新算子分裂法及其在可分离优化中的应用

基本信息
批准号:11301123
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:何洪津
学科分类:
依托单位:杭州电子科技大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:凌晨,沈灏,王玲玲
关键词:
交替方向法可分离优化向前向后分裂法稀疏优化DouglasRachford分裂法
结项摘要

Separable optimization problem is a class of optimization problems with special structures Recently, with the fast development of sparse optimization, separable optimization finds wide applications in signal/image processing, compressive sensing, statistical and machine learning, data mining, biomedical and communication engineering, traffic assignment, nonlinear inverse problems, etc. Also, by exploiting the separability of the problems, designing fast algorithms for large-scale separable optimization problems is one of the hottest topics in the area of optimization. This project focuses on designing some new operator splitting algorithms for separable optimization problems. First, to overcome the shortage of many existing algorithms with some constrained optimization subproblems, by using the prediction-correction technique, we design some new Douglas-Rachford splitting algorithms with unconstrained optimization subproblems for two-block separable convex optimization problems, then extend the proposed algorithms to solve multi-block separable convex optimization; Second, we propose some simple forward-backward (projection-based) splitting algorithms for solving multi-block separable convex optimization with their applications in split feasibility problems, feature extraction, image processing, etc; Third, we propose some fast proximal point algorithms, analyze the convergence rate of our new algorithms, and extend them to solve separable nonconvex optimization problems, e.g., nonlinear inverse problems. Finally, we develop a software program for engineering applications.

可分离优化问题是一类具有特殊结构的最优化问题。近年来,随着稀疏优化的快速发展,可分离优化在信号/图像处理、压缩感知、统计和机器学习、数据挖掘、生物医疗和通信工程、交通规划、非线性反问题等领域中有着极其广泛的应用。同时,充分发挥模型的可分离特性,设计快速有效的分裂算法解此类问题也成为了当前最优化领域中热门的研究课题之一。 本项目旨在设计新型算子分裂法求解可分离优化问题。首先,为了克服现有大部分算法其子问题为约束优化问题的弊端,我们利用预测-校正技术,设计出子问题为无约束优化问题的新型Douglas-Rachford分裂法解简单的可分凸优化问题,并将算法推广到解多个可分优化问题;其次,提出形式简单的向前-向后(投影)分裂法解多个可分凸优化问题,并应用于分裂可行问题、特征提取、图像处理等问题;再次,提出快速有效的临近点算法,试分析新算法的收敛速度,并将算法推广到解非凸可分离优化问题,如非线性反问题等;最后,编写可供工程界应用的软件。

项目摘要

本项目针对特殊结构优化和变分不等式问题设计了一系列较有效的数值算法:第一,可分结构的凸优化及变分不等式问题的算法设计。针对图像处理、视频处理、统计学习、资源分配中的可分离优化问题及变分不等式问题,提出了一系列有效利用可分离结构型的新型算法,包括分布式Douglas-Rachford分裂算法、(部分)并行增广Lagrange分裂算法、松弛的投影法、非线性临近点算法;设计了光滑化的Levenberg-Marquardt方法求解非光滑约束方程组;第二,张量特征值互补问题及相关多项式优化的理论与计算。首次提出张量特征值互补问题的一般模型,分析了其解的存在性、解的个数与值的估计、对称张量特征值互补的多项式优化等价模型。根据互补模型的结构特点,设计了非对称投影算法和线性化交替方向法进行求解;针对多重齐次多项式优化模型,改进了相关的近似界。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种基于多层设计空间缩减策略的近似高维优化方法

一种基于多层设计空间缩减策略的近似高维优化方法

DOI:10.1051/jnwpu/20213920292
发表时间:2021
2

药食兼用真菌蛹虫草的液体发酵培养条件优化

药食兼用真菌蛹虫草的液体发酵培养条件优化

DOI:
发表时间:2021
3

现代优化理论与应用

现代优化理论与应用

DOI:10.1360/SSM-2020-0035
发表时间:2020
4

高分五号卫星多角度偏振相机最优化估计反演:角度依赖与后验误差分析

高分五号卫星多角度偏振相机最优化估计反演:角度依赖与后验误差分析

DOI:10.7498/aps.68.20181682
发表时间:2019
5

基于速变LOS的无人船反步自适应路径跟踪控制

基于速变LOS的无人船反步自适应路径跟踪控制

DOI:10.19693/j.issn.1673-3185.01377
发表时间:2019

何洪津的其他基金

批准号:11771113
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

关于投影算子的性质及其在优化问题中应用的研究

批准号:11701390
批准年份:2017
负责人:王诗云
学科分类:A0405
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
2

算子代数的amenable性及其在算子理论中的应用

批准号:11226125
批准年份:2012
负责人:石洛宜
学科分类:A0207
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
3

算子广义逆的反序律及其在算子方程迭代求解中的应用

批准号:11226126
批准年份:2012
负责人:熊志平
学科分类:A0207
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
4

信赖域方法的新研究及其在均衡约束优化中的应用研究

批准号:10926077
批准年份:2009
负责人:屈绍建
学科分类:A0405
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目