基于邻近ADMM的重建算法

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在压缩感知领域中l0范数极小化问题是信号稀疏重建过程的核心,但由于该问题是NP-难的,没有多项式时间的求解算法,所以不得不尝试其他途径。目前,此类问题主要采用l1范数来代替l0范数的凸松弛技巧或使用高斯函数来代替l0范数进行极小化求解的光滑化技巧两种途径求解。因为利用凸优化的理论和邻近点算子的性质,l1范数的松弛问题可获得显式解的表达式,使得问题求解过程较简单,并且相应的乘子交替方向法可达到线性收敛率,有较好的收敛性,所以本文主要将经典的l1-analysis问题及其对偶问题作为我们的研究对象。运用上图的定义将l1凸松弛问题转化为一种锥优化的形式,并运用共轭函数和对偶锥理论得到相应的对偶问题,设计了求解其对偶问题的半邻近乘子交替方向法。为提高计算的精度,我们改进了ADMM方法,为保留显示解的表达式这个优势,我们仅对部分乘子采用了增广拉格朗日方法,对另一部分乘子采用拉格朗日函数加上一个邻近项的方式进行求解。虽然我们的问题所对应的乘子从两个变为了三个,而三块的ADMM方法已被证明并不总是收敛的,但是在收敛性分析时,我们可以其中一个乘子用另外两个进行表示,变为两块的形式,从而可以基于现有关于两个乘子的ADMM方法收敛性证明结论来证明本文中算法的收敛性。此外我们也对算法进行了数值实验,考虑带噪声的音频信号进行重建恢复,数值结果较为理想,也验证了算法的有效性。
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