Linear inverse problems arise in diverse engineering fields especially in signal and image reconstruction. The development of computational methods for linear inverse problems with sparsity tool is one of the recent trends in this area. The so-called optimal $k$-thresholding is a newly introduced method for sparse optimization and linear inverse problems. Compared to other sparsity-aware algorithms, the advantage of optimal $k$-thresholding method lies in that it performs thresholding and error metric reduction simultaneously and thus works stably and robustly for solving medium-sized linear inverse problems. However, the runtime of this method remains high when the problem size is relatively large. The purpose of this paper is to propose an acceleration strategy for this method. Specifically, we propose a heavy-ball-based optimal $k$-thresholding (HBOT) algorithm and its relaxed variants for sparse linear inverse problems. The convergence of these algorithms is shown under the restricted isometry property. In addition, the numerical performance of the heavy-ball-based relaxed optimal $k$-thresholding pursuit (HBROTP) has been studied, and simulations indicate that HBROTP admits robust capability for signal and image reconstruction even in noisy environments.


翻译:线性反问题广泛出现在各类工程领域,尤其在信号与图像重构中。利用稀疏性工具求解线性反问题的计算方法已成为该领域近年来的研究热点。所谓最优$k$阈值法,是一种新近提出的稀疏优化与线性反问题求解方法。与其他稀疏感知算法相比,最优$k$阈值法的优势在于能够同步执行阈值处理与误差度量缩减,从而在求解中等规模线性反问题时保持稳定且鲁棒的性能。然而,当问题规模较大时,该方法的运行时间仍较高。本文旨在提出该方法的加速策略:具体而言,针对稀疏线性反问题,我们提出了基于重球的最优$k$阈值(HBOT)算法及其松弛变体。在约束等距性条件下,证明了这些算法的收敛性。此外,对基于重球的松弛最优阈值追踪(HBROTP)算法进行了数值性能评估,仿真结果表明,即使在噪声环境下,HBROTP仍具备鲁棒的信号与图像重构能力。

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月19日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
106+阅读 · 2019年12月19日
VIP会员
最新内容
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
6+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
7+阅读 · 6月15日
俄乌战场地面机器人如何改写战争规则
专知会员服务
9+阅读 · 6月14日
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
14+阅读 · 6月13日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
【推荐】深度学习目标检测概览
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年9月1日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员