In this paper, we primarily focus on analyzing the stability property of phase retrieval by examining the bi-Lipschitz property of the map $\Phi_{\boldsymbol{A}}(\boldsymbol{x})=|\boldsymbol{A}\boldsymbol{x}|\in \mathbb{R}_+^m$, where $\boldsymbol{x}\in \mathbb{H}^d$ and $\boldsymbol{A}\in \mathbb{H}^{m\times d}$ is the measurement matrix for $\mathbb{H}\in\{\mathbb{R},\mathbb{C}\}$. We define the condition number $\beta_{\boldsymbol{A}}=\frac{U_{\boldsymbol{A}}}{L_{\boldsymbol{A}}}$, where $L_{\boldsymbol{A}}$ and $U_{\boldsymbol{A}}$ represent the optimal lower and upper Lipschitz constants, respectively. We establish the first universal lower bound on $\beta_{\boldsymbol{A}}$ by demonstrating that for any ${\boldsymbol{A}}\in\mathbb{H}^{m\times d}$, \begin{equation*} \beta_{\boldsymbol{A}}\geq \beta_0^{\mathbb{H}}=\begin{cases} \sqrt{\frac{\pi}{\pi-2}}\,\,\approx\,\, 1.659 & \text{if $\mathbb{H}=\mathbb{R}$,}\\ \sqrt{\frac{4}{4-\pi}}\,\,\approx\,\, 2.159 & \text{if $\mathbb{H}=\mathbb{C}$.} \end{cases} \end{equation*} We prove that the condition number of a standard Gaussian matrix in $\mathbb{H}^{m\times d}$ asymptotically matches the lower bound $\beta_0^{\mathbb{H}}$ for both real and complex cases. This result indicates that the constant lower bound $\beta_0^{\mathbb{H}}$ is asymptotically tight, holding true for both the real and complex scenarios. As an application of this result, we utilize it to investigate the performance of quadratic models for phase retrieval. Lastly, we establish that for any odd integer $m\geq 3$, the harmonic frame $\boldsymbol{A}\in \mathbb{R}^{m\times 2}$ possesses the minimum condition number among all $\boldsymbol{A}\in \mathbb{R}^{m\times 2}$. We are confident that these findings carry substantial implications for enhancing our understanding of phase retrieval.


翻译:本文主要研究相位恢复的稳定性性质,通过分析映射 $\Phi_{\boldsymbol{A}}(\boldsymbol{x})=|\boldsymbol{A}\boldsymbol{x}|\in \mathbb{R}_+^m$ 的双Lipschitz性质来展开,其中 $\boldsymbol{x}\in \mathbb{H}^d$,$\boldsymbol{A}\in \mathbb{H}^{m\times d}$ 为测量矩阵,$\mathbb{H}\in\{\mathbb{R},\mathbb{C}\}$。我们定义条件数 $\beta_{\boldsymbol{A}}=\frac{U_{\boldsymbol{A}}}{L_{\boldsymbol{A}}}$,其中 $L_{\boldsymbol{A}}$ 和 $U_{\boldsymbol{A}}$ 分别表示最优下、上Lipschitz常数。我们建立了 $\beta_{\boldsymbol{A}}$ 的首个通用下界,证明对任意 ${\boldsymbol{A}}\in\mathbb{H}^{m\times d}$,\begin{equation*} \beta_{\boldsymbol{A}}\geq \beta_0^{\mathbb{H}}=\begin{cases} \sqrt{\frac{\pi}{\pi-2}}\,\,\approx\,\, 1.659 & \text{若 $\mathbb{H}=\mathbb{R}$,}\\ \sqrt{\frac{4}{4-\pi}}\,\,\approx\,\, 2.159 & \text{若 $\mathbb{H}=\mathbb{C}$。} \end{cases} \end{equation*} 我们证明 $\mathbb{H}^{m\times d}$ 中标准高斯矩阵的条件数在实数和复数情形下渐近匹配下界 $\beta_0^{\mathbb{H}}$。这一结果表明常数下界 $\beta_0^{\mathbb{H}}$ 是渐近紧的,对实数和复数情形均成立。作为该结果的应用,我们将其用于研究相位恢复中二次模型的性能。最后,我们证明对任意奇数 $m\geq 3$,调和框架 $\boldsymbol{A}\in \mathbb{R}^{m\times 2}$ 在所有 $\boldsymbol{A}\in \mathbb{R}^{m\times 2}$ 中具有最小条件数。我们相信这些发现对促进相位恢复的理解具有重要意义。

0
下载
关闭预览

相关内容

CASES:International Conference on Compilers, Architectures, and Synthesis for Embedded Systems。 Explanation:嵌入式系统编译器、体系结构和综合国际会议。 Publisher:ACM。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/cases/index.html
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员