We consider the \textit{phase retrieval} problem of recovering a sparse signal $\mathbf{x}$ in $\mathbb{R}^d$ from intensity-only measurements in dimension $d \geq 2$. Phase retrieval can be equivalently formulated as the problem of recovering a signal from its autocorrelation, which is in turn directly related to the combinatorial problem of recovering a set from its pairwise differences. In one spatial dimension, this problem is well studied and known as the \textit{turnpike problem}. In this work, we present MISTR (Multidimensional Intersection Sparse supporT Recovery), an algorithm which exploits this formulation to recover the support of a multidimensional signal from magnitude-only measurements. MISTR takes advantage of the structure of multiple dimensions to provably achieve the same accuracy as the best one-dimensional algorithms in dramatically less time. We prove theoretically that MISTR correctly recovers the support of signals distributed as a Gaussian point process with high probability as long as sparsity is at most $\mathcal{O}\left(n^{d\theta}\right)$ for any $\theta < 1/2$, where $n^d$ represents pixel size in a fixed image window. In the case that magnitude measurements are corrupted by noise, we provide a thresholding scheme with theoretical guarantees for sparsity at most $\mathcal{O}\left(n^{d\theta}\right)$ for $\theta < 1/4$ that obviates the need for MISTR to explicitly handle noisy autocorrelation data. Detailed and reproducible numerical experiments demonstrate the effectiveness of our algorithm, showing that in practice MISTR enjoys time complexity which is nearly linear in the size of the input.


翻译:我们考虑的是从维度的强度测量中恢复一个稀疏信号$[mathbf{x}$$$\mathb{R ⁇ d$$美元 的问题。 阶段检索可以等同地表述为从自动关系中恢复信号的问题, 而这反过来又直接关系到从对称差异中恢复一套数据集的组合问题。 在一个空间层面, 这个问题得到了很好的研究, 并被称作 rumit{ turnpike probled} 。 在这项工作中, 我们提出MISTRA (MDSL 中间部分 Spress suppor T Recovery), 一种利用这种配方来从仅度测量中恢复多维信号支持的算法。 MISTRA利用多个维度结构来实现与从对齐的最好的一维算算法问题直接相关。 MISTRAD 正确地恢复了以高频点发送的信号的支持, 高概率是, 只要蒸气度在最大程度上是 $macal=O_\\\\\\\ mrent mareck a case, lient deal deal deal deal casion a case, ex deal deal deal deal deal deal dex acion acre deal dex a lament, 在任何 $.

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