We investigate an image recovery method for sparse-view computed tomography (CT) using an iterative shrinkage algorithm based on a second-order approach. The two-step iterative shrinkage-thresholding (TwIST) algorithm including a total variation regularization technique is elucidated to be more robust than other first-order methods; it enables a perfect restoration of an original image even if given only a few projection views of a parallel-beam geometry. We find that the incoherency of a projection system matrix in CT geometry sufficiently satisfies the exact reconstruction principle even when the matrix itself has a large condition number. Image reconstruction from fan-beam CT can be well carried out, but the retrieval performance is very low when compared to a parallel-beam geometry. This is considered to be due to the matrix complexity of the projection geometry. We also evaluate the image retrieval performance of the TwIST algorithm -sing measured projection data.
This paper addresses the problem to make sparse the projection matrix in pattern recognition method. Recently, the size of computer program is often restricted in embedded systems. It is very often that developed programs include some constant data. For example, many pattern recognition programs use the projection matrix for dimension reduction. To improve the recognition performance, very high dimensional feature vectors are often extracted. In this case, the projection matrix can be very big. Recently, RSR(roated sparse regression) method[1] was proposed. This method has been proved one of the best algorithm that obtains the sparse matrix. We propose three methods to improve the RSR; outlier removal, sampling and elastic net RSR(E-RSR) in which the penalty term in RSR optimization function is replaced by that of the elastic net regression. The experimental results show that the proposed methods are very effective and improve the sparsity rate dramatically without sacrificing the recognition rate compared to the original RSR method.
Sparse view CT has been widely used to reduce radiation dose to patient in radiation therapy. In this work, we performed sinogram restoration from sparse sampling data by using inpainting method for simulation and experiment. Sinogram restoration was performed in accordance with sampling angle and restoration method, and their results were validated with root mean square error (RMSE) and image profiles. Simulation and experiment are designed to fan beam scan for various projection angles. Sparse data in sinogram were restored by using linear interpolation and inpainting method. Then, the restored sinogram was reconstructed with filtered backprojection (FBP) algorithm. The results showed that RMSE and image profiles were depended on the projection angles and restoration method. Based on the simulation and experiment, we found that inpainting method could be improved for sinogram restoration in comparison to linear interpolation method for estimating RMSE and image profiles.
This paper proposes the so-called MOSUM-based sparse projection method for change points detection in high-dimensional time series. Our method is inspired by Wang and Samworth (2018), however, our method improves their method in two ways. One is to find change points all at once, so it minimizes sequential error. The other is localized so that more robust to the mean changes offsetting each other. We also propose data-driven threshold selection using block wild bootstrap. A comprehensive simulation study shows that our method performs reasonably well in finite samples. We also illustrate our method to stock prices consisting of S&P 500 index, and found four change points in recent 6 years.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.617-627
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2021
Underwater Acoustic Channels (UAC) have inherent sparse characteristics. The traditional adaptive equalization techniques do not utilize this feature to improve the performance. In this paper we consider the Variable Adaptive Subgradient Projection (V-ASPM) method to derive a new sparse equalization algorithm based on the Minimum Symbol Error Rate (MSER) criterion. Compared with the original MSER algorithm, our proposed scheme adds sparse matrix to the iterative formula, which can assign independent step-sizes to the equalizer taps. How to obtain such proper sparse matrix is also analyzed. On this basis, the selection scheme of the sparse matrix is obtained by combining the variable step-sizes and equalizer sparsity measure. We call the new algorithm Sparse-Control Proportional-MSER (SC-PMSER) equalizer. Finally, the proposed SC-PMSER equalizer is embedded into a turbo receiver, which perform turbo decoding, Digital Phase-Locked Loop (DPLL), time-reversal receiving and multi-reception diversity. Simulation and real-field experimental results show that the proposed algorithm has better performance in convergence speed and Bit Error Rate (BER).
In an ordinary CT scan, a large number of projections with full field-of-view (FFOV) are necessary to reconstruct high resolution images. However, excessive x-ray dosage is a great concern in FFOV scan. Region-of-interest (ROI) CT or sparse-view CT is considered to be a solution to reduce x-ray dosage in CT scanning, but it suffers from bright-band artifacts or streak artifacts giving contrast anomaly in the reconstructed image. In this study, we propose an image reconstruction method to eliminate the bright-band artifacts and the streak artifacts simultaneously. In addition to the ROI scan for the interior projection data with relatively high sampling rate in the view direction, we get sparse-view exterior projection data with much lower sampling rate. Then, we reconstruct images by solving a constrained total variation (TV) minimization problem for the interior projection data, which is assisted by the exterior projection data in the compressed sensing (CS) framework. For the interior image reconstruction assisted by the exterior projection data, we implemented the proposed method which enforces dual data fidelity terms and a TV term. The proposed method has effectively suppressed the bright-band artifacts around the ROI boundary and the streak artifacts in the ROI image. We expect the proposed method can be used for low-dose CT scans based on limited x-ray exposure to a small ROI in the human body.
With the large amount of complex network data that is increasingly available on the Web, link prediction has become a popular data-mining research field. The focus of this paper is on a link-prediction task that can be formulated as a binary classification problem in complex networks. To solve this link-prediction problem, a sparse-classification algorithm called "Truncated Kernel Projection Machine" that is based on empirical-feature selection is proposed. The proposed algorithm is a novel way to achieve a realization of sparse empirical-feature-based learning that is different from those of the regularized kernel-projection machines. The algorithm is more appealing than those of the previous outstanding learning machines since it can be computed efficiently, and it is also implemented easily and stably during the link-prediction task. The algorithm is applied here for link-prediction tasks in different complex networks, and an investigation of several classification algorithms was performed for comparison. The experimental results show that the proposed algorithm outperformed the compared algorithms in several key indices with a smaller number of test errors and greater stability.
Every iteration of interior-point methods of large scale optimization requires computing at least one orthogonal projection. In the practice, symmetric variants of the Gaussian elimination such as Cholesky factorization are accepted as the most efficient and sufficiently stable method. In this paper several specific implementation issues of the symmetric factorization that can be applied for solving such equations are discussed. The code called McSML being the result of this work is shown to produce comparably sparse factors as another implementations in the $MATLAB^{***}$ environment. It has been used for computing projections in an efficient implementation of self-regular based interior-point methods, McIPM. Although primary aim of developing McSML was to embed it into an interior-point methods optimizer, the code may equally well be used to solve general large sparse systems arising in different applications.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.6
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pp.1946-1963
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2014
Most background subtraction methods focus on dynamic and complex scenes without considering robustness against noise. This paper proposes a background subtraction algorithm based on dictionary learning and sparse coding for handling low light conditions. The proposed method formulates background modeling as the linear and sparse combination of atoms in the dictionary. The background subtraction is considered as the difference between sparse representations of the current frame and the background model. Assuming that the projection of the noise over the dictionary is irregular and random guarantees the adaptability of the approach in large noisy scenes. Experimental results divided in simulated large noise and realistic low light conditions show the promising robustness of the proposed approach compared with other competing methods.
Ali Beik, Fatemeh Panjeh;Salkuyeh, Davod Khojasteh
Journal of the Korean Mathematical Society
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v.52
no.2
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pp.349-372
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2015
This paper concerns with exploiting an oblique projection technique to solve a general class of large and sparse least squares problem over symmetric arrowhead matrices. As a matter of fact, we develop the conjugate gradient least squares (CGLS) algorithm to obtain the minimum norm symmetric arrowhead least squares solution of the general coupled matrix equations. Furthermore, an approach is offered for computing the optimal approximate symmetric arrowhead solution of the mentioned least squares problem corresponding to a given arbitrary matrix group. In addition, the minimization property of the proposed algorithm is established by utilizing the feature of approximate solutions derived by the projection method. Finally, some numerical experiments are examined which reveal the applicability and feasibility of the handled algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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