带稀疏约束的冷冻电镜自相关分析:改进的样本复杂度与基于投影的算法
数值分析
2023-05-03 v2 信息论
数值分析
math.IT
摘要
单颗粒冷冻电子显微镜(cryo-EM)中分子重建所需的含噪图像数量由观察到的、随机取向的含噪投影图像的自相关所决定。在本工作中,我们考虑对分子施加稀疏先验的影响。我们利用信号处理、优化和应用代数几何中的技术,为这一具有稀疏约束的困难非线性逆问题取得新的理论与计算贡献。我们证明,建模为高斯函数之和的分子结构由其投影图像的二阶自相关唯一确定,这意味着样本复杂度与噪声方差的平方成正比。该理论改进了非稀疏情形,后者对均匀取向的颗粒图像需要三阶自相关,且样本复杂度随噪声方差的立方缩放。此外,我们构建了一个计算框架来重建在小波基中稀疏的分子结构。该方法将分子的稀疏表示与用于X射线晶体学中相位检索的基于投影的技术相结合。
引用
@article{arxiv.2209.10531,
title = {Autocorrelation analysis for cryo-EM with sparsity constraints: Improved sample complexity and projection-based algorithms},
author = {Tamir Bendory and Yuehaw Khoo and Joe Kileel and Oscar Mickelin and Amit Singer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.10531},
year = {2023}
}
备注
31 pages, 5 figures, 1 movie