Dictionary Learning for Blind One Bit Compressed Sensing
本文提出了一种盲一比特压缩感知的字典学习算法。在盲一比特压缩感知框架中,从一比特线性随机测量重构的原始信号在未知域中是稀疏的。在这种情况下,应当学习测量矩阵$\Ab$和稀疏域矩阵$Φ$的乘法\ie $\Db=\AbΦ$。因此,我们使用字典学习来训练这个矩阵。为此,一个适当的连续凸成本函数建议为一位压缩感知和一个简单的最速下降法是用来学习矩阵$\Db$的行。实验结果表明,该算法对无字典学习的情况下,特别是随着训练信号的数量和符号测量的数量增加的有效性。
2015-08-30 cs.IT math.IT stat.ML
Robust Bayesian Compressed sensing
University of Electronic Science and Technology of China(电子科技大学);Stevens Institute of Technology(斯蒂文斯理工学院)
我们考虑鲁棒压缩感知的问题,其目标是从被离群值破坏的压缩测量中恢复高维稀疏信号。提出了一种新的稀疏贝叶斯学习方法用于鲁棒压缩感知。该方法的基本思想是识别和去除稀疏信号恢复中的野值。为了自动识别离群值,我们采用了一组二进制指标超参数来指示哪些观测值是离群值。这些指标超参数被视为随机变量,并分配一个beta过程之前,使其值被限制为二进制。此外,高斯逆伽玛先验施加在稀疏信号,以促进稀疏性。基于这种分层先验模型,我们开发了一种变分贝叶斯方法来估计指示超参数以及稀疏信号。仿真结果表明,该方法实现了现有的鲁棒压缩感知技术的性能显着改善。
2016-10-21 cs.LG stat.ML
Compressed Sensing of Multi-Channel EEG Signals: The Simultaneous Cosparsity and Low Rank Optimization
目标:针对多通道脑电信号压缩感知中部分脑电信号稀疏性不好以及单通道处理计算效率不高的问题。研究方法:提出了一种基于L0范数和Schatten-0范数的优化模型,以增强重构多通道脑电信号的余稀疏性和低秩结构。采用凸松弛和全局一致性优化交替方向乘子法计算优化模型。结果:多通道脑电信号重建的精度和计算复杂性均得到提高。结论:该方法是一个更好的候选人比以前的稀疏信号恢复方法的压缩感知脑电信号。意义:所提出的方法使成功的压缩感知的EEG信号,即使信号没有良好的稀疏表示。采用压缩感知技术可以大大降低无线脑电系统的功耗。
2015-06-29 cs.IT math.IT stat.ML
Compressed Sensing for Sparse Underwater Channel Estimation: Some Practical Considerations
我们研究使用结构化的阈值算法稀疏水下信道估计,利用压缩感知。该方法对稀疏信道估计的标准算法如匹配追踪、迭代检测和最小二乘等进行了改进。
2010-02-13 cs.IT math.IT stat.AP
Compressed Sensing and Matrix Completion with Constant Proportion of Corruptions
当采样数据可能严重损坏时,我们改进了压缩感知和矩阵完备领域的现有结果。我们引入了三个新的定理。1)在压缩感知中,我们表明,如果m \times n传感矩阵具有独立的高斯条目,那么可以恢复稀疏信号x精确地通过易处理的\ell 1最小化,即使测量的正分数被任意损坏,提供的非零条目的数量在x是O(m/(log(n/m)+ 1))。2)在Candes和Plan的“A probabilistic and RIPless theory of compressed sensing”中介绍的非常一般的感知模型中,假设损坏的测量值的正分数,如果信号现在具有O(m/(log^2 n))非零条目,则精确恢复仍然成立。3)最后,我们证明了一个可以恢复一个n \times n低秩矩阵从m损坏的采样项通过易处理的优化提供的秩是O(m/(n log^2 n))的顺序;再次,这保持当有一个积极的分数损坏的样本。
2012-01-18 cs.IT math.IT stat.ML
Provable Compressed Sensing with Generative Priors via Langevin Dynamics
Iowa State University(爱荷华州立大学);New York University(纽约大学)
深度生成模型已经成为压缩感知、相位恢复和超分辨率等各种逆问题中信号的一类强大先验。在这里,我们假设一个未知信号位于某个预先训练的生成模型的范围内。一种流行的信号恢复方法是通过低维潜在空间中的梯度下降。虽然梯度下降已经取得了很好的经验性能,但其理论行为还没有得到很好的理解。在本文中,我们介绍了使用随机梯度朗之万动力学(SGLD)的压缩感知与生成先验。在生成模型的适当假设下,我们证明了SGLD收敛于真实信号。我们还证明了竞争力的经验性能标准梯度下降。
2021-02-25 cs.LG stat.ML
Compressed Sensing for Block-Sparse Smooth Signals
我们提出了重建算法的光滑信号块稀疏从他们的压缩测量。我们通过组稀疏最小绝对收缩选择算子(LASSO)以及通过潜在的组LASSO正则化来解决不同组大小的问题。我们通过融合实现信号的平滑。我们开发低复杂度的求解器,我们提出的配方,通过交替方向的乘法器。
2013-09-10 cs.IT math.IT math.ST
Deep Learning Sparse Ternary Projections for Compressed Sensing of Images
Vrije Universiteit Brussel(布鲁塞尔自由大学);imec(比利时微电子研究中心)
压缩感知(CS)是一种采样理论,它允许使用由适当的投影矩阵实现的感知机制,从不完整数量的测量中重建稀疏(或可压缩)信号。CS理论基于随机高斯投影矩阵,其以高概率满足恢复保证;然而,稀疏三元{0,-1,+1}投影更适合于硬件实现。在本文中,我们提出了一种深度学习方法来获得非常稀疏的压缩感知三元投影。我们的深度学习架构以端到端的方式联合学习一对投影矩阵和重建算子。真实图像上的实验结果表明,所提出的方法的有效性相比,国家的最先进的方法,具有显着的优势,在复杂度。
2017-08-28 cs.CV cs.LG stat.ML
Equivariant Priors for Compressed Sensing with Unknown Orientation
Vrije Universiteit Amsterdam(阿姆斯特丹自由大学);Qualcomm AI Research(高通人工智能研究院);Qualcomm Technologies Netherlands B.V.(高通技术荷兰有限公司);Qualcomm Technologies, Inc.(高通技术公司)
在压缩感知中,目标是从线性测量的欠定系统重建信号。因此,需要关于感兴趣的信号及其结构的先验知识。此外,在许多情况下,信号在测量之前具有未知的取向。为了解决这样的恢复问题,我们建议使用等变生成模型作为先验,将方向信息封装在其潜在空间中。因此,我们表明,未知方向的信号可以恢复与迭代梯度下降的潜在空间,这些模型,并提供额外的理论恢复保证。我们构造了一个等变变分自编码器,并使用解码器作为压缩感知的生成先验。我们讨论了所提出的方法在收敛性和延迟方面的额外潜在收益。
2022-06-28 cs.LG eess.SP stat.ML
Coherence and sufficient sampling densities for reconstruction in compressed sensing
University College London(伦敦大学学院);FU-Berlin(柏林自由大学)
我们给出了一个新的,非常普遍的,制定的压缩感知问题的坐标投影的分析品种,并获得足够的采样率信号重建。我们的边界是线性的信号空间的一致性,一个几何参数独立的特定的信号和测量,和对数的环境维度的信号。我们通过推导出独立于真矩阵的低秩矩阵完备化和距离矩阵完备化的足够的采样密度来证明我们的方法。
2013-11-02 cs.IT cs.LG math.AG
Noise Folding in Compressed Sensing
关于压缩感知的文献几乎完全集中在信号无噪声且测量被噪声污染的设置上。然而,在实践中,信号本身在测量之前经常受到随机噪声的影响。我们简要地研究了这种设置,并表明,对于压缩感知中采用的绝大多数测量方案,这两种模型是等效的,但重要的区别是信噪比除以与p/n成比例的因子,其中p是信号的维数,n是观测的数量。由于p/n通常很大,这会导致噪声折叠,从而对SNR产生严重影响。
2011-04-19 cs.IT math.IT math.ST
Stochastic Parameterization using Compressed Sensing: Application to the Lorenz-96 Atmospheric Model
随着压缩感知技术的出现,越来越多的基于信号稀疏表示的优化和回归技术从数据集建立模型已经受到了广泛的关注。本文讨论了Lorenz-96模式的参数化问题,该模式具有两个时间尺度,模拟了中纬度大气动力学和微观对流过程。压缩感知用于构建模型(向量场)以模拟精细尺度过程的行为,从而使显式模拟成为参数化的在线基准。我们应用压缩感知,其中稀疏恢复是通过构建一个传感/字典矩阵从各态历经的样本产生的Lorenz-96大气模型,参数化的解决变量的未解决的变量。随机参数化是通过噪声的自回归建模实现的。我们利用集合卡尔曼滤波的数据同化,观测(直接测量)同化的低维随机参数化模型提供预测。最后,我们比较了压缩感知和Wilk的多项式回归的预测,以证明所提出的方法的潜在有效性。
2021-10-22 math.DS math.OC physics.ao-ph
Compressed Counting Meets Compressed Sensing
Rutgers University(罗格斯大学)
压缩感知(稀疏信号恢复)是近年来的一个热门和重要的研究课题。通过观察自然信号往往是非负的,我们提出了一个新的框架,使用压缩计数(CC)的非负信号恢复。CC是一种建立在最大偏斜p-稳定随机投影上的技术,最初是为数据流计算而开发的。我们的恢复过程在计算上是非常有效的,因为它只需要一个线性扫描的坐标。我们的分析表明,当0<p<=0.5时,使用M= O(C/eps^p log N)测量就足够了,使得在坐标的一次扫描中,所有坐标都将在eps加性精度内恢复。当p->0时,常数C=1,当p=0.5时,常数C=pi/2。特别地,当p->0时,所需的测量次数基本上是M=K \log N,其中K是信号的非零坐标的数量。
2013-10-03 cs.DS cs.IT cs.LG
Optimal Phase Transitions in Compressed Sensing
压缩感知处理从线性编码的模拟信号的有效恢复。本文提出了一种压缩感知的统计研究,通过建模的输入信号作为一个独立同分布。已知分布的过程。三类编码器,即最佳非线性,最佳线性和随机线性编码器。专注于最佳解码器,我们调查的测量速率和重建保真度之间的基本权衡衡量的错误概率和噪声灵敏度的存在和不存在的测量噪声,分别。最佳相变阈值被确定为输入分布的函数,并与通过流行的重建算法实现的次优阈值进行比较。特别是,我们表明,高斯传感矩阵的相变阈值不会产生任何惩罚相对于最佳非线性编码。我们的研究结果还提供了一个严格的理由,以前的结果的基础上副本在弱噪声制度。
2012-07-11 cs.IT math.IT math.ST
An analysis of block sampling strategies in compressed sensing
压缩感知是一种保证从少量线性投影中精确恢复稀疏信号的理论。当前压缩感知理论提出的采样方案通常没有实际意义,因为它们不能在真实的采集系统上实现。在本文中,我们研究了一种新的随机采样方法,包括在传感矢量块的信号投影。典型的例子是由2D傅立叶平面中的水平线构成的块的情况。我们提供的理论结果,所需的精确稀疏信号重建的块的数量。这个数字取决于两个属性,即支持块内和支持块间的一致性。然后,我们通过一系列的例子,包括高斯测量,孤立的测量或块的时间-频率的基础上,主要的结果是尖锐的意义上说,重建稀疏信号所需的块的最小数量不能提高到乘法对数因子。所提出的结果提供了一个很好的洞察块压缩传感在成像设备,如磁共振成像,无线电干涉测量或超声成像的可能性和限制。
2014-07-21 cs.IT math.IT math.ST
Weighted algorithms for compressed sensing and matrix completion
本文研究了压缩感知和矩阵完备问题的迭代重加权基追踪算法。在第一部分中,我们给出了一个理论解释的事实,重新加权基追踪可以改善基追踪在压缩感知的准确恢复了很多。我们展示了一个条件,链接的RIP和不相干常数的权重的准确性,这确保了准确的恢复。在第二部分中,我们介绍了一个新的算法矩阵完成,基于迭代加权的思想。由于加权核“范数”通常是非凸的,因此它不能容易地用作目标函数。因此,我们定义了一个新的估计的基础上的不动点方程。我们给出了经验证据的事实,这种新的算法导致强大的改进核模最小化的模拟和真实的矩阵完成问题。
2011-07-08 cs.IT math.IT math.ST
Bandit Theory meets Compressed Sensing for high dimensional Stochastic Linear Bandit
考虑了一个线性随机强盗问题,其中未知参数$θ$的维数$K$大于采样预算$n$ .在这种情况下,它通常是不可能的,因为通常的线性强盗算法在$O(K\sqrt{n})$中有一个遗憾的次线性遗憾界。在本文中,我们假设$θ$是$S-$稀疏的,即至多有$S-$非零分量,并且臂的空间是$||.||_2$范数的单位球。我们结合压缩感知和Bandit理论的思想,在$O(S\sqrt{n})$中推导出具有后悔界的算法。
2012-05-18 math.ST stat.TH
Limiting Laws of Coherence of Random Matrices with Applications to Testing Covariance Structure and Construction of Compressed Sensing Matrices
协方差结构的检验在统计分析的许多领域都具有重要意义,而压缩感知矩阵的构造是信号处理中的一个重要问题。受这些应用的启发,本文研究了$n\times p$随机矩阵的相干性在高维环境中的极限规律,其中$p$可以比$n$大得多。导出了大数定律和极限分布。然后,我们考虑测试的带性的协方差阵的高维高斯分布,其中包括测试的独立性作为一种特殊情况。数据矩阵一致性的限制律在测试的构造中起着关键作用。我们也将渐近结果应用到压缩感知矩阵的构造中。
2011-02-14 math.ST stat.TH
Adaptive Compressed Sensing for Support Recovery of Structured Sparse Sets
本文研究了通过自适应压缩感知恢复结构化信号支持度的问题。我们研究了几类结构化的支持集,并通过压缩测量准确地恢复这些集的基本限制,同时提供自适应支持恢复协议,这些类的性能接近最佳。我们表明,通过自适应设计的传感矩阵,我们可以获得显着的性能增益超过非自适应协议。这些增益源于自适应感测可以:(i)更好地减轻噪声的影响,以及(ii)更好地利用支持集的结构。
2016-09-02 math.ST stat.TH
An Alternative Thresholding Rule for Compressed Sensing
压缩感知算法通常利用硬阈值算子从密集向量传递到它们的最佳s-稀疏近似。然而,硬阈值算子的输出不依赖于来自特定问题实例的任何信息。我们提出了另一种阈值规则,前瞻性阈值,这是。在本文中,我们提供了理论和实验的理由在整个压缩感知使用这种新的阈值规则。
2020-10-14 cs.NA math.NA
Compressed sensing photoacoustic tomography reduces to compressed sensing for undersampled Fourier measurements
光声层析成像(PAT)是一种新兴的成像方式,旨在通过高分辨率的超声测量来测量组织的高对比度光学特性。这两种波之间的相互作用是基于热声效应。近年来,许多工作已经调查了压缩传感到PAT的适用性,以减少测量时间,同时保持高的重建质量。然而,在大多数情况下,缺乏理论上的保障。在这项工作中,我们表明,在许多实际感兴趣的测量设置,压缩感知PAT减少到压缩感知欠采样傅立叶测量。这是通过在波传播的自由空间模型的情况下应用已知的重构公式,以及通过在有界域模型的情况下应用Riesz基和非均匀傅里叶级数的理论来实现的。大量的数值模拟说明和验证的方法。
2020-10-16 cs.NA math.AP math.FA
Domain decomposition methods for compressed sensing
提出用于最小化含数据保真项和全变分约束泛函的序贯与并行域分解算法,分析收敛性,并通过数值实验展示在插值/修复及压缩感知问题中恢复分段常数医学图像的有效性。
2009-02-01 cs.NA math.NA
Methods for Quantized Compressed Sensing
University of California, Los Angeles(加州大学洛杉矶分校);Claremont McKenna College(克莱蒙特麦肯纳学院)
本文比较了多种贪婪量化压缩感知算法的性能,提出两种新方法QCoSaMP和AOP-QIHT,并评估了不同比特深度、稀疏性和噪声水平下的算法表现。
2015-12-30 cs.IT cs.NA math.IT
Algebraic compressed sensing
本文提出代数压缩感知框架,利用代数几何方法系统研究基于多项式建模的结构化信号恢复问题,并给出关于存在性、可恢复性与唯一性所需最小测量数的最优结论。
2024-06-24 cs.IT cs.NA math.AG
Theory and Applications of Compressed Sensing
本文介绍压缩感知这一新兴研究领域,该领域通过高效算法从高度不完整的线性测量中恢复可稀疏表示的高维信号。
2012-08-28 cs.IT cs.NA math.IT
Breaking the coherence barrier: A new theory for compressed sensing
Purdue Univ.(普渡大学);Univ. of Cambridge(剑桥大学)
提出一种扩展的压缩感知理论框架,通过引入渐近稀疏性、渐近非相干性和多级随机采样三个新概念,弥合现有理论与实际应用之间的差距,证明在松弛条件下压缩感知仍然可行并具有优势。
2014-06-23 cs.IT cs.NA math.IT
Compressed sensing and sparsity in photoacoustic tomography
Christian Doppler Laboratory for Photoacoustic Imaging and Laser Ultrasonics(光声成像与激光超声学克莉丝蒂安·多普勒实验室)
本文通过压缩感知技术减少光电探测成像中的测量次数,提出稀疏化时间变换方法,实现低复杂度的重建算法,验证了在不降低空间分辨率的情况下减少空间测量数量的可行性。
2016-08-04 cs.NA math.NA physics.data-an
Thermal Source Localization Through Infinite-Dimensional Compressed Sensing
本文提出利用无限维压缩感知思想进行热源定位,提供理论保证并验证了在噪声和非均匀分布下的强性能。
2017-10-04 cs.NA eess.SP math.NA
On the Role of Sparsity in Compressed Sensing and Random Matrix Theory
University of Michigan(密歇根大学)
本文讨论了压缩感知概念在随机矩阵可逆性研究中的应用,通过稀疏性思想得到了N×N随机矩阵最小奇异值中位数的最优界N^{-1/2}。
2009-08-03 cs.NA math.NA math.PR
High-Resolution Radar via Compressed Sensing
University of California, Davis(加州大学戴维斯分校)
本文提出一种将时频平面离散化为N×N网格的压缩感知雷达模型,利用目标稀疏性(K远小于N²)通过非相干脉冲和压缩感知技术重构目标场景,理论给出稀疏度K的上界,数值模拟验证了实际性能更优,相比传统雷达具有更高分辨率潜力。
2008-12-22 cs.IT cs.NA math.IT
Iterative and greedy algorithms for the sparsity in levels model in compressed sensing
基于压缩感知的最优函数逼近问题,提出了迭代硬采样保持算法和压缩采样匹配追踪算法的推广,能够提高信号的稀疏性。我们表明,通过数值实验,所提出的算法是成功地能够胜过他们的非结构化的变体时,信号表现出感兴趣的稀疏结构。此外,在分段光滑函数近似的上下文中,我们数值证明,结构促进解码器优于其非结构化的变体和基础追求程序时,编码器是结构不可知的。
2021-10-28 cs.IT cs.NA math.IT
Generalized sampling: stable reconstructions, inverse problems and compressed sensing over the continuum
Purdue Univ.(普渡大学);Univ. of Cambridge(剑桥大学);Hochsc. Neubrandenburg(新勃兰登堡高等学校)
本文探讨了基于类比或无限维图像和信号模型的重建问题,提出广义采样在稳定重建、逆问题和稀疏恢复中的应用,构建了连续域压缩感知理论。
2013-10-04 cs.IT cs.NA math.IT
A strong restricted isometry property, with an application to phaseless compressed sensing
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Academy of Mathematics and System Science, Chinese Academy of Sciences(中国科学院数学与系统科学研究院)
本文提出强限制等距性质(SRIP),用于相位缺失压缩感知,证明在满足SRIP的条件下,通过最小化ℓ1范数可恢复信号,并展示随机高斯矩阵满足SRIP,从而实现相位缺失压缩感知。
2014-04-15 cs.IT cs.NA math.IT
A sparse Kaczmarz solver and a linearized Bregman method for online compressed sensing
本文提出了一种计算稀疏或最小TV解的线性系统算法框架,包含Kaczmarz方法和线性化Bregman方法作为特例,并引入了稀疏Kaczmarz求解器等新方法,适用于测量缓慢且昂贵的在线压缩感知、TV断层成像和射电干涉测量等问题。
2014-03-28 cs.CV cs.IT cs.NA