In this paper we consider algorithm unfolding for the Multiple Measurement Vector (MMV) problem in the case where only few training samples are available. Algorithm unfolding has been shown to empirically speed-up in a data-driven way the convergence of various classical iterative algorithms but for supervised learning it is important to achieve this with minimal training data. For this we consider learned block iterative shrinkage thresholding algorithm (LBISTA) under different training strategies. To approach almost data-free optimization at minimal training overhead the number of trainable parameters for algorithm unfolding has to be substantially reduced. We therefore explicitly propose a reduced-size network architecture based on the Kronecker structure imposed by the MMV observation model and present the corresponding theory in this context. To ensure proper generalization, we then extend the analytic weight approach by Lui et al to LBISTA and the MMV setting. Rigorous theoretical guarantees and convergence results are stated for this case. We show that the network weights can be computed by solving an explicit equation at the reduced MMV dimensions which also admits a closed-form solution. Towards more practical problems, we then consider convolutional observation models and show that the proposed architecture and the analytical weight computation can be further simplified and thus open new directions for convolutional neural networks. Finally, we evaluate the unfolded algorithms in numerical experiments and discuss connections to other sparse recovering algorithms.


翻译:在本文中,我们考虑在培训样本很少的情况下,多重测量矢量(MMV)问题的演算法。在只有少量培训样本的情况下,我们考虑多重测量矢量(MMV)问题的演算法。演算法显示,以数据驱动的方式在经验上加速了各种古典迭代算法的趋同,但为了在监督下学习,重要的是以最低培训数据数据数据来实现这一目标。为此,我们认为,根据不同的培训战略,我们考虑在最低培训间接费用中几乎没有数据优化地使用多测量矢量(LBISTA)的演算法(LBISTA)。为了在最低培训间接费用中采用几乎没有数据优化的优化,必须大幅降低演算法的可训练参数的数量。因此,我们明确提议根据MMMV观察模型规定的Kronecker结构来缩小网络结构规模,并在此背景下提出相应的理论。为了确保适当概括化,我们随后将Lui和al的解算法方法推广到LISITA和MV设置。我们提出的演进式演算模型和演算中,我们最终可以评估进式的演化的演进式结构。我们提出的演化的演进进进的演算模型和演进的演进式结构。我们最后的演进进的演进的演进的演进的演进的演进的演进的演进的演进式模型可以评估。

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