlander,M.P.:探索基础追踪解决方案的帕累托边界。SIAM J.科学。计算。31(2), 890–912 (2008) ·Zbl 1193.49033号
[5] Van Den Berg,E.,Friedlander,M.P.,Hennenfent,G.,Herrman,F.J.,Saab,R.,Y'lmazSparco:稀疏重建的测试框架。ACM事务处理。数学。柔和。35(4), 1–16 (2009) ·doi:10.1145/1377612.1377618
[6] Blanchard,J.D.、Cartis,C.、Tanner,J.:受限等距常数的衰减特性。计算。最佳方案。申请。16(7), 572–575 (2009)
[7] Blanchard,J.D.,Cartis,C.,Tanner,J.:压缩传感:受限等距特性有多尖锐?SIAM版本53(1),105–125(2011)·Zbl 1214.41008号
[8] Candés,E.,Demanet,L.,Donoho,D.,Ying,L.:Curvelab。http://www.curvelet.org/software.html
[9] 坎迪斯,E.J.:压缩采样。摘自:国际数学家大会会议记录(2006年)·Zbl 1130.94013号
[10] Candés,E.J.,Romberg,J.:从随机投影中恢复实际信号。In:SPIE会议论文集,小波在信号和图像处理中的应用XI,5914(2004)
[11] 坎迪斯,E.J.,隆伯格,J.:$$(\backslash\)ell_1$$1-魔术。加州理工学院技术报告。http://users.ece.gatech.edu/justin/l1magic网站/ (2007)
[12] Candés,E.J.和Romberg,J.:压缩采样中的稀疏性和不连贯性。反向探测。23(3), 969–985 (2007) ·邮编1120.94005 ·doi:10.1088/0266-5611/23/3/008
[13] Candés,E.J.,Romberg,J.,Tao,T.:从不完整和不准确的测量中恢复稳定的信号。普通纯应用程序。数学。59(8), 1207–1223 (2006) ·邮编1098.94009 ·doi:10.1002/cpa.20124年
[14] Chen,S.S.,Donoho,D.L.,Saunders,M.A.:通过基追踪进行原子分解。SIAM J.科学。计算。20(1), 33–61 (1998) ·Zbl 0919.94002号 ·doi:10.1137/S1064827596304010
[15] Coifman,R.,Geshwind,F.,Meyer,Y.:噪音。申请。计算。哈蒙。分析。10(1), 27–44 (2001) ·Zbl 1030.42027号 ·doi:10.1006/acha.2000.0313
[16] Donoho,D.L.,Huo,X.:测不准原理和理想原子分解。IEEE传输。《信息论》47(7),2845–2862(2001)·Zbl 1019.94503号 ·doi:10.1109/18.959265
[17] Donoho,D.L.,Johnstone,I.M.:通过小波收缩实现理想的空间自适应。《生物特征》81(3),425–455(1994)·Zbl 0815.62019号 ·doi:10.1093/biomet/81.3.425
[18] Donoho,D.L.,Tanner,J.:精确欠采样定理。程序。IEEE 98(6),913–924(2010)·doi:10.1109/JPROC.2010.2045630
[19] Dossal,C.,Mallat,S.:最小尺度的稀疏尖峰反褶积。程序。信号处理。适应。稀疏结构。代表。81(3), 123–126 (1994)
[20] Figueiredo,M.A.T.、Nowak,R.D.、Wright,S.J.:稀疏重建的梯度投影:应用于压缩传感和其他反问题。IEEE J.选择。顶部。信号处理。1(4), 586–597 (2007) ·doi:10.1109/JSTSP.2007.910281
[21] Foucart,S.:关于通过1-最小化保证稀疏恢复的注释。申请。计算。哈蒙。分析。29(1), 97–103 (2010) ·Zbl 1198.41011号 ·doi:10.1016/j.acha.2009.10.004
[22] Frigo,M.,Johnston,S.G.:FFTW3的设计和实现。程序。IEEE 93(2),216–231(2005)·doi:10.1109/JPROC.2004.840301
[23] Gondzio,J.:线性规划的原对偶方法中的多重中心性校正。计算。最佳方案。申请。6, 137–156 (1996) ·Zbl 0860.90084号 ·doi:10.1007/BF00249643
[24] Gondzio,J.:25年后的内点法。欧洲药典。第218(3)号决议,587-601(2012年)·Zbl 1244.90007号 ·doi:10.1016/j.ejor.2011.09.017
[25] Gondzio,J.:无矩阵内点法。计算。最佳方案。申请。51(2), 457–480 (2012) ·Zbl 1241.90179号 ·doi:10.1007/s10589-010-9361-3
[26] Gondzio,J.:凸二次规划的不精确可行内点方法的收敛性分析。SIAM J.Optim公司。23(3), 1510–1527 (2013) ·Zbl 1286.65075号 ·数字对象标识代码:10.1137/120886017
[27] Hennenfent-G.,Herrmann,F.J.:随机采样:对粗采样波场重建的新见解。参加:SEG国际博览会和第77届年会(2007年)
[28] Kelley,C.T.:线性和非线性方程的迭代方法,《应用数学前沿》第16卷。SIAM,费城(1995)·Zbl 0832.65046号
[29] Kim,S.-J.,Koh,K.,Lustig,M.,Boyd,S.,Gorinevsky,D.:大规模$$(\backslash\)ell_1$$1正则化最小二乘的内点方法。IEEE J.选择。顶部。信号处理。1(4), 606–617 (2007) ·doi:10.1109/JSTSP.2007.910971
[30] Kojima,M.,Megiddo,N.,Mizuno,S.:线性规划的原对偶不可行内点算法。数学。程序。61, 263–280 (1993) ·Zbl 0808.90093 ·doi:10.1007/BF01582151
[31] Lu,Z.,Monteiro,R.D.S.,O'Neal,J.W.:凸二次规划的基于迭代求解器的不可行原-对偶路径允许算法。SIAM J.Optim公司。17, 287–310 (2006) ·Zbl 1107.65050号 ·数字对象标识码:10.1137/04060771X
[32] Miller,A.J.:回归中的子集选择。Chapmain和amp;霍尔/CRC,伦敦(2002年)
[33] Nesterov,Y.:非光滑函数的平滑最小化。数学。程序。103(1), 127–152 (2005) ·Zbl 1079.90102号 ·doi:10.1007/s10107-004-0552-5
[34] Rockafellar,R.T.:凸分析,普林斯顿大学数学和物理里程碑。美国普林斯顿大学出版社(1970)
[35] Rudelson,M.,Vershynin,R.:关于傅里叶和高斯测量的稀疏重建。Commun公司。纯应用程序。数学。61(8), 1025–1045 (2008) ·Zbl 1149.94010号 ·doi:10.1002/cpa.20227
[36] Saunders,M.,Kim,B.:PDCO:凸目标的原始-对偶内部方法。斯坦福大学技术报告。http://www.stanford.edu/group/SOL/software/pdco.html (2002)
[37] Takhar,D.、Laska,J.N.、Wakin,M.、Duarte,M.,Baron,D.、Sarvotham,S.、Kelly,K.K.、Baraniuk,R.G.:基于光域压缩的新相机架构。In:IS会议记录;T/SPIE电子成像研讨会:计算成像,6065(2006)
[38] Thomson,A.:压缩单像素成像。摘自:英国施里文汉姆国防学院第二届国际数学协会国防数学会议论文集(2011年)
[39] Wen,Z.,Yin,W.,Goldfarb,D.,Zhang,Y.:基于收缩、子空间优化和延拓的稀疏重建快速算法。SIAM J.科学。计算。32(4), 1809–1831 (2010) ·Zbl 1215.49039号
[40] Wright,S.J.:Primal–双重内部点方法。SIAM,费城(1997)·Zbl 0863.65031号
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