It is common for data structures such as images and shapes of 2D objects to be represented as points on a manifold. The utility of a mechanism to produce sanitized differentially private estimates from such data is intimately linked to how compatible it is with the underlying structure and geometry of the space. In particular, as recently shown, utility of the Laplace mechanism on a positively curved manifold, such as Kendall's 2D shape space, is significantly influences by the curvature. Focusing on the problem of sanitizing the Fr\'echet mean of a sample of points on a manifold, we exploit the characterisation of the mean as the minimizer of an objective function comprised of the sum of squared distances and develop a K-norm gradient mechanism on Riemannian manifolds that favors values that produce gradients close to the the zero of the objective function. For the case of positively curved manifolds, we describe how using the gradient of the squared distance function offers better control over sensitivity than the Laplace mechanism, and demonstrate this numerically on a dataset of shapes of corpus callosa. Further illustrations of the mechanism's utility on a sphere and the manifold of symmetric positive definite matrices are also presented.


翻译:2D 对象的图像和形状等数据结构通常以多元的点表示。 一个机制用来从这些数据中产生清洁化的私人估计,其效用与它与空间的基本结构和几何的兼容度密切相关。特别是,如最近所示,Laplace 机制在正曲线形体上的有用性,如Kendall的 2D 形状空间,受到曲线的显著影响。侧重于将一个多元点样本的Fr\'echet 值进行净化的问题,我们利用该平均值的特性,作为由平方距离和成份组成的目标函数的最小化器,并在里曼尼方形上开发一个K-norm梯度机制,该机制有利于产生接近目标函数零的梯度。对于正曲线形形体,我们描述使用平方距离函数的梯度如何比Laplet 机制更能控制敏感度,并用数字显示该数值显示由平方形体相形体形状组成的数据集,同时在正数矩阵上进一步展示该机制的正数矩阵。

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