A common observation in data-driven applications is that high dimensional data has a low intrinsic dimension, at least locally. In this work, we consider the problem of estimating a $d$ dimensional sub-manifold of $\mathbb{R}^D$ from a finite set of noisy samples. Assuming that the data was sampled uniformly from a tubular neighborhood of $\mathcal{M}\in \mathcal{C}^k$, a compact manifold without boundary, we present an algorithm that takes a point $r$ from the tubular neighborhood and outputs $\hat p_n\in \mathbb{R}^D$, and $\widehat{T_{\hat p_n}\mathcal{M}}$ an element in the Grassmanian $Gr(d, D)$. We prove that as the number of samples $n\to\infty$ the point $\hat p_n$ converges to $p\in \mathcal{M}$ and $\widehat{T_{\hat p_n}\mathcal{M}}$ converges to $T_p\mathcal{M}$ (the tangent space at that point) with high probability. Furthermore, we show that the estimation yields asymptotic rates of convergence of $n^{-\frac{k}{2k + d}}$ for the point estimation and $n^{-\frac{k-1}{2k + d}}$ for the estimation of the tangent space. These rates are known to be optimal for the case of function estimation.


翻译:在数据驱动的应用中,一个常见的观察是,高维数据具有低内在维度,至少是本地的。在这项工作中,我们考虑从一组有限的噪音样本中估算美元=mathbb{R ⁇ D$的维维次元值问题。假设数据是统一地从一个小管区环境的$mathcal{M ⁇ in\\\cca{c ⁇ kal{C ⁇ k$,一个没有边界的紧凑方块体,我们提出了一个计算法,它从管区邻居和输出的$\hat p_n\in\mathb{R ⁇ D$, 和$\bl+xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

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