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保边线性贝叶斯反演的马蹄先验知识。 (英语) Zbl 07695777号

小结:在许多大规模反问题中,例如计算机层析成像和图像去模糊,需要描述解中的尖锐边缘。在反问题的贝叶斯方法中,边缘保持通常使用基于重尾分布的马尔可夫随机场先验来实现。稀疏统计建模中流行的另一种策略是应用分层收缩先验。此公式的优点在于将先验表示为条件高斯分布,取决于全球性的地方的具有重尾超验的超参数。在这项工作中,我们回顾了之前的收缩马蹄铁,并介绍了其用于边缘保护设置的配方。我们讨论了吉布斯抽样框架,以解决贝叶斯反问题的分层公式。特别是,其中一个条件分布是高维高斯分布,其余的是通过使用重尾超验函数的比例混合表示以闭合形式导出的。成像科学的应用表明,我们的计算过程能够计算出保留锐利边缘的后验点估计,并且不确定性降低。

MSC公司:

2015年1月62日 贝叶斯推断
65二氧化碳 蒙特卡罗方法
65兰特 积分方程反问题的数值方法
65层22 数值线性代数中的不适定性和正则化问题
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参考文献:

[1] Bardsley,J.M.,拉普拉斯分布增量、拉普拉斯先验和保边正则化,J.Inverse Ill-Pose Probl。,20(2012),第271-285页·Zbl 1279.15014号
[2] Bardsley,J.M.,《反问题的计算不确定性量化》,SIAM,费城,2019年·Zbl 1435.60001号
[3] Besag,J.,《晶格系统的空间相互作用和统计分析》,J.R.Stat.Soc.Ser。B.统计方法。,36(1974),第192-236页·Zbl 0327.60067号
[4] Besag,J.和Green,P.J.,《空间统计和贝叶斯计算》,J.R.Stat.Soc.Ser。B.统计方法。,55(1993),第25-37页·Zbl 0800.62572号
[5] Betancourt,M.和Girolama,M.,层次模型的哈密尔顿蒙特卡罗,载于《贝叶斯方法及其应用的当前趋势》,Upadhyay,S.K.,Singh,U.,Dey,D.K.和Loganathan,A.编辑,查普曼和霍尔/CRC出版社,佛罗里达州博卡拉顿,2015年,第79-101页。
[6] Bhattacharya,S.K.、Khare,K.和Pal,S.,马蹄及其正则化变体吉布斯采样器的几何遍历性,电子。《统计杂志》,16(2022),第1-57页·Zbl 1498.62138号
[7] 澳大利亚比约克。,最小二乘问题的数值方法,SIAM,费城,1996年·Zbl 0847.65023号
[8] Bruckstein,A.M.、Donoho,D.L.和Elad,M.,《从方程组的稀疏解到信号和图像的稀疏建模》,SIAM Rev.,51(2009),第34-81页·Zbl 1178.68619号
[9] Calvetti,D.,Pitoli,F.,Somersalo,E.和Vantaggi,B.,Bayes meets Krylov:CGLS的受统计学启发的预处理器,SIAM Rev.,60(2018),第429-461页·Zbl 1392.65047号
[10] Calvetti,D.、Pragliola,M.和Somersalo,E.,《稀疏性促进分层贝叶斯反问题的混合求解器》,SIAM J.Sci。计算。,42(2020年),第A3761-A3784页·Zbl 07303422号
[11] Calvetti,D.、Somersalo,E.和Strang,A.,层次贝叶斯模型和稀疏性:(ell_2)-魔术,反问题,35(2019),035003·Zbl 1490.62078号
[12] Carvalho,C.M.、Polson,N.G.和Scott,J.G.,《通过马蹄铁处理稀疏性》,载于《第十二届国际人工智能与统计会议论文集》,PMLR,2009年,第73-80页。
[13] Carvalho,C.M.、Polson,N.G.和Scott,J.G.,稀疏信号的马蹄形估计器,Biometrika,97(2010),第465-480页·Zbl 1406.62021号
[14] Chow,E.和Saad,Y.,采样多元高斯分布的预处理Krylov子空间方法,SIAM J.Sci。计算。,36(2014年),第A588-A608页·Zbl 1296.60087号
[15] Dashti,M.、Harris,S.和Stuart,A.,贝叶斯反问题的贝索夫先验,逆问题。《成像》,6(2012),第183-200页·Zbl 1243.62032号
[16] Dunlop,M.M.、Iglesias,M.A.和Stuart,A.M.,《层次贝叶斯水平集反演》,统计学。计算。,27(2017),第1555-1584页·Zbl 1384.62084号
[17] Moselhy,T.A.El和Marzouk,Y.M.,贝叶斯推理与最优映射,J.Compute。物理。,231(2012),第7815-7850页·Zbl 1318.62087号
[18] Gamerman,D.和Lopes,H.F.,《马尔可夫链蒙特卡罗:贝叶斯推断的随机模拟》,第二版,查普曼和霍尔/CRC出版社,佛罗里达州博卡拉顿,2006年·Zbl 1137.62011年
[19] Geman,S.和Geman,D.,《随机松弛、吉布斯分布和图像的贝叶斯恢复》,IEEE Trans。模式分析。机器。智力。,PAMI-6(1984),第721-741页·Zbl 0573.62030号
[20] Hansen,P.C.,《离散逆问题:洞察力和算法》,SIAM,费城,2010年·兹比尔1197.65054
[21] Hansen,P.C.和Jörgensen,J.S.,AIR工具II:代数迭代重建方法,改进的实现,Numer。《算法》,79(2018),第107-137页·Zbl 1397.65007号
[22] Hansen,P.C.、Jörgensen,J.S.和Lionheart,W.R.B.编辑,《计算层析成像:算法、洞察力和恰到好处的理论》,SIAM,费城,2021年·Zbl 1482.94006号
[23] Hansen,P.C.、Nagy,J.G.和O'Leary,D.P.,《去模糊图像:矩阵、光谱和滤波》,SIAM,费城,2006年·Zbl 1112.68127号
[24] Higdon,D.,《从贝叶斯角度研究时空建模的初级读本》,收录于《时空系统的统计方法》,Finkenstädt,B.,Held,L.和Isham,V.编辑,查普曼和霍尔/CRC出版社,佛罗里达州博卡拉顿,2007年,第217-279页·Zbl 1121.62081号
[25] Hosseini,B.,具有无限可分和重尾先验测度的贝叶斯反问题,SIAM/ASA J.不确定性。数量。,5(2017年),第1024-1060页·Zbl 1390.35417号
[26] Johndrow,J.、Orenstein,P.和Bhattacharya,A.,马蹄形先验的可缩放近似MCMC算法,J.Mach。学习。研究,21(2020),第1-61页·兹比尔1499.62244
[27] Kaipio,J.和Somersalo,E.,统计和计算逆问题,Springer-Verlag,柏林,2005年·Zbl 1068.65022号
[28] 美国卡米洛夫、H·曼苏尔和B·沃尔伯格,《解决非线性成像逆问题的即插即用先验方法》,IEEE信号处理。莱特。,24(2017),第1872-1876页。
[29] Lassas,M.、Saksman,E.和Siltanen,S.,《离散变贝叶斯反演和贝索夫空间先验,反演概率》。《成像》,3(2009),第87-122页·Zbl 1191.62046号
[30] Lassas,M.和Siltanen,S.,可以使用总变差先验进行保边贝叶斯反演吗?,《反问题》,20(2004),第1537-1563页·Zbl 1062.62260号
[31] Li,C.,Dunlop,M.和Stadler,G.,保边反演的贝叶斯神经网络先验知识,逆问题。《成像》,16(2022),第1229-1254页·Zbl 07584864号
[32] Li,Q.和Lin,N.,《贝叶斯弹性网》,贝叶斯分析。,5(2010年),第151-170页·Zbl 1330.65026号
[33] Makalic,E.和Schmidt,D.F.,马蹄形估计器的简单取样器,IEEE信号处理。莱特。,23(2016),第179-182页。
[34] Martin,J.、Wilcox,L.C.、Burstede,C.和Ghattas,O.,《大规模统计反演问题的随机牛顿MCMC方法及其在地震反演中的应用》,SIAM J.Sci。计算。,34(2012),第A1460-A1487页·Zbl 1250.65011号
[35] Mohammad-Djafari,A.,在信号和图像处理中增强稀疏性的先验模型贝叶斯方法,EURASIP J.高级信号处理。,52(2012),第1-19页。
[36] Nishimura,A.和Suchard,M.A.,《肩部收缩:保证收敛速度的Gibbs抽样收缩模型后验概率》,贝叶斯分析。,1(2022年),第1-24页。
[37] Owen,A.B.,《蒙特卡罗理论、方法和实例》,statweb.stanford.edu/Owen/mc/,2019年。
[38] Park,T.和Casella,G.,《贝叶斯套索》,J.Amer。统计师。协会,103(2008),第681-686页·Zbl 1330.62292号
[39] Piironen,J.和Vehtari,A.,马蹄铁和其他收缩先验中的稀疏信息和正则化,Electron。《J.Stat.》,11(2017),第5018-5051页·Zbl 1459.62141号
[40] Polson,N.G.和Sokolov,V.,贝叶斯正则化:从Tikhonov到马蹄铁,WIREs Comput。统计人员。,11(2019),e1463。
[41] Ranganath,R.、Gerrish,S.和Blei,D.M.,黑箱变分推理,第17届国际人工智能与统计会议,2014年,第1-9页。
[42] Andersen,M.Riis,Vehtari,A.,Winther,O.,and Hansen,L.K.,时空尖峰和实验室先验的贝叶斯推断,J.Mach。学习。决议,18(2017),第1-58页·Zbl 1442.62049号
[43] Robert,C.P.和Casella,G.,《蒙特卡洛统计方法》,第二版,施普林格-弗拉格出版社,柏林,2004年·Zbl 1096.62003年
[44] Roberts,G.O.和Smith,A.F.M.,吉布斯采样器和Metropolis Hastings算法收敛的简单条件,随机过程。申请。,49(1994),第207-216页·Zbl 0803.60067号
[45] Rue,H.和Held,L.,《高斯马尔可夫随机场:理论与应用》,查普曼和霍尔/CRC出版社,佛罗里达州博卡拉顿,2005年·邮编1093.60003
[46] Schillings,C.、Sprungk,B.和Wacker,P.,关于贝叶斯反问题基于拉普拉斯的蒙特卡罗方法的拉普拉斯近似收敛性和噪声级抑制,Numer。数学。,145(2020年),第915-971页·Zbl 1446.65098号
[47] Suuronen,J.、Chada,N.K.和Roininen,L.,Bayesian反演的Cauchy-Markov随机场先验,统计计算。,32(2022),第1573-1375页·Zbl 1484.62013年
[48] Tenorio,L.,《反问题的数据分析和不确定性量化导论》,SIAM,费城,2017年·Zbl 1435.65003号
[49] Tierney,L.,探索后验分布的马尔可夫链,Ann.Statist。,22(1994年),第1701-1762页·Zbl 0829.62080号
[50] Tipping,M.E.,稀疏贝叶斯学习和相关向量机,J.Mach。学习。Res.,1(2001),第211-244页·Zbl 0997.68109号
[51] Uribe,F.、Bardsley,J.M.、Dong,Y.、Hansen,P.C.和Riis,N.A.B.,《用于不确定视角下边缘保留层析重建的混合吉布斯采样器》,SIAM/ASA J.uncertain。数量。,10(2022年),第1293-1320页·Zbl 1502.92005年
[52] van der Pas,S.L.、Kleijn,B.J.K.和van der Vaart,A.W.,《马蹄形估计器:近黑色向量周围的后验浓度》,电子。《统计杂志》,8(2014),第2585-2618页·Zbl 1309.62060号
[53] van Erp,S.、Oberski,D.L.和Mulder,J.,贝叶斯惩罚回归的收缩先验,J.数学。心理医生。,89(2019),第31-50页·兹比尔1431.62564
[54] Vono,M.、Dobigeon,N.和Chainais,P.,《高维高斯抽样:基于随机近点算法的综述和统一方法》,SIAM Rev.,64(2022),第3-56页·Zbl 1515.65017号
[55] Wand,M.P.、Ormerod,J.T.、Padoan,S.A.和Frühwirth,R.,《精细分布的平均场变分贝叶斯》,贝叶斯分析。,6(2011年),第847-900页·Zbl 1330.62158号
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