Erroneous correspondences between samples and their respective channel or target commonly arise in several real-world applications. For instance, whole-brain calcium imaging of freely moving organisms, multiple target tracking or multi-person contactless vital sign monitoring may be severely affected by mismatched sample-channel assignments. To systematically address this fundamental problem, we pose it as a signal reconstruction problem where we have lost correspondences between the samples and their respective channels. We show that under the assumption that the signals of interest admit a sparse representation over an overcomplete dictionary, unique signal recovery is possible. Our derivations reveal that the problem is equivalent to a structured unlabeled sensing problem without precise knowledge of the sensing matrix. Unfortunately, existing methods are neither robust to errors in the regressors nor do they exploit the structure of the problem. Therefore, we propose a novel robust two-step approach for the reconstruction of shuffled sparse signals. The performance and robustness of the proposed approach is illustrated in an application of whole-brain calcium imaging in computational neuroscience. The proposed framework can be generalized to sparse signal representations other than the ones considered in this work to be applied in a variety of real-world problems with imprecise measurement or channel assignment.


翻译:样本及其各自的信道或目标之间的不协调通信通常在若干现实世界的应用中出现。例如,不匹配的样本分配可能会严重影响到对样本的不匹配的样本通道,因此,我们把它作为一个信号性重建问题,因为样本和它们各自的渠道之间失去了通信。我们表明,假设兴趣信号在字典过于完整的词典上代表不足,就有可能实现独特的信号恢复。我们的推断表明,问题相当于一个结构化的无标签遥感问题,而没有精确的感测矩阵知识。不幸的是,现有方法既不能对递减器中的错误产生强有力的反应,也不能利用问题的结构。因此,我们提出了一种新型的稳健的两步方法,用于重建稀疏的信号。在计算性神经科学中应用整体性微量的微量成成像,说明拟议方法的性能和坚固性。拟议框架可以普遍化为暗淡的信号表示,而不是在本工作中考虑的、在各种实际测量过程中应用的频率或不精确度问题。

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