Graph signal processing is a ubiquitous task in many applications such as sensor, social, transportation and brain networks, point cloud processing, and graph neural networks. Graph signals are often corrupted through sensing processes, and need to be restored for the above applications. In this paper, we propose two graph signal restoration methods based on deep algorithm unrolling (DAU). First, we present a graph signal denoiser by unrolling iterations of the alternating direction method of multiplier (ADMM). We then propose a general restoration method for linear degradation by unrolling iterations of Plug-and-Play ADMM (PnP-ADMM). In the second method, the unrolled ADMM-based denoiser is incorporated as a submodule. Therefore, our restoration method has a nested DAU structure. Thanks to DAU, parameters in the proposed denoising/restoration methods are trainable in an end-to-end manner. Since the proposed restoration methods are based on iterations of a (convex) optimization algorithm, the method is interpretable and keeps the number of parameters small because we only need to tune graph-independent regularization parameters. We solve two main problems in existing graph signal restoration methods: 1) limited performance of convex optimization algorithms due to fixed parameters which are often determined manually. 2) large number of parameters of graph neural networks that result in difficulty of training. Several experiments for graph signal denoising and interpolation are performed on synthetic and real-world data. The proposed methods show performance improvements to several existing methods in terms of root mean squared error in both tasks.


翻译:在传感器、社交、交通和大脑网络、点云处理和图形神经网络等许多应用中,图示信号处理是一个无处不在的任务。图示信号往往通过感测过程腐蚀,需要为上述应用修复。在本文中,我们提出基于深算法解动(DAU)的两种图形信号恢复方法。首先,我们通过解开乘数交替方向方法(ADMMM)的迭代来显示一个图形信号脱色器。然后,我们提出一种通过解滚的合成变换ADMM(PnP-ADMM)(PnP-ADMM)的直线性能降解的一般恢复方法。在第二种方法中,未滚动的ADMMM的除色调器被整合为一个子模块。因此,我们的恢复方法有一个嵌套的DAUAU结构。由于DAU,拟议的调/再置法的参数可以以端对端到端方式进行训练。由于拟议恢复方法基于(Conx)优化算法的推算方法,该方法可以解释并保留参数的数值数量,因为我们只需要的ADMMMMMMMD的变压的变压的双级变整的变压的变压方法需要。

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