Multi-reference alignment (MRA) is the problem of recovering a signal from its multiple noisy copies, each acted upon by a random group element. MRA is mainly motivated by single-particle cryo-electron microscopy (cryo-EM) that has recently joined X-ray crystallography as one of the two leading technologies to reconstruct biological molecular structures. Previous papers have shown that in the high noise regime, the sample complexity of MRA and cryo-EM is $n=\omega(\sigma^{2d})$, where $n$ is the number of observations, $\sigma^2$ is the variance of the noise, and $d$ is the lowest-order moment of the observations that uniquely determines the signal. In particular, it was shown that in many cases, $d=3$ for generic signals, and thus the sample complexity is $n=\omega(\sigma^6)$. In this paper, we analyze the second moment of the MRA and cryo-EM models. First, we show that in both models the second moment determines the signal up to a set of unitary matrices, whose dimension is governed by the decomposition of the space of signals into irreducible representations of the group. Second, we derive sparsity conditions under which a signal can be recovered from the second moment, implying sample complexity of $n=\omega(\sigma^4)$. Notably, we show that the sample complexity of cryo-EM is $n=\omega(\sigma^4)$ if at most one third of the coefficients representing the molecular structure are non-zero; this bound is near-optimal. The analysis is based on tools from representation theory and algebraic geometry. We also derive bounds on recovering a sparse signal from its power spectrum, which is the main computational problem of X-ray crystallography.


翻译:多坐标校正(MRA) 是一个问题, 是如何从多盘杂音复制件中恢复信号, 每份由随机组元素执行。 MRA主要受单粒冷冻- 电子显微镜(cryo- EM)的驱动, 后者最近加入了X射线晶体学, 作为重建生物分子结构的两大主要技术之一。 前几篇文章显示, 在高噪音系统中, MRA 和冷冻- EM 的样本复杂性是 $@ omga (\\ sigma=2d}) 。 其中, 美元是观测的数量, $\ sigma4, 美元是噪音的差异, $dald$是观测的最小端点。 特别是, 在许多案例中, 用于普通信号的, $d=3$( sigma), 因此样本的复杂度是 $nçoomga (\ gmama) 和 colo- EM 变异度模型的第二个时刻, 如果我们在两个模型中, 将信号的第二个瞬间点确定接近于统一基质基质矩阵结构的第二信号, 。 其尺寸的内, 的数值是来自正位的图像的内, 度, 的数值是来自正值的数值值 。

0
下载
关闭预览

相关内容

Into the Metaverse,93页ppt介绍元宇宙概念、应用、趋势
专知会员服务
47+阅读 · 2022年2月19日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
78+阅读 · 2020年7月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17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
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18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
0+阅读 · 2013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
1+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
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月15日
Arxiv
0+阅读 · 2022年12月14日
Arxiv
65+阅读 · 2021年6月18日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium7
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月15日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18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
0+阅读 · 2013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
1+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
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员