Regularization in Optimal Transport (OT) problems has been shown to critically affect the associated computational and sample complexities. It also has been observed that regularization effectively helps in handling noisy marginals as well as marginals with unequal masses. However, existing works on OT restrict themselves to $\phi$-divergences based regularization. In this work, we propose and analyze Integral Probability Metric (IPM) based regularization in OT problems. While it is expected that the well-established advantages of IPMs are inherited by the IPM-regularized OT variants, we interestingly observe that some useful aspects of $\phi$-regularization are preserved. For example, we show that the OT formulation, where the marginal constraints are relaxed using IPM-regularization, also lifts the ground metric to that over (perhaps un-normalized) measures. Infact, the lifted metric turns out to be another IPM whose generating set is the intersection of that of the IPM employed for regularization and the set of 1-Lipschitz functions under the ground metric. Also, in the special case where the regularization is squared maximum mean discrepancy based, the proposed OT variant, as well as the corresponding Barycenter formulation, turn out to be those of minimizing a convex quadratic subject to non-negativity/simplex constraints and hence can be solved efficiently. Simulations confirm that the optimal transport plans/maps obtained with IPM-regularization are intrinsically different from those obtained with $\phi$-regularization. Empirical results illustrate the efficacy of the proposed IPM-regularized OT formulation. This draft contains the main paper and the Appendices.


翻译:最佳运输(OT)的正规化问题被证明严重影响了相关的正常计算和抽样复杂性,还观察到正规化有效地有助于处理杂乱的边际和边际,在质量不平等的情况下,正规化有助于处理杂乱的边际和边际。然而,在优化运输(OT)的正规化方面,现有的OT工程将自己限制在以美元为基点的正规化。在这项工作中,我们提议和分析基于综合概率(IPM)的基于机械化(OT)的问题的正规化。虽然预计IPM的既定优势由常规化的固定的OT变异体所继承,但我们很有意思地看到,美元正规化的一些有用的方面得到了保存。此外,我们表明OT的配置,即边际限制在使用IPM(IMP)正规化时有所放松,也提高了地面测量值。 取消的标度是另一个IMPM的组合,即用于正规化的IMPM(IM)和1-LIPschitz在地面测量下得到的一套功能。此外,在特殊的案例中,正规化的正规化(IMex)的正规化(I-I-IP)的正规化(IPO)的正规化(I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-l)的正规化和最低化是以正序制为底制为基)的固定化为基值为基值的固定的固定的固定的固定化,这些正基值的固定的固定的公式,这些正值为基值为基质化为基值为基值为基值为基值的正基值的固定的固定的固定的公式为基值的固定的固定的公式为基的固定的版本的公式的固定的固定的版本的版本的版本的版本的公式的版本,这些正的公式的版本为基的固定的版本为基的版本为基的版本为基的固定的版本的版本的版本为基的版本为基的版本的版本的版本为基的正基的版本为基的版本的版本。

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