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[提交于 2025年6月27日
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标题: 相位恢复中从强度测量的条件数
标题: The Condition Number in Phase Retrieval from Intensity Measurements
摘要: 本文研究了通过分析非线性映射$\Psi_{\boldsymbol{A}}(\boldsymbol{x}) = \bigl(\lvert \langle {\boldsymbol{a}}_j, \boldsymbol{x} \rangle \rvert^2 \bigr)_{1 \le j \le m}$的条件数来实现相位恢复的稳定性,其中$\boldsymbol{a}_j \in \mathbb{H}^n$是已知的感知向量且满足$\mathbb{H} \in \{\mathbb{R}, \mathbb{C}\}$。 对于每个$p \ge 1$,我们定义条件数$\beta_{\Psi_{\boldsymbol{A}}}^{\ell_p}$为在度量$\mathrm {dist}_\mathbb{H}\left(\boldsymbol{x}, \boldsymbol{y}\right) = \|\boldsymbol{x} \boldsymbol{x}^\ast - \boldsymbol{y} \boldsymbol{y}^\ast\|_*$的情况下,$\Psi_{\boldsymbol{A}}$在$\ell_p$范数下的最优上 Lipschitz 常数与下 Lipschitz 常数的比值。 我们建立了对任何感知矩阵$\boldsymbol{A} \in \mathbb{H}^{m \times d}$的$\beta_{\Psi_{\boldsymbol{A}}}^{\ell_p}$的通用下界,证明了在实数情况下$\beta_{\Psi_{\boldsymbol{A}}}^{\ell_1} \ge \pi/2$和$\beta_{\Psi_{\boldsymbol{A}}}^{\ell_2} \ge \sqrt{3}$,以及在复数情况下$(\mathbb{H} = \mathbb{R})$和$\beta_{\Psi_{\boldsymbol{A}}}^{\ell_p} \ge 2$对$p=1,2$的$(\mathbb{H} = \mathbb{C})$。 这些界限被证明是渐近紧的:一个确定性调和框架$\boldsymbol{E}_m \in \mathbb{R}^{m \times 2}$和高斯随机矩阵$\boldsymbol{A} \in \mathbb{H}^{m \times d}$渐近地达到它们。值得注意的是,当$p=2$时,调和框架$\boldsymbol{E}_m \in \mathbb{R}^{m \times 2}$对所有$m \ge 3$达到最优下界$\sqrt{3}$,从而在$\boldsymbol{A} \in \mathbb{R}^{m \times 2}$内作为最优感知矩阵。 我们的结果提供了对$\beta_{\Psi_{\boldsymbol{A}}}^{\ell_p}$的第一个显式统一下界,并提供了关于相位恢复基本稳定性极限的见解。
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