This paper addresses the deconvolution problem of estimating a square-integrable probability density from observations contaminated with additive measurement errors having a known density. The estimator begins with a density estimate of the contaminated observations and minimizes a reconstruction error penalized by an integrated squared $m$-th derivative. Theory for deconvolution has mainly focused on kernel- or wavelet-based techniques, but other methods including spline-based techniques and this smoothness-penalized estimator have been found to outperform kernel methods in simulation studies. This paper fills in some of these gaps by establishing asymptotic guarantees for the smoothness-penalized approach. Consistency is established in mean integrated squared error, and rates of convergence are derived for Gaussian, Cauchy, and Laplace error densities, attaining some lower bounds already in the literature. The assumptions are weak for most results; the estimator can be used with a broader class of error densities than the deconvoluting kernel. Our application example estimates the density of the mean cytotoxicity of certain bacterial isolates under random sampling; this mean cytotoxicity can only be measured experimentally with additive error, leading to the deconvolution problem. We also describe a method for approximating the solution by a cubic spline, which reduces to a quadratic program.


翻译:本文解决了一个问题,即从受到已知密度的加性测量误差污染的观测值中估计平方可积概率密度的反卷积问题。该估计器开始于污染观测值的密度估计,并最小化被积分的平方第 $m$ 次导数惩罚的重构误差。反卷积的理论主要集中在基于核或小波的技术上,但其他方法,包括基于样条的技术和这种平滑惩罚估计器,已被发现在模拟研究中优于核方法。本文填补了一些缺口,为平滑惩罚方法建立了渐近保证。在大多数结果中建立了均方误差一致收敛性,并推导出了高斯、柯西和拉普拉斯误差密度的收敛速度,可以达到一些已经在文献中提出的下限。对于大多数结果,假设都是较弱的;该估计器可以用于比解卷积内核更广泛的误差密度类别。我们的应用示例是在随机抽样下估计某些细菌株平均细胞毒性的密度;该平均细胞毒性只能通过加性误差进行实验测量,导致了解卷积问题。我们还描述了一种通过三次样条逼近解的方法,这归结为一个二次规划问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】工程和科学中的概率和统计,
专知会员服务
57+阅读 · 2022年12月24日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月4日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
【推荐】全卷积语义分割综述
机器学习研究会
19+阅读 · 2017年8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
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
1+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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月29日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
全球人工智能
19+阅读 · 2017年12月17日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】深度学习目标检测全面综述
机器学习研究会
21+阅读 · 2017年9月13日
【推荐】全卷积语义分割综述
机器学习研究会
19+阅读 · 2017年8月31日
相关基金
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
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
1+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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员