Compressed sensing, sparsity and p-values
Sara van de Geer April 16, 2015
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 1 / 49
Compressed sensing, sparsity and p-values Sara van de Geer April - - PowerPoint PPT Presentation
Compressed sensing, sparsity and p-values Sara van de Geer April 16, 2015 (Leiden) Dantzig April 16, 2015 1 / 49 Basis Pursuit [Chen, Donoho and Saunders (1998)] X : given n p (sensing) matrix and f 0 : given n -vector of measurements. We
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 1 / 49
p
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 2 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 3 / 49
j = 0} be the active set of β0.
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 4 / 49
−S01 > β∗ S0 − β01.
S01 + β∗ −S01.
S01 + β∗ −S01 ≤ β01.
−S01 ≤ β∗ S0 − β01.
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 5 / 49
2 : β−S1 ≤ L, βS1 = 1
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 6 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 7 / 49
2/n + 2λβ1
2/n ≤
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 8 / 49
β
2/n + 2λβ1
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 9 / 49
2/n ≤
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 10 / 49
0I) and diag(X TX)/n = I.
2/n ∼ σ2 0 log p × |S0|
0 log p × number of active parameters
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 11 / 49
0I) and diag(X TX)/n = I.
2/n ∼ σ2 0 log p × |S0|
0 log p × number of active parameters
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 11 / 49
0I) and diag(X TX)/n = I.
2/n ∼ σ2 0 log p × |S0|
0 log p × number of active parameters
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 11 / 49
2/n ≤ X(β − β0)2 2/n + 4λβ−S1
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 12 / 49
2/n ≤ fS − f 02 2/n +
2/n ≤ min S
2/n +
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 13 / 49
2/n ≤ X(β−β0)2 2/n+
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 14 / 49
r := p
j |r, 0 < r < 1,
j | > 3λǫ}.
ǫ
r
r = o((n/ log p)
1−r 2 ) we have ˆ
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 15 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 16 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 16 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 16 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 17 / 49
z∈∂β01
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 18 / 49
Ω(β)≤1 zTβ, z ∈ Rp.
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 19 / 49
Ω(β)≤1 zTβ, z ∈ Rp.
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 19 / 49
z0∈∂Ω(β0) zT(β − β0) ≥ Ω−(β) − Ω+(β − β0)
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 20 / 49
z0∈∂Ω(β0) zT(β − β0) ≥ Ω−(β) − Ω+(β − β0)
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 20 / 49
m
k
k∈T0 βGk2,
k / ∈T0 βGk2
ß ß ß ß ß 1 3 2 7 8 G G G 1 2 3
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 21 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 22 / 49
+ be a convex cone and
a∈A, a1=1
j
a∈A, a1=1
j .
aS0∈AS0, aS01=1
j
a−S0∈A−S0,a−S01=1
∈S0
j
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 23 / 49
a a
1 2
1, · · · , β0 s0, 0, · · · , 0)T. ß
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 24 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 25 / 49
max(Z) is the largest eigenvalue of Z TZ.
0 ,
0 P0 = I, QT 0 Q0 = I, Λ0 =
1
s0
0 + (I − P0PT 0 )W(I − Q0QT 0 ) : Λmax(W) ≤ 1}.
0 BQ0QT 0 nuclear, Ω−(B) = (I −P0PT 0 )B(I −Q0QT 0 )nuclear.
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 26 / 49
2/n : Ω−(β) ≤ L, Ω+(β) = 1
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 27 / 49
Ω := arg min{Ω(β) : Xβ = f 0}.
Ω = β0.
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 28 / 49
2/n + 2λΩ(β)
2/n ≤ ˆ
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 29 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 30 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 30 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 30 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 30 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 31 / 49
u≥0
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 32 / 49
u≥0
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 32 / 49
β (β′) ≤ L, Ω+ β (β′) = 1}
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 33 / 49
β+(β−) = 0.
β+, Ω− := Ω− β+,
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 34 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 35 / 49
i B0) + ǫi, i = 1, . . . , n,
k ) = 1
n
i B)/n + 1
2.
2 = 1
2 − 1
2.
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 36 / 49
2 − 1
2
2 + 1
2 + trace((B − B′)T(B′ − B0)) − 1
2
2.
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 37 / 49
n
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 38 / 49
2 ≤ 1
2+¯
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 39 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 40 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 41 / 49
2.
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 42 / 49
1
2
p
j = 1
j
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 43 / 49
β∈Rp
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 44 / 49
j := ˆ
j .
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 45 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 46 / 49
− ˙ Rn(ˆ β)
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 47 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 48 / 49
(Leiden) Dantzig April 16, 2015 49 / 49